宋飛躍

(太原鍋爐集團(tuán)有限公司 山西 太原 030000)

分離器是循環(huán)流化床鍋爐本體的一個重要組成部分之一，也是循環(huán)流化床獨(dú)有的系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括物料分離器、料腿和回料閥三部分，其作用是將煙氣攜帶的大量物料分離下來，并返送回爐膛形成循環(huán)流化床燃燒。

循環(huán)流化床的分離器直接影響鍋爐燃燒、傳熱和穩(wěn)定運(yùn)行，其必須具備一下條件：

條件1：保證物料高效分離。系統(tǒng)無論在高負(fù)荷運(yùn)行還是低負(fù)荷運(yùn)行，其均應(yīng)有高效的分離效率，使煙氣中固體物料捕捉下來，減少飛灰量，降低尾部受熱面磨損和積灰，同時也減少機(jī)械不完全燃燒損失。

條件2：穩(wěn)定回料。保證一定的回料量及回料的連續(xù)穩(wěn)定。

條件3：回料應(yīng)連續(xù)可調(diào)。調(diào)節(jié)回料量可以控制爐內(nèi)燃燒過程和改變爐膛內(nèi)物料濃度，這樣可適應(yīng)鍋爐負(fù)荷參數(shù)變化的需要。

循環(huán)流化床鍋爐根據(jù)分離器布置位置不同分內(nèi)循環(huán)、夾道循環(huán)及外循環(huán)，按照分離器原理分有旋風(fēng)分離器和慣性分離器兩種，按照使用條件分高溫分離器(800℃)、中溫分離器(400-800℃)和低溫分離器(200-300℃)。目前國內(nèi)普遍的循環(huán)流化床鍋爐采用高溫旋風(fēng)分離器(如圖1)，其原理即是以一定速度(一般大于20m/s)的煙氣攜帶物料沿切線方向進(jìn)入分離器后在分離器內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，固體顆粒在離心力和重力作用下被分離下來，落入料腿，經(jīng)回料閥返回爐膛。

圖1

這種高溫旋風(fēng)分離器實(shí)踐證明存在以下三個問題：1、分離器分離效率低，其中分離器中被分離下來的顆粒二次攜帶嚴(yán)重；2、分離器外表面溫度高和熱輻射損失嚴(yán)重；3、回料閥倒灰嚴(yán)重。

分離器的分離效率和分離器的阻力是評價高溫旋風(fēng)分流器的主要指標(biāo)，影響高溫旋風(fēng)分離器性能的因素有煙氣溫度和分離器尺寸。煙氣溫度越高，分離器的分離效率越低，分離器尺寸越大，其分離器效率越低。由于高溫旋風(fēng)分離器入口溫度高(800-950℃)燃料甚至在分離器內(nèi)繼續(xù)燃燒，同時分離器鋪設(shè)大量的耐火材料，而這些耐火材料加熱和冷卻需要較長時間，致使其表面的溫度相對較高，且對流和和輻射損失很大。

高溫旋風(fēng)分離器的分離效率通常用切割直徑來表示，其定義為給定顆粒特性和操作條件下分離效率為50%時顆粒直徑。高溫分離器經(jīng)過長期實(shí)踐所得分離器對入爐顆粒要求如下表：

粒度范圍(mm)<0.50.5～33～66～1010～13質(zhì)量份額(%)20502082

按照太鍋“定態(tài)理論”所得分離器物料顆粒直徑與分布頻率結(jié)論(圖2)，來調(diào)整高溫旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)(如圖3)，該結(jié)構(gòu)叫高效絕熱旋風(fēng)分離器，其徹底解決了前幾代分離器存在的問題。該結(jié)構(gòu)根據(jù)煤種、煙氣量及定流速理論等確定分離器直徑，目前高旋風(fēng)分離器直徑可達(dá)5-10m，該新型結(jié)構(gòu)與歷代高溫旋風(fēng)分離器最大的不同如下：

圖2 圖3

(1)調(diào)整分離器入口段喉口尺寸和分離器入口傾斜角度，解決前幾代分離器效率低的問題。

(2)更改旋風(fēng)分離器直筒和錐筒尺寸，同時偏置分離器中心筒，該結(jié)構(gòu)避免旋風(fēng)分離器中分離顆粒物二次攜帶。

(3)變更旋風(fēng)分離器返料閥結(jié)構(gòu)尺寸，增高返料舌頭來避免倒灰現(xiàn)象。

(4)高溫旋風(fēng)分離器由外殼和耐火材料組成，變更分離器耐火材料的鋪設(shè)方式，使用內(nèi)中外部兩層的四層結(jié)構(gòu)，其目的就是降低高溫旋風(fēng)分離器外部溫度和分離器外面輻射熱損失。

結(jié)論

新型高效絕熱旋風(fēng)分離器最大特點(diǎn)是分離器喉口尺寸和分離器入口角度，同時偏置分離器中心筒以及更改返料閥結(jié)構(gòu)，這種新型結(jié)構(gòu)解決了效率低溫度高等的疑難問題。