CN104089281A - 一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器 - Google Patents

一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器 Download PDF

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黄中
孙献斌
肖平
徐正泉
江建忠
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Abstract

一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，包括从上至下依次连通的分离器筒体、分离器锥体和分离器立管，分离器筒体的侧部和入口烟道连通，入口烟道底部和分离器筒体连通处内凹形成烟气末端增速口；分离器筒体的顶部插入双偏心中心筒；本发明了提高旋风分离器的分离效率、优化物料循环方式，增加炉膛物料浓度、降低锅炉密相区床温，提高脱硫效率；通过本发明的旋风分离器还可以降低飞灰底渣含碳量，减少石灰石消耗量，减少SO2和NOx排放浓度，提高循环流化床锅炉运行的环保性和经济性，适用于新建机组及在役机组一体化改造。

Description

一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器
技术领域
本发明属于循环流化床锅炉技术领域，具体涉及一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器。
背景技术
分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一，其主要作用是将大量高温固体物料从气流中分离出来，送回炉膛，以维持炉膛的快速流态化运行。保证燃料和脱硫剂多次循环，为焦炭颗粒和脱硫剂停留时间的延长提供了条件。
循环流化床锅炉分离器必须满足几个要求：⑴能够在高温下正常工作；⑵能够将高浓度的载粒气流的分离，分离器入口的固体颗粒浓度达到0.5～5kg/m3；⑶具有较低的阻力，以使得引风机压头适当降低；⑷具有较高的分离效率，实际上循环倍率在很大程度上靠分离器的效率来保证的，这里的较高的分离效率不仅包括大颗粒，更重要是指小颗粒和脱硫剂等；⑸分离器的结构形式能和锅炉的形式相配，使得锅炉整体结构紧凑。
从国内循环流化床锅炉的实际使用情况来看，常常出现由于分离效率低造成的飞灰含碳量大、循环灰量不足影响锅炉运行等问题，部分锅炉飞灰含碳量高达5％～20％，石灰石钙硫摩尔比高达4～8。显然提高分离器分离效率，加强对细微颗粒的捕捉能力，对于改善循环流化床锅炉的运行水平意义重大。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，提高了旋风分离器的分离效率。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，包括从上至下依次连通的分离器筒体2、分离器锥体3和分离器立管4，所述分离器筒体2的侧部和入口烟道1连通，所述入口烟道1底部和分离器筒体2连通处内凹形成烟气末端增速口6；所述分离器筒体2的顶部插入双偏心中心筒5，所述双偏心中心筒5的上表面圆心od1与分离器筒体2的上表面圆心oD之间存在距离差e1，形成一次偏心；所述双偏心中心筒5的上表面圆心od1与下表面圆od2之间存在距离差e2，形成二次偏心；所述双偏心中心筒5的上表面直径d1大于下表面直径d2，且上表面圆与下表面圆内切于内切点f，内切点f与气流方向存在夹角c。
所述双偏心中心筒5插入分离器筒体2的深度h是分离器筒体2高度H的15％～30％，双偏心中心筒5的偏心底部高度hd是双偏心中心筒5插入分离器深度h的5％～30％。
所述双偏心中心筒5的上表面直径d1是分离器筒体2直径D的30～60％，双偏心中心筒5的上表面直径d1是下表面直径d2的1.05～1.5倍。
所述双偏心中心筒5的上表面圆心od1与分离器筒体2的上表面圆心oD之间存在的距离差e1为50～500mm。
所述双偏心中心筒5的上表面圆心od1与下表面圆od2之间存在的距离差e2为50～300mm。
所述双偏心中心筒5上表面圆与下表面圆的内切点f与气流方向存在的夹角c为15°～75°。
所述烟气末端增速口6的入口靠近分离器筒体2的距离x是入口烟道1长度y的0.1～0.3倍。
所述烟气在烟气末端增速口6的流速为20～35m/s。
所述旋风分离器整体阻力为0.6～1.8kPa。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、通过设置双偏心中心筒，设计双偏心中心筒的形状尺寸以及与分离器筒体的位置关系和尺寸关系，改善了旋风分离器内的流场分布，显著提高了分离效率，优化了锅炉运行工况。
2、通过在入口烟道底部和分离器筒体连通处内凹形成烟气末端增速口，使烟气在烟气末端增速口的流速为20～35m/s，分离效率得到提升。
3.较传统旋风分离器运行阻力更低，分离效率更高，有效降低了锅炉烟气中SO2、NOx和粉尘的排放浓度，提高循环流化床锅炉运行的环保性和经济性，适用于新建机组及在役机组一体化改造。
4.双偏心中心筒加工制造和现场安装难度低，施工周期短。
附图说明
图1为本发明旋风分离器主视图。
图2为本发明旋风分离器俯视图。
图3为本发明一次偏心、二次偏心示意图。
图4为本发明一次偏心、二次偏心距离差示意图。
图5a为本发明的中心筒筒体主视图。
图5b为本发明的中心筒筒体俯视图。
图6为本发明的两分离器布置方式示意图。
图7为本发明的三分离器布置方式示意图。
图中：
1——入口烟道      2——分离器筒体       3——分离器椎体
4——分离器立管       5——双偏心中心筒  6——烟气末端增速口
H——分离器筒体高度
h——双偏心中心筒插入分离器筒体的深度
hd——双偏心中心筒偏心底部高度
D——分离器筒体直径
d1——双偏心中心筒上表面直径
d2——双偏心中心筒下表面直径
oD——分离器筒体上表面圆心
od1——双偏心中心筒上表面圆心
od2——双偏心中心筒下表面圆心
e1——双偏心中心筒上表面圆心od1与分离器筒体上表面圆心oD的距离差
e2——双偏心中心筒上表面圆心od1与双偏心中心筒下表面圆心od2的距离差
f——双偏心中心筒上表面圆与下表面圆内切点
c——双偏心中心筒内切点与气流方向的夹角
x——烟气末端增速口的入口靠近分离器筒体的距离
y——入口烟道长度
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
实施例一
某新建130t/h循环流化床锅炉，参见图1～图6，该锅炉两个旋风分离器均带有双偏心中心筒。分离器筒体2分别与入口烟道1和分离器锥体3相连接，分离器立管4设置在分离器锥体3下部，双偏心中心筒5从上部插入分离器筒体2内。
烟气在入口烟道1的烟气末端增速口6速度可以达到25m/s，烟气末端增速口6的入口靠近分离器筒体2的距离x是入口烟道1长度y的0.1倍。
为提高分离效率，双偏心中心筒5的上表面圆心od1与分离器筒体2的上表面圆心oD之间存在距离差e1为200mm，双偏心中心筒5的上表面圆心od1与下表面圆od2之间存在距离差e2为100mm，双偏心中心筒5与气流方向存在夹角c为30°。双偏心中心筒5插入分离器的深度h是分离器筒体2高度H的20％，双偏心中心筒5底部高度hd是双偏心中心筒5插入分离器的深度h的20％，直径d是分离器筒体2直径D的45％。双偏心中心筒5的上表面直径d1是下表面直径d2的1.1倍。
上述旋风分离器整体阻力为1.25kPa，分离效率99.9％。
实施例二
某在役240t/h循环流化床锅炉，参见图1～图6，该锅炉两个旋风分离器中心筒采用常规设计。运行期间带负荷能力不足，锅炉出力一般仅为75％，炉内灰浓度偏低，悬浮段压差仅为800Pa，不能有效调节床温，日常运行床温超过980℃，SO2排放浓度600mg/m3、NOX排放浓度400mg/m3，石灰石钙硫摩尔比高达5～6，分离器效率偏低，无法实现物料的有效循环，实测锅炉飞灰中位粒径为90μm。
将锅炉原有中心筒更换为双偏心中心筒，双偏心中心筒5的上表面圆心od1与分离器筒体2的上表面圆心oD之间存在距离差e1为100mm，双偏心中心筒5的上表面圆心od1与下表面圆od2之间存在距离差e2为50mm。
双偏心中心筒5与气流方向存在夹角c为45°。双偏心中心筒5插入分离器的深度h是分离器筒体2高度H的15％，双偏心中心筒5底部高度hd是双偏心中心筒5插入分离器的深度h的10％，直径d是分离器筒体2直径D的40％。双偏心中心筒5的上表面直径d1是下表面直径d2的1.3倍
通过上述改造，锅炉可以实现满负荷运行，悬浮段压差增加至2000Pa，日常运行床温降低至900℃左右，SO2排放浓度降低至80mg/m3、NOX排放浓度降低至150mg/m3，石灰石钙硫摩尔比降低至3，实测锅炉飞灰中位粒径为25μm，分离器阻力1.2kPa，运行状况和环保特性显著改善。
实施例三
某新建1000t/h循环流化床锅炉，参见图1～图5和图7，该锅炉3个旋风分离器布置在炉膛两侧，旋风分离器中心筒采用双偏心中心筒5。
入口烟道1安装有烟气末端增速口6，烟气在烟气末端增速口6速度可以达到30m/s。
3个分离器双偏心中心筒5的上表面圆心od1与分离器筒体2的上表面圆心oD之间存在距离差e1为100mm，双偏心中心筒5的上表面圆心od1与下表面圆od2之间存在距离差e2为100mm。
上述旋风分离器整体阻力为1.4kPa，分离效率99.95％。
以上是结合附图对本发明作进一步说明。但本领域技术人员理解，本发明并非只限于这些具体实施方式，任何在本发明基础上做出的改进和变化，都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，包括从上至下依次连通的分离器筒体(2)、分离器锥体(3)和分离器立管(4)，所述分离器筒体(2)的侧部和入口烟道(1)连通，其特征在于：所述入口烟道(1)底部和分离器筒体(2)连通处内凹形成烟气末端增速口(6)；所述分离器筒体(2)的顶部插入双偏心中心筒(5)，所述双偏心中心筒(5)的上表面圆心od1与分离器筒体(2)的上表面圆心oD之间存在距离差e1，形成一次偏心；所述双偏心中心筒(5)的上表面圆心od1与下表面圆od2之间存在距离差e2，形成二次偏心；所述双偏心中心筒(5)的上表面直径d1大于下表面直径d2，且上表面圆与下表面圆内切于内切点f，内切点f与气流方向存在夹角c。
2.根据权利要求1所述的一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于：所述双偏心中心筒(5)插入分离器筒体(2)的深度h是分离器筒体(2)高度H的15％～30％，双偏心中心筒(5)的偏心底部高度hd是双偏心中心筒(5)插入分离器深度h的5％～30％。
3.根据权利要求1所述的一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于：所述双偏心中心筒(5)的上表面直径d1是分离器筒体(2)直径D的30～60％，双偏心中心筒(5)的上表面直径d1是下表面直径d2的1.05～1.5倍。
4.根据权利要求1所述的一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于：所述双偏心中心筒(5)的上表面圆心od1与分离器筒体(2)的上表面圆心oD之间存在的距离差e1为50～500mm。
5.根据权利要求1所述的一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于：所述双偏心中心筒(5)的上表面圆心od1与下表面圆od2之间存在的距离差e2为50～300mm。
6.根据权利要求1所述的一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于：所述双偏心中心筒(5)上表面圆与下表面圆的内切点f与气流方向存在的夹角c为15°～75°。
7.根据权利要求1所述的一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于：所述烟气末端增速口(6)的入口靠近分离器筒体(2)的距离x是入口烟道(1)长度y的0.1～0.3倍。
8.根据权利要求1所述的一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于：所述烟气在烟气末端增速口(6)的流速为20～35m/s。
9.根据权利要求1所述的一种带有双偏心中心筒的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于：所述旋风分离器整体阻力为0.6～1.8kPa。
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