[发明专利]一种旋风分离器及其在循环流化床锅炉中的布置结构

说明书

技术领域

本发明属于热能工程应用技术领域，具体涉及一种旋风分离器在循环流化床锅炉中的布置结构。

背景技术

旋风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的高温固体物料从烟气中分离出来，通过回料器送回燃烧室，保证燃料和石灰石反复燃烧和反应，以达到最佳的燃烧效率和脱硫效率。它的分离效率大小决定着灰循环倍率的高低和炉膛物料的粒径分布，不仅影响燃尽，还影响传热和脱硫效果。

旋风分离器中颗粒分离的机理是：颗粒随气流沿切向进入分离器以后，由于离心力的作用克服气流的阻力向壁面运动，到达壁面附近后，由于边界层内较小的湍流，颗粒沿着壁面进入回料管，从而得到分离。因为旋风分离器的结构简单可靠，能耗较小，耐高温，操作维护方便且可分离小至5～15μm的粉尘，被广泛应用于化工、冶金、矿业、建材、机械、电力、轻纺等行业，特别是在中小型锅炉和多级除尘系统中作为初级除尘设备获得普遍应用。

对于粒径小于5μm的微细颗粒，由于其所受到的离心力小于气流对其的阻力，因此，一般来说，这一类颗粒很难得到分离。随着工业装置生产规模的提高以及操作条件变得更为苛刻，对旋风分离器性能的要求也不断提高。一方面要求旋风分离器有更强的捕集细粉的能力；另一方面要求旋风分离器的压降进一步减少，以降低能耗。所以，迫切需要研究出高效能且低能耗的新型旋风分离器。而通常是采用有针对性地开发新结构或优化各部分尺寸的匹配关系的方法来减少不利因素的影响，以达到高效的目的。

目前在≤100MW的循环流化床锅炉上使用旋风分离器时大多选用两个分离器，从炉膛出来的高温烟气直接由两个分离器的外侧水平切向进入分离器筒体，并在筒体内部旋转，产生离心力，在离心力和气流阻力的共同作用下，达到分离较大颗粒物料的目的。这种分离器结构简单，效率较高，但也存在一定的问题，主要表现在以下几个方面：

(一)炉膛出口烟气由两个分离器的外侧切向进入分离器筒体，造成炉膛两个出口中间形成较大的涡流区，涡流区的存在使分离器的进口段流场受到干扰，并使分离器内部空气动力场产生畸变，很大程度上影响了分离器内部和出口处流场的均匀性，严重影响分离器效率的提高，达不到预期的分离效率，从而影响锅炉循环效率；

(二)旋风分离器进口段的水平进风方式会使部分烟气未经分离直接从分离器中心筒出口排出，降低分离效率；

(三)传统的旋风分离器中心筒和旋风筒同心圆布置，中心筒选用直筒形，旋流强度小，分离效率有待改善；

(四)轴对称布置的两个分离器出口由一个矩形烟箱连接，烟气由分离器出口流出后在矩形烟箱内混合，存在较大的涡流区，不仅影响了尾部对流受热面的传热效果，也加剧了对尾部受热面的磨损。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出了一种旋风分离器在循环流化床锅炉中的布置结构，在提高锅炉燃烧效率的同时，改善旋风分离器内部和进、出口处的流场，提高循环流化床锅炉的经济性和适应性。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种旋风分离器，包括一分离器筒体3，分离器筒体3上配置有分离器进口1，分离器筒体3的下端连通有分离器锥体4，分离器锥体4下端连通有回料管5，分离器筒体3的上端内偏心布置一中心筒2，中心筒2采用带拔梢的收缩管结构，分离器进口1的加速段设计一个7°～11°的倾斜角。

一种旋风分离器在循环流化床锅炉中的布置结构，两旋风分离器对称布置在循环流化床锅炉的炉膛截面9与尾部对流受热面7之间，分离器进口1与炉膛截面9相连通，分离器出口6与尾部对流受热面7相连通，旋风分离器采用内侧切向进风即炉膛中间进风的方式，即两个旋风分离器的分离器进口1呈“W”型形状布置；两个旋风分离器的分离器出口6通过一“M”型烟罩与尾部对流受热面7连接，构成“WM”型。

本发明与现有技术相比，具有以下技术特征：

1)旋风分离器进口1的加速段设计一个7°～11°的倾斜角，使旋风分离器上部气流旋转加强，流场均匀，减少气流由分离器出口6短路进入中心筒2的出口，并在很大程度上减少旋风分离器内部的涡流区，从而使气流更加顺畅，使旋风分离器的效率能够达到预期值，因而减少固体不完全燃烧损失(q₄)，提高锅炉效率；