СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ШЛАКА
CENTRALISED SLAG TRANSPORTATION AND COOLING SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к оборудованию для удаления шлака угольного котла сухим способом, в частности к системе централизованной транспортировки и охлаждения шлака, которая предназначена для удаления шлака сухим способом.
Предшествующий уровень техники
С бурным развитием науки и техники требования к комплексному использованию шлака и охране окружающей среды повышаются с каждым днем, и многие тепловые электростанции уже не используют первоначальные технологии, такие как водяное охлаждение и удаление шлака мокрым способом из нижней части угольного котла, при этом они начинают широко использовать системы удаления шлака из угольного котла сухим способом.
Современная система удаления шлака сухим способом состоит из шлакового транспортера со стальной лентой и воздушным охлаждением, системы централизованной транспортировки шлака и системы хранения шлака. Технологический процесс системы включает следующие операции: шлаковый транспортер со стальной лентой транспортирует выпускаемый из котла горячий шлак, одновременно, под действием отрицательного давления топочной камеры, всасывается определенное количество атмосферного воздуха для теплообмена с горячим шлаком, это приводит к повышению температуры воздуха и снижению температуры самого шлака; кроме этого, поглощающий теплоту шлака атмосферный воздух поступает в топочную камеру из окна удаления шлака, соответственно тепловой КПД котла повышается.
В системе централизованной транспортировки, соединенной с шлаковым транспортером со стальной лентой, обычно применяют способ механической транспортировки. В большинстве случаев, если в процессе транспортировки шлаковым транспортером не был получен шлак с идеальной охлажденной температурой, надо выполнять дополнительное охлаждение такого шлака в последующей системе, т.е. в системе централизованной транспортировки, где чаще всего применяют воздушное охлаждение в качестве способа дополнительного охлаждения. Воздух, поглощающий теплоту шлака, поступает через шлаковой транспортер, после чего он поступает в систему централизованной транспортировки через трубу выпуска шлака, установленную у окна выпуска шлака шлакового транспортера. Атмосферный воздух, который уже поглотил теплоту, после повышения его температуры имеет небольшую разницу температуры по сравнению с температурой горячего шлака и обладает низкой способностью теплопоглощения, это оказывает большое влияние на эффективность охлаждения горячего шлака.
Так, вышеотмеченный случай ставит вопросы по существующей технологии, например, каким образом преобразовывать и использовать теплоту на каждом этапе транспортировки в общем процессе охлаждения шлака. Или как перекрывать или дренажировать горячий воздух, поступающий через охлаждаемый шлак в шлаковом транспортере, для подачи воздуха с комнатной температурой в систему централизованной транспортировки и лучшего охлаждения шлака на втором этапе.
Среди существующих технологий воздушное запорное устройство является общепринятым устройством для осуществления герметизации, с его помощью можно эффективно разрешать вопросы по смешению и предотвращению утечки воздуха во многих технологических процессах. По рабочему режиму обычно используемые воздушные запорные устройства можно подразделить на следующие типы: буферное, электрическое, нагруженное, клиновое и конусное запорное устройство.
Раскрытие изобретения
Техническая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить одну систему централизованной транспортировки и охлаждения шлака, используемую для удаления шлака сухим способом, которая сможет отделять горячий воздух, поступающий через охлаждаемый шлак в шлаковом транспортере со стальной лентой, таким образом можно будет вводить воздух с обычной комнатной температурой в систему централизованной транспортировки шлака и осуществлять более эффективное охлаждение шлака на втором этапе.
Для достижения поставленной цели в системе централизованной транспортировки и охлаждения шлака по настоящему изобретению предусматривается один внешний корпус, в котором выполнены окна входа и выхода шлака, при этом окно входа шлака соединено с окном выпуска шлака шлакового транспортера со стальной лентой с помощью трубы выпуска шлака, отверстие выхода шлака соединено с одним транспортным трубопроводом герметично, транспортный трубопровод ведет к верхней части одного шлакового бункера, причем транспортный трубопровод соединен с шлаковым бункером герметично. У места соединения трубы выпуска шлака и окна выпуска шлака шлакового транспортера установлено воздушное запорное устройство; на внешнем корпусе выполнено по крайней мере одно воздухоприемное отверстие, при этом в системе дополнительно предусмотрено воздуховыпускное отверстие и установлено по крайней мере одно устройство создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса.
Устройство создания отрицательного давления может быть выполнено в виде дымососа, установленного на верхней части шлакового бункера; воздуховыпускное отверстие может располагаться на верхней части шлакового бункера.
Воздуховыпускное отверстие можно располагать на одной стороне внешнего корпуса системы, при этом данное воздуховыпускное отверстие соединено с топочной камерой котла или атмосферой через трубу горячего воздуха, соединенную с ним герметично; устройство создания отрицательного давления может выполняться в виде вентилятора охлаждения, установленного на трубе горячего воздуха.
Можно выполнять по крайней мере два воздухоприемных отверстия, они являются однонаправленными отверстиями для впуска воздуха и установлены на боковых сторонах внешнего корпуса соответственно, при этом эти отверстия симметричны относительно нейтральной линии внешнего корпуса.
В настоящем изобретении, место установки и количество воздухоприемных отверстий на боковых сторонах внешнего корпуса системы зависят от длины корпуса и производительности системы; кроме этого размер воздухоприемного отверстия должен соответствовать длине внешнего корпуса; для системы с внешним корпусом достаточно большой длины относительно малый размер воздухоприемного отверстия приводит к замедленной скорости течения воздуха внутри, а относительно большой размер с трудом поддерживает течение воздуха внутри внешнего корпуса и легко приводит к рассеиванию, поэтому необходим тепловой расчет для того, чтобы точно определить размер каждого однонаправленного воздухоприемного отверстия и на этой основе также определить тип устройства создания отрицательного давления. За счет выбора подходящего места, количества и размера воздухоприемных отверстий, с учетом наличия воздуховыпускного отверстия и устройства создания отрицательного давления, можно повысить скорость течения воздуха внутри системы и осуществлять охлаждение горячего шлака более эффективно.
По настоящему изобретению можно выполнять одно или несколько воздуховыпускных отверстий в верхней части шлакового бункера, при этом соответственно необходимо иметь несколько устройств создания отрицательного давления в верхней части шлакового бункера. Также можно предусмотреть одно воздуховыпускное отверстие в верхней части шлакового бункера, одновременно установить одно или несколько воздуховыпускных отверстий во внешнем корпусе системы централизованной транспортировки и охлаждения шлака, эти выпускные отверстия соединяют с трубой горячего воздуха, таким образом воздух (нагретый теплотой шлака) может поступать в топочную камеру котла или в атмосферу через трубу горячего воздуха. Одновременно можно использовать выпускные отверстия, установленные в двух вышеуказанных местах, а также можно использовать их по выбору.
Настоящее изобретение имеет следующие преимущества:
(1) благодаря установке послушного запорного устройства в системе централизованной транспортировки и охлаждения шлака, после теплообмена с горячим шлаком внутри шлакового транспортера атмосферный воздух (после повышения его температуры) не направляется для охлаждения на следующем этапе, что, соответственно, позволяет избежать его отрицательного влияния на эффективность охлаждения, при этом большая часть воздуха, нагретого теплотой горячего шлака, поступает в топочную камеру, за счет чего повышается тепловой КПД котла;
(2) благодаря выполнению нескольких однонаправленных воздухоприемных отверстий (с однонаправленными впускными клапанами) во внешнем корпусе системы централизованной транспортировки и охлаждения шлака и одновременной установке устройства (например, дымосос или вентилятор охлаждения), с помощью которой можно создавать отрицательное давление внутри внешнего корпуса системы централизованной транспортировки и охлаждения шлака, атмосферный воздух лучше циркулирует внутри системы централизованной транспортировки и охлаждения шлака;
(3) благодаря установке по выбору трубы горячего воздуха и вентилятора охлаждения между топочной камерой котла и системой централизованной транспортировки и охлаждения шлака, после теплообмена со шлаком нагретый атмосферный воздух может поступать в топочную камеру через трубу горячего воздуха, за счет чего повышается тепловой КПД котла.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематичный вид системы по настоящему изобретению, в которой установлено два устройства создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса.
Фиг.2 - схематичный вид системы по настоящему изобретению, в которой на верхней части шлакового бункера установлен дымосос для создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса.
Фиг.3 - схематичный вид системы по настоящему изобретению, в которой на трубе горячего воздуха установлен вентилятор охлаждения для создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса.
Фиг.4 - схематичный вид системы по настоящему изобретению, в которой на верхней части шлакового бункера установлен дымосос для создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса и одновременно предусмотрена линия ответвления атмосферного воздуха.
Обозначения на чертежах: 1 - котел; 2 - шлаковый транспортер со стальной лентой; 3 - шлаковый бункер; 4 - внешний корпус; 5 - окно входа шлака; 6 - окно выхода шлака; 7 - труба выпуска шлака; 8 - воздушное запорное устройство; 9 - транспортный трубопровод; 10 - дымосос; 11 - воздуховыпускное отверстие; 12 - воздухоприемное отверстие; 13 - труба горячего воздуха; 14 - вентилятор охлаждения. На вышеуказанных чертежах одиночными стрелками показано направление течения атмосферного воздуха в системе.
Лучший вариант осуществления изобретения
Ниже подробно излагаются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи.
На фиг.1 схематично представлена система централизованной транспортировки и охлаждения шлака (СЦТОШ). На этой фигуре показано, что СЦТОШ включает один внешний корпус 4, во внешнем корпусе 4 выполнено окно входа шлака 5 и окно выхода шлака 6; окно входа шлака 5 соединено с шлаковым транспортером со стальной лентой 2 посредством трубы выпуска шлака 7, при этом в месте соединения трубы 7 и транспортера 2 установлено воздушное запорное устройство 8; окно выхода шлака 6 герметично соединено с одним транспортным трубопроводом 9, трубопровод 9 ведет к верхней части одного шлакового бункера 3, трубопровод 9 герметично соединен со шлаковым бункером 3; на верхней части шлакового бункера 3 установлены дымосос 10 (предназначен для создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса системы централизованной транспортировки и охлаждения шлака) и воздуховыпускное отверстие 11.
На обеих боковых сторонах внешнего корпуса 4 выполнено по три воздухоприемных отверстия 12 соответственно, внутри этих отверстий предусмотрены однонаправленные впускные клапаны, таким образом осуществляется однонаправленный впуск. Кроме этого на одной стороне внешнего корпуса 4 дополнительно установлено одно воздуховыпускное отверстие 11, данное воздуховыпускное отверстие 11 герметично соединено с трубой горячего воздуха 13, труба горячего воздуха 13 по выбору соединяется с топочной камерой котла 1 или атмосферой. Для повышения эффективности течения воздуха в системе централизованной транспортировки и охлаждения шлака на трубе горячего воздуха 13 дополнительно установлен вентилятор охлаждения 14.
При удалении шлака из котла 1 горячий шлак поступает через окно для выхода шлака котла 1 в шлаковый транспортер со стальной лентой 2, шлаковый транспортер 2 медленно передвигает горячий шлак вперед вплоть до места соединения с трубой выпуска шлака 7, при этом происходит теплообмен между горячим шлаком и атмосферным воздухом, поступающим через воздухоприемные отверстия, за счет чего температура самого горячего шлака уменьшается, а температура атмосферного воздуха повышается из-за поглощения им теплоты горячего шлака. Благодаря выполнению воздушного запорного устройства 8 в месте соединения транспортера 2 и трубы 7, из транспортера 2 большее количество нагретого атмосферного воздуха, после поглощения им теплоты, направляется в топочную камеру котла 1 для повышения теплового КПД котла 1.
Шлак, поданный в трубу 7 транспортером 2, поступает в систему централизованной транспортировки и охлаждения через эту трубу 7, в это время необходимо включать дымосос 10 и вентилятор охлаждения 14, установленный на трубе горячего воздуха 13. Под действием средства транспортировки внутри СЦТОШ горячий шлак (с определенной температурой) медленно поступает в направлении отверстия выхода шлака 6; в процессе этого, за счет совместного действия дымососа 10 и вентилятора охлаждения 14, создается определенное отрицательное давление внутри внешнего корпуса 4, соответственно атмосферный воздух поступает во внешний корпус 4 через однонаправленные впускные клапаны, установленные в воздухоприемных отверстиях 12, и циркулирует полностью внутри внешнего корпуса 4, транспортного трубопровода 9 и шлакового бункера 3. В процессе транспортировки шлака к окну выхода шлака 6 атмосферный воздух используется для воздушного охлаждения горячего шлака. Таким образом, когда горячий шлак поступает в шлаковой бункер 3, обеспечивается требуемая безопасная температура горячего шлака, то есть его температура снижена до безопасного предела. В частности, после поступления шлака (подвергнутого охлаждению) в шлаковый бункер 3, вышеуказанная система воздушного охлаждения может дополнительно охладить шлак, находящийся в нем, в некоторой степени. Кроме того, после теплообмена с горячим шлаком атмосферный воздух с повышенной температурой через трубу горячего воздуха 13 также поступает в топочную камеру котла 1, еще более повышая тепловой КПД котла 1.
Конечно, имеется другой вариант, например горячий воздух, поступающий через трубу 13, может непосредственно поступать в атмосферу.
На фиг.2 схематично показана СЦТОШ, в которой на верхней части шлакового бункера установлен дымосос (для создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса). На этой фигуре показано, что СЦТОШ включает один внешний корпус 4, во внешнем корпусе 4 выполнено окно входа шлака 5 и окно выхода шлака 6; окно входа шлака 5 соединено с шлаковым транспортером со стальной лентой 2 посредством трубы выпуска шлака 7, при этом в месте соединения трубы 7 и транспортера 2 установлено воздушное запорное устройство 8; окно выхода шлака 6 герметично соединено с одним транспортным трубопроводом 9, трубопровод 9 ведет к верхней части одного шлакового бункера 3, при этом трубопровод 9 герметично соединен со шлаковым бункером 3; на верхней части шлакового бункера 3 установлены дымосос 10 (предназначен для создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса системы централизованной транспортировки и охлаждения шлака) и воздуховыпускное отверстие 11.
На одной стороне внешнего корпуса 4 выполнено четыре воздухоприемных отверстия, на другой стороне - три таких отверстия, в этих воздухоприемных отверстиях установлены однонаправленные клапаны, таким образом осуществляется однонаправленный впуск.
При удалении шлака из котла 1 горячий шлак поступает через окно для выхода шлака котла 1 в шлаковый транспортер со стальной лентой 2, шлаковый транспортер 2 медленно передвигает горячий шлак вперед вплоть до места соединения с трубой выпуска шлака 7, при этом происходит теплообмен между горячим шлаком и атмосферным воздухом, поступающим через воздухоприемные отверстия, за счет чего температура самого горячего шлака уменьшается, а температура атмосферного воздуха повышается из-за поглощения им теплоты горячего шлака. Благодаря выполнению воздушного запорного устройства 8 в месте соединения транспортера 2 и трубы 7, из транспортера 2 большее количество нагретого атмосферного воздуха, после поглощения им теплоты, направляется в топочную камеру котла 1 для повышения теплового КПД котла 1.
Шлак, поданный в трубу 7 транспортером 2, поступает в систему централизованной транспортировки и охлаждения через эту трубу 7, в это время необходимо включать дымосос 10. Под действием средства транспортировки внутри СЦТОШ горячий шлак (с определенной температурой) медленно поступает в направлении отверстия выхода шлака 6; в процессе этого за счет действия дымососа 10 создается определенное отрицательное давление внутри внешнего корпуса 4, соответственно атмосферный воздух поступает во внешний корпус 4 через однонаправленные впускные клапаны, установленные в воздухоприемных отверстиях 12, и циркулирует полностью внутри внешнего корпуса 4, транспортного трубопровода 9 и шлакового бункера 3. В процессе транспортировки шлака к окну выхода шлака 6 атмосферный воздух используется для воздушного охлаждения горячего шлака. Таким образом, когда горячий шлак поступает в шлаковый бункер 3, обеспечивается требуемая безопасная температура горячего шлака, то есть его температура снижена до безопасного предела. В частности, после поступления шлака (подвергнутого охлаждению) в шлаковый бункер 3 вышеуказанная система воздушного охлаждения может дополнительно охладить шлак, находящийся в нем, в некоторой степени.
Из описанного выше видно, что благодаря воздушному запорному устройству 8, после повышения температуры, атмосферный воздух (прошедший через шлаковой транспортер 2) не будет поступать в систему централизованной транспортировки и охлаждения шлака, поэтому не окажет влияния на эффективность охлаждения горячего шлака поступающим в систему воздухом.
Необходимо отметить, что теоретически достаточно иметь но крайней мере одно воздухоприемное отверстие 12, один дымосос 10 и одно воздуховыпускное отверстие 11 во внешнем корпусе 4. Здесь можно понимать наличие воздухоприемного отверстия 12, дымососа 10 и воздуховыпускного отверстия 11 в качестве одного из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3 показана схема СЦТОШ, в которой на трубе горячего воздуха установлен вентилятор охлаждения (для создания отрицательного давления внутри внешнего корпуса). На этой фигуре показано, что СЦТОШ включает один внешний корпус 4, во внешнем корпусе 4 выполнено окно входа шлака 5 и окно выхода шлака 6; окно входа шлака 5 соединено с шлаковым транспортером со стальной лентой 2 посредством трубы выпуска шлака 7, при этом в месте соединения трубы 7 и транспортера 2 установлено воздушное запорное устройство 8; окно выхода шлака 6 герметично соединено с одним транспортным трубопроводом 9, трубопровод 9 ведет к верхней части одного шлакового бункера 3, при этом трубопровод 9 герметично соединен со шлаковым бункером 3.
С обеих боковых сторон внешнего корпуса 4 выполнено по три воздухоприемных отверстия 12, внутри этих отверстий предусмотрены однонаправленные впускные клапаны, таким образом осуществляется однонаправленный впуск. Кроме этого, на одной стороне внешнего корпуса 4 дополнительно установлено одно воздуховыпускное отверстие 11, это воздуховыпускное отверстие 11 герметично соединено с трубой горячего воздуха 13, труба горячего воздуха 13 по выбору соединена с топочной камерой котла 1 или атмосферой. Для повышения эффективности течения воздуха в системе централизованной транспортировки и охлаждения шлака, на трубе горячего воздуха 13 дополнительно установлен вентилятор охлаждения 14.
При удалении шлака из котла 1 горячий шлак поступает через окно для выхода шлака котла 1 в шлаковый транспортер со стальной лентой 2, шлаковый транспортер 2 медленно передвигает горячий шлак вперед вплоть до места соединения с трубой выпуска шлака 7, при этом происходит теплообмен между горячим шлаком и атмосферным воздухом, поступающим через воздухоприемные отверстия, за счет чего температура самого горячего шлака уменьшается, а температура атмосферного воздуха повышается из-за поглощения им теплоты горячего шлака. Благодаря выполнению воздушного запорного устройства 8 в месте соединения транспортера 2 и трубы 7, из транспортера 2 большее количество нагретого атмосферного воздуха, после поглощения им теплоты, направляется в топочную камеру котла 1 для повышения теплового КПД котла 1.
Шлак, поданный в трубу 7 транспортером 2, поступает в систему централизованной транспортировки и охлаждения через эту трубу 7, в это время необходимо включать вентилятор охлаждения 14, установленный на трубе горячего воздуха 13. Под действием средства транспортировки внутри СЦТОШ горячий шлак (с определенной температурой) медленно поступает в направлении отверстия выхода шлака 6; в процессе этого за счет действия вентилятора охлаждения 14 создается определенное отрицательное давление внутри внешнего корпуса 4, соответственно атмосферный воздух поступает во внешний корпус 4 через однонаправленные впускные клапаны, установленные в воздухоприемных отверстиях 12, и циркулирует полностью внутри внешнего корпуса 4, транспортного трубопровода 9 и шлакового бункера 3. В процессе транспортировки шлака к окну выхода шлака 6 атмосферный воздух используется для воздушного охлаждения горячего шлака. Таким образом, когда горячий шлак поступает в шлаковой бункер 3, обеспечивается требуемая безопасная температура горячего шлака, то есть его температура снижена до безопасного предела. Одновременно, после теплообмена с горячим шлаком, атмосферный воздух с повышенной температурой через трубу горячего воздуха 13 поступает в топочную камеру котла 1, еще более повышая тепловой КПД котла 1, а также может поступать непосредственно в атмосферу.
Необходимо отметить, что если проходное сечение окна выхода шлака и объем удаляемого шлака не согласуются, то на практике атмосферный воздух может застревать в окне выхода шлака из-за значительно большего объема удаляемого шлака, поэтому атмосферный воздух не сможет нормально циркулировать внутри транспортного трубопровода; для решения вышеуказанной проблемы, сбоку окна выхода шлака может быть предусмотрена линия ответвления для прохода атмосферного воздуха, эта линия ответвления должна быть соединена с транспортным трубопроводом (см. фиг.4). Вышеуказанное устройство подходит для любого варианта осуществления СЦТОШ по настоящему изобретению. Воздушное запорное устройство 8 может быть любым однонаправленным запорным устройством, имеющимся на рынке, которое осуществляет однонаправленный проход с открыванием и закрыванием под действием силы тяжести шлака. То есть, можно использовать любые запорные устройства, пригодные для достижения цели настоящего изобретения.
Хотя здесь были подробно описаны лишь конкретные примеры осуществления настоящего изобретения, однако специалист в этой области техники должен понимать, что любые изменения и дополнения, не выходящие за пределы приложенной формулы, будут охватываться рамками правовой охраны настоящего изобретения.