本發(fā)明涉及循環(huán)流化床鍋爐技術(shù),特別是大型循環(huán)流化床鍋爐。
背景技術(shù):
隨著循環(huán)流化床鍋爐容量的放大,旋風分離器的數(shù)量也隨之增多。然而多個旋風分離器并行布置時,各旋風分離器之間煙氣流量分配易發(fā)生不均,并對爐膛內(nèi)的煙氣流動和顆粒分布造成影響。在工程應(yīng)用中,經(jīng)常會遇到多旋風分離器布置的鍋爐在運行中出現(xiàn)各循環(huán)回路物料分配不均勻的問題。當物料分配不均勻時,爐膛內(nèi)會出現(xiàn)“偏流”,爐膛床溫分布不均勻,有的鍋爐爐膛甚至出現(xiàn)100~200℃的溫度偏差。鍋爐燃燒側(cè)的溫度場分布不均勻直接導(dǎo)致工質(zhì)側(cè)吸熱量的偏差,嚴重時會危及到爐膛水冷壁管子的安全性,極端情況會引起水冷壁管子超溫爆管事故。因此,多旋風分離器的布置已成為循環(huán)流化床鍋爐大型化設(shè)計中的關(guān)鍵問題之一。
針對多個旋風分離器并聯(lián)布置時氣固流動分布不均勻性的問題,通常采用的方法是調(diào)整旋風分離器入口角度。中國發(fā)明專利申請201010162777.X公開了在爐膛兩側(cè)采用軸對稱或關(guān)于爐膛中心點對稱的旋風分離器并聯(lián)布置技術(shù)方案,通過優(yōu)化大型循環(huán)流化床鍋爐的旋風分離器與爐膛之間的連接,合理設(shè)置爐膛煙氣出口的位置和旋風分離器入口煙道的形狀,以解決多個旋風分離器布置帶來的非均勻性問題,不過這種方案主要適用于爐膛上部截面為矩形的循環(huán)流化床鍋爐。
中國發(fā)明專利ZL200710100249.X提出了一種多邊形循環(huán)流化床鍋爐爐膛,其中,橫截面為八邊形的方案正率先走向工程應(yīng)用,其爐膛由前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻,以及分別與這四壁成一定角度的 四片膜式壁構(gòu)成。爐膛橫截面由矩形變?yōu)榘诉呅?,對旋風分離器產(chǎn)生了影響,原有的分離器布置方式不再適用于該爐型。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種帶多旋風分離器的八邊形爐膛循環(huán)流化床鍋爐,并聯(lián)的各旋風分離器之間氣固流動分布均勻,分離器分離效率高,爐膛受熱面熱偏差小,鍋爐運行安全性高。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的一個方面,提出了一種帶多分離器的八邊形循環(huán)流化床鍋爐,包括:
爐膛,爐膛橫截面為八邊形,爐膛由前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻,以及在橫截面上分別與這四片側(cè)壁成β角的四片膜式壁構(gòu)成,爐膛橫截面具有爐膛前后墻中心線和爐膛左右側(cè)墻中心線,爐膛橫截面關(guān)于這兩條中心線均軸對稱;
一組旋風分離器,布置在爐膛后墻,所述一組旋風分離器中的每個由入口煙道和筒體構(gòu)成,
其中:
所述一組旋風分離器包括第一和第二旋風分離器,且第一、第二旋風分離器的筒體結(jié)構(gòu)和尺寸均相同;第一和第二旋風分離器的入口煙道橫截面關(guān)于爐膛前后墻中心線軸對稱布置,且第一和第二旋風分離器的入口煙道橫截面中的切向邊和斜邊中,切向邊更靠近上述爐膛前后墻中心線;
第一和第二旋風分離器的入口煙道橫截面的切向邊內(nèi)壁與爐膛后墻所成角度α在90~110°之間;且第一和第二旋風分離器的入口煙道的位置均滿足如下關(guān)系式:AB=BC-(0.1~0.5)CD×cotβ,其中,B為對應(yīng)旋風分離器的入口煙道橫截面的斜邊與爐膛后墻的交點,A為對應(yīng)旋風分離器所在爐膛后墻的端點中與B點相鄰的端點,AB即為A、B兩點之間的距離;C為對應(yīng)旋風分離器的入口煙道橫截面的切向邊與爐膛后墻的交點,BC為B、C兩點之間的距離;D為對應(yīng)旋風分離器的入口煙道切向邊在旋風分離器的筒體上的切點,CD為C、D兩點之間的距離。
可選地,所述一組旋風分離器還包括第三旋風分離器,其在爐膛后墻上設(shè)置且在第一和第二旋風分離器之間。
可選地,第三旋風分離器與第一和第二旋風分離器中的一個在結(jié)構(gòu)和尺寸上完全相同。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一個方面,提出了一種帶多分離器的八邊形循環(huán)流化床鍋爐,包括:
爐膛,爐膛橫截面為八邊形,爐膛由前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻,以及在橫截面上分別與這四片側(cè)壁成β角的四片膜式壁構(gòu)成,爐膛橫截面具有爐膛前后墻中心線和爐膛左右側(cè)墻中心線,爐膛橫截面關(guān)于這兩條中心線均軸對稱;
兩組旋風分離器,分別布置在爐膛左側(cè)墻和右側(cè)墻,每一組旋風分離器中的每個由入口煙道和筒體構(gòu)成,
其中:
每一組旋風分離器包括第一和第二旋風分離器,且第一、第二旋風分離器的筒體結(jié)構(gòu)和尺寸均相同;
第一和第二旋風分離器的入口煙道橫截面關(guān)于爐膛左右側(cè)墻中心線軸對稱布置,且第一和第二旋風分離器的入口煙道橫截面中的切向邊和斜邊中,切向邊更靠近上述爐膛左右側(cè)墻中心線;
第一和第二旋風分離器的入口煙道橫截面的切向邊內(nèi)壁與該分離器所在的爐膛側(cè)墻所成角度α在90~110°之間;且
第一和第二旋風分離器的入口煙道的位置均滿足如下關(guān)系式:AB=BC-(0.1~0.5)CD×cotβ,其中,B為對應(yīng)旋風分離器的入口煙道橫截面的斜邊與對應(yīng)爐膛側(cè)墻的交點,A為對應(yīng)旋風分離器所在爐膛側(cè)墻的端點中與B點相鄰的端點,AB即為A、B兩點之間的距離;C為對應(yīng)旋風分離器的入口煙道橫截面的切向邊與對應(yīng)爐膛側(cè)墻的交點,BC為B、C兩點之間的距離;D為對應(yīng)旋風分離器的入口煙道切向邊在旋風分離器的筒體上的切點,CD為C、D兩點之間的距離。
可選地,每一組旋風分離器還包括第三旋風分離器,其在第一和第二旋風分離器之間設(shè)置在對應(yīng)爐膛側(cè)墻上。
可選地,每一組旋風分離器中,第三旋風分離器與第一和第二旋風分離器中的一個在結(jié)構(gòu)和尺寸上完全相同。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的原理示意圖。
圖2為本發(fā)明的示例性實施例1的示意圖。
圖3為本發(fā)明的示例性實施例2的示意圖。
圖4為本發(fā)明的示例性實施例3的示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例,并結(jié)合附圖,對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。在說明書中,相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進行解釋,而不應(yīng)當理解為對本發(fā)明的一種限制。
多邊形爐膛循環(huán)流化床鍋爐,爐膛橫截面為八邊形,爐膛由前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻,以及在橫截面上分別與這四片側(cè)壁成β角的四片膜式壁構(gòu)成。爐膛橫截面有兩條中心線,分別是爐膛前后墻中心點連線和爐膛左右側(cè)墻中心點連線,爐膛橫截面關(guān)于這兩條中心線均軸對稱。
旋風分離器為一組,布置在爐膛后墻;或為兩組,布置在爐膛左右側(cè)墻;每組旋風分離器為至少2個;每個旋風分離器均由入口煙道和筒體構(gòu)成,每個分離器的筒體結(jié)構(gòu)和尺寸均相同。
每組最外側(cè)兩個旋風分離器的入口煙道橫截面關(guān)于與該組分離器所在的爐膛側(cè)壁垂直的爐膛中心線軸對稱;且入口均為內(nèi)切式布置,即旋風分離器入口煙道橫截面的切向邊和斜邊中,切向邊更靠近上述爐膛中心線;且入口煙道橫截面的切向邊內(nèi)壁與該分離器所在的爐膛側(cè)墻所成角度α在90~110°之間;且每組最外側(cè)分離器入口煙道的位置滿足如下關(guān)系式:AB=BC-(0.1~0.5)CD×cotβ;
其中,B為該分離器入口煙道橫截面的斜邊與該分離器所在的爐 膛側(cè)壁的交點,A為該分離器所在爐膛側(cè)壁端點中與B點相鄰的端點,AB即為A、B兩點之間的距離;
C為該分離器入口煙道橫截面的切向邊與該分離器所在的爐膛側(cè)壁的交點,BC為B、C兩點之間的距離,也即該分離器入口煙道在所在爐膛側(cè)壁上的開口的寬度;
D為該旋風分離器入口煙道切向邊在分離器筒體上的切點,CD為C、D兩點之間的距離,也即該分離器入口煙道切向邊長度。
旋風分離器的斜邊可以為直線段,也可以為折線段或弧線段,以上關(guān)系式仍然適用。
本發(fā)明的原理是:
多邊形的爐膛與傳統(tǒng)的矩形爐膛相比,爐膛截面由矩形變?yōu)榻遣繋в行∏薪堑陌诉呅?,這樣的結(jié)構(gòu)使原來集中在爐膛四個直角處的物料顆粒分散到較大角度范圍之內(nèi),角部的物料集中被減弱,爐膛水冷壁角部的磨損情況得到了有效的緩解。如圖1所示,受角部斜邊AH的影響,匯聚到角部的物料和氣流有沿著角部斜邊AH向爐膛出口流動的趨勢。由于爐膛側(cè)壁AB段的存在,對顆粒和煙氣氣流有阻擋作用,爐膛角部的顆粒和煙氣氣流向兩端分離器入口流動的角度發(fā)生了偏轉(zhuǎn),使煙氣夾帶物料顆粒進入分離器入口煙道的起始點由F’點變?yōu)镕點,也即,F(xiàn)點是爐膛角部氣流夾帶物料顆粒實際進入分離器入口煙道的起始點,F(xiàn)’點是氣流和顆粒流動沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)情況下,進入分離器入口煙道的起始點。氣流和物料進入分離器入口的起始點F越靠近爐膛,顆粒被加速的距離越長,分離效果越好。已公開的研究表明,進入分離器的氣流越貼近分離器入口煙道的切向邊CD,分離器的分離效率越高。
AB邊的距離與爐膛角部的切角β和分離器入口煙道的長度CD有關(guān)。切角β越小,氣流和物料進入分離器入口煙道切向邊的起始點F’越靠近分離器入口煙道的起始點C,氣流和物料的流向需要調(diào)整的幅度越小,AB所需的距離越小。分離器入口煙道的長度CD越長,氣流和物料在入口煙道內(nèi)被加速的時間越長,流動更充分,氣流和物 料進入分離器入口煙道切向邊的起始點F’的位置對氣流和物料在分離器入口煙道內(nèi)的流動影響越小,氣流和物料的流向需要調(diào)整的幅度越小,AB所需的距離越小。
同時,由于爐膛角部切角的存在,外側(cè)旋風分離器采用內(nèi)切布置時,更有利于爐膛各區(qū)域內(nèi)的氣流順暢的進入各旋風分離器,有利于提高分離器的分離效率。與之相配合的,分離器入口煙道切向邊與爐膛后墻的夾角α在90~110°范圍內(nèi)時,分離器的分離效率較高。
此外,布置在爐膛同一側(cè)墻上的一組旋風分離器數(shù)量超過兩個時,最外側(cè)的旋風分離器越靠外,中間分離器的物料流率越小,也即各循環(huán)回路的物料分配偏差越大。本發(fā)明的分離器布置方式,合理控制了最外側(cè)的旋風分離器與爐膛角部的距離,可使外側(cè)分離器與中間分離器之間的物料分配更均勻,可使各循環(huán)回路之間的物料分配偏差降低35~50%。
以下結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的實施例。
實施例1
如圖2所示的本發(fā)明的帶多旋風分離器的八邊形爐膛循環(huán)流化床鍋爐。
爐膛橫截面為八邊形,具有八片側(cè)壁,分別為爐膛前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻,以及與這四片側(cè)壁成切角的四片膜式水冷壁。爐膛橫截面關(guān)于爐膛前后墻中心點連線和爐膛左右側(cè)墻中心點連線均軸對稱。
一組、三個旋風分離器布置在爐膛后墻AG。位于外側(cè)的兩個旋風分離器均為內(nèi)切布置,切向邊與爐膛后墻垂直,即分離器入口煙道切向邊與爐膛后墻的夾角α為90°。且外側(cè)兩個旋風分離器入口煙道橫截面關(guān)于爐膛前后墻中心點連線這條爐膛中心線軸對稱。
外側(cè)兩個分離器入口煙道斜邊距離切角AH的距離為AB,入口煙道切向邊長度為CD,入口煙道在爐膛后墻上的開口寬度為BC,AB與AH所成夾角β,滿足關(guān)系式:AB=BC-(0.1~0.5)CD×cotβ。
實施例2
如圖3所示的本發(fā)明的帶多旋風分離器的八邊形爐膛循環(huán)流化床鍋爐。爐膛橫截面為八邊形,具有八片側(cè)壁,分別為爐膛前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻,以及與這四片側(cè)壁成切角的四片膜式水冷壁。爐膛橫截面關(guān)于爐膛前后墻中心點連線和爐膛左右側(cè)墻中心點連線均軸對稱。
一組、兩個旋風分離器布置在爐膛后墻AG。兩個旋風分離器均為內(nèi)切布置,分離器入口煙道切向邊與爐膛后墻成110°角。分離器入口煙道具有擴口段BB’,即分離器入口煙道的斜邊為折線段BB’E。兩個旋風分離器入口煙道橫截面關(guān)于爐膛前后墻中心點連線這條爐膛中心線軸對稱。
兩個分離器入口煙道斜邊距離切角AH的距離為AB,入口煙道切向邊長度為CD,入口煙道在爐膛后墻上的開口寬度為BC,AB與AH所成夾角β,滿足關(guān)系式:AB=BC-(0.1~0.5)CD×cotβ。
實施例3
如圖4所示的本發(fā)明的帶多旋風分離器的八邊形爐膛循環(huán)流化床鍋爐。兩組、每組各三個旋風分離器布置在爐膛左側(cè)墻和右側(cè)墻。每組最外側(cè)旋風分離器均為內(nèi)切布置,入口煙道斜邊距離切角AH的距離為AB,分離器切向邊內(nèi)壁與爐膛左右側(cè)墻成100°角。分離器入口煙道的入口段,有一擴口段BB’。每組外側(cè)兩個旋風分離器入口煙道橫截面關(guān)于爐膛左右墻中心點連線這條爐膛中心線軸對稱。
每組外側(cè)兩個分離器入口煙道斜邊距離切角AH的距離為AB,入口煙道切向邊長度為CD,入口煙道在爐膛后墻上的開口寬度為BC,AB與AH所成夾角β,滿足關(guān)系式:AB=BC-(0.1~0.5)CD×cotβ。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行變化,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。