田 帥

（山西焦煤西山煤電東曲煤礦， 山西 古交 030200）

引言

下排氣旋風(fēng)分離器是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的一種分離器，其最突出的特點(diǎn)便在于會(huì)在分離器的下部進(jìn)行排氣芯管的布置工作，而氣流的流動(dòng)也是順流式，這種布置形式能夠?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐的大型化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但從目前來(lái)看，其在結(jié)構(gòu)改造的過(guò)程中仍面臨著一定的不利因素?；诖?，有必要對(duì)其展開(kāi)更深層次的探討。

1 下排氣旋風(fēng)分離器研究背景

下排氣旋風(fēng)分離器所具有的排氣管主要是在分離器下部進(jìn)行布置，氣流的流動(dòng)將會(huì)由原本的逆流式向順流式轉(zhuǎn)變。與此同時(shí)，其在原有的基礎(chǔ)上將存在上排氣分離器排氣端方向上的逆轉(zhuǎn)取消了，并減少了彎頭，這樣便能夠在一定程度上減少流動(dòng)壓力損失，可以為后續(xù)的支撐及布置工作創(chuàng)造良好的條件。對(duì)于下排氣分離器來(lái)說(shuō)，其在結(jié)構(gòu)方面呈現(xiàn)出了一定的復(fù)雜性和特殊性，能夠有效同循環(huán)床鍋爐的n 型布置相適應(yīng)，并且有助于后續(xù)布置尾部煙道受熱面，可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對(duì)鍋爐的外部尺寸進(jìn)行縮小，以達(dá)到減少造價(jià)的效果。在循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，充分發(fā)揮出下排氣旋風(fēng)分離器的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于脫離系統(tǒng)整體運(yùn)行的進(jìn)一步簡(jiǎn)化，以起到降低造價(jià)的作用。以往在對(duì)下排氣旋風(fēng)分離器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常情況下會(huì)使用通切結(jié)構(gòu)開(kāi)展對(duì)于底錐斜面的設(shè)計(jì)工作，此舉會(huì)使得分離器中的流場(chǎng)出現(xiàn)不對(duì)稱的現(xiàn)象。當(dāng)處在總高相同的狀態(tài)下，無(wú)法為顆粒捕集和分離創(chuàng)造良好的條件。與此同時(shí)，在完成改進(jìn)后的底錐斜面所選擇的兩側(cè)內(nèi)外對(duì)切的形式。當(dāng)處在分離器總高相同的狀態(tài)下，其對(duì)切方式能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有排氣管高度及圓柱段筒體高度的增長(zhǎng)，并在增加氣流旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的同時(shí)產(chǎn)生減輕返混的效果，這可以在極大程度上促進(jìn)分離效率的提升。除此以外，在該結(jié)構(gòu)的分離器上存在兩個(gè)出灰口并呈現(xiàn)出對(duì)稱布置的形式，其對(duì)于系統(tǒng)整體布置效果的提升有一定的優(yōu)化作用。

2 下排氣旋風(fēng)分離器流場(chǎng)分析和結(jié)構(gòu)改造實(shí)踐

2.1 流場(chǎng)分析

2.1.1 流場(chǎng)特性

結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，氣流從分離器壁面到導(dǎo)流體所具有的切向速度整體呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，并且能夠出現(xiàn)一個(gè)Rankine 復(fù)合渦，而強(qiáng)制渦則存在于導(dǎo)流體附近，在分離器壁面的周邊是一個(gè)有著較小范圍的準(zhǔn)自由渦，其最大的切向速度具體處在準(zhǔn)自由渦和強(qiáng)制渦交界的位置，而灰斗中能夠看到一個(gè)明顯的Rankine 復(fù)合渦。含塵氣流將會(huì)按照切向、水平方向?qū)崿F(xiàn)向分離器內(nèi)部的融入，而少部分氣流將于分離器頂部產(chǎn)生一個(gè)上渦旋，其本身有著相對(duì)較低的軸向速度，剩余的氣流將會(huì)呈現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)向下的特點(diǎn)，并在排氣管的基礎(chǔ)上排出大部分氣流，剩下的氣流則會(huì)處在灰斗壁面附近，采用旋轉(zhuǎn)的方式向下流動(dòng)。在灰斗的底部包含著相應(yīng)的鎖氣裝置，當(dāng)氣流流道經(jīng)過(guò)特定位置之后便會(huì)向上轉(zhuǎn)折流動(dòng)，并經(jīng)由排氣管向外排出進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)大尺度渦流。渦流會(huì)對(duì)顆粒沉降產(chǎn)生一定的阻礙作用，與此同時(shí)，還會(huì)帶出已經(jīng)沉積的顆粒并出現(xiàn)二次效應(yīng)，最終對(duì)顆粒分離效率產(chǎn)生一定的不利影響。若想有效起到減小渦流的作用，相關(guān)工作人員可以結(jié)合實(shí)際情況，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加排氣管同導(dǎo)流體之間的距離，或適當(dāng)增加排氣管直徑。上述兩種方式的應(yīng)用能夠使得顆粒在氣流的帶動(dòng)下由排氣管向外排出，這樣便可以提升現(xiàn)有的分離效率。但最佳的方式應(yīng)當(dāng)為增加灰斗長(zhǎng)度或?qū)醢逶O(shè)置在灰斗上[1]。

2.1.2 壓力分布

立足于具體情況進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，灰斗中的靜壓有著相對(duì)較小的變化，與此同時(shí)，其壓力損失也呈現(xiàn)出較小的特點(diǎn)。而對(duì)于排氣管的上半部分和椎體與排氣管之間來(lái)說(shuō)，其存在較大的壓力梯度，面臨過(guò)大的壓力損失。之所以會(huì)出現(xiàn)壓力損失，其主要是因?yàn)楫?dāng)排氣口處出現(xiàn)體積收縮現(xiàn)象時(shí)，其會(huì)產(chǎn)生一定的局部沉降。另外，排氣口上方還有一個(gè)低壓區(qū)會(huì)出現(xiàn)渦流，進(jìn)而導(dǎo)致其出現(xiàn)了額外的能量損失。

2.2 結(jié)構(gòu)改造

2.2.1 改造方案

本文主要是以某煤礦自備電廠中的一臺(tái)循環(huán)流化床煤泥鍋爐為例，對(duì)其結(jié)構(gòu)改造方案進(jìn)行探究，其在運(yùn)行的過(guò)程中，飛灰可燃物能夠達(dá)到9%。與此同時(shí)，其所使用的下排氣旋風(fēng)分離器的分離效率只能夠維持在75%左右，這便導(dǎo)致其有著相對(duì)較小的返料量。從整體來(lái)看，該鍋爐的運(yùn)行效率過(guò)低，難以支撐各項(xiàng)工作的高質(zhì)量開(kāi)展。基于旋風(fēng)分離裝置中的煙氣進(jìn)入排氣管當(dāng)中，此時(shí)旋流仍然較強(qiáng)烈，這便需要進(jìn)一步改進(jìn)下排氣管，以保障灰顆粒的二次分離，完成改進(jìn)工作之后的返料系統(tǒng)便可以送到爐膛當(dāng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鍋爐返料量的增加。通過(guò)對(duì)其采取科學(xué)合理的改造措施，能夠進(jìn)一步改善下排氣旋風(fēng)分離裝置結(jié)構(gòu)不合理的問(wèn)題，并有效應(yīng)對(duì)返料量少及系統(tǒng)效率過(guò)低的現(xiàn)象。其結(jié)構(gòu)改造具體情況如圖1 所示。

圖1 結(jié)構(gòu)改造圖

工作人員需要充分結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，從下排氣旋風(fēng)分離器現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用情況出發(fā)，立足于具體的設(shè)計(jì)改造方案開(kāi)展改造排氣管的相關(guān)工作。工作人員主要是選用304 不銹鋼板，針對(duì)排氣管側(cè)面開(kāi)槽展開(kāi)加工工作，進(jìn)而構(gòu)建起一個(gè)能夠妥善收集排氣管灰粒的裝置，灰粒收集裝置的設(shè)置應(yīng)當(dāng)綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的各方面情況，其底部是一個(gè)40°左右的傾角，在完成對(duì)于排氣管的內(nèi)部改造工作之后便可以澆注料，這樣便能夠?yàn)榛伊Ｊ占b置入口處的合理性提供充足的保障，使其達(dá)到平滑過(guò)渡的效果。在灰粒收集裝置的下部，需要使得返料管呈現(xiàn)出40°的傾斜角進(jìn)而將其引出，使其引入立管處附近，并同輔助返料管的立管相連接。其排氣管分離裝置的構(gòu)成包括輔助返料管、導(dǎo)流管及排氣管的灰粒收集裝置，當(dāng)返料管中返料顆?？梢赃_(dá)到相應(yīng)高度之后才能夠?qū)ζ洳扇∫欢ǖ拿芊獯胧?，這樣可以有效降低煙氣短路回流現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)正常返料，需要在主返料處進(jìn)行開(kāi)口以實(shí)現(xiàn)引入。

2.2.2 結(jié)果分析

為了高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)對(duì)于改造成果的精確分析，工作人員需要針對(duì)改造前后的樣品進(jìn)行分別取樣，同時(shí)要對(duì)其展開(kāi)含碳量檢測(cè)及粒度分析測(cè)試工作。在激光粒度分析測(cè)試的基礎(chǔ)上能夠明確，完成結(jié)構(gòu)改造的返料器在采集的粉煤灰樣品方面，與之前相比中位徑小12.7 μm，而相對(duì)于改造之前在特定位置上采集的樣品來(lái)說(shuō)，改造后分離設(shè)備電除塵所采集的粉煤灰顆粒粒徑要小12.7 μm。這也代表了經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改造，其旋風(fēng)分離器在分離能力方面實(shí)現(xiàn)了加強(qiáng)，并且可以達(dá)成分離更小粒徑顆粒的目標(biāo)，有助于在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐返料量的增加。工作人員針對(duì)改造前后的樣品展開(kāi)了含碳量檢測(cè)工作，最終明確在改造完成之后，返料器中的樣品有著相對(duì)較低的含碳量；與此同時(shí)，電除塵裝置中的樣品所具有的含碳量較之以往也有所降低。這說(shuō)明通過(guò)對(duì)下排氣旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)改造，燃料的利用效率得到了極大程度的提升[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

下排氣旋風(fēng)分離器的安裝能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煙氣中高濃度細(xì)灰的有效分離和收集，并通過(guò)對(duì)返料器的應(yīng)用向流化床循環(huán)中進(jìn)行細(xì)灰的送入，此舉對(duì)于提升循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行成效有著重要意義。