CN105444162A - 一种中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，包括渐缩的入口烟道，旋风分离器本体，中心筒，分离器立管；其中，渐缩的入口烟道与分离器本体的侧面相连，分离器本体的下部与分离器立管的上部相连，中心筒从分离器本体上部插入分离器本体内；中心筒进气口截面倾斜布置，与水平面形成一定角度，也可由一个倾斜平面与一水平平面组成，也可为一曲面，中心筒下部可加装收口盖板减小进气口截面面积；中心筒进气口截面倾斜的循环流化床旋风分离器，可以改善旋风分离器内的流场，从而提高旋风分离器的分离效率。

Description

一种中心筒进气口截面倾斜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，涉及一种中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器。

背景技术

循环流化床锅炉具有燃料适应性强、可以快速启停、污染物排放低等优点，近年来在我国得到了快速发展。旋风分离器是循环流化床锅炉的重要部件，可以将烟气中的粗颗粒和细颗粒进行分离，分离出来的粗颗粒经返料立管、返料器返回炉膛。旋风分离器分离效率的高低直接影响到物料循环的平衡，对炉膛温度、风机能耗、尾部受热面磨损、锅炉热效率都有重要的作用。循环流化床锅炉要求旋风分离器的分离效率大于99％，中心筒出口烟气中飞灰中位粒径小于50μm。

目前投入运行的循环流化床锅炉中，旋风分离器分离效率较低的问题经常发生，严重影响了锅炉的正常运行。造成旋风分离器分离效率较低的一个重要原因就是对旋风分离器机理特性认识不够充分，对旋风分离器内流场的分析模拟不准确。发生问题后的改造措施往往破坏了原有分离器的流场，进一步降低了旋风分离器的分离效率。

旋风分离器的入口截面积、筒体直径、中心筒直径和伸入长度都影响到旋风分离器的分离效率，对于这些参数的设计经验已较为成熟。合理的中心筒布置方式也可提高旋风分离器的分离效率，比如专利申请号为201420417611.1的中国专利提出了一种带有双偏心中心筒的旋风分离器，专利请号为201410361141.6的中国专利提出了一种带有整体倾斜中心筒的旋风分离器。可见，中心筒的结构形式对于旋风分离器内气体的流动有着重要的影响，进而影响了旋风分离器的分离效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，解决了因为旋风分离器内流场不合理而导致的旋风分离器分离效率较低的问题，提高了循环流化床锅炉旋风分离器的分离效率，有利于循环流化床锅炉的稳定、高效运行。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，包括渐缩的入口烟道，入口烟道与旋风分离器本体的侧面相连，旋风分离器本体的底部与分离器立管的上部相连，中心筒从旋风分离器本体上部插入旋风分离器本体内；所述的中心筒的底部进气口截面倾斜，进气口截面与水平面存在夹角。

所述的中心筒进气口截面与水平面存在夹角a，a为0～20°。

所述的中心筒的进气口截面为椭圆形，该椭圆形长轴所在的竖直平面与气流方向所在的竖直平面平行或不平行，两者之间存在夹角c，c为0～180°。

所述的中心筒的底部进气口截面为收口形式，并在进气口处加装收口盖板。

所述的收口盖板是与中心筒同心的圆弧形结构，弧长不超过所在圆周长的一半，收口盖板与竖直平面存在夹角b，b为0～45°；

收口盖板是与中心筒可一次性铸造而成，或分别铸造再通过焊接连接。

所述的中心筒的进气口截面由一个斜切平面和一个水平平面组成，水平平面沿斜切方向的最大长度为m，m为中心筒直径的0～50％，斜切平面在竖直方向的高度差为n，n为中心筒直径的0～25％。

所述的中心筒的底部进气口截面为曲面，曲面在竖直方向上的投影曲线为二次曲线。

所述的中心筒为渐缩形式，其下部为半径逐渐变小的锥段。

所述的中心筒还设置若干道加强筋，相邻两道加强筋之间的间距为300～1500mm。

所述的中心筒与旋风分离器本体2之间可自由配合、相对滑动，或者固定、无相对滑动；若固定时中心筒顶部的固定方式为自由吊挂式固定或吊耳挂钩式固定。

所述的渐缩入口烟道的出口截面积为入口截面积的30～80％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，通过将旋风分离器中心筒底部进气口截面由水平变为倾斜，在气流在旋风分离器内沿圆周流动的过程中，在气流切向速度较大的区域增加轴向的扰流，促进烟尘的进一步分离，在气流切向速度较小的区域增加烟气进入中心筒边缘的距离，减少烟气汇总物料携带进入中心筒的几率，从而从整体上改善旋风分离器内的流场，提高分离器效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图之一。

图2是本发明中心筒区域的三维结构示意图。

图3是本发明的结构示意图之一。

图4是本发明的结构示意图之一。

图5是本发明的结构示意图之一。

图6是本发明的结构示意图之一。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，本发明提供一种中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，包括渐缩的入口烟道1，入口烟道1与旋风分离器本体2的侧面相连，旋风分离器本体2的底部与分离器立管4的上部相连，中心筒3从旋风分离器本体2上部插入旋风分离器本体2内；所述的中心筒3的底部进气口截面倾斜，进气口截面与水平面存在夹角。

中心筒进气口截面倾斜布置，与水平面形成一定角度，也可由一个倾斜平面与一水平平面组成，也可为一曲面。

进一步的，参见图2，所述的中心筒3进气口截面与水平面存在夹角a，a为0～20°。

由于进气口截面倾斜，所述的中心筒3的进气口截面为椭圆形，该椭圆形长轴所在的竖直平面与气流方向所在的竖直平面平行或不平行，两者之间存在夹角c，c为0～180°。

进一步的，所述的中心筒3的底部进气口截面为收口形式，并在进气口处加装收口盖板5。通过加装收口盖板5起到减小中心筒3进气口截面积的作用。

所述的收口盖板5是与中心筒3同心的圆弧形结构，弧长不超过所在圆周长的一半，收口盖板5与竖直平面存在夹角b，b为0～45°；

收口盖板5是与中心筒3可一次性铸造而成，或分别铸造再通过焊接连接。中心筒3和收口盖板5均为耐热不锈钢，材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe。

具体的，所述的中心筒3的进气口截面由一个斜切平面和一个水平平面组成，水平平面沿斜切方向的最大长度为m，m为中心筒3直径的0～50％，斜切平面在竖直方向的高度差为n，n为中心筒3直径的0～25％。

或者，所述的中心筒3的底部进气口截面为曲面。

或者，所述的中心筒3为渐缩形式，其下部为半径逐渐变小的锥段。

进一步，所述的中心筒3还设置若干道加强筋，以加强筒体强度，防止中心筒3变形、开裂，相邻两道加强筋之间的间距为300～1500mm。

所述的中心筒3与旋风分离器本体2之间可自由配合、相对滑动，或者固定、无相对滑动；若固定时中心筒3顶部的固定方式为自由吊挂式固定或吊耳挂钩式固定。

所述的渐缩入口烟道1的出口截面积为入口截面积的30～80％。

下面给出具体的实施例。

实施例1

参见图1、图2，一种中心筒进气口倾斜的旋风分离器，包括渐缩的入口烟道1，旋风分离器本体2，中心筒3，分离器立管4。其中，渐缩的入口烟道1与分离器本体2的侧面相连，分离器本体2的下部与分离器立管4的上部相连，中心筒3从分离器本体2上部插入分离器本体2内。

中心筒3进气口截面与水平面存在夹角a为10°。进气口截面长轴所在的竖直平面与气流方向所在的竖直平面存在夹角c为30°。中心筒3顶部的固定方式为自由吊挂式固定，与旋风分离器本体2之间可自由配合、相对滑动。渐缩入口烟道1的出口截面积为入口截面积的60％。中心筒3的材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，采用一次铸造整体成型。

实施例2

如图2、图3所示，一种中心筒进气口倾斜的旋风分离器，包括渐缩的入口烟道1，旋风分离器本体2，中心筒3，分离器立管4。其中，渐缩的入口烟道1与分离器本体2的侧面相连，分离器本体2的下部与分离器立管4的上部相连，中心筒3从分离器本体2上部插入分离器本体2内。

中心筒3的进气口截面为收口形式，通过加装收口盖板5起到减小中心筒3入口截面积的作用。中心筒3进气口截面与水平面存在夹角a为5°。收口盖板5与竖直平面存在夹角b为15°。进气口截面长轴所在的竖直平面与气流方向所在的竖直平面平行，夹角c为0°。中心筒3顶部的固定方式为自由吊挂式固定，与旋风分离器本体2之间可自由配合、相对滑动。渐缩入口烟道1的出口截面积为入口截面积的60％。中心筒3和收口盖板5的材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，采用分别铸造，采用焊接的方式连接。

实施例3

如图2、图4所示，一种中心筒进气口倾斜的旋风分离器，包括渐缩的入口烟道1，旋风分离器本体2，中心筒3，分离器立管4。其中，渐缩的入口烟道1与分离器本体2的侧面相连，分离器本体2的下部与分离器立管4的上部相连，中心筒3从分离器本体2上部插入分离器本体2内。

中心筒3的进气口截面可由一个斜切平面和一个水平平面组成，水平平面沿斜切方向的最大长度为m为中心筒3直径D的50％，斜切平面在竖直方向的高度差n为中心筒3直径D的15％。进气口截面长轴所在的竖直平面与气流方向所在的竖直平面存在夹角c为90°。中心筒3顶部的固定方式为自由吊挂式固定，与旋风分离器本体2之间可自由配合、相对滑动。渐缩入口烟道1的出口截面积为入口截面积的70％。中心筒3的材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，采用一次铸造整体成型。

实施例4

如图2、图5所示，一种中心筒进气口倾斜的旋风分离器，包括渐缩的入口烟道1，旋风分离器本体2，中心筒3，分离器立管4。其中，渐缩的入口烟道1与分离器本体2的侧面相连，分离器本体2的底部与分离器立管4的上部相连，中心筒3从分离器本体2上部插入分离器本体2内。

中心筒3的进气口截面为曲面，曲面在竖直方向上的投影曲线为二次曲线。进气口截面长轴所在的竖直平面与气流方向所在的竖直平面存在夹角c为60°。中心筒3顶部的固定方式为自由吊挂式固定，与旋风分离器本体2之间可自由配合、相对滑动。渐缩入口烟道1的出口截面积为入口截面积的60％。中心筒3的材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，采用一次铸造成圆柱体，此时进气口截面为平面，曲面结构通过等离子切割方式成型。

实施例5

如图1、图6所示，一种中心筒进气口倾斜的旋风分离器，包括渐缩的入口烟道1，旋风分离器本体2，中心筒3，分离器立管4。其中，渐缩的入口烟道1与分离器本体2的侧面相连，分离器本体2的下部与分离器立管4的上部相连，中心筒3从分离器本体2上部插入分离器本体2内。

中心筒3为渐缩形式，即中心筒3的下部为半径逐渐变小的锥段。中心筒3进气口截面与水平面存在夹角a为10°。进气口截面长轴所在的竖直平面与气流方向所在的竖直平面存在夹角c为90°。中心筒3顶部的固定方式为自由吊挂式固定，与旋风分离器本体2之间可自由配合、相对滑动。渐缩入口烟道1的出口截面积为入口截面积的60％。中心筒3的材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，采用一次铸造整体成型。

本发明提供的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，通过将旋风分离器中心筒底部进气口截面由水平变为倾斜，在气流在旋风分离器内沿圆周流动的过程中，在气流切向速度较大的区域增加轴向的扰流，促进烟尘的进一步分离，在气流切向速度较小的区域增加烟气进入中心筒边缘的距离，减少烟气汇总物料携带进入中心筒的几率，从而从整体上改善旋风分离器内的流场，提高分离器效率。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，包括渐缩的入口烟道(1)，入口烟道(1)与旋风分离器本体(2)的侧面相连，旋风分离器本体(2)的底部与分离器立管(4)的上部相连，中心筒(3)从旋风分离器本体(2)上部插入旋风分离器本体(2)内；所述的中心筒(3)的底部进气口截面倾斜，进气口截面与水平面存在夹角。

2.如权利要求1所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的中心筒(3)进气口截面与水平面存在夹角a，a为0～20°。

3.如权利要求1所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的中心筒(3)的进气口截面为椭圆形，该椭圆形长轴所在的竖直平面与气流方向所在的竖直平面平行或不平行，两者之间存在夹角c，c为0～180°。

4.如权利要求1所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的中心筒(3)的底部进气口截面为收口形式，并在进气口处加装收口盖板(5)。

5.如权利要求4所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的收口盖板(5)是与中心筒(3)同心的圆弧形结构，弧长不超过所在圆周长的一半，收口盖板(5)与竖直平面存在夹角b，b为0～45°；

收口盖板(5)是与中心筒(3)可一次性铸造而成，或分别铸造再通过焊接连接。

6.如权利要求1所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的中心筒(3)的进气口截面由一个斜切平面和一个水平平面组成，水平平面沿斜切方向的最大长度为m，m为中心筒(3)直径的0～50％，斜切平面在竖直方向的高度差为n，n为中心筒(3)直径的0～25％。

7.如权利要求1所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的中心筒(3)的底部进气口截面为曲面，曲面在竖直方向上的投影曲线为二次曲线。

8.如权利要求1所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的中心筒(3)为渐缩形式，其下部为半径逐渐变小的锥段。

9.如权利要求1所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的中心筒(3)还设置若干道加强筋，相邻两道加强筋之间的间距为300～1500mm。

所述的中心筒(3)与旋风分离器本体2之间可自由配合、相对滑动，或者固定、无相对滑动；若固定时中心筒(3)顶部的固定方式为自由吊挂式固定或吊耳挂钩式固定。

10.如权利要求1所述的中心筒进气口截面倾斜的循环流化床锅炉旋风分离器，其特征在于，所述的渐缩入口烟道(1)的出口截面积为入口截面积的30～80％。