用于干式提取锅炉中重灰的冷却系统.pdf

本发明涉及一种用来干式提取使用固体燃料的锅炉(100)产生的大流量重灰的附加冷却系统(1)，其适于降低烟灰的温度。该系统包括带有金属带的收集沉积在锅炉(100)底部上烟灰的提取器(2)；用于增加材料热交换表面的压碎系统(3)；一个或多个金属传送器(4、6)，其通过引入穿过所运输的烟灰的逆流空气流而具有冷却功能；管线内的冷却装置(5)，其具有使烟灰多次地与附加的逆流空气接触的功能，以提高可能的热交换而不必增加进入燃烧室的空气流。这种附加的空气最好在细粒捕集后送到空气加热器上游或大气中。

1.  一种适于与燃烧室关联的用来提取和干式冷却燃烧残渣的系统(1)，特别是用于从发电厂中化石燃料内产生的大流量重灰流，所述提取和冷却系统(1)包括：
—从所述燃烧室(100、105)提取和运输燃烧残渣的装置(2、4、6)；
—用来冷却燃烧残渣的系统(5、13、14、17)，所述系统适于确定所述提取和运输装置(9、6、13)处的冷却空气馈送，整个布置设置成使所述冷却空气的一部分从所述燃烧室底部引入到所述燃烧室(100)内；以及
—用来在由空气本身来冷却烟灰过程的下游将另一部分冷却空气的馈送到大气中或与所述燃烧室(100)关联的烟气管道(101)内的装置(20、15；200、150；201、151)。

2.  如权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述冷却系统(5、13、14、17)包括专用的空气/灰热交换器(5)，所述交换器布置成与所述提取和运输装置(2、4、6)串联。

3.  如上述权利要求所述的系统(1)，其特征在于，所述馈送装置(20、15；200、150；201、151)适于将穿过所述交换器(5)的冷却空气馈送到所述烟气管道(101)内或馈送到大气中。

4.  如权利要求2或3所述的系统(1)，其特征在于，包括一个或多个专用的空气入口(14、17)，所述空气入口适于向所述系统(1)内馈送穿过所述交换器(5)的冷却空气。

5.  如上述权利要求所述的系统(1)，其特征在于，所述专用冷却空气入口(14、17)装备有调整进入空气流量的装置。

6.  如权利要求4或5所述的系统(1)，其特征在于，所述专用冷却空气入口的所述或至少一个入口(17)布置在所述交换器(5)紧接着的下游。

7.  如权利要求4至6中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述专用冷却空气入口的所述或至少一个入口(14)布置在所述系统(1)的排出烟灰的区域(11)处。

8.  如权利要求2至7中任一项所述的系统(1)，其特征在于，整个布置使所述冷却空气逆流穿过所述专用交换器(5)。

9.  如权利要求2至8中任一项所述的系统(1)，其特征在于，包括适于调整穿过所述专用交换器(5)的空气流量的控制装置。

10.  如权利要求2至9中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述专用交换器(5)是重力型的。

11.  如上述权利要求所述的系统(1)，其特征在于，所述重力型交换器(5)是多次下落型的。

12.  如权利要求10或11所述的系统(1)，其特征在于，所述重力型的交换器(5)是具有多板(19)的类型。

13.  如上述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述馈送装置(20、15)适于馈送适于预热燃烧空气的所述烟气管道(101)的空气/烟气交换器(102)上游的冷却空气部分。

14.  如上述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述馈送装置(20、15)适于馈送与所述燃烧室(100)关联的所述节约装置区域内的冷却空气部分。

15.  如上述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，包括与所述馈送装置(20、15；200、150；201、151)关联的所述冷却空气部分的除尘装置(7)。

16.  如上述权利要求所述的系统(1)，其特征在于，所述除尘装置(7)是旋风器型的。

17.  如上述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，包括布置成与所述提取和运输装置(2、4、6)串联的用来压碎燃烧残渣(3、10)的装置。

18.  如上述权利要求和权利要求2至12中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述压碎装置(3、10)布置在所述专用交换器(5)的上游。

19.  如权利要求17或18所述的系统(1)，其特征在于，所述压碎装置(3、10)包括一对压碎机，它们间距开布置并与所述提取和运输装置(2、4、6)串联。

20.  如上述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，包括适于调整从底部进入所述燃烧室(100)内和/或由所述馈送装置(20、15；200、150；201、151)输送的冷却空气流量的控制装置。

21.  如上述权利要求所述的系统(1)，其特征在于，所述控制装置适于执行所述的调整，使从所述底部进入所述燃烧室(100)内的冷却空气流量不超过所述总燃烧空气的预定量。

22.  如上述权利要求所述的系统(1)，其特征在于，所述预定量等于约1.0-1.5％。

23.  如权利要求20至22中任一项或权利要求9所述的系统(1)，其特征在于，所述控制装置根据所述燃烧残渣的温度和/或量来实施所述的调整。

24.  如上述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，包括压力控制装置，所述压力控制装置布置成与所述提取和运输装置(2、4、6)串联，并相对于冷却空气流位于所述馈送装置(20、15；200、150；201、151)的下游，适于防止空气无控制地朝向所述燃烧室(100)底部进入。

25.  如上述权利要求所述的系统(1)，其特征在于，所述压力控制装置包括一个或多个构件，它们选自包括带有双活门的阀和压差传送器的组群。

26.  如上述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述提取和运输装置(2、4、6)包括多个串联的提取和/或运输单元。

27.  如上述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，包括直接地或通过过渡料斗装置(105)应用到所述燃烧室(100)底部的提取器/冷却器带(2)；一个或多个压碎机(3、10)；一个或多个传送器/冷却器(4、6)；管线内的重力型空气/灰交换器(5)，所述交换器用来通过用特殊板(19)形成的下落用逆流的空气来冷却烟灰，以增加烟灰和空气之间的交换表面；用于管道收集冷却空气流的旋风器(7)；连接所述重力型空气/灰交换器(5)和所述烟气管道(101)的管线系统(20)；位于所述重力型空气/灰交换器下游用来将烟灰运输到终点收集筒仓(11)的传送带(6)；以及最后的专用风机(16)和过滤器(9)，使从所述旋风器(7)中出来的空气进入到大气中。

28.  一种用来提取和干式冷却来自于燃烧室的燃烧残渣的方法，特别是用于从发电厂中化石燃料内产生的大流量重灰，所述方法包括如下步骤：
(a)从燃烧室(100、105)中提取燃烧残渣；
(b)沿着提取和运输路径(2、4、6)馈送冷却空气，由此冷却沿所述提取和运输路径(2、4、6)的燃烧残渣，在冷却过程的下游，从燃烧室底部将所述空气的一部分引入到所述燃烧室(100、105)内；以及
(c)在籍由空气的所述烟灰冷却过程的下游，将另一部分冷却空气馈送到大气中或在与所述燃烧室(100)关联的烟气管道(101)内。

29.  如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述冷却步骤(b)提供使用空气/灰专用的热交换器(5)，所述热交换器沿着所述提取和运输路径(2、4、6)布置。

30.  如上述权利要求所述的方法，其特征在于，所述馈送步骤(c)提供将穿过所述交换器(5)的冷却空气到所述烟气管道(101)内或大气内的馈送。

31.  如权利要求29或30所述的方法，其特征在于，提供对穿过所述专用交换器(5)的空气流量的调节。

32.  如权利要求28至31中任一项所述的方法，其特征在于，提供对从底部进入所述燃烧室(100)的所述冷却空气流量和/或由所述馈送步骤涉及的冷却空气流量的调节。

33.  如上述权利要求所述的方法，其特征在于，实施所述调节，使从所述底部进入所述燃烧室(100)的冷却空气流量不超过所述总的燃烧空气的预定量。

34.  如上述权利要求所述的方法，其特征在于，所述预定量等于约1.0-1.5％。

35.  如权利要求31至34中任一项所述的方法，其特征在于，根据燃烧残渣的温度和/或流量来实施所述调节。

用于干式提取锅炉中重灰的冷却系统
技术领域
本发明涉及干式提取和冷却来自燃烧室内的燃烧残渣的装置和方法，具体来说，对例如热电厂使用的化石燃料中产生的重灰进行提取和冷却。
背景技术
用于发电而对固体化石燃料的需求不断增长，使得含灰量高的煤和的褐煤的燃烧更加频繁。在大功率锅炉中燃烧褐煤会产生集中在锅炉本身的底部的大量重灰，产生的重灰甚至可达到接近100吨/小时之多。干式冷却这些重灰量需要大量的冷却空气，甚至两倍或三倍于传统的化石燃料。
如EP 0 471 055 B1中所示，在某些已知的灰提取和干式冷却系统中，冷却空气一旦与灰热交换而被加热后就从锅炉底部引入到锅炉中。因此，首先，产生的灰量越多，则以上述方式由冷却空气在锅炉中提供的可能热回收就越多。
然而，为了避免燃烧效率和/或锅炉效率不利地受到从底部而不是从燃烧器或从其它特定的空气入口引入到燃烧室内的空气的影响，和/或为了避免对氮氧化物(NO_x)的产生造成类似不希望的影响，某些锅炉设计者宁愿将该量限制到某一最大值，其等于引入到燃烧室的总空气量的1.0-1.5％。
就刚才所述的情况而言，首先如果这种灰数量很大且温度很高，则已知的冷却系统在实施上、有效和经济的方式上、重灰的干式冷却或主要的干式冷却方面以及重灰和相关冷却空气的处置方面都未获得成功。尤其是，即使如此的冷却和处置获得成功，但它们的实现却给装置带来相当的复杂性，其结果带来非常高的实施和操作成本。
因此，本发明面临和要解决的技术问题是提供干式提取和冷却来自固体燃料燃烧室内的燃烧残渣的系统和方法，它们可避免刚才对现有技术介绍中提及的诸多缺点。
发明内容
上述问题用如权利要求1所述的系统和如权利要求28所述的方法来解决。
在本发明所附的权利要求中有本发明的较佳特征。
本发明提供某些重要的优点，借助于下文中的详细描述，这些优点将会充分地被认识。主要优点在于，在含灰量高的煤的情形中，本发明允许对灰本身实施充分和有效的干式冷却，而不超过上述从底部引入到燃烧室内冷却空气的1.0-1.5％的限值。这样的优点对于上述含灰量高的煤的情形是特别地重要。这主要通过以下措施来获得：提供重力型的空气/灰干式交换器，并只允许控制量的冷却空气从底部引入到燃烧室内；而来自这种重力型交换器的过多的空气可在专用过滤器后，输送到过滤锅炉烟气的系统或较佳地送到烟气侧上的燃烧空气加热器的上游，然后排放到大气中，由此，可回收大部分由灰传送到空气中的能量。
为了确保在所有灰量和温度的情况下的热回收的有效性，可根据烟灰量和/或温度的组合测量来调整引入到系统内的冷却空气量。
总结下文中给出的对优选实施例的详细描述，本发明主要涉及到附加的冷却系统，其用来干式提取由固体燃料锅炉产生的重灰并适于降低灰的温度。该系统主要包括(按布置顺序)：
—收集沉积在锅炉底部上的灰的金属带提取器，该提取器是已经在专利EP 0 471 055 B1中提到的主题的类型，其商标名为“MAC”；
—压碎系统，用于增加灰的热交换面积；
—与所述提取器成直线布置的一个或多个金属的传送器，其具有运输和通过引入逆流的空气进行冷却冷却的功能；以及
—管线内的冷却装置，其具有使烟灰多次与逆流的附加空气接触，以便提高可能的热交换的功能，而不必增加回到燃烧室内的空气量，如上所述，然后，这种附加的空气较佳地在捕集细粒之后送到空气加热器的上游或大气中。
附图说明
某些优选实施例借助于实例来显示，它们没有限制性的目的，从以下对某些实施例的详细描述中，将会明白本发明其它的优点、特征和应用方式。以下将涉及到附图中的诸图，其中：
图1示出一总体布置图，示范本发明系统的第一实施例或较佳的操作方式，用来将来自重力型空气/灰交换器的冷却空气送到位于空气加热器上游的与燃烧室关联的烟气管道内；
图2示出一总体布置图，示范本发明系统的第二实施例或较佳的操作方式，用辅助风机来移动来自重力型空气/灰交换器的空气并排放到大气中；
图3示出一总体布置图，示范本发明系统的第三实施例或较佳的操作方式，用来将来自重力型空气/灰交换器的冷却空气送到位于灰尘去除系统上游的与燃烧室关联的烟气管道内；以及
图4a和4b涉及装备有空气计量系统的上图中的重力型空气/灰交换器，分别示出该交换器的侧视图和前视图。
具体实施方式
首先参照图1，用来提取和冷却燃烧残渣的系统整体地用附图标记1表示，该类型的系统例如用在固体化石燃料的热电厂中，它是根据本发明第一实施例的系统。正如在下文描述中将会更好地认识到的，系统1特别适用于处理由含灰量高的煤或褐煤燃烧产生的大流量重灰。
为图示的清晰起见，下文中将从燃烧残渣的提取起，参照残渣所循的路径，从燃烧室(或锅炉)100的底部直到烟灰的处置为止，来描述系统1的不同部件。
在燃烧室100紧接着的下游，或更明确地讲，在燃烧室100的过渡料斗105的下游，系统1提供第一提取和/或运输单元，具体来说，提供一个主要由高耐热钢制成的干式提取器2。如此的提取器2是已知类型的设备，例如已在EP 0252 967中有描述，这里以参见的方式纳入本文。提取器2收集通过上述过渡料斗105向下沉积在燃烧室100内的重灰。
提取器2在其自身外壳的侧壁处具有多个让外面冷却空气进入的入口孔，入口孔沿着提取器2本身的延伸基本上以规则的方式分布，每个孔的附图标记为13。这种入口13最好装备有调节冷却空气流的装置，例如，一个或多个闸阀，也可适于完全地阻断所选择的一个或多个入口。
因为在燃烧室100内存在着负压，冷却空气通过入口13抽吸到提取器2内，相对于灰运输方向呈逆流吸入。更详细地说，由于燃烧室底部上过渡料斗105内存在着负压而使空气进入，燃烧室100的控制系统调节着负压(通常在大气压之下约300-500Pa)。然后，这种涉及提取器2的冷却空气从锅炉底部进入锅炉100。
在提取器2的下游，灰被馈送到破碎机或压碎机3内，压碎机捣碎灰的粗糙结块以增加热交换表面，由此提高这种交换的可能性和冷却过程。
在压碎机3的下游，烟灰被传送到第二提取和/或运输单元，具体来说，送到钢带传送器-冷却器4。
在传送器4上，借助于通过另外的入口13从外面再吸入的逆流空气，烟灰继续得到冷却，这些附加的入口13以类似于第一提取器2所示的方式布置在传送器4本身的侧壁上。具体来说，在这种入口处，空气也由于燃烧室100内存在上述负压被再吸入，这种入口也可装备有上述类型的流量调节装置。
涉及这种第二传送器4内的冷却空气也从锅炉底部进入锅炉。
可在传送器4和提取器2之间设置用于冷却空气通过的管道42，以旁通压碎机3。
在这一点上应该理解到，系统1装备有干式冷却系统，其中尤其是由空气入口13来实现。
在第二传送器4下游，这种冷却系统包括空气/烟灰干式重力型的热交换器，最好是板状型的交换器19，其总体用附图标记5表示，并较详细地显示在图4a-4b中。板19最好由耐磨金属制成。
在交换器5紧接着的上游，系统1可提供附加的压碎机10，在需要的情况下压碎机可有选择地被驱动。
在重力型交换器5紧接着的下游，设置附加的冷却空气入口17，其也装备有上述类型的冷却空气流量调节装置。
在交换器5的下游，系统1还提供第三提取和/或运输单元，具体来说，是终止在用来排出烟灰的筒仓11的第三传送器6，筒仓11用于烟灰的处置和/或可能的再利用。
在筒仓11的入口部分处设置附加的空气入口14，其也装备有上述类型的冷却空气流量调节装置。
附加的空气入口17和14逆流地(考虑通过入口14引入的空气)穿过重力型交换器5和第三传送器6。
在这种重力型交换器5中，从一块板下落到另一块板的过程中，由压碎机3和必要的话由压碎机10压碎的灰密切地与通过入口14和17逆流地引入的空气混合，通过增加热交换来提高灰传递到空气的热量。下落次数和空气/烟灰重量比越大，且烟灰颗粒度越小，则热交换也就越好，因此达到更好的冷却程度。
然后，系统1包括检测烟灰温度和/或体积流和/或重量流的装置，在本实例中，该装置布置在传送器4的终止部分或排出部分，和/或布置在主提取器2上，最好布置在传送器6的灰排出处。
系统1还包括控制装置，控制装置与所述传感器装置连通，并适于控制上述的冷却系统以及提取和/或运输单元2、4和6。
系统1包括适于在烟灰冷却过程下游将冷却空气部分(具体来说，通过入口17和14引入的附加空气，这些空气穿过交换器5)送到大气或与燃烧室100关联的烟气管道101内。
具体来说，在重力型空气/烟灰交换器5内冷却烟灰的并通过附加入口14和17引入的所述附加空气，可流过三个不同路径，视具体的实施例或所考虑的结构而定。
在参照图1所考虑的情形中，在穿过交换器5的逆流的下游，通过与锅炉100关联的交换器102上游处的烟气管道101的负压，再吸入通过附加入口14和17引入的冷却空气。通常存在于已知系统中的这种交换器102用来预热燃烧空气。由灰加热的所述冷却空气然后被送到这种交换器102(烟气侧)，并用于预热锅炉燃烧空气。
在本实例中，所述馈送装置包括将交换器5的入口与烟气管道101连接的管道20。必须有选择地调整这种管道20，然而，可借助于沿延伸的导管布置的自动阀15(或等同装置)进行阻断/开启。
然后，也在相对于交换器5本身之一的负压下，管道20将交换器5与燃烧系统的节约装置区域连接(或最好是适于连接)。
较佳地，为了避免运输过量的细粒，在重力型空气/烟灰交换器5紧接着之后，空气穿过旋风器灰尘收集器7，该收集器7成直线布置在管道20上，并适于将所述过细的灰尘排出落到第三传送器6上。
在重力型空气/烟灰交换器5的接触时间期间，该种结构允许有效地回收灰传递到空气的热量。为了确保烟灰冷却过程在提取器2和传送器4和6上不受影响，并为了在重力型空气/烟灰交换器5(其相对于烟灰流位于上游)前避免无控制地让空气从锅炉底部进入，可安装带有双活门的阀(未示出)或等同的压力控制装置，例如，在重力型空气/烟灰交换器5入口的上游或下游进行测量的压差发送器，一旦作用在管道20的阀15上，就使压差返回到零。
进入重力型空气/烟灰交换器5的空气流，即，在本实例中通过入口14和17馈送到系统内的气流，可根据上述传感器探测到的烟灰温度和/或烟灰量，也可根据管理系统1的操作员有选择地设定的阈值，利用上述控制装置来调节。
在图2所示的第二种结构中，进入重力型空气/灰交换器5的附加冷却空气，在重力型空气/灰交换器和可能的除尘器7的下游，接着是不同于第一实施例所述的路径。在这种情形中，事实上，在终端的地方，不是由于存在于热电厂烟气管线101内负压而抽吸的空气，以类似于上述方式被沿着导管200装备有调整装置150的专用的风机16或等同装置抽吸，并在通过布置在风机16上游的专用过滤器9之后，排放到大气中。在此情形中，风机的工作是必要的，其帮助空气首先穿过第一和第三传送带6，然后横贯重力型空气/烟灰交换器5。
在图3所示的第三种结构中，进入交换器5的附加冷却空气，一旦可能穿过上述旋风器7作细粒分离后，该冷却空气通过进入上述空气交换器(加热器)102的下游处的烟气管道101内而被送到与锅炉100关联的用来处理燃烧烟气104的系统。在此情形中，上述馈送装置的管道用附图标记201表示，而相关的调整装置用附图标记151表示。
应该理解到，即使对图1、2和3的结构分开进行了描述，但它们可作为不同的运行模式同时存在于同一系统中，可根据具体的需要来启动不同的运行模式。
在这一点上应该认识到，系统1具有很大的运行多样性，因此，即使烟灰流很大也能够进行操作，而且，不带来从锅炉100底部引入过度冷却空气相关的各种问题。如上所述，由于系统不适于从锅炉底部将所述空气流引入锅炉，所以，通过允许有控制地引入甚至非常大量的冷却空气，并在烟气管道或向外馈送附加的冷却空气流(具体来说，比例超过总燃烧空气的1.0-1.5％)，就获得了这种多样性。
本发明的目的还有一种参照系统1所描述的提取和干式冷却燃烧残渣的方法。
至此本发明已经参照优选实施例进行了描述。这意味着也可能存在属于本发明核心的其它实施例，它们都被包括在附后权利要求书的保护范围之内。