CN104315501A - 一种层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置 - Google Patents
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Abstract
一种层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置，由一个回送料腿和一个旋风集中器组成；旋风集中器由圆柱状过渡段、漏斗状锥筒、圆筒状中心筒、烟斗状进口和耐热合金钢过滤丝网组成；回送料腿安装在旋风集中器下部，并与层燃锅炉后拱下部空间相通；圆筒状中心筒安装在圆柱状过渡段的上部中心；耐热合金钢过滤丝网向下倾斜安装在圆柱状过渡段上侧部。携带大量未燃生物质燃料小颗粒的烟气从烟斗状进口进入圆柱状过渡段，由于烟气流速快速下降和耐热合金钢过滤丝网的过滤作用，未燃小颗粒分离下来，并集中到回送料腿的入口，重新进入炉膛参与燃烧。“干净”的烟气则从圆柱状中心筒流出。从而提高锅炉效率，降低尾部燃烧风险，保护布袋除尘器等设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种分离回送装置，特别涉及一种层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置，属于高温气固分离技术领域。
背景技术
煤、石油和天然气等化石能源在为人类社会的发展提供能源动力的同时，也对人类的生存环境造成巨大的危害，如温室效应、NOx排放、SO2排放和粉尘污染等。与此同时人类社会也面临着化石能源枯竭的问题。所以寻求开发新的能源，实现社会的可持续发展日益受到世界各国的重视。生物质能作为一种可再生的清洁能源，有着良好的发展前景。美国国家科学院在《1985-2010年的能源转换》中明确指出：“到2010年，大规模生物质转化所获得的能量将是1985年能源总需求量的20倍”。我国也提出“到2020年，可再生能源在能源构成中的比例要占10%左右”的可再生能源发展战略。目前世界各地研制生产的秸秆层燃锅炉可以分为两类，即水冷震动炉排层燃锅炉和复合炉排层燃锅炉：1)以秸秆为燃料的水冷震动炉排层燃锅炉以龙基电力公司引进丹麦BME公司技术，由济南锅炉厂、哈尔滨锅炉厂等国内锅炉生产厂家制造的130吨生物质直燃水冷震动炉排层燃锅炉为代表。2)无锡锅炉厂和济南锅炉厂等国内锅炉生产厂家在消化吸收国外技术的基础上，推出了各种复合炉排层燃锅炉。复合炉排层燃锅炉的炉排全部为两段结构，第一段无一例外采用震动炉排或者往复炉排，以确保燃料层的平整和均匀干燥，第二段有的采用链条炉排，有的仍然为振动炉排。第二段的推进方向有的为逆推，有的为顺推。这两类锅炉的受热面都是M型布置的。
生物质中那些密度小、尺寸小的碎屑，会被助燃空气吹离炉膛，进入尾部受热面。由于尾部受热面区域烟气温度已经大幅度降低，这些碎屑失去了继续燃烧的可能，随烟气进入除尘设备。这些碎屑着火温度很低，在除尘设备中堆积，在温度150℃左右、含氧量8-10%的烟气作用下容易自燃，从而烧毁除尘设备。为此上述两类锅炉都在除尘器前设计了旋风分离装置，以脱除烟气中的大部分碎屑。然而这些碎屑仍然在旋风分离装置下部和料腿中自燃，经常烧毁旋风分离装置，并大幅度提高排烟温度，威胁布袋除尘器的安全，损害其寿命。
发明内容
为克服现有生物质锅炉未燃尽的碎屑自燃造成的危害，本发明的目的是提供一种层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置，使其与现有技术相比，有效分离生物质锅炉烟气中的可燃碎屑，避免可燃碎屑在除尘设备中堆积自燃，烧毁设备；并将分离下来的可燃碎屑回送适当位置，继续燃烧，提高锅炉效率；防止排烟超温导致的布袋除尘器的损毁。
本发明的技术方案如下：
一种层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置，其特征在于：所述层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置由一个回送料腿和一个旋风集中器组成；所述旋风集中器由圆柱状过渡段、漏斗状锥筒、圆筒状中心筒、烟斗状进口和耐热合金钢过滤丝网组成；所述回送料腿安装在所述旋风集中器下部，并与层燃锅炉后拱下部空间相通；所述圆筒状中心筒安装在所述漏斗状锥筒的上部中心；所述耐热合金钢过滤丝网向下倾斜安装在所述圆柱状过渡段上侧部。
本发明的技术特征还在于：所述烟斗状进口的宽度a是所述烟斗状进口的高度b的1.8～2.2倍，并保证进口烟气流速低于10m/s；所述过渡段的高度f是所述烟斗状进口的高度b的1.8～2.2倍；所述过渡段的直径c是所述烟斗状进口的宽度a的2.7～3.3倍；所述柱状中心筒的直径d是所述烟斗状进口的宽度a的1.8～2.2倍；所述回送料腿的直径e是所述烟斗状进口的宽度的0.9～1.1倍；所述漏斗状锥筒的顶角h为115o～145o；所述耐热合金钢过滤丝网向下倾斜安装，其垂直于烟气来流方向的投影面积是所述烟斗状进口面积的1.8倍以上。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：
本发明提供的层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置，与常用的旋风分离装置不同，它依靠进口段渐扩结构降低烟气流速，从而降低烟气携带未燃生物质燃料小颗粒的能力，因此未燃生物质燃料小颗粒从烟气中分离下来大部分。剩余的生物质未燃小颗粒也会被耐热合金钢过滤丝网分离下来一部分，大幅度降低烟气中未燃生物质燃料小颗粒的数量。未燃生物质燃料小颗粒分离下来后，在漏斗状锥筒段集中。由于回送料腿的下开口在炉膛内的后拱下部，属于低压区，飞灰分离回送装置内部压力不会比炉膛内的后拱下部压力高多少，因为未燃生物质燃料小颗粒在自身重力作用下，克服压力差，回到炉膛继续参与燃烧。
本发明提供的层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置，安装在层燃生物质锅炉尾部对流受热面的某个位置上，回送料腿巧妙地与炉膛燃烧区最低压力区连接，解决了高温未燃生物质燃料小颗粒回送的难题，提高了锅炉效率，避免了尾部除尘设备的烧毁。
附图说明
图1 为本发明的层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置的结构示意图。
图中：1-烟斗状进口；2-圆筒状中心筒；3-圆柱状过渡段；4-耐热合金钢过滤丝网；5-回送料腿；6-漏斗状锥筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施案例对本发明做进一步的说明。
图1 为本发明的层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置的结构示意图。所述层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置由一个回送料腿5和一个旋风集中器组成；所述旋风集中器由圆柱状过渡段3、漏斗状锥筒6、圆筒状中心筒2、烟斗状进口1和耐热合金钢过滤丝网4组成；所述回送料腿安装在所述旋风集中器下部，并与层燃锅炉后拱下部空间相通；所述圆筒状中心筒安装在所述漏斗状锥筒的上部中心；所述耐热合金钢过滤丝网向下倾斜安装在所述圆柱状过渡段上侧部。
所述烟斗状进口的宽度a是所述烟斗状进口的高度b的1.8～2.2倍，并保证进口烟气流速低于10m/s；所述过渡段的高度f是所述烟斗状进口的高度b的1.8～2.2倍；所述过渡段的直径c是所述烟斗状进口的宽度a的2.7～3.3倍；所述柱状中心筒的直径d是所述烟斗状进口的宽度a的1.8～2.2倍；所述回送料腿的直径e是所述烟斗状进口的宽度的0.9～1.1倍；所述漏斗状锥筒的顶角h为115o～145o；所述耐热合金钢过滤丝网向下倾斜安装，其垂直于烟气来流方向的投影面积是所述烟斗状进口面积的1.8倍以上。
本发明的作用原理为：携带大量未燃生物质燃料小颗粒的烟气从烟斗状进口1进入圆柱状过渡段3，由于流通截面积迅速增加，烟气流速快速下降，大部分烟气中的未燃生物质燃料小颗粒从烟气中分离出来，剩余的未燃生物质燃料小颗粒在经过耐热合金钢过滤丝网4时又被分离下来大部，这些分离下来的未燃生物质燃料小颗粒在漏斗状锥筒6中由于旋流作用而集中到回送料腿5的入口；“干净”的烟气则从圆柱状中心筒2流出；回送料腿的下部与层燃锅炉炉膛后拱下部相同，由于回送料腿上下部压差小，集中的未燃生物质燃料小颗粒得以依靠自身重力克服压差，进入炉膛参与燃烧。
图中：1-烟斗状进口；2-圆筒状中心筒；3-圆柱状过渡段；4-耐热合金钢过滤丝网；5-回送料腿；6-漏斗状锥筒。
实施例：
本发明提供的生物质锅炉飞灰分离回送装置在75t/h联合炉排蒸汽锅炉上试用，安装在第三高温过热器与第二高温过热器之间的转折处。燃料由稻秸、稻壳和破碎的三合板混合而成。其中稻秸混有泥土，工业分析结果为全水分14.17%、挥发分66.33%、固定碳4.57%、灰分14.93%，1千克稻秸成灰后，含有K元素22.8克；稻壳工业分析结果为全水分%、挥发分69.3%、固定碳14.9%、灰分10.8%；三合板工业分析结果：全水分8.2%、挥发分36.7%、固定碳49.3%、灰分5.8%。
原来在第三高温过热器与第二高温过热器之间的转折处安装的是高温旋风集中器，高温旋风集中器下部安装高温锁气器，当高温旋风集中器内未燃生物质燃料小颗粒积累较多时，高温锁气器打开，将未燃生物质燃料小颗粒卸到渣车上运走。由于该装置不能起到很好的分离作用，布置在布袋除尘器前的旋风集中器内存积了大量的未燃生物质燃料小颗粒，经常自燃，烧毁其分离器下部，并严重提高排烟温度，损害布袋除尘器的寿命，威胁系统安全。
安装本发明提供的生物质锅炉飞灰分离回送装置，替代原来的高温旋风集中器，烟斗状进口的宽度a是烟斗状进口的高度b的2倍，且额定进口烟气流速为8.7m/s；过渡段的高度f是烟斗状进口的高度b的2倍；过渡段的直径c是烟斗状进口的宽度a的3倍；柱状中心筒的直径d是烟斗状进口的宽度a的2倍；回送料腿的直径e是烟斗状进口的宽度的1.1倍；漏斗状锥筒的顶角h为120o；耐热合金钢过滤丝网向下倾斜安装，其垂直于烟气来流方向的投影面积是烟斗状进口面积的2倍。
运行7天后，布置在布袋除尘器前的旋风集中器内存积的未燃生物质燃料小颗粒的量很少，没有自燃现象发生，因而排烟温度也没有出现过大幅攀升的情况。锅炉停运后，打开生物质锅炉飞灰分离回送装置，仅仅在回送料腿进口有一些未燃生物质燃料小颗粒堆积，说明分离回送效果都很好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明所作的等同变化与修饰，都应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置，其特征在于：所述层燃生物质锅炉飞灰分离回送装置由一个回送料腿（5）和一个旋风集中器组成；所述旋风集中器由圆柱状过渡段（3）、漏斗状锥筒（6）、圆筒状中心筒（2）、烟斗状进口（1）和耐热合金钢过滤丝网（4）组成；所述回送料腿安装在所述旋风集中器下部，并与层燃锅炉后拱下部空间相通；所述圆筒状中心筒安装在所述漏斗状锥筒的上部中心；所述耐热合金钢过滤丝网向下倾斜安装在所述圆柱状过渡段上侧部。
2.按照权利要求1所述的一种生物质锅炉飞灰分离回送装置，其特征在于：所述烟斗状进口的宽度a是所述烟斗状进口的高度b的1.8～2.2倍，并保证进口烟气流速低于10m/s；所述过渡段的高度f是所述烟斗状进口的高度b的1.8～2.2倍；所述圆柱状过渡段的直径c是所述烟斗状进口的宽度a的2.7～3.3倍；所述柱状中心筒的直径d是所述烟斗状进口的宽度a的1.8～2.2倍；所述回送料腿的直径e是所述烟斗状进口的宽度的0.9～1.1倍；所述漏斗状锥筒的顶角h为115o～145o；所述耐热合金钢过滤丝网向下倾斜安装，其平行于进口端面方向的投影面积是所述烟斗状进口面积的1.8倍以上。
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