專利名稱：高溫顆粒陷阱及使用高溫顆粒陷阱的循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于高溫氣固分離領域，提供一種低阻力的高效率顆粒捕集過程，被捕集的高溫顆粒在顆粒陷阱的誘導下進入限定區(qū)域，實現(xiàn)高低溫過程的高效低阻氣固分離過程?？捎糜诨ぁ恿?、冶金、環(huán)保等領域的氣固分離過程。
背景技術：
中國是世界上最大的循環(huán)流化床鍋爐的使用國。2010年底中國已經擁有3000多臺與發(fā)電有關的循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐最大容量達到300MW。中國第一臺，也是世界第一臺600MW循環(huán)流化床鍋爐已經開始建設，中國將成為循環(huán)流化床鍋爐最為完善的國家。循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)發(fā)電鍋爐在結構上的一個巨大差別是多了飛灰循環(huán)回路。這套回路既不是燃燒的需要，也不是傳熱的需要，僅僅是為了改善鍋爐性能而采取的完善措施。如果不采用這套回路，循環(huán)流化床鍋爐就回到所謂鼓泡流化床鍋爐，在燃燒和脫硫等方面性能略有下降外，在鍋爐容量、運行方式、電廠運營等方面都沒有顯著影響。然而，這套僅僅是提供鍋爐性能提高的結構卻帶來較大幅度的發(fā)電廠自用電消耗。其原因是高溫氣固分離裝置形成很大的動力消耗，這種動力消耗只能由鍋爐引風機承擔。通常循環(huán)流化床的高溫氣固分離采用旋風分離器。不同廠家和研究機構設計的旋風分離器的差別主要反映在截面形狀、結構尺寸、冷卻方式、構造結構和建造材料等方面，為了達到較高的分離效率，循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展期間淘汰了百葉窗分離器、迷宮分離器等所謂低阻同時效率不高的高溫分離器，幾乎無一例外的選擇了旋風分離器。這種發(fā)展歷程暗示著工業(yè)界接受了高效高阻的技術現(xiàn)實。循環(huán)流化床燃燒技術的發(fā)展歷程顯示，如果得不到足夠的返料，無論布置多少受熱面都很難獲得希望的鍋爐出力。其原因是經過高溫分離器捕集的飛灰顆粒回到爐膛不僅調節(jié)了爐膛溫度還強化了爐膛水冷壁的傳熱過程，顯著提高了鍋爐爐膛的產汽量。對循環(huán)流化床鍋爐而言，有效回輸足夠量的高溫顆粒，不僅可以保證鍋爐爐膛出產足夠量的飽和蒸汽，還在一定程度上決定了鍋爐各種受熱面(水冷壁、過熱器、再熱器等)的吸熱量分配，是鍋爐運行需要嚴格保證的參數(shù)。從另一個角度看，飛灰回輸不僅提高了這些飛灰本身的燃盡率，對鍋爐整體運行也有減少燃料消耗量的間接作用。因此，保證高溫分離器效率成為鍋爐設計者首先考慮的重要因素之一，這也可能是生產廠家放棄其他高溫分離器而采用旋風分離器的最直接原因。然而，旋風分離器的效率與運行阻力是一對天生的矛盾體。高效必然高阻，滿足鍋爐性能的同時帶來的高分離器阻力成為鍋爐煙氣通道中最大的阻力構成。目前獲得的數(shù)據(jù)看，旋風分離器阻力在1000 2000Pa之間。如中國科學院的設計，200MW循環(huán)流化床鍋爐選用的旋風分離器阻力為2kPa (孫運凱，600t/h循環(huán)流化床鍋爐的設計開發(fā)，第一屆中國循環(huán)流化床燃燒理論與技術學術會議暨全國電力行業(yè)CFB機組技術交流服務協(xié)作網第六屆年會論文集，2007.海口)，135MW循環(huán)流化床鍋爐選用的旋風分離器阻力為I. 5kPa(包紹麟，神華煤制油自備電站440t/h CFB鍋爐的設計與運行，第一屆中國循環(huán)流化床燃燒理論與技術學術會議暨全國電力行業(yè)CFB機組技術交流服務協(xié)作網第六屆年會論文集，2007.?？?；這個壓降下，旋風分離器的進口氣體速度選擇在18m/s 20m/s附近(設計范圍可選擇18 35m/ s) ο西安熱工研究院對某發(fā)電廠135MW循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電機組的測量顯示，引風機實際電耗達到2. 657kWh/t，與引風機電耗目標值2. 049kffh/t的差距為-I. 039kWh/t。該發(fā)電廠引風機電耗占到O. 7% (王智微，CFB機組運行優(yōu)化系統(tǒng)的研究開發(fā)及SIS系統(tǒng)在CFB機組中的應用，循環(huán)流化床鍋爐協(xié)作網年會PPt，2007. 5大連)。這是在確認旋風分離器在循環(huán)流化床鍋爐上使用合理的前提下的結果。同一測量顯示，該電廠廠用電目標9. 327%，實際廠用電率12. 984%，造成發(fā)電煤耗多17. 991g/kWh。不論電廠自用電多少，為保證鍋爐出力，旋風分離器運行阻力不會改變，因此引風機電耗的絕對值不會改變。目前循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器壓降在1000 2000Pa之間，成為煙氣流程中壓力降最大的機構，也是造成引風機電耗高的主要環(huán)節(jié)。表I給出了一些現(xiàn)有的中等容量循環(huán)流化床鍋爐的相關數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，引風機電耗在數(shù)千kW數(shù)量級上。表I.循環(huán)流化床鍋爐引風機電耗
權利要求1.一種使用顆粒陷阱技術的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于循環(huán)流化床鍋爐爐膛出來的高溫含塵煙氣經過顆粒陷阱時進行氣固分離，分離下來的高溫顆粒經過鍋爐的返料裝置返回爐膛，煙氣經過顆粒陷阱后進入鍋爐尾部受熱面。
2.根據(jù)權利要求I所述的使用顆粒陷阱技術的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于顆粒陷阱由高溫氣固分離機構和顆粒集倉系統(tǒng)構成。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的使用顆粒陷阱技術的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于帶有多排導流板的槽鋼型擋條構成顆粒陷阱的高溫氣固分離機構。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的使用顆粒陷阱技術的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于顆粒集倉系統(tǒng)的中下部連接兩個顆粒過濾機構，兩個顆粒過濾機構后面，連接一個引風機和一個反吹風機，通過管道連接風機和顆粒過濾機構，通過閥門保證兩個過濾機構分別處于工作狀態(tài)和反吹狀態(tài)或休整狀態(tài)，顆粒集倉系統(tǒng)收集的顆粒通過鍋爐返料機構的立管返回爐膛。
5.根據(jù)權利要求4所述的使用顆粒陷阱技術的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于顆粒集倉中的過濾機構下方布置倒置角鋼防止沉積顆粒被抽吸到顆粒過濾機構上。
6.根據(jù)權利要求I所述的使用顆粒陷阱技術的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于顆粒陷阱配置的引風機造成顆粒集倉系統(tǒng)的負壓運行狀態(tài)，高溫氣固分離機構分離下來的顆粒在負壓作用下自動向顆粒集倉下游前進。
專利摘要高溫顆粒陷阱及使用高溫顆粒陷阱的循環(huán)流化床鍋爐，該裝置設計了一種顆粒陷阱以實現(xiàn)有效的高溫低阻氣固分離，提供一種高效低阻的顆粒捕集過程。該裝置由氣固導流板和長邊長槽鋼構成顆粒捕集機構，進入擋條的顆粒在負壓吸引下進入顆粒集倉，不能返回主煙道，分離效率可以明顯向100％靠近，而運行阻力并沒有顯著增加。本實用新型實現(xiàn)了高溫過程的高效低阻氣固分離，使循環(huán)流化床鍋爐結構更加緊湊，解決了傳統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器運行阻力大，耗電量高的問題。
文檔編號F23C10/18GK202613432SQ20122010201
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權日2012年3月19日
發(fā)明者劉柏謙 申請人:劉柏謙