專利名稱：一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于熱能工程應用技術(shù)領域，具體涉及一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐。
背景技術(shù)：
旋風分離器是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵部件之一，也是制約循環(huán)流化床大型化發(fā)展的技術(shù)之一，旋風分離器的主要作用是將爐膛出口排出的高溫物料從煙氣中分離下來，通過回料閥送回爐膛密相區(qū)繼續(xù)參與循環(huán)和燃燒，分離器的效率及運行效果直接決定了顆粒的循環(huán)倍率及循環(huán)流化床內(nèi)的物料平衡。目前所公開的旋風分離器技術(shù)，包括高溫絕熱式旋風分離器和冷卻式旋風分離 器，后者主要是采用膜式壁結(jié)構(gòu)、利用水冷或汽冷的圓形或方形旋風分離器，比如中國專利ZL93235842. X所公開的帶加速段的水冷方形旋風分離器及CN101786050A所公開的高溫臥式旋風分離器，這些均是高溫旋風分離器發(fā)展過程中的成功嘗試。然而，絕熱旋風分離器存在體積龐大、造價高、易結(jié)焦等問題，水冷或汽冷旋風分離器的蒸發(fā)受熱面或過熱器受熱面也可完全移入爐膛、而采用其他的冷卻形式。此外，對于燃煤鍋爐，為控制NOx排放，許多情況下需要采用選擇性催化還原法(SCR)來實現(xiàn)煙氣NOx還原，但SCR系統(tǒng)占地面積大，系統(tǒng)復雜，需要延長或改變尾部煙道結(jié)構(gòu)以保證SCR系統(tǒng)的安裝空間，因此常規(guī)鍋爐加裝SCR會對尾部煙道對流受熱面、鋼架及扶梯等產(chǎn)生很大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)，其旋風分離器用一、二次風空氣冷卻，節(jié)省空氣預熱器受熱面及所占空間，從而直接在尾部煙道底端加裝SCR脫硝系統(tǒng)，合理利用鍋爐及尾部煙道空間，實現(xiàn)高效燃燒和低污染物排放的雙重目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，它含有爐膛、布置在爐膛底部的一次風室、爐膛密相區(qū)的二次風口、旋風分離器和尾部煙道，所述爐膛的出口與旋風分離器的入口相連，旋風分離器的下部出口通過回料裝置與爐膛密相區(qū)相連，所述尾部煙道內(nèi)依次布置有高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預熱器，其特征在于所述旋風分離器采用空氣冷卻式旋風分離器，分離器主體受熱面通入空氣冷卻，該空氣冷卻式旋風分離器的底端布置有空氣入口風箱，分離器筒體頂部設置有空氣出口風箱，空氣入口風箱和空氣出口風箱與分離器主體受熱面相連通，分離器內(nèi)壁敷有耐火材料；所述空氣預熱器的出口通過管道與空氣入口風箱相連；所述空氣出口風箱通過管道分別與一次風室和二次風口相連。本發(fā)明的另一技術(shù)特征是所述空氣冷卻式旋風分離器的主體受熱面采用膜式壁或風室結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的又一技術(shù)特征是所述空氣冷卻式旋風分離器內(nèi)主體受熱面分隔布置為一次風受熱面和二次風受熱面，所述空氣入口風箱包含一次風入口風箱和二次風入口風箱，所述空氣出口風箱包含一次風出口風箱和二次風出口風箱，一次風入口風箱和一次風出口風箱分別與一次風受熱面相連通，二次風入口風箱和二次風出口風箱分別與二次風受熱面相連通，一次風出口風箱通過管道與一次風室相連，二次風出口風箱通過管道與二次風口相連。上述技術(shù)方案中，所述空氣預熱器下部布置有選擇性催化還原(SCR)脫硝系統(tǒng)，所述旋風分離器內(nèi)的一次風受熱面與二次風受熱面的面積比為6 : 4 5 : 5。本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性效果①旋風分離器通過空氣冷卻，其冷卻效果好，結(jié)構(gòu)簡單，分離器為不承壓部件，因而操作安全，且節(jié)省一部分尾部煙道換熱空間；②在節(jié)省的尾部煙道空間加裝SCR脫硝系統(tǒng)，從而避免了調(diào)整尾部煙道結(jié)構(gòu)及煙氣流程來加裝SCR系統(tǒng)，對整個鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響較小、造價較低；③一、二次風在一級空氣預熱器及旋風分離器內(nèi)的受熱面分隔布置，實現(xiàn)鍋爐一、二次風的分別加熱、分別供風；④與循環(huán)流化床本身的脫硫相結(jié)合，該鍋爐可同時實現(xiàn)脫硫、脫硝，大大降低污染物排放。⑤替代絕熱分離器，從而解決絕熱分離器笨重、啟動熱慢性大、燃用強后燃性煤種易結(jié)焦等問題；⑥替代水冷分離器，將替換的蒸發(fā)受熱面移入爐膛，節(jié)省部分空氣預熱器所占尾部煙道空間；⑦替代汽冷分離器，將替換的過熱器受熱面放入爐膛，節(jié)省部分空氣預熱器所占尾部煙道空間。因此，本發(fā)明可利用于現(xiàn)有所有形式分離器的鍋爐上，并容易地、低成本地加裝SCR脫硝系統(tǒng)。


圖I是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的分離器采用膜式壁結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的分離器采用風室結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的分離器空氣出口風箱剖面示意圖(為圖2的A-A剖視圖)。圖5是本發(fā)明的分離器空氣入口風箱剖面示意圖(為圖2的B-B剖視圖。圖中1-爐膛；2_空氣冷卻式旋風分離器；3_尾部煙道；4_空氣預熱器；5_空氣入口風箱；5a_ —次風入口風箱；5b_ 二次風入口風箱；6_空氣出口風箱；6a_—次風出口風箱；6b- 二次風出口風箱；7_ —次風室；8_ 二次風口 ；9_選擇性催化還原(SCR)脫硝系統(tǒng)；10-煙氣出口 ；lla-膜式壁；llb-風室；12_耐火材料。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的原理、具體結(jié)構(gòu)和最佳實施方式。圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，本文明包括爐膛I、布置在爐膛底部的一次風室 7、爐膛密相區(qū)的二次風口 8、旋風分離器和尾部煙道3，爐膛I的出口與旋風分離器的入口相連，旋風分離器的下部出口通過回料裝置與爐膛密相區(qū)相連，尾部煙道3內(nèi)依次布置有高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預熱器4 ;旋風分離器采用空氣冷卻式旋風分離器2，分離器主體受熱面通入空氣冷卻，該空氣冷卻式旋風分離器2的底端布置有空氣入口風箱5,分離器筒體頂部設置有空氣出口風箱6,空氣入口風箱5和空氣出口風箱6與分離器主體受熱面相連通，分離器內(nèi)壁敷有耐火材料12 ;本發(fā)明由空氣冷卻式旋風分離器2作為預熱器對一、二次風進行預熱，為避免分離器內(nèi)的受熱面積滿足不了空氣預熱的要求，保留尾部煙道內(nèi)的一部分空氣預熱器4，空氣預熱器4的出ロ通過管道與空氣入口風箱5相連；冷風首先送入空氣預熱器4內(nèi)進行預熱，之后引入分離器的空氣入口風箱5，在分離器內(nèi)與煙氣進行充分熱交換，由空氣出ロ風箱6引出；空氣出ロ風箱6通過管道分別與一次風室7和二次風ロ 8相連，經(jīng)分離器預熱的空氣分別作為一次風和二次風送入爐膛I參與燃燒；尾部煙道3下部布置有選擇性催化還原(SCR)脫硝系統(tǒng)9，煙氣在尾部煙道3內(nèi)與各對流受熱面內(nèi)充分熱交換之后，進入SCR脫硝系統(tǒng)9內(nèi)與還原劑進行脫硝反應，潔凈煙氣由煙氣出ロ排出鍋爐。圖2是本發(fā)明的分離器采用膜式壁結(jié)構(gòu)示意圖，空氣冷卻式旋風分離器2內(nèi)的換熱面采用膜式壁Ila結(jié)構(gòu)，膜 式壁Ila為管子和鋼板焊接拼制而成，膜式壁Ila分別與空氣入口風箱5和空氣出ロ風箱6相連，空氣送往入口風箱5之后分配到膜式壁Ila的管子內(nèi)流動，管內(nèi)空氣被分離器內(nèi)的高溫物料加熱后匯集到空氣出ロ風箱6后引出。圖3是本發(fā)明的分離器采用風室結(jié)構(gòu)示意圖，空氣冷卻式旋風分離器2內(nèi)的換熱面采用風室I Ib結(jié)構(gòu)，風室I Ib分別與空氣入ロ風箱5和空氣出口風箱6相連，空氣在風室Ilb內(nèi)流動并被加熱。圖4和圖5分別是本發(fā)明的分離器空氣出口風箱6和空氣入口風箱5剖面示意圖，為實現(xiàn)分離器內(nèi)一、二次風的分別預熱、分別供風，空氣冷卻式旋風分離器2內(nèi)的主體受熱面分隔布置為一次風受熱面和二次風受熱面，同時，空氣入口風箱5包含一次風入口風箱5a和二次風入ロ風箱5b，空氣出ロ風箱6包含一次風出ロ風箱6a和二次風出ロ風箱6b，一次風入口風箱5a和一次風出ロ風箱6a分別與一次風受熱面相連通，二次風入口風箱5b和二次風出ロ風箱6b分別與二次風受熱面相連通，一次風出ロ風箱6a通過管道與一次風室7相連，二次風出ロ風箱6b通過管道與二次風ロ 8相連；這樣，一次風由空氣預熱器4的一次風受熱面加熱后，通過一次風入口風箱5a引入分離器的一次風受熱面，預熱后經(jīng)一次風出ロ風箱6a直接引入一次風室7 ;二次風由空氣預熱器4的二次風受熱面加熱后，通過ニ次風入口風箱5b引入分離器的二次風受熱面，預熱后經(jīng)二次風出ロ風箱6b直接引向二次風ロ 8?？諝饫鋮s式旋風分離器2內(nèi)一、二次風受熱面面積比為6 : 4 5 : 5，以實現(xiàn)不同燃料、不同燃燒エ況下一、二次風的配比。本發(fā)明的工作原理冷空氣由鼓風機送入空氣預熱器4內(nèi)，對一、二次風分別進行預熱，空氣由空氣預熱器4引出后送入空氣冷卻式旋風分離器2的空氣入口風箱5 ; —、ニ次風在分離器的膜式壁受熱面或風室內(nèi)自下向上流動，實現(xiàn)對分離器的冷卻，空氣同時被加熱；熱空氣經(jīng)由分離器的空氣出口風箱6引出分別送入一次風室7和二次風ロ 8，實現(xiàn)鍋爐的一、二次風供給；煤和脫硫劑分別由給煤口和脫硫劑入口送入爐膛I進行燃燒和脫硫反應，爐膛I內(nèi)產(chǎn)生的高溫煙氣攜帯著大量物料顆粒進入空氣冷卻式旋風分離器2內(nèi)，經(jīng)分離器的分離作用，被分離下來的物料通過回料閥返回爐膛密相區(qū)，煙氣則進入尾部煙道3與對流受熱面進行熱交換；在尾部煙道3底部，由于空氣預熱器的減小節(jié)省出部分空間，布置有SCR脫硝系統(tǒng)9，煙氣在流出尾部煙道3之前與SCR脫硝系統(tǒng)9內(nèi)的脫硝還原劑進行反應，脫除NOx ；經(jīng)脫硫脫硝的潔凈煙氣由煙氣出口排出鍋爐。使用本發(fā)明提供的ー種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，分離器采用空氣冷卻，因此可省去空氣預熱器所占尾部煙道的部分空間，從而布置SCR脫硝系統(tǒng)，整個鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，合理實施了循環(huán)流化床鍋爐同時脫硫脫硝過程，建造和運行成本較 低。
權(quán)利要求
1.一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，它含有爐膛(I)、布置在爐膛底部的一次風室(7)、爐膛密相區(qū)的二次風口(8)、旋風分離器和尾部煙道(3)，所述爐膛(I)的出口與旋風分離器的入口相連，旋風分離器的下部出口通過回料裝置與爐膛密相區(qū)相連，所述尾部煙道(3)內(nèi)依次布置有高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預熱器(4)，其特征在于所述旋風分離器采用空氣冷卻式旋風分離器(2)，分離器主體受熱面通入空氣冷卻,該空氣冷卻式旋風分離器(2)的底端布置有空氣入口風箱(5),分離器筒體頂部設置有空氣出口風箱(6)，空氣入口風箱(5)和空氣出口風箱(6)與分離器主體受熱面相連通，分離器內(nèi)壁敷有耐火材料(12);所述空氣預熱器(4)的出口通過管道與空氣入口風箱(5)相連；所述空氣出口風箱(6)通過管道分別與一次風室(7)和二次風口(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述空氣冷卻式旋風分離器(2)的主體受熱面采用膜式壁(Ila)或風室(Ilb)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述空氣冷卻式旋風分離器(2)內(nèi)主體受熱面分隔布置為一次風受熱面和二次風受熱面，所述空氣入口風箱(5)包含一次風入口風箱(5a)和二次風入口風箱(5b)，所述空氣出口風箱(6)包含一次風出口風箱^a)和二次風出口風箱(6b)，一次風入口風箱(5a)和一次風出口風箱^a)分別與一次風受熱面相連通，二次風入口風箱(5b)和二次風出口風箱^b)分別與二次風受熱面相連通，一次風出口風箱^a)通過管道與一次風室(7)相連，二次風出口風箱^b)通過管道與二次風口(8)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述空氣預熱器(4)下部布置有選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述旋風分離器內(nèi)的一次風受熱面與二次風受熱面的面積比為6 : 4 5 : 5。
全文摘要
一種帶有空氣冷卻式旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，它含有爐膛、旋風分離器、尾部煙道，所述旋風分離器采用空氣冷卻式旋風分離器，分離器主體受熱面采用膜式壁或風室結(jié)構(gòu)、通入空氣冷卻，該空氣冷卻式旋風分離器的底端布置有空氣入口風箱，分離器筒體頂部設置有空氣出口風箱；分離器主體受熱面的一次風受熱面和二次風受熱面分隔布置；尾部煙道下部布置有選擇性催化還原(SCR)脫銷系統(tǒng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)旋風分離器的空氣冷卻，省去空氣預熱器所占尾部煙道的部分空間，從而布置SCR脫硝系統(tǒng)，整個鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，合理實施了循環(huán)流化床鍋爐同時脫硫脫硝過程，建設和運行成本低。
文檔編號F23C10/26GK102620287SQ20121009374
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者劉青, 楊海瑞, 王慶功, 苗竹 申請人:清華大學