[发明专利]一种细煤粒循环流化床锅炉

说明书

本发明公开了一种细煤粒循环流化床锅炉，包括炉膛、一次风系统、二次风系统、分离器和尾部烟道，该循环流化床锅炉采用了分流旋风分离器，尤其是采用了多级引射分流旋风分离器，其分离效率可以大幅度地提高，飞灰含碳量能显著降低，再通过对给煤粒径、石灰石粒径、一二次风参数和结构的重构，本设备在高低负荷下运行都具有燃烧、脱硫和脱氮效率高，炉内风帽和受热面磨损小，一、二次风能耗低的性能。

技术领域

本发明属于锅炉领域，涉及一种循环流化床锅炉，尤其涉及一种细煤粒循环燃烧的循环流化床锅炉设备。

背景技术

循环流化床锅炉是从鼓泡床锅炉发展而来，已有四十多年历史，它是以流态化气固两相流理论为基础，通过增设分离器，实现了固体颗粒的循环燃烧，强化炉膛上部的传热，取消埋管，在保持鼓泡床锅炉可燃用劣质煤优点的同时，大幅度提高燃烧效率，消除埋管磨损，并实现炉内脱硫脱氮，而得到快速发展。但同目前应用最广泛的煤粉锅炉相比，仍存在燃烧效率低，炉膛内受热面磨损严重，一、二次风机能耗大，以及炉内脱硫脱氮效率偏低等问题。

分离器是循环流化床锅炉中的重要装置，它的性能对循环流化床锅炉的性能有重要的影响。最初使用的惯性分离器，由于分离效率低，现已不用，目前循环流化床锅炉都采用高温旋风分离器。

旋风分离器是利用气固比重的不同，通过工质旋转运动产生的离心力将固体从气体中分离出来的技术。影响旋风分离器效率的因素是粉尘在旋风分离器中流动所受到的离心力、重力和曳力的相互作用，当离心力和重力大于曳力时，粉尘被分离，反之粉尘被携带出旋风分离器。

旋风分离器由筒体、锥体、进气段、排气管和落灰管等组成。旋风分离器的优点是结构简单，体积小，无运动部件，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大；缺点是除尘效率不高，低负荷时除尘效率更低。

旋风分离器的工作过程是当含尘气体由切向进气口进入旋风分离器时，气流产生圆周旋转运动，旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下朝锥体流动，通常称此为外旋气流。

旋转下降的外旋气体到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高，尘粒所受离心力也不断加强。当气流到达旋风分离器中部某一位置时，即以同样的旋转方向由下反转向上，继续做螺旋性流动，即内旋气流。

含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒在器壁附近外旋转气流和重力的作用下进入落灰管。最后净化气体和一部分由内旋气流携带的尘粒经排气管排出管外。

自进气段流入的另一小部分气体向旋风分离器顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动，当到达排气管下端时即反转向上，随上升的中心气流一同从排气管排出。分布在这一部分的气流中的尘粒也随同被带走。这一部分的气流称之为短路流。被分离落入排尘口附近的粉尘又进入内旋气流并流进排气管称之为粉尘返混。排气管下口附近的“短路流”及排尘口附近的“粉尘返混”是影响旋风分离器分离效率的两个最主要的因素。

在旋风分离器中颗粒与气体分离主要取决于离心力，离心力与旋转速度的平方成正比，与旋转半径成反比；颗粒的逃逸取决于曳力，气体的粘性对在其中运动的固体颗粒产生的曳力使其逃逸，曳力的大小取决于气体粘性和气流速度，粉尘逃逸能力的主要影响因素是径向速度和径向移动距离。

普通旋风分离器的分离效率随着切向旋转速度的增高而增大，但由于短路流的存在，当切向速度大于25m/s时，短路流的强度也增大，导致分离效率的增值很低，阻力却迅速增加。因此普通旋风分离器最大切向速度都选为25m/s左右，其离心力场随着旋风除尘器筒体直径的增大而减小，分离效率也随之降低。