CN1081092C - 组合式高温旋涡分离器 - Google Patents

Abstract

组合式高温旋涡分离器，涉及循环流化床锅炉使用的内置式分离器，其特征在于：由至少一组第一旋涡分离室(1)和与其串联的第二旋涡分离室(2)组成，第一旋涡分离室(1)上具有烟气入口(3)，侧壁设有回料口(5)，底部设有回料口(6)、第二旋涡分离室(2)上具有烟气出口(4)，底部设有回料口(6)，第一旋涡分离室(1)和第二旋涡分离室(2)之间设有隔板(9)，隔板(9)中部设有中心通道口(7)和中心通道缩口段(8)。它提供了一种宜于大型化且阻力小，对给定气固浓度分离效率高且占用空间小，结构简单、成本低的分离器，具有广泛的应用价值。

Description

组合式高温旋涡分离器

本发明属循环流化床燃烧技术领域，尤其是一种循环流化床锅炉使用的内置组合式高温旋涡分离器。

循环流化床燃烧是一种燃料适应性广、清洁燃烧和负荷调节范围大、燃烧效率高、灰渣便于综合利用的先进燃烧技术。循环流化床燃烧系统由燃烧室、气固分离器和回料装置所构成，从而实现了固体燃料的循环燃烧。其中气固分离器是循环流化床锅炉的关键部件，其类型决定了锅炉的整体布置形式和结构紧凑性，其性能对锅炉燃烧系统的空气动力特性，传热特性，燃烧效率，循环效率以及脱硫特性、石灰石的利用均有重要影响。八十年代开发出的循环流化床锅炉大都采用外置旋风分离器，其体积庞大、阻力高，使锅炉占用空间增大，且一般旋风筒不仅需要很厚的隔热层与很厚的耐火层，而且使其蓄热量增大，从而延长了锅炉的启动时间，影响锅炉的负荷调节特性，同时结构复杂，成本高。中国89103129.4发明专利公开的锅炉内置分离装置，为卧式旋内筒，其主要结构由二个并联的分离室与一个串联的分离室组成，其含尘烟气从位于横置筒一侧的入口切向集中进入，分离后的烟气从轴向集中引出，其问题在于：(1)烟气从分离装置的一侧引入，造成燃烧室内烟气充满度不好，存在局部死区，燃烧室空间利用不好；(2)烟气从轴向集中引出，使位于分离器出口后的对流受热面不易布置，易造成烟气冲刷的不均匀，并且引起对流受热面的磨损和热偏差，从而影响锅炉的安全进行。烟气轴向引出、气流过于集中，气流速度分布不均匀、因此不利于循环流化床锅炉的大型化。另外烟气从位于分离器一端的一个入口切向集中进入，经分离后从轴向集中引出，造成当处理烟气量大时，为保证入口的的切向速度和轴向速度，分离装置的直径必须增大。这不仅使分离器体积增加太大而占用空间使燃烧室上部难以放置，而且当分离器直径增大后分离效率降低，满足不了循环倍率的要求，因而仅能适用于小容量的循环流化床锅炉，不宜大型化。

本发明的目的是提供一种宜于大型化、阻力小，对于给定气固浓度分离器效率高、占用空间小、成本低的用于循环流化床锅炉上的内置组合式高温旋涡分离器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：组合式高温旋涡分离器，其特征在于：由至少一组第一旋涡分离室(1)和与其串联的第二旋涡分离室(2)组成，第一旋涡分离室(1)上具有烟气入口(3)，侧壁设有回料口(5)，底部设有回料口(6)、第二旋涡分离室(2)上具有烟气出口(4)，底部设有回料口(6)，第一旋涡分离室(1)和第二旋涡分离室(2)之间设有隔板(9)，隔板(9)中部设有中心通道口(7)和中心通道缩口段(8)。

本发明具有如下优点：(1)本发明出口后的气流均匀，对后续受热面布置十分有利，便于大型化。(2)利用组合式布置方式，根据锅炉负荷处理烟气量确定组合分离器的组数，设计方便。(3)多入口、从出口、避免了常规分离器随烟气处理量增加其直径增加而分离效率低的弊病，具有高的分离效率，对于给定的气固浓度分离效率可达85-95％。(4)本发明的分离器布置在循环流化床燃烧室上部，从而使采用外置式分离器循环流化床锅炉的燃烧室与分离器之间及分离器与尾部对流受热面之间所衬有的昂贵高温耐火材料的管道和膨胀接头全部取消，因此使分离系统结构更加简单可靠、材料消耗少，成本低，仅为外置立式旋风分离器的10％。(5)阻力小，250-400Pa。(6)布置在循环流化床燃烧室上部，同时具有分离、燃烧、燃烬的多重功能。本发明分离器效率高、阻力小、易于大型化，且具有占用空间小，成本低等特点，因而可在循环流化床锅炉上推广应用。亦可适用于将普通泡床锅炉和层燃炉、煤粉炉，燃油锅炉等改装为循环流化床锅炉的改造设计，具有广泛的工程应用领域和极高的工程应用价值。

下面结合附图对本发明的具体结构和实施例详细说明。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为实施例2的结构示意图；

图4为本发明在燃烧室中的布置图。

本发明组合式高温旋涡分离器参照附图1及附图2所示的实施例1，由至少一组第一旋涡分离室(1)和与其串联的第二旋涡分离室(2)即粗粉旋涡分离室(1)和细粉旋涡分离室(2)组成。第一旋涡分离室(1)和第二旋涡分离室(2)构成一组，与其它各组分离室之间为并联结构，分离器的组数根据锅炉负荷处理烟气量确定，各组第一旋涡分离室(1)和第二旋涡分离室(2)间隔布置。第一旋涡分离室(1)上具有烟气入口(3)，侧壁设有回料口(5)，底部设有回料口(6)。第二旋涡分离室(2)上具有烟气出口(4)，底部设有回料口(6)。第一旋涡分离室(1)和第二旋涡分离室(2)之间设有隔板(9)，隔板(9)中部设有中心通道口(7)和中心通道缩口段(8)。

附图1所示的实施例1的每一组分离室为相通结构，中间由隔板(9)及中心通道缩口段(8)分隔，由中心通道口(7)相通。

参照附图3所示的实施例2，其与附图1所示的实施例1的区别在于：每组分离室为单独设置，中间由堵板(16)分隔，互不相通。

本发明在燃烧室中的布置如图4所示：煤在循环流化床锅炉的燃烧室燃烧过程中所产生的携带固相颗粒的高温烟气，从燃烧室下部的密相区(10)进入上部的稀相区(11)，以一定的速度切向平行进入布置在流化床上部稀相区出口处的组合式高温旋涡分离器(12)的第一旋涡分离室(1)的入口(3)，并在第一旋涡分离室(1)内高速旋转形成旋涡流动，由飞灰颗粒与烟气构成的气固多相流中的固体颗粒在气流强烈旋转产生的离心力作用下，向分离器的壁面浓集并贴壁被捕捉，并由第一旋涡室(1)侧壁的回料口(5)和底部回料口(6)引出，烟气流进一步通过第一旋涡室(1)与第二旋涡室(2)之间的中心通道口(7)进入第二旋涡室(2)内，在里面继续旋转流动，进一步对烟气中所含的固相颗粒实现分离，分离下来的颗粒从位于第二旋涡室(2)下部的回料口(6)引出。

对于实施例1而言，烟气流进入第一旋涡室(1)后从左右两侧通道口(7)分别进入两边的分离室(2)，实现双侧同时分离。而对于实施例2而言，由于每组分离室独立设置，与相邻组的分离室不相通，故而烟气从第一分离室(1)内分离后进入同组的第二分离室(2)内进一步分离。从第一旋涡室(1)和第二旋涡室(2)中分离出来的固相颗粒返回燃烧室下部密相区(10)，从而实现循环燃烧，提高燃烧效率。由于高温烟气在组合式旋涡分离器中的高速旋转流动，强化了可燃气体与可燃物质与氧气充分、强烈混合，对细小颗粒的一次燃烬和可燃气体的一次燃烬效果极佳。

组合式高温旋涡分离器(12)布置在循环流化床锅炉燃烧室稀相区(11)上部，即炉膛出口。由分离器(12)分离出的固相颗粒经回料口(5)、(6)并通过回料通道(14)返回流化床锅炉燃烧室密相区(10)实现循环燃烧。分离后的洁净烟气从位于第二旋涡分离室(2)的烟气出口(4)进入锅炉燃烧室出口后的水平烟道(13)。

本发明的分离器可用水冷壁弯制并敷设高温耐火耐磨材料或悬挂异型耐火、耐磨砖而成。设计时保证如下结构参数：第一旋涡分离室入口(3)和第二旋涡分离室出口(4)的气流速度为16-25m/s；入口(3)出口(4)的宽高比为1-3.5；出口(4)的中心线与水平方面的夹角α为20--40°；缩口段长度与每一旋涡分离室长度之比为0.1-0.4；隔板(9)上的开孔(7)的直径与旋涡分离室的直径比为0.3-0.7；回料室斜板(15)与垂直方向的夹角β为20--40°。

Claims (7)

1、组合式高温旋涡分离器，其特征在于；由至少一组第一旋涡分离室(1)和与其串联的第二旋涡分离室(2)组成，第一旋涡分离室(1)上具有烟气入口(3)，侧壁设有回料口(5)，底部设有回料口(6)、第二旋涡分离室(2)上具有烟气出口(4)，底部设有回料口(6)，第一旋涡分离室(1)和第二旋涡分离室(2)之间设有隔板(9)，隔板(9)中部设有中心通道口(7)和中心通道缩口段(8)。

2、根据权利要求1所述的组合式高温旋涡分离器，其特征在于：第一旋涡分离室(1)上的烟气入口(3)的宽高比为1-3.5。

3、根据权利要求1所述的组合式高温旋涡分离器，其特征在于：第二旋涡分离室(2)上的烟气出口(4)的宽高比为1-3.5。

4、根据权利要求1所述的组合式高温旋涡分离器，其特征在于：第二旋涡分离室(2)上的烟气出口(4)的中心线与水平方向的夹角α为20--40°。

5、根据权利要求1所述的组合式高温旋涡分离器，其特征在于：隔板(9)上的中心通道口(7)的直径与旋涡分离室的直径比为0.3-0.7。

6、根据权利要求1所述的组合式高温旋涡分离器，其特征在于：隔板(9)上的中心通道缩口段(8)的长度与所在旋涡分离室的长度比为0.1-0.4。

7、根据权利要求1所述的组合式高温旋涡分离器，其特征在于：由第一旋涡分离室(1)和第二旋涡分离室(2)构成的各组分离室之间为并联结构。

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