CN204005969U - 一种循环流化床锅炉旋风分离器 - Google Patents
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Abstract
一种循环流化床锅炉旋风分离器，包括渐缩入口烟道，渐缩入口烟道出口和分离器筒体的侧面入口连接，分离器筒体下端出口和分离器锥体的上端入口连接，分离器锥体的下端出口和分离器立管连接，整体倾斜中心筒从分离器筒体的上部插入分离器筒体内，渐缩入口烟道出口内安装有烟气均流凸台，整体倾斜中心筒顶部固定方式为自由吊挂式固定，整体倾斜中心筒和分离器筒体之间为自由配合，整体倾斜中心筒的设置方式可以优化旋风分离器内的流场，烟气均流凸台使流场趋于稳定、烟气所携带的颗粒浓度均一，本实用新型提高旋风分离器的分离效率。
Description
技术领域
本实用新型属于循环流化床锅炉技术领域，具体涉及一种循环流化床锅炉旋风分离器。
技术背景
循环流化床锅炉必须通过气固分离和返料装置才能完成物料在主循环回路中的循环，其在运行中必须要保证一定的循环量，这就对气固分离装置的分离效率提出了要求。旋风分离器是目前在循环流化床锅炉中普遍应用的气固分离装置，总的说来，循环流化床锅炉旋风分离器的设计应满足以下几点要求：
⑴旋风分离器要能够在高温、高浓度、高流量的环境下长期正常工作；
⑵旋风分离器要满足分离效率高、压力损失小的性能指标；
⑶旋风分离器的结构要与锅炉相适应且制造维护成本低。
目前已经投运的循环流化床锅炉中，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；部分分离器结构设计时考虑不足，中心筒变形脱落时有发生，对电厂安全经济运行造成不利影响；此外个别分离器尽管分离效率能够满足要求，但是本体阻力大，设备能耗高。
上述些问题出现的原因在于设计人员对旋风分离器的特性还未完全掌握、旋风分离器的制造安装也存在一定缺陷，因此加强旋风分离器的分离机理研究，提高设计水平积累优化改造经验非常必要。
随着循环流化床锅炉容量的增加，分离器结构尺寸，特别是分离器的筒体直径显著提高，大炉型一般采用多个分离器并联布置，对单个分离器的优化设计方面不同设计厂家的处理方式略有不同，但总的出发点都是希望通过改善分离器内的流场来减少颗粒的卷吸和夹带。但从实际应用情况来看，普遍存在分离器分离效率低，飞灰中位径高、石灰石消耗量大的问题。部分锅炉飞灰中位粒径超过50μm，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，对于提高循环流化床锅炉的运行水平意义重大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种循环流化床锅炉旋风分离器，提高旋风分离器的分离效率，改善循环流化床锅炉运行的环保性和运行经济性。
为达到上述目的，本实用新型通过如下技术方案实现：
一种循环流化床锅炉旋风分离器，包括渐缩入口烟道1，渐缩入口烟道1出口和分离器筒体2的侧面入口连接，分离器筒体2下端出口和分离器锥体3的上端入口连接，分离器锥体3的下端出口和分离器立管4连接，整体倾斜中心筒5从分离器筒体2的上部插入分离器筒体2内；
所述的渐缩入口烟道1出口内安装有烟气均流凸台6，烟气均流凸台6由高强度耐火耐磨材料整体成型；
所述的整体倾斜中心筒5的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒5的上表面垂直中心b之间存在距离差e；
所述的整体倾斜中心筒5与气流方向存在夹角c；
所述的整体倾斜中心筒5顶部固定方式为自由吊挂式固定，整体倾斜中心筒5和分离器筒体2之间为自由配合，能够相对滑动。
所述的渐缩入口烟道1的出口面积为入口面积的40％～75％，加速后的烟气流速为20～30m/s。
所述的整体倾斜中心筒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％，整体倾斜中心筒5的直径d是分离器筒体2直径D的30～60％。
整体倾斜中心筒5的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒5的上表面垂直中心b之间存在距离差e为50～300mm。
所述的整体倾斜中心筒5与气流方向存在夹角c为15°～75°。
所述的烟气均流凸台6突出部位的厚度为200～1200mm。
所述的整体倾斜中心筒5为耐热不锈钢整体铸造而成，耐热不锈钢材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚10～25mm。
所述的整体倾斜中心筒5设置有中心筒加强筋7以加强筒体强度，各层中心筒加强筋7的间距为500～1500mm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1.整体倾斜中心筒5改善了旋风分离器内的流场分布，显著提高了分离效率，降低了飞灰中位粒径、提高过循环流化床锅炉的物料循环量。
2.分离器运行阻力适中，分离效率高。
3.新建机组和在役机组均易于实现中心筒整体倾斜布置，加工制造和现场安装难度低。
4.整体倾斜中心筒不易变形，也不会产生烟气短路，可以显著改善锅炉运行状况，降低锅炉烟气中SO2、NOx和粉尘的排放浓度。
5.整体倾斜中心筒使用寿命长，免更换、免维护。
附图说明：
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本实用新型整体倾斜中心筒5筒体几何中心和上表面垂直中心的距离差示意图。
图4为本实用新型的整体倾斜中心筒5自由吊挂式固定方式示意图。
图5为本实用新型实施例1、实施例2的两分离器布置方式示意图。
图6为本实用新型实施例3的三分离器布置方式示意图。
图7为本实用新型实施例4的四分离器布置方式示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明；但本领域技术人员理解，本实用新型并非只限于这些，任何在本实用新型基础上做出的改进和变化，都在本实用新型的保护范围之内。
参照图1和图2，一种循环流化床锅炉旋风分离器，包括渐缩入口烟道1、分离器筒体2、分离器锥体3、分离器立管4和整体倾斜中心筒5，渐缩入口烟道1出口和分离器筒体2的侧面入口连接，分离器筒体2下端出口和分离器锥体3的上端入口连接，分离器锥体3的下端出口和分离器立管4连接，整体倾斜中心筒5从分离器筒体2的上部插入分离器筒体2内。
所述的渐缩入口烟道1出口内安装有烟气均流凸台6，烟气均流凸台6由高强度耐火耐磨材料整体成型。
参照图3，所述的整体倾斜中心筒5的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒5的上表面垂直中心b之间存在距离差e。
参照图2，所述的整体倾斜中心筒5与气流方向存在夹角c。
参照图4，所述的整体倾斜中心筒5顶部固定方式为自由吊挂式固定，整体倾斜中心筒5和分离器筒体2之间为自由配合，能够相对滑动。
所述的渐缩入口烟道1的出口面积为入口面积的40％～75％，加速后的烟气流速为20～30m/s。
所述的整体倾斜中心筒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％，整体倾斜中心筒5的直径d是分离器筒体2直径D的30～60％。
所述的整体倾斜中心筒5的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒5的上表面垂直中心b之间存在距离差e为50～300mm。
所述的整体倾斜中心筒5与气流方向存在夹角c为15°～75°。
所述的烟气均流凸台6突出部位的厚度为200～1200mm。
所述的整体倾斜中心筒5为耐热不锈钢整体铸造而成，耐热不锈钢材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚10～25mm。
参照图3，所述的整体倾斜中心筒5设置有中心筒加强筋7以加强筒体强度，各层中心筒加强筋7的间距为500～1500mm。
本实用新型的工作原理：整体倾斜中心筒5的设置方式可以优化旋风分离器内的流场，提高分离效率，气流在渐缩入口烟道1内的流速是逐步增加的，烟气均流凸台6使流场趋于稳定、烟气所携带的颗粒浓度均一，分离效率稳定，带有整体倾斜中心筒5的循环流化床锅炉旋风分离器的整体阻力为1.0～2.0kPa，分离效率不小于99.8％。
下面结合具体实施例对本实用新型做详细描述。
实施例1
某新建240t/h循环流化床锅炉，参见图1、图2、图3、图4和图5，该锅炉2个旋风分离器中心筒采用整体倾斜方式，旋风分离器渐缩入口烟道1的出口面积为入口面积的60％，炉膛排出的烟气经过加速后可以达到26m/s，渐缩入口烟道1安装有烟气均流凸台6，烟气均流凸台6突出部位的厚度为800mm，为降低磨损烟气均流凸台6由高强度耐火耐磨材料整体成型，整体倾斜中心筒5的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒5的上表面垂直中心b之间的距离差e为150mm，整体倾斜中心筒5与气流方向存在夹角c为60°，整体倾斜中心筒5插入分离器的深度h是分离器筒体2高度H的20％，直径d是分离器筒体2直径D的45％，整体倾斜中心筒5采用耐热不锈钢整体铸造而成，耐热不锈钢材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚20mm。每隔800mm设置有一道中心筒加强筋7，共计4道，上述旋风分离器整体阻力为1.6kPa，分离效率99.85％。
实施例2
某在役480t/h循环流化床锅炉，该锅炉2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60％～75％，炉内灰浓度偏低，悬浮段压差仅为500Pa，不能有效调节床温，日常运行床温在1000℃左右，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110μm，分离器阻力600Pa。
参照图1、图2、图3、图4、图5，采用旋风分离器中心筒整体倾斜方式对锅炉旋风分离器中心筒进行了更换改造，整体倾斜中心筒5的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒5的上表面垂直中心b之间的距离差e为100mm，整体倾斜中心筒5顶部固定方式为自由吊挂式固定，同时增加了600mm厚度的烟气均流凸台，整体倾斜中心筒5与气流方向存在夹角c为40°，整体倾斜中心筒5插入分离器的深度h是分离器筒体2高度H的15％，直径d是分离器筒体2直径D的40％，整体倾斜中心筒5采用耐热不锈钢整体铸造而成，耐热不锈钢材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚15mm。每隔1000mm设置有一道中心筒加强筋7，共计4道，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1800Pa，日常运行床温降低至920℃左右，SO2排放浓度降低至120mg/m3、NOX排放浓度降低至160mg/m3，石灰石钙硫摩尔比降低至2.5～3.2，实测锅炉飞灰中位粒径为28μm，分离器阻力1.2kPa，分离效率为99.8％，运行状况和环保特性显著改善。
实施例3
某新建720t/h循环流化床锅炉，参见图1、图2、图3、图4和图6，该锅炉3个旋风分离器中心筒采用整体倾斜方式，整体倾斜中心筒5顶部固定方式为自由吊挂式固定，和分离器筒体2之间为自由配合，热态时能够相对滑动，无膨胀死点，；旋风分离器渐缩入口烟道1的出口面积为入口面积的55％，炉膛排出的烟气经过加速后可以达到24m/s，渐缩入口烟道1安装有烟气均流凸台6，从图6上至下3个分离器烟气均流凸台6突出部位的厚度分别为600mm、800mm和600mm；为提高分离效率，3个分离器整体倾斜中心筒5的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒5的上表面垂直中心b之间的距离差e均为80mm，但3个分离器整体倾斜中心筒5与气流方向夹角c分别为40°、60°和40°；整体倾斜中心筒5插入分离器的深度h是分离器筒体2高度H的25％，直径d是分离器筒体2直径D的40％；整体倾斜中心筒5采用Cr25Ni20MoMnSiNRe整体铸造而成，耐热不锈钢材质为，壁厚16mm，每隔800mm设置有一道中心筒加强筋7。上述旋风分离器整体阻力为1.8kPa，分离效率99.8％。
实施例4
某新建1000t/h循环流化床锅炉，参见图1、图2、图3、图4和图7，该锅炉4个旋风分离器布置在炉膛两侧，旋风分离器中心筒采用整体倾斜方式，旋风分离器渐缩入口烟道1的出口面积为入口面积的50％，炉膛排出的烟气经过加速后可以达到25m/s，渐缩入口烟道1安装有烟气均流凸台6，4个分离器烟气均流凸台6突出部位的厚度均为900mm；4个分离器整体倾斜中心筒5的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒5的上表面垂直中心b之间的距离差e均为110mm，且4个分离器整体倾斜中心筒5与气流方向夹角c同为45°；整体倾斜中心筒5采用Cr25Ni20MoMnSiNRe整体铸造而成，耐热不锈钢材质为，壁厚16mm，每隔900mm设置有一道中心筒加强筋7。上述旋风分离器整体阻力为1.4kPa，分离效率99.9％。
Claims (1)
1.一种循环流化床锅炉旋风分离器，包括渐缩入口烟道(1)，其特征在于：渐缩入口烟道(1)出口和分离器筒体(2)的侧面入口连接，分离器筒体(2)下端出口和分离器锥体(3)的上端入口连接，分离器锥体(3)的下端出口和分离器立管(4)连接，整体倾斜中心筒(5)从分离器筒体(2)的上部插入分离器筒体(2)内；
所述的渐缩入口烟道(1)出口内安装有烟气均流凸台(6)，烟气均流凸台(6)由高强度耐火耐磨材料整体成型；
所述的整体倾斜中心筒(5)的筒体几何中心a与整体倾斜中心筒(5)的上表面垂直中心b之间存在距离差e；
所述的整体倾斜中心筒(5)与气流方向存在夹角c；
所述的整体倾斜中心筒(5)顶部固定方式为自由吊挂式固定，整体倾斜中心筒(5)和分离器筒体(2)之间为自由配合，能够相对滑动。
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