CN102494335A - 循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置 - Google Patents

循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风分离装置，包括旋风分离器以及电力气固分离器，所述的旋风分离器的上部设置有烟气排出筒，在旋风分离器的下端为飞灰返料管，所述的电力气固分离器包括壳体、发射极板以及收尘极板，所述的壳体设置有烟气进口、烟气出口以及落灰出口，所述的发射极板设置在所述的烟气进口内部，所述的收尘极板设置在所述的落灰出口上端；所述的烟气进口与所述的烟气排出筒连接。与现有技术相比，静电分离部分由较多的曲面结构形式改变成平面结构形式,其有利于静电场的放电电压水平提高,从而提高了分离装置运行的稳定性和安全性水平。

Description

循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置
技术领域：
本发明涉及一种气固分离装置，具体是一种应用于循环流化床锅炉中800℃以上高温场合或相似应用场合下烟气气固分离的分体式分离装置。
背景技术：
在循环流化床锅炉800℃以上高温物料分离场合里，已见采用一体化的电力～旋风组合的分离器。它主要依靠材料电子热发射机制，促使粉尘荷电，再被低电压电场驱向收尘极捕集的无电晕式新型电力除尘技术，与传统的依靠旋转离心力实现气固分离的旋风分离器技术串行连接，形成组合技术；并可将之应用于工作环境温度高于800℃、粉尘浓度极高的、且需要气固分离的场合，譬如循环流化床锅炉高温烟气气固分离工艺（也可推广应用到类似的工业高温除尘工艺中）。
由于这种新型的电力分离器主要是依靠逸出功极低的电极材料在高温烟气环境中汲取热量作为发射能量，所以仅须辅以极低的发射电压（2500伏）就可释放出大量自由电子而促使粉尘荷电，由此我们谓之为环境“自激式”。
同时，为了避免在循环流化床锅炉旋风分离器内固体浓度太高，极易对电场作用产生屏蔽的问题，我们改变了目前流行的电场作用力与旋转离心力在烟气流程上并行施加式电旋风除尘器技术的已有组合方式。本发明采用先以旋转离心力分离高浓度粉尘后，再在分离器末端～旋风分离器出口粉尘浓度大大降低的区域搭接入电力强化作用，以使电场力作用集中施加在细微粉尘的捕集上；既突显静电除尘技术的优势，又可弥补旋风除尘技术对细微颗粒分级捕集效率低下的缺陷。因此，从这两种技术之间的无缝式连接的作用方式上又可谓之为“串行式”。
因而我们称谓由这两种技术组合而成，用于实现烟气气固分离的装置为“自激串行电力-旋风气固分离装置（或除尘装置）”
这种高温气固分离器具有设备结构紧凑的特点,但是也存在着一些不足之处。譬如其阴极布置在旋风分离器中心筒里,布置场地较小,阴极发射功率受到限制,影响该技术的大型化应用。又如其静电分离空间曲面结构较多,致使其电场性能较低。再者其制造工艺复杂,制造、维护成本较高。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种阴极发射功率不受限制、电场稳定的分体式自激串行电力-旋风气固分离装置，同时还具有制造、安装简单及维护方便的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风分离装置，其特征在于：包括旋风分离器以及电力气固分离器，所述的旋风分离器的上部设置有烟气排出筒，在旋风分离器的下端为飞灰返料管，所述的电力气固分离器包括壳体、发射极板以及收尘极板，所述的壳体设置有烟气进口、烟气出口以及落灰出口，所述的发射极板设置在所述的烟气进口内部，所述的收尘极板设置在所述的落灰出口上端；所述的烟气进口与所述的烟气排出筒连接。
所述的收尘极板为平面板。
所述的落灰出口连接至所述的飞灰返料管。
本发明分离装置的工作原理和工艺流程是这样的：
温度高于800℃的含尘烟气由烟气入口加速切向进入高温旋风分离器之内，首先由筒体切圆产生的旋转离心力将大量各种粒径的灰尘从高温烟气中分离出来，聚集至旋风分离器的内壁上后由重力作用下滑汇至飞灰返料管,并返回循环流化床锅炉炉膛内。经初次气固分离后仍含有细微尘粒的烟气在旋风分离器内中心空间升压反弹旋转上行,经旋风分离器烟气排出筒被引入电力气固分离器,在其流经的发射极板过程中，由高温烟气能量和电压为2500伏的低电场力共同激发出发射极材料中的大量自由电子，致使途经于此的烟气中细微尘粒荷电。大量带有负电性的尘粒随高温烟气流经收尘极板区，在电场力的作用下被捕集，并坠落入其底部灰斗和飞灰返料管内，汇流后再入炉膛。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
(1) 分体式布置的循环流化床锅炉自激串行电力-旋风气固分离装置将一体化布置的循环流化床锅炉自激串行电力-旋风气固分离装置的电力发射阴极板从旋风分离器中心筒内壁布置转移到旋风分离器烟气排出筒的出口处布置，烟气排出筒只是一个连接管，导出烟气而已，所以极大的简化了旋风分离器的机构，这种改变不但使得在循环流化床锅炉高温烟气气固分离工艺段里,大面积地布置发射极成为了可能,这将有利于该技术向大型化应用方向发展。而且可以使得该技术的静电分离部分由较多的曲面结构形式改变成平面结构形式,其有利于静电场的放电电压水平提高, 从而提高了分离装置运行的稳定性和安全性水平。
(2) 本分离装置是由电力分离作用强化旋风分离器的气固分离效果的。这种组合式气固分离的方法在电旋风除尘器技术中曾广泛被采用，但它是采用电晕式电力除尘器作为两种技术的组合基础。然而,电晕式电力除尘器的最高工作温度一般在500～600℃之下。温度再高上去因气体密度变小而极易使电晕场发生击穿现象，致使电力除尘器工作无法稳定。
而本发明使用的是基于材料电子热发射的电力除尘技术，它没有电晕产生，因而也不存在电晕场击穿的风险。但是在电场中必须存在800℃以上的高温能量,依靠其作为激发静电除尘器发射极内部自由电子突破其材料表面势垒的主要力量。而在循环流化床锅炉里高温烟气气固分离段的工艺温度正好具备这样的条件，可以加以利用。这样一来不仅稳定了电力分离器的工作性能，而且可使锅炉生产工艺中的自身能量得到充分地利用；高温环境下应用和设备性能稳定这是本发明优点之一。
(3) 其次，电力分离器虽在强化捕捉1～100μm的细微尘粒方面有明显优于旋风分离器的长处，但是它在高浓度的环境中易被灰尘屏蔽住电场力作用。本发明采用先以旋转离心力分离90％左右的烟气中的粗大尘粒，在烟气中的粉尘浓度大幅下降的旋风分离器出口串接上电力分离器的作用，强化对烟气里残余的细微颗粒二次捕集效果。这种技术组合方式是既发挥了两种技术各自的特长，又规避了两种技术各自的弱点，使得整个气固分离装置在分离总效率和细微颗粒分级效率两方面均有所提高;细微颗粒捕集效率低是目前应用于循环流化床锅炉的各种型式气固分离器存在的共性缺陷，尚不能得到很好的解决,依靠本发明将有望在这方面获得较大的技术突破。细微颗粒分离效率高和抗粉尘屏蔽性能好这是本发明优点之二。
 (4) 采用分体式布置的循环流化床锅炉自激串行电力-旋风气固分离装置,它可以降低采用一体化布置的循环流化床锅炉自激串行电力-旋风气固分离器在制造和维修方面的难度,节省生产成本。
而且,循环流化床锅炉工艺流程上在高温气固分离器出口至下游衔接设备之间正好有一段工艺过渡通道,足以布置静电分离器; 在基本不改变循环流化床锅炉主要设备常见结构设计的情况下,充分利用工艺过渡空闲空间,降低循环流化床锅炉自激串行电力-旋风气固分离器一体化设计的制造和维护的难度这是本发明的优点之四。
附图说明
图1是本发明分离装置的结构示意图。
其中：1、高温旋风分离器，2、电力气固分离器，3、直流电源，4、发射极板，5、收尘极板，  6、飞灰返料管，7、烟气排出筒。
具体实施方式
下面结合图1对本发明进一步说明：
如图1所示，本发明循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风分离装置包括高温旋风分离器1、电力气固分离器2、直流电源3、发射极板4、收尘极板5、落灰通道6和烟气排出筒7等组成。旋风分离器1的上部设置有烟气排出筒，在旋风分离器的下端为飞灰返料管6，电力气固分离器包括壳体、发射极板4以及收尘极板5，壳体设置有烟气进口、烟气出口以及落灰出口，发射极板设置在所述的烟气进口内部，收尘极板设置在所述的落灰出口上端；烟气进口与烟气排出筒7连接，收尘极板为平面板，在发射极板和收尘极板上接通直流电源3。落灰出口连接至所述的飞灰返料管。

Claims (3)

1.一种循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置，其特征在于：包括旋风分离器以及电力气固分离器，所述的旋风分离器的上部设置有烟气排出筒，在旋风分离器的下端为飞灰返料管，所述的电力气固分离器包括壳体、发射极板以及收尘极板，所述的壳体设置有烟气进口、烟气出口以及落灰出口，所述的发射极板设置在所述的烟气进口内部，所述的收尘极板设置在所述的落灰出口上端；所述的烟气进口与所述的烟气排出筒连接。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置，其特征在于：所述的收尘极板为平面板。
3.根据权利要求1或2所述的循环流化床锅炉分体式自激串行电力-旋风气固分离装置，其特征在于：所述的落灰出口连接至所述的飞灰返料管。
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