CN101557872A - 流化床锅炉的分离器结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流化床锅炉的分离器结构。因此本发明涉及流化床锅炉，一般来说它包括实际的炉子和处理烟道气的机构以及循环床的物料和将所述物料送回炉子的机构。本发明特别涉及与这样的动力锅炉共同使用的分离器的悬挂。分离器包括壁(38)、顶、分离器的入口和出口风道(14、22)，将分离器从上面悬挂到锅炉建筑物中支持结构(18)，按照本发明分离器结构的典型特征是悬挂机构是由与分离器(12)的壁(18)的上周边相关设置的框架(30)和将框架(30)直接连接在所述支持结构(18)的悬杆或钢丝(40)组成。

Description

流化床锅炉的分离器结构

技术领域

本发明涉及流化床锅炉的分离器结构。本发明涉及流化床锅炉，通常它包括实际的炉子、处理烟道气的设备以及循环床的物料和将它送回炉子的设备。本发明特别涉及与这样的动力锅炉共同使用的分离器的悬挂。

背景技术

与本发明相关的流化床锅炉和更精确地它的各个部件装设有所谓的水/蒸汽管壁，照字义该壁包括平行的水/蒸汽管和在管之间的板状翅片。在水/蒸汽管中循环水或蒸汽的目的，取决于应用，主要是回收在燃烧中产生的热量或者保持壁温在合理的数值范围内。至于它们的强度，这样的水/蒸汽管壁从它们尺寸来看是相当脆弱的，所以不能用它们直接承受由锅炉或其部件的重量造成的应力、燃烧空间或热膨胀的压力，也许尽管管子的方向能承受一些，但是，例如，一般采用不同的梁结构来支持锅炉和它的不同结构部分。

主要是由于热膨胀，大型的流化床锅炉同所有它们的结构元件都是从锅炉建筑物的支持结构悬挂下垂。换句话说，锅炉和从烟道气中除去固体物料的附连在那里的分离器两者都是通过悬杆或钢丝常规安装在锅炉建筑物的支持结构。更精确地说，在按照先有技术的结构中炉子用上述的方法直接悬挂在支持结构，但支持分离器主要使用两种方法，取决于分离器和引导烟道气通过的烟道气通道互相之间怎样布置。一种常用的结构是每个分离器装有它自己的烟道气通道，当从炉子方向看时烟道气通道离开分离器。在这种情况下，分离器可以从它的壁直接悬挂在分离器上面的主钢结构。这一般通过将悬杆布置在分离器的周边得以实现，间隔为400mm，需要使用15到25根悬杆，自然这取决于分离器的尺寸。特别在大型流化床锅炉中布置烟道气通道与分离器连通所用的另一种方法是，首先，将分离器布置在炉子的相反侧和将分离器的公用烟道气通道布置在炉子的两侧。烟道气通道自然位于分离器之上。这种结构的分离器通过位于它们上面的烟道气通道悬挂到支持结构。原理上，该结构是完全可以应用的。但是，随着动力锅炉同时还有分离器尺寸的增加和它们形状的改变，已经产生了各种问题。

首先，与流化床锅炉一起使用的分离器的操作原理是旋风分离器和传统地它们的横截面通常是圆形的。在最近十年间，这些分离器的形状开始变成方形。从而使它们安装到烟道气通道变得容易。所以，有可能将分离器或者可从它的所有各边悬挂到上面的支持结构，换句话说通过悬杆悬挂到所谓的主钢结构，或者如果首先将分离器装配在烟道气通道，就有可能利用烟道气通道的整个壁作为支持线。近来，分离器的横截面已变得圆一些，和八角形分离器在市场上已变得更通用。用这种形状，特别是对大的分离器，不再可能将分离器支持在主钢结构也不可能支持在烟道气通道的底部。当将分离器直接支持在主钢结构时，问题将会是有许多壁相对主钢结构都成一定的角度，没有主钢结构中的上梁，所以没有地方来悬挂分离器。

在实践中将分离器连接到烟道气通道，在上面已经提到过，不可能设置烟道气通道的底部去支持很重的分离器，因而烟道气通道仅有的可能的支持面积是它的垂直侧面。但是，已经注意到大型的不是成直角的分离器在分离器的周边和烟道气通道的壁线之间没有足够的负荷承载面积(线)。在实际中，这意味着例如分离器周边长度的1/3或1/4(取决于分离器是六角形还是八角形)支持整个分离器和其中所含砂和灰的重量，这又导致太重的局部应力。完全一样的方式，当分离器变成非矩形时仅有烟道气通道的部分侧壁直接承受分离器的重量。理论上，用六角形分离器，最大约为烟道气通道侧壁长度的约50％和用八角形分离器只有约40％烟道气通道侧壁长度直接承受负荷。

其次，由于大型锅炉实际上总是在炉子的两侧有分离器，由分离器清洁的烟道气应该从分离器走尽可能短的路径到达流化床锅炉的热量回收段，以便使结构成本和压力损失最小。一方面，这意味着必须将热量回收段作为炉子的延伸设置在它两侧中的一侧而另一侧空着，而另一方面，从炉子两侧来的烟道气必须通过尽可能短的路径将其带到热量回收段。这造成的结果必然将烟道气通道在分离器的上面通到分离器排的末端并进一步通到热量回收段。

已经注意到用这种结构的问题之一是用现有的分离器支持方法烟道气通道的最大宽度可以等于分离器的直径。在某些结构中已经使用甚至更小的烟道气通道的宽度，但是已经证明这是特别成问题的，因为事实是烟道气通道的宽度必须足够大从而使烟道气可以流入到热量回收段中而没有显著的压力损失。换句话说，如果烟道气通道的宽度受到限制，那么必须通过增加通道的高度获得所需的横截面。但是这立刻增加建筑物的总高度。在烟道气通道的宽度限制到分离器直径的情况下也可看到相同的问题，特别是考虑到大型锅炉时，在炉子的两侧上有许多分离器。这自然导致需要大的流通横截面积。

第三，当使用按照先有技术的结构时不可能通过测量确定分离器的重量和其中砂和灰的重量，因为那里总有大量的悬杆。它们有时也设置在烟道气通道和支持结构之间，从而使烟道气通道以某种方法与所有分离器捆在一起成为一个综合的设备。

与大量悬杆相关的附加问题是，在实践中很难(如果不是不可能的话)以这样的方法布置分离器的支持，使所有的悬杆都承受相同的负荷。而是，在常规的悬挂中某些杆支承很小的重量，而其他杆在重量下已经变形。

发明内容

因此，本发明的目的是用这样的方式设置分离器的支持，从而可以减轻上述问题的有害影响。

为了解决上面提出的先有技术各种问题，流化床锅炉分离器结构的特征如下，这种分离器结构包括分离器壁和要将分离器支持结构向上连接到锅炉建筑物中的支持机构，其特征是支持机构是由布置在分离器壁上部周边边缘的框架和将框架附连到支持结构的悬杆或钢丝组成。

按照本发明的流化床反应器的分离器结构的其他特征部件在附录的权利要求书中变得很清楚。

换句话说，分离器通过分离的次级钢结构悬挂在炉顶的水平。可以用这样的方法设计该结构，使连接在分离器的悬杆机构平均分布在板结构的外周边。可以解决用常规支持方法设计的结构中注意到的各种问题，例如，以下述方式：

·因为悬挂可以延伸到分离器的整个外周边，可以消除太重的局部负荷，

·因为分离器直接支持在主钢结构，将完全消除由于分离器和其中砂及灰的重量使烟道气通道承受的应力，

·在分离器和炉子之间的支持平面中不会发生热膨胀的差别，这有利于结构的设计，

·在分离器上面的烟道气通道的结构，换句话说可以自由地设计它的尺寸和形状，

·通过次级钢结构从下面支持分离器上面的烟道气通道，

·由分离的悬杆支持次级钢结构，

·通过悬杆的帮助很容易测量分离器的变化的重量(砂、灰)和其上面的烟道气通道的重量，因而如果太多的砂/灰积堆在分离器，可以改变锅炉的操作方法，和

·可以设计分离器及锅炉的支持钢结构和基础重量更轻，从而也获得节省结构成本。

附图说明

下面参考附图更详细地讨论按照本发明的一种分离器结构，附图有：

图1示意地说明按照先有技术流化床锅炉剖面的侧视图，

图2示意地说明按照先有技术分离器结构的剖面顶视图，

图3说明按照图2的分离器结构的侧视图，

图4说明按照本发明优选实施例的分离器结构的顶视图，和

图5说明按照图4的分离器结构的侧视图。

具体实施方式

按照先有技术的流化床锅炉公开在作为部分剖面图的图1中，它包括，如在图中表示的各部件，炉子10，位于炉子一侧或两侧的一个或多个分离器12，连接它们的烟道气导管14，位于分离器12上面的烟道气通道16和支持结构18，即位于锅炉建筑物上部的所谓的主钢结构。炉子10和烟道气通道16两者都通过悬杆或钢丝20悬挂支持结构。还有，该图还表示风道22优选地位于分离器的中心线上并从分离器12通到烟道气通道16，从该风道带有固体物料的烟道气在分离器12中分离后上升到烟道气通道16。按照图中说明的先有技术的结构中，将烟道气通道16通过悬挂机构20’直接悬挂在上面的悬挂机构18即到主钢结构，和分离器12依次附连在烟道气通道16。

公开的设备以这样的方式操作，燃烧供给炉子10的燃料和产生的烟道气与作为炉子中床物料的灰和砂一起从炉子10通过风道14到分离器12。基本上在切向(表示在图2中)以这样的方式将风道14设置在分离器12上，使烟道气、灰和砂的混合物沿着分离器12的壁开始环流。尽管在流化床锅炉使用的旋风分离器传统上它的横截面。首先是圆的，后来成方的，优选地是正方形，在先有技术中已经知道随同流化床锅炉使用八角形分离器。当在分离器12中环流时，较重的材料即灰特别是砂，由于离心力聚集在分离器的周边和开始沿着分离器的壁向下流动，从而使净化的烟道气上升和通过分离器上端的风道22排出到烟道气通道16。

图2和3说明先有技术的结构，假设在炉子的一侧上有3个邻接的分离器12。作为例子，该图使用八角形分离器12。考虑这种情况，按照图1中公开的先有技术的结构中位于分离器12上面的烟道气通道16有与分离器12直径相等的宽度，从图2和3容易理解，怎样实际安装分离器。因为烟道气通道16的底部优选地是作为水/蒸汽管壁制成的，不能支持分离器12和其中灰和砂的重量，所以仅有烟道气通道的垂直侧壁24可以支持整个分离器。图2说明将分离器12附连到烟道气通道16的唯一可能性是在它的水平(在图2中)部分，实际上意味着，一方面仅有分离器12上周边的1/4，另一方面，和仅有烟道气通道侧壁长度的40％参与支持。换句话说，分离器12的壁和烟道气通道16的壁24两者所承受的应力是非常不均匀。

还有，由于分离器在某些条件下可能倾向于堵塞，即灰和砂倾向聚集在它的下端导致气体堵塞或类似的情况，当砂和灰的数量显著大于正常运动状态时分离器总重量的增加将成为问题。因此分离器的悬挂承受比通常更大的应力。按照先有技术结构的另一问题，部分与上述的问题相关，通过检测分离器的总重量将会更容易注意到堵塞的倾向或者甚至堵塞，但在实际上这是不可能做到的，因为所有邻接的分离器是以这样的方式连接到烟道气通道，它们形成统一的分离器排。依次烟道气通道是通过许多悬杆悬挂到支持机构，因而由于悬杆的数量在实践中不可能确定单个分离器的重量。同样的方式，在已经可能通过悬杆直接将分离器悬挂在主钢结构的情况下，由于相关的悬杆的数量是这样多，如上面解释那样由于实际的原因，不可能使用任何类型的重量测定机构。

所以图4和5公开按照本发明优选实施例的一种设置将分离器12悬挂在上面的支持结构(在图1中结合先有技术示意说明)，从而使分离器12基本上支持在它周边的整个长度上和有可能足够精确地检测各个分离器的重量。图4公开用于支持分离器的框架30和图5公开通过按照本发明的框架悬挂的两个邻接分离器12。

按照本发明实施例的特征部件是，每个分离器12的支持结构由至少部分对应于分离器横截面形状的框架30组成。框架是独立悬挂和位于分离器12之上基本上在炉顶或炉子支持平面。换句话说，在按照本发明的实施例中炉子和分离器两者现在可以用与支持结构相等长度的悬挂机构进行悬挂。按照图4的实施例，该框架包括基本正方形的主框架32，在它的内部设置使方形的角“变圆”的4条梁34’。该梁使框架30的内部形成对应在图2中表示的分离器12横截面的八角形。自然，如果分离器例如是六角形，那么主框架的角应该用不同的方法“变圆”使其成六角形框架。已经设置大量的悬挂机构36从八角形内周边的框架下垂，将悬挂机构附连在分离器12的板壁18的上周边边缘。如果分离器12是由水/蒸汽管壁38构成，悬挂机构36优选地附连在水/蒸汽管之间的壁部分。例如，可将悬挂机构36设置在水管之间的每个第2空间。在上文中，也已经提到一种方法，将分离器按在分离器周边中400mm间隔悬挂。换句话说，将分离器沿着它周边的整个长度悬挂到框架是最重要的。在该图的实施例中框架30依次通过4根悬杆或钢丝40从它的各角悬挂到上面的支持结构。如果希望设置与支持相联系的分离器12的重量测定，例如可以在每个分离器12的框架30的一根或多根(优选地全部)悬杆或钢丝40上装设应变表或类似测量机构，反应出分离器12总的质量。

自然，也可将上述的框架构造为直接对应于分离器横截面形状的方形，换句话说，例如六角形或八角形。该框架也可以由互相紧密连接的两部分组成，第1部分它的周边对应分离器的横截面而第2部分是根据悬挂的要求以及可能构成。因此，例如，第1部分可以是八角形而第2部分可以，例如由两根梁组成，第1部分附连在该两根梁上。通过设置在梁终端的悬杆可优选地处理分离器的支持。上述梁相对框架的八角形部分的位置，例如根据主钢结构的要求很容易确定。换句话说，可将梁设置在平行于八角形部分的烟道气通道壁的周边部分的终端，到周边的倾斜部分或平行于与烟道气通道方向垂直的周边部分，自然，不仅可以支持梁到框架的第1部分，而且通过优选地平行于烟道气通道方向的一根或多根梁互相支持。可以用原理与前面的梁相同的方式设置这些梁。对应地，可以将悬杆或者设置到框架的各角，如在图4和5中表示的实施例，或者设置到框架的直梁部分，例如到它的中心部分。悬杆或钢丝的数量不需与框架中的角的数量相同，实际上可施加任何合理的数量。

图4也公开了框架30怎样装设梁42，通过与在图5中表示的悬挂机构36对应的悬挂机构用框架的角部分44悬挂入口风道(在先有技术的图1和2中用参考数字14表示的对应风道)。优选地，定位入口风道基本上切向连通到分离器，因而使烟道气、灰和砂的混合物沿着分离器的内表面环流。入口风道可以用在图4中公开的方式相对每个分离器设置在相同的地方。但是，也可以，在某种意义上甚至更先进，将入口风道以这样的方式总是成对设置，例如在图4的情况中，将左边框架中的梁42设置在左边框架的右上角，如右边框架的梁42的镜像。自然，还有连接在框架的分离器，互相也成镜像。

在图4和5中公开的结构也可以将烟道气通道支持到上述的框架。因而将从下面支持烟道气通道而框架将留在烟道气通道和分离器之间的空间内。烟道气通道的支持自然由与分离器的支持相同的悬杆来完成。当确定分离器重量时，它也包含部分烟道气通道的重量。但是，这没有任何特别的意义，因为测量得到的分离器与其中灰和砂一起的重量很明显构成总重量的绝大部分。

还有，使用按照本发明的框架有优点。现在，位于分离器上面的烟道气通道的宽度在实际上不再有任何形式的限制。如果由于某些原因希望分离器宽一些，通过这样的方式可以很容易做到相对烟道气通道横向伸展框架的梁使梁的终端伸展到通道侧表面之外。因此，通过附连在梁终端的悬杆，有可能将分离器悬挂在主钢结构之外。所以，按照本发明的框架使锅炉的建筑物有可能造得低些，因为可设计烟道气通道有低的和矩形的横截面。换句说话，按照本发明的结构提供自由确定烟道气通道尺寸和形状的可能性。

从上面显得很清楚，提供了一种分离器结构，它显然比先有技术的分离器结构更加可靠和可以应用到各种各样的应用场合和目的。分离器结构的特征是可将分离器悬挂到锅炉建筑物的顶和悬挂结构，换句话说所谓的主钢结构沿着分离器周边的整个长度(实际上按一定的间隔)还有在某种情况下将某些流化床锅炉的部件设置在分离器和讨论的悬挂机构之间，该部件防止分离器直接支持在壁表面。必须记住上述仅公开了本发明的某些优选实施例，目的不是限制本发明脱离附录的权利要求书中定义的内容，仅由权利要求书定义本发明的范围。因此很清楚，例如按照本发明的实施例可以应用到任何横截面分离器的悬挂。

Claims (12)

1.一种流化床锅炉的分离器结构，该分离器结构包括分离器的壁(38)、顶、入口和出口风道(14、22)和将分离器从上面连接到锅炉建筑物中支持结构(18)的悬挂机构，其特征在于悬挂机构由与分离器(12)的壁(18)的上周边相关设置的框架(30)和将框架(30)直接连接到支持结构(18)的悬杆或钢丝(40)组成。

2.按照权利要求1所述的分离器结构，其特征在于将框架(30)大致设置在炉(10)顶的高度。

3.按照权利要求1所述的分离器结构，其特征在于框架(30)内周边的形状对应于分离器(12)的横截面。

4.按照权利要求1所述的分离器结构，其特征在于通过特殊的悬挂机构(36)将分离器(12)的上周边附连到框架(30)。

5.按照权利要求1所述的分离器结构，其特征在于附同悬杆或钢丝(40)装设测定分离器(12)质量的机构。

6.按照权利要求1所述的分离器结构，其特征在于分离器(12)的上端与烟道气通道流动连通。

7.按照权利要求6所述的分离器结构，其特征在于将烟道气通道通过框架(30)支持在支持结构(18)。

8.按照权利要求6或7所述的分离器结构，其特征在于使框架(30)位于烟道气通道(16)和分离器(12)之间。

9.按照权利要求6、7或8所述的分离器结构，其特征在于以这样的方式设置烟道气通道(16)基本平行于流化床锅炉中炉子(10)的侧壁，使烟道气通道(16)通过风道(22)连接到许多分离器(12)。

10.按照权利要求9所述的分离器结构，其特征在于将所述烟道气通道(16)装设在炉子(10)的两侧。

11.按照权利要求6、7或8所述的分离器结构，其特征在于烟道气通道的宽度大于分离器(12)的直径。

12.按照权利要求1所述的分离器结构，其特征在于分离器(12)横截面是八角形。

Images