[发明专利]大型循环流化床锅炉的旋风分离器与炉膛之间的连接

说明书

技术领域

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，特别是循环流化床锅炉的气固分离装置。

背景技术

旋风分离器是循环流化床锅炉的重要部件之一，其主要作用是将大量随烟气离开炉膛的高温固体物料从烟气中分离，通过返料器送回炉膛，以维持炉膛的循环流化状态，使燃料反复燃烧、脱硫剂反复反应，达到理想的燃烧效率和脱硫效率。旋风分离器的分离性能直接影响整个循环流化床锅炉的性能。

目前，循环流化床锅炉技术正朝着大型化和高参数方向发展，国内外的有关研发都集中在亚临界和超临界循环流化床锅炉领域。由于大型循环流化床锅炉炉膛的尺寸很大，而旋风分离器的尺寸无法与炉膛的尺寸同步增加，目前公知的做法是用多个旋风分离器与一个炉膛匹配，由此产生了多个旋风分离器的布置方法。比如，西安热工研究院设计的210MW循环流化床锅炉在炉膛的左右侧墙上对称布置四个旋风分离器；法国ALSTOM公司设计的600MW超临界循环流化床锅炉炉膛的左右侧墙对称布置六个旋风分离器；清华大学提出的800MW超临界循环流化床锅炉概念设计方案也采用六个旋风分离器并行布置。

多个旋风分离器与一个炉膛并行连接是循环流化床锅炉大型化发展中出现的新问题，已成为超临界循环流化床锅炉设计的关键问题之一。已公开的研究结果表明，在超过两个旋风分离器并行布置时，旋风分离器内部的气固两相流动呈现出非均匀性，多个旋风分离器之间烟气流量分配不均；不同的入口烟道布置影响炉膛烟气流量分配以及颗粒浓度在入口烟道中的分布特性，炉膛的多个出口的布置对炉膛内的烟气流动和颗粒分布有影响；一些大型循环流化床锅炉运行过程中也存在这种分配不均的现象。

受循环流化床锅炉整体布置的限制，旋风分离器的入口烟道都比较短，属于短入口烟道，在入口烟道中颗粒的加速程度非常有限，而颗粒在入口烟道的垂直截面上的分布特性直接影响旋风分离器的分离效率，短入口烟道的旋风分离器的性能与入口烟道的布置有关，也就是与炉膛出口的位置和入口烟道相对炉膛的角度有关。当大尺寸的炉膛与多个旋风分离器并联时，这种关系的重要性就更加突出，而且变得复杂。

针对上述问题，已公开的解决方法之一是，在入口加装导流板以改善对旋风分离器性能的影响，但是在高度达6米、宽度达4米的出口内设置导流叶片在结构上难以实现；已公开的解决方法之二是，在炉膛内设置垂直的隔墙，将炉膛的空间分割，以避免炉膛出口的布置对炉膛内烟气流动对称性的影响，但是这种结构破坏了炉膛内大范围的烟气掺混，而且隔墙的防磨和悬吊问题都非常难解决；已公开的解决方法之三是，在炉膛每侧均布置偶数个旋风分离器，对于大型循环流化床锅炉，在炉膛左右侧墙上需要分别布置四个旋风分离器，但四个旋风分离器并排布置时所占的横向空间大大超出了炉膛宽度所提供的横向空间，虽然可以采用减小旋风分离器直径的方法解决布置问题，但旋风分离器的性能将大大下降。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的缺点，提供一种大型循环流化床锅炉的旋风分离器与炉膛之间的连接，用于大型循环流化床锅炉的六旋风分离器并置布置的方法，使烟气在炉膛中的流动分布均匀，且六个旋风分离器的烟气流量均匀分布，六个旋风分离器的入口烟道的垂直截面上颗粒浓度分布合理，保证六个旋风分离器性能一致。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种大型循环流化床锅炉的旋风分离器与炉膛之间的连接，为炉膛与六个旋风分离器相连接；其每个旋风分离器均由入口烟道和筒体构成；炉膛(10)横截面(BKQN)为矩形，其中较宽的两侧墙的上部分别设有三个烟气出口，六个旋风分离器均分为两组，分别固接于两侧墙上，每个烟气出口均与一个旋风分离器的入口烟道相连通；其中，

a)六个旋风分离器的筒体结构和尺寸均相同；

b)位于两侧墙上的两组旋风分离器，每组的三个旋风分离器的入口烟道横截面，与另一组的三个旋风分离器的入口烟道横截面，关于炉膛中心点(R)中心对称；

c)位于两侧墙上的两组旋风分离器，每组最外侧的两个旋风分离器的入口烟道横截面，关于炉膛中心线(JP)轴对称。

所述每组最外侧的旋风分离器，其入口烟道横截面(ABDC)的外侧边(AB)与其所连接的炉膛两侧墙(BK、QN)所成的角(a)为90～110°；其入口烟道横截面(ABDC)的外侧边(AB)与内侧边(CD)所成的夹角(b)为0～30°，其中角(b)为0°是指外侧边(AB)与内侧边(CD)相互平行。

所述每组中间的旋风分离器的入口烟道的横截面(FEHG)的外侧边(FE)与其所连接的炉膛两侧墙(BK、QN)所成的角(c)比角(a)小0～10°。