一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器的制造方法
【專利摘要】一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，包括分離器入口煙道，和分離器入口煙道的出口相連接的分離器筒體，在分離器筒體下方依次連接的分離器錐體和分離器立管以及分離器筒體上部插入的分離器中心筒，所述分離器中心筒下部設(shè)置有中心筒縮口，所述分離器入口煙道為漸縮入口煙道，其內(nèi)安裝有煙氣導(dǎo)向凸臺，出口處設(shè)置有煙氣導(dǎo)流口，所述煙氣導(dǎo)向凸臺和煙氣導(dǎo)流口上覆蓋有高強度耐火耐磨材料層，所述煙氣導(dǎo)向凸臺周邊設(shè)置有一個或多個積灰吹掃口；本實用新型通過對旋風分離器內(nèi)流場進行的優(yōu)化，減少了氣流的直接沖擊，減少了靶區(qū)耐火耐磨材料層的磨損，能夠提高循環(huán)流化床鍋爐的連續(xù)運行周期。
【專利說明】一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于循環(huán)流化床鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上循環(huán)流化床鍋爐裝機臺數(shù)最多的國家，循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)日漸成為火力發(fā)電領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分。受到燃用煤種較差等因素的影響，循環(huán)流化床鍋爐的故障率較高，其中旋風分離器故障是影響循環(huán)流化床鍋爐長周期高效運行的一項主要問題。
[0003]旋風分離器是循環(huán)流化床鍋爐分離循環(huán)物料的重要設(shè)備，其作用是利用離心分離原理將顆粒從煙氣中分離捕集出來，經(jīng)返料器回送完成物料的循環(huán)過程。如果旋風分離器出現(xiàn)故障，這會帶來以下問題:⑴細顆粒得不到有效燃燒影響鍋爐的運行經(jīng)濟性；⑵飛灰量增大加劇尾部受熱面的磨損，增加除塵設(shè)備的能耗；⑶進入循環(huán)回路的循環(huán)灰量減少，循環(huán)量下降，影響爐膛傳熱特性必)如果旋風分離器堵塞，鍋爐將被迫停用檢修。
[0004]旋風分離器工作環(huán)境惡劣，由于煙氣速度高(20m/s?30m/s)、灰顆粒粗且濃度高，高含塵氣流發(fā)生急劇旋轉(zhuǎn)時很容易造成氣流接觸區(qū)域耐火耐磨材料的磨損。同時，旋風分離器一般敷設(shè)有較厚的耐火耐磨材料，在啟動及負荷變化時比較容易出現(xiàn)較大的溫度梯度和局部高溫并引起耐火耐磨材料的脫落。據(jù)統(tǒng)計，旋風分離器故障中約有一半是耐火耐磨材料磨損和脫落引起的。
[0005]旋風分離器耐火耐磨材料磨損和脫落的具體原因包括:高含塵氣流沖刷造成的磨損、熱應(yīng)力和機械應(yīng)力造成的脫落、耐火耐磨材料物理化學特性變化造成的損壞。
[0006]高含塵氣流沖刷造成的磨損主要表現(xiàn)為高含塵氣流對耐火耐磨材料的強烈沖刷，這類磨損隨氣流含塵濃度、煙氣速度的增加而加劇，同時還受到高含塵氣流撞擊角度的影響；熱應(yīng)力和機械應(yīng)力造成的脫落主要表現(xiàn)為啟動及負荷變化時，溫度波動、熱沖擊以及機械的應(yīng)力致使耐火耐磨材料產(chǎn)生裂縫和剝落；耐火耐磨材料物理化學特性變化造成的損壞主要是受煙氣中的堿金屬、微顆粒滲透影響，最終造成耐火耐磨材料漸腐蝕失效和變質(zhì)破壞。
[0007]傳統(tǒng)方法一般通過改進施工工藝、提高材料品質(zhì)、降低煙氣速度、控制升溫速率等手段進行控制，但受限較多且效果有限。
[0008]例如實用新型專利201020177453.9公開了一種多階弧形緩沖防磨裝置，通過耐熱鋼錨固件和耐火材料在分離器壁面上設(shè)置厚度100?200mm的弧形防磨緩沖坡。該方法本質(zhì)是一種被動防磨方式(磨損產(chǎn)生的根源并未徹底消除)，增加耐火材料的厚度則會增加受熱應(yīng)力脫落的風險。特別由于弧形防磨緩沖坡改變了氣流在旋風分離器筒體內(nèi)的流動、破壞了旋風分離器的流場，這會對鍋爐的安全經(jīng)濟運行產(chǎn)生不利影響。
[0009]又例如實用新型專利01123924.7公開了一種可降低磨損的氣固旋風分離方法及其裝置，通過在筒體壁面上設(shè)置開口，用于分離一部分含塵氣流。這種方式除了現(xiàn)場安裝施工困難外，同樣會破壞分離器的流場、降低分離效率，降低循環(huán)流化床鍋爐運行的經(jīng)濟性。
[0010]實用新型專利201010602889.2公開了一種循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，其在煙道內(nèi)壁和靶區(qū)澆筑瓦楞狀表面的耐磨料，并在分離器入口設(shè)置下傾角。這種方式改變了氣流的流動防線，會影響分離效率，瓦楞狀的表面施工非常困難，同時下傾角的設(shè)計如果在鍋爐改造中實施，需要大面積更改鍋爐水冷壁，改造難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，本實用新型通過對旋風分離器內(nèi)流場進行的優(yōu)化，減少了氣流的直接沖擊，減少了靶區(qū)耐火耐磨材料層的磨損，能夠提高循環(huán)流化床鍋爐的連續(xù)運行周期。
[0012]為達到以上目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0013]一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，包括分離器入口煙道I，和分離器入口煙道I的出口相連接的分離器筒體2，在分離器筒體2下方依次連接的分離器錐體3和分離器立管4以及分離器筒體2上部插入的分離器中心筒5，所述分離器中心筒5下部設(shè)置有中心筒縮口 6，所述分離器入口煙道I為漸縮入口煙道，其內(nèi)安裝有煙氣導(dǎo)向凸臺7，出口處設(shè)置有煙氣導(dǎo)流口 8，所述煙氣導(dǎo)向凸臺7和煙氣導(dǎo)流口 8上覆蓋有高強度耐火耐磨材料層S ;所述煙氣導(dǎo)向凸臺7周邊設(shè)置有一個或多個積灰吹掃口 9。
[0014]當分離器為水冷或汽冷型時，所述分離器筒體2的筒壁間設(shè)置有水冷壁管10，筒壁內(nèi)靶區(qū)覆蓋有耐火耐磨材料層A，筒壁外覆蓋有耐火保溫材料層B，耐火保溫材料層B外設(shè)置有分離器外殼11。
[0015]當分離器為絕熱型時，所述分離器筒體2筒壁內(nèi)靶區(qū)覆蓋有耐火耐磨磚層C，筒壁外覆蓋有耐火保溫材料層B，耐火保溫材料層B外設(shè)置有分離器外殼11。
[0016]無論采用何種形式分離器，所述分離器筒體2筒壁內(nèi)靶區(qū)覆蓋有高強度耐火耐磨材料層S。
[0017]所述高強度耐火耐磨材料層S采用高強度耐火耐磨可塑料，其靠近分離器上部區(qū)域的厚度大于靠近分離器下部區(qū)域20?100mm，其表面開有無規(guī)則非貫通的小氣孔，其內(nèi)部設(shè)置有固定銷釘12并均勻密布有不銹鋼纖維13。
[0018]所述高強度耐火耐磨材料層S每隔間距400mm?1500mm設(shè)置膨脹縫L，膨脹縫L與氣流流動方向傾斜相異。
[0019]所述煙氣導(dǎo)向凸臺7靠近鍋爐側(cè)與水平面的夾角為15?45°，靠近分離器筒體2的出口側(cè)與水平面的夾角為5?15°。
[0020]所述分離器入口煙道I的出口面積為入口面積的40%?75%。
[0021]所述分離器中心筒5和中心筒縮口 6插入分離器筒體2的深度是分離器入口煙道I高度的30%?90%，中心筒縮口 6的最小直徑是分離器中心筒5直徑的60?90%。
[0022]本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點如下:
[0023]1、本實用新型分離器入口煙道I為漸縮入口煙道，使旋風分離器內(nèi)含塵氣流的流動流速是逐步增加的，因此流場趨于穩(wěn)定、煙氣所攜帶的顆粒濃度均一，減少了向壁側(cè)的顆粒濃度，緩解了磨損。同時，為了避免氣流中的灰顆粒在分離器入口煙道I沉積而影響流場(顆粒沉積會降低通流面積，增加煙氣流速)，分離器入口煙道I安裝有煙氣導(dǎo)向凸臺7，煙氣導(dǎo)向凸臺7周邊設(shè)置有積灰吹掃口 9并通過壓縮空氣或蒸汽吹掃分離器入口煙道I的積灰，減輕了分離器入口煙道的積灰，防止積灰被氣流裹挾沖刷靶區(qū)時產(chǎn)生的周期性磨損(低負荷時煙氣流速下降生成積灰，高負荷時煙氣流速上升減少積灰，積灰的生成和消除過程會造成灰濃度的周期性波動);分離器入口煙道I的末端還設(shè)置有煙氣導(dǎo)流口 8用于進一步調(diào)整分離器內(nèi)的流場提高分離效率。煙氣導(dǎo)向凸臺7和煙氣導(dǎo)流口 8均覆蓋有高強度耐火耐磨材料層S，用以提高其抗磨損性能。
[0024]2、本實用新型分離器靶區(qū)即為高含塵氣流直接沖擊區(qū)域，該區(qū)域受到氣流的沖擊最大(氣流在此區(qū)域流速高且存在急速的轉(zhuǎn)向)，也是顆粒與分離器筒體壁面發(fā)生第一次撞擊的區(qū)域，負荷變動時的熱應(yīng)力大，工作環(huán)境極其惡劣，耐磨耐磨材料極易損壞和脫落。高強度耐火耐磨材料層S所用材料為高強度耐火耐磨可塑料，靠近分離器上部區(qū)域的厚度大于分離器下部區(qū)域20?100mm。高強度耐火耐磨材料層S表面有大量有無規(guī)則非貫通的小氣孔(即表面有如浙青路面般不規(guī)則的小氣孔)，用于克服光滑平整表面在運行中出現(xiàn)的粉塵顆粒切削磨損。
[0025]3、由于高強度耐火耐磨材料層S的膨脹系數(shù)與鋼不同，其膨脹和收縮無法與水冷壁管10和分離器外殼11同步，因此高強度耐火耐磨材料層S內(nèi)除了有固定銷釘12外，并均勻密布不銹鋼纖維13，熱量傳導(dǎo)快、有效消除了熱應(yīng)力并補償膨脹，提高了強度，避免脫落。
[0026]4、高強度耐火耐磨材料層S每隔設(shè)400mm?1500mm間距設(shè)置膨脹縫L，膨脹縫L與氣流流動方向傾斜相異(區(qū)別于傳統(tǒng)垂直膨脹縫)，防止氣流貫穿高強度耐火耐磨材料層，同時避免煙氣中的有害成分滲透進入高強度耐火耐磨材料層，延長了高強度耐火耐磨材料
層的壽命。
[0027]總之，本實用新型通過對旋風分離器內(nèi)流場進行的優(yōu)化，減少了氣流的直接沖擊，減少了靶區(qū)耐火耐磨材料層的磨損。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型的主視圖。
[0029]圖2為本實用新型的俯視圖。
[0030]圖3為本實用新型的一種靶區(qū)布置圖(水冷或氣冷型分離器)。
[0031]圖4為本實用新型的一種靶區(qū)布置圖(絕熱型分離器)。
[0032]圖5為本實用新型的一種固定銷釘和不銹鋼纖維布置結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0033]圖6為本實用新型的一種固定銷釘和不銹鋼纖維布置結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0034]圖7為傳統(tǒng)膨脹縫布置方式示意圖。
[0035]圖8為本實用新型的膨脹縫與氣流流動方向傾斜相異布置方式示意圖。
【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0037]如圖1和圖2所示，本實用新型一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，包括分離器入口煙道I，和分離器入口煙道I的出口相連接的分離器筒體2，在分離器筒體2下方依次連接的分離器錐體3和分離器立管4以及分離器筒體2上部插入的分離器中心筒5，所述分離器中心筒5下部設(shè)置有中心筒縮口 6，所述分離器入口煙道I為漸縮入口煙道，其內(nèi)安裝有煙氣導(dǎo)向凸臺7，出口處設(shè)置有煙氣導(dǎo)流口 8，所述煙氣導(dǎo)向凸臺7和煙氣導(dǎo)流口 8上覆蓋有高強度耐火耐磨材料層S ;所述煙氣導(dǎo)向凸臺7周邊設(shè)置有一個或多個積灰吹掃口 9。
[0038]實施例一
[0039]本實施例一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，該旋風分離器為汽冷型，分離器中心筒5下部設(shè)置有中心筒縮口 6，二者插入分離器的總深度是分離器入口煙道I高度的60%，中心筒縮口 6的最小直徑是中心筒5直徑的60% ;分離器入口煙道I為漸縮入口煙道，其出口面積為入口面積的50% ;分離器入口煙道I內(nèi)安裝有煙氣導(dǎo)向凸臺7，煙氣導(dǎo)向凸臺7靠近鍋爐側(cè)與水平面的夾角為30°，靠近分離器筒體2的出口側(cè)與水平面的夾角為10° ;此外，分離器入口煙道I的末端設(shè)置有煙氣導(dǎo)流口 8用于進一步優(yōu)化分離器內(nèi)的流場提高分離效率。煙氣導(dǎo)向凸臺7周邊設(shè)置有積灰吹掃口9并通過壓縮空氣吹掃分離器入口煙道I的積灰，分離器入口煙道I每側(cè)設(shè)置兩個積灰吹掃口 9。煙氣導(dǎo)向凸臺7和煙氣導(dǎo)流口 8均覆蓋有高強度耐火耐磨材料層S，用以提高其抗磨損性能。
[0040]如圖3所示，分離器筒體2的筒壁間設(shè)置有水冷壁管10，筒壁內(nèi)靶區(qū)覆蓋有耐火耐磨材料層A，筒壁外覆蓋有耐火保溫材料層B，耐火保溫材料層B外設(shè)置有分離器外殼11，在靶區(qū)(氣流直接沖擊區(qū)域即圖3中陰影部分)可以用高強度耐火耐磨材料層S取代耐火耐磨材料層A。本實施例耐火耐磨材料層A采用耐火耐磨剛玉可塑料，耐火保溫材料層B采用輕質(zhì)耐火保溫澆注料,高強度耐火耐磨材料層S采用碳化硅耐磨抗腐蝕可塑料。
[0041]高強度耐火耐磨材料層S靠近分離器上部區(qū)域的厚度大于分離器下部區(qū)域30mm，高強度耐火耐磨材料層S表面有大量無規(guī)則非貫通的小氣孔。
[0042]如圖5和圖6所示，為了使高強度耐火耐磨材料層S的膨脹與水冷壁管10和分離器外殼11同步，高強度耐火耐磨材料層S內(nèi)均勻密布不銹鋼纖維13。如圖8所示，高強度耐火耐磨材料層S每隔設(shè)500mm間距設(shè)置膨脹縫L，膨脹縫L與氣流流動方向傾斜相異，和圖7所示的傳統(tǒng)垂直膨脹縫布置方式相比，防止氣流貫穿高強度耐火耐磨材料層，同時避免煙氣中的有害成分滲透進入高強度耐火耐磨材料層。
[0043]實施例二
[0044]本實施例一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，該旋風分離器為絕熱型，分離器中心筒5下部設(shè)置有中心筒縮口 6，二者插入分離器的總深度是分離器入口煙道I高度的80%，中心筒縮口 6的最小直徑是中心筒5直徑的90% ;分離器入口煙道I為漸縮入口煙道，其出口面積為入口面積的70% ;分離器入口煙道I內(nèi)安裝有煙氣導(dǎo)向凸臺7，煙氣導(dǎo)向凸臺7靠近鍋爐側(cè)與水平面的夾角為40°，靠近分離器筒體2的出口側(cè)與水平面的夾角為15° ;此外，分離器入口煙道I的末端設(shè)置有煙氣導(dǎo)流口 8用于進一步優(yōu)化分離器內(nèi)的流場提高分離效率。煙氣導(dǎo)向凸臺7周邊設(shè)置有積灰吹掃口9并通過壓縮空氣吹掃分離器入口煙道I的積灰，分離器入口煙道I每側(cè)設(shè)置兩個積灰吹掃口 9。煙氣導(dǎo)向凸臺7和煙氣導(dǎo)流口 8均覆蓋有高強度耐火耐磨材料層S，用以提高其抗磨損性能。
[0045]如圖4所示，分離器筒體2筒壁內(nèi)靶區(qū)覆蓋有耐火耐磨磚層C，筒壁外覆蓋有耐火保溫材料層B，耐火保溫材料層B外設(shè)置有分離器外殼11，在靶區(qū)(氣流直接沖擊區(qū)域即圖4中陰影部分)用高強度耐火耐磨材料層S取代耐火耐磨磚層C。本實施例耐火耐磨磚層C采用耐火耐磨磚，耐火保溫材料層B采用耐火保溫磚，高強度耐火耐磨材料層S采用碳化硅耐磨抗腐蝕可塑料。
[0046]高強度耐火耐磨材料層S靠近分離器上部區(qū)域的厚度大于分離器下部區(qū)域100mm,高強度耐火耐磨材料層S表面有大量無規(guī)則非貫通的小氣孔。
[0047]如圖5和圖6所示，為了使高強度耐火耐磨材料層S的膨脹與水冷壁管10和分離器外殼11同步，高強度耐火耐磨材料層S內(nèi)均勻密布不銹鋼纖維13。如圖8所示，高強度耐火耐磨材料層S每隔設(shè)IOOOmm間距設(shè)置膨脹縫L，膨脹縫L與氣流流動方向傾斜相異，和圖7所示的傳統(tǒng)垂直膨脹縫布置方式相比，防止氣流貫穿高強度耐火耐磨材料層，同時避免煙氣中的有害成分滲透進入高強度耐火耐磨材料層。
【權(quán)利要求】
1.一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，包括分離器入口煙道(1)，和分離器入口煙道(I)的出口相連接的分離器筒體(2)，在分離器筒體(2)下方依次連接的分離器錐體(3)和分離器立管(4)以及分離器筒體(2)上部插入的分離器中心筒(5)，其特征在于:所述分離器中心筒(5)下部設(shè)置有中心筒縮口(6)，所述分離器入口煙道(I)為漸縮入口煙道，其內(nèi)安裝有煙氣導(dǎo)向凸臺(7)，出口處設(shè)置有煙氣導(dǎo)流口(8)，所述煙氣導(dǎo)向凸臺(7)和煙氣導(dǎo)流口( 8 )上覆蓋有高強度耐火耐磨材料層(S )，分離器筒體(2 )筒壁內(nèi)靶區(qū)位置覆蓋有高強度耐火耐磨材料層(S);所述煙氣導(dǎo)向凸臺(7 )周邊設(shè)置有一個或多個積灰吹掃口( 9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，其特征在于:當分離器為水冷或汽冷型時，所述分離器筒體(2)的筒壁間設(shè)置有水冷壁管(10)，筒壁內(nèi)靶區(qū)覆蓋有耐火耐磨材料層(A)，筒壁外覆蓋有耐火保溫材料層(B)，耐火保溫材料層(B)外設(shè)置有分離器外殼(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，其特征在于:當分離器為絕熱型時，所述分離器筒體(2)筒壁內(nèi)靶區(qū)覆蓋有耐火耐磨磚層(C)，筒壁外覆蓋有耐火保溫材料層(B)，耐火保溫材料層(B)外設(shè)置有分離器外殼(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，其特征在于:所述高強度耐火耐磨材料層(S)采用高強度耐火耐磨可塑料，其靠近分離器上部區(qū)域的厚度大于靠近分離器下部區(qū)域20?100mm，其表面開有無規(guī)則非貫通的小氣孔，其內(nèi)部設(shè)置有固定銷釘(12)并均勻密布有不銹鋼纖維(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，其特征在于:所述高強度耐火耐磨材料層(S)每隔間距400mm?1500mm設(shè)置膨脹縫(L)，膨脹縫(L)與氣流流動方向傾斜相異。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，其特征在于:所述煙氣導(dǎo)向凸臺(7)靠近鍋爐側(cè)與水平面的夾角為15?45°，靠近分離器筒體(2)的出口側(cè)與水平面的夾角為5?15°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，其特征在于:所述分離器入口煙道(I)的出口面積為入口面積的40%?75%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器，其特征在于:所述分離器中心筒(5)和中心筒縮口(6)插入分離器筒體(2)的深度是分離器入口煙道(I)高度的30%?90%，中心筒縮口(6)的最小直徑是分離器中心筒(5)直徑的60?90%。
【文檔編號】F23C10/18GK203478220SQ201320385207
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月1日
【發(fā)明者】黃中, 江建忠, 徐正泉, 肖平, 孫獻斌 申請人:中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司