循环流化床锅炉旋风分离器内衬技术
循环流化床锅炉几个关键技术探讨与研究
循环流化床锅炉几个关键技术探讨与研究摘要：针对赤峰热电厂440t/h循环流化保证机组安全经济运行。
关键词：循环流化床锅炉关键技术探讨与研究我厂两台循环床锅炉运行中存在床温高、旋风分离器入口、出口温度高和锅炉带大负荷困难等问题，对#1#2锅炉进行了试验和相关问题诊断, 通过试验掌握的技术数据，对设备运行状况及系统存在问题进行了综合全面的分析，加强运行调整，降低床温提升带负荷能力，从而提高锅炉的净效率。
前言赤峰热电厂两台135级火电机组系HG440/13.7-L.HM29型循环流化床锅炉。
锅炉采用2个内径为7.36米的高温绝热旋风分离器，布置在燃烧室出口与尾部对流烟道之间。
分离器采用入口烟道下倾、中心筒偏置、分离器入口烟道设置加速段、旋风筒呈圆形的结构，中心筒采用特殊结构,有利于气固分离,使旋风筒的分离效率提高、运行可靠。
高温绝热分离器回料腿下布置一个非机械型回料阀，回料为自平衡式，流化密封风用高压风机单独供给。
高温绝热分离器、回料腿、自平衡U型回料阀构成了循环物料的返料系统。
我厂#1#2锅炉运行中出现了返料量偏少、返料不畅等问题，下面就针对返料问题进行分析和研究。
一、分离器技术循环流化床锅炉问世以来，出现了多种炉型结构，其尾部烟道形式基本上是一致的，主要差别在于炉膛、分离器和返料器。
国内外对分离器的型式做了多种尝试，除了旋风分离器之外，其他的卧式旋风分离器、炉内多旋涡分离器、百叶窗分级分离器、平面流分离器、下排气旋风分离器、槽钢分离器等。
经过二十几年的运行检验，旋风分离器被证明是最成功、最可靠的炉型。
循环流化床锅炉上用的高温旋风分离器的分离效率一般均能达到99%，经优化设计之后可以提高到99.4%以上。
这与普通工业锅炉用的旋风除尘器（除尘效率一般为80—85%）有很大不同，因为普通工业锅炉用的旋风除尘器所处理的粒径范围一般为0—50u m，而循环流化床锅炉用的旋风分离器处理的粒径范围约为0—2mm；而且，循环流化床锅炉旋风分离器的进口物料浓度一般可达2—5kg/Nm3,而普通工业锅炉进口物料浓度一般为20—50/Nm3。
循环流化床锅炉中旋风分离器的设计与探讨
粒， 旋风分离器都可以完全捕集 ， 而后者对 ｄ。 ５ 的颗粒
粒径 刚好 有 ５ ％被 捕 集 ， 程上 常 采 用 ｄ 。 进 行 设 ０ 工 来
Ｖｏ ｜ Ｉ ３ Ｎｏ． ４
Ｏｃ ． ２ ０７ ｔ ０
循 环 流 化 床 锅 炉 中 旋 风 分 离 器 的 设 计 与 探 讨
黄新章 王永波 郑传 贵 徐 有宁 ， ， ，
（ ． 阳工程 学院 动力 工程 系 ， 阳 １ ０ ３ ； ． 宁科 林环保 工程 有限 责任公 司 ， 阳 １０ ３ ； １沈 沈 １１６ ２ 辽 沈 １０ ４
计ｌ． ２ 临界 分 离 粒 径 的 大 小 决 定 于 分 离 器 的结 构 尺 ］ 寸 ， 以应在满 足一 定分离 效率 的条件 下 ， 算临 界分 所 计
离粒 径 ， 临界分 离粒径 确定 后 ， 根据 经验公 式来确 定 再
是 用分离器 的效 率和 压 损来 衡 量 、 中分离 效 率 高 低 其
关键 词 ：旋 风 分 离 器 ； 离效 率 ； 分 临界 分 离粒 径 中 图分 类 号 ：ＴＯ ５ ０ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ —１ ０ （０ ７ ０ ６ ３ ６ ３ ２ ０ ）４—０ ３ ３ ３—０ ２
旋 风分离 器是 结构 简 单 、 易 制造 和 安装 的 常见 容 的化工设 备 ， 在食 品 、 医药 、 日用化 工 以及 冶金 电力 等
为衡 量其好 坏 的最 主要 指标 ， 即旋 风 分 离 器处 理 后 的
循环流化床锅炉旋风分离器及省煤器的技术改造
附图 ２ 由三 层 省 煤 器 改 为二 层 省 煤 器 有 效 的 解
３ ． 将旋风 筒的下部直径 由 １ ５ ０ ０改为
１ ３ ５ ０；
三 、技术改造方案
鉴 于以上问题 ，为 了有效的解决上述 问 题 ，现 对 该 锅 炉 的旋 风 分 离 器 部 分 和 省 煤 器 部 分 进 行 改 造 ， 具 体 改造 方 案 如 下 ： （ 一 ）旋 风 分 离 器部 分 旋 风 分 离 器 的 工 作 原 理 就 是 通 过 烟 气 在 旋风筒中旋转 ，在 离心力 的作用下 ，烟气中 密 度 相 对 较 大 的灰 渣颗 粒 会 贴 着 旋 风 筒 的 内 壁 下 滑 至 返 料 器 ， 然 后 通 过 返 料 器 再 返 进 炉 膛继 续 参 与 燃 烧 。 旋风分离器 的分 离效率与很 多因素有关 系， 其 中较 为 重 要 的 因素 有 ： ｌ、烟气进入旋风筒的切向角度， ２、烟 气 进 入 旋 风 筒 时 的 流速 ， ３、中心 筒插入旋风筒 的深度 ， ４、旋风 筒的内径 ， ５、 中 心 筒 的 内径 ， ６、中心筒抽取烟气 的位置等 。 以上 因素 改 变 其 中 的一 个 或 几 个 均 可 改 变旋风分离 器的分离效率 。该锅炉采用 的是 传统的直筒式中心筒 ，在 中心筒的 内径选 择、 插入旋风筒 深度、 中心筒 抽取烟气 的位置等 方面均有 缺陷 ，因此旋 风分离器的分离效 率 低也就在情理之中了。 为 了减 少 投 资 ，从 经 济 性 为 出发 点 ， 在 不 改变旋风筒及烟气进 口位置 的前提 下，对
一
磨损 改造
、
前言
我市某 企业 白备 电厂 ２ ０ ０ ７年安装 四台 ７ ５ Ｔ ／ ｈ循环流化床锅炉 ，该锅炉高温过热器采 用水 平烟道布置 ，尾 部受热面为竖井 三级省 煤 器 和 二 级 空 气 预 热 器 布 置 形 式 。在 近 几 年 定期 检验中均发现该 锅炉旋风分离器 中心筒 下部及 省煤器磨损严 重的 问题 ，尤其 是三级 级省煤器第一 、二层 管子的局部磨损 非常严 重，期间该企业采取 了多种措施 ，但 一直效 果 不 佳 ，对 此 该 企 业 对锅 炉 进 行 了技 术 改 造 。
480t h循环流化床锅炉旋风分离器中心筒改造
循环流化床是一种新型的洁净煤技术,在我国近几年得到飞速发展,我国已是世界上循环流化床锅炉最多的国家,我国是产煤、用煤大国,煤炭的开采必然有煤矸石的产生,大量煤矸石堆积,给环境造成严重的污染。
由于我国重视环保事业的发展,煤矸石再利用受到社会各界的关注,利用循环流化床燃烧高热值的煤矸石在我国许多产煤区得到推广,效果显著。
但是我国的循环流化床技术还不太成熟,许多锅炉厂设计的锅炉存在缺陷,给机组安全稳定运行带来了极大的障碍。
保德神东发电有限责任公司两台480t/h循环流化床机组2006年并网发电以来,因旋风分离器中心筒脱落导致机组停运两次。
针对这一问题,进行了深入研究,对中心筒的结构及安装方式进行了重新设计,将机组的基本情况及改造方案做详细介绍,供同类型机组技术人员参考。
1 基本情况锅炉采用单汽包自然循环、高温超高压一次中间再热、高温绝热旋风分离器、平衡通风、后墙给料、半露天布置,由武汉锅炉厂生产制造,锅炉型号为:WGF480/13.7-1,锅炉型式为:480T/H循环流化床锅炉[1]。
高温绝热旋风分离器布置在炉膛和尾部烟道之间,分离器采用入口烟道下倾、中心筒偏置、旋风筒呈圆形的结构,使旋风筒的分离效率提高。
旋风分离器使进入的烟气进行离心分离,将气固两相流中的大部分固体粒子分离下来,通过料腿进入返料装置,继而送回燃烧室,分离后的较清洁的烟气经中心筒,流入连接烟道,最后进入尾部对流受热面。
每个旋风分离器有一个中心筒,中心筒为锥型,由δ=8mm,1Cr20Ni1 4Si2钢板材料卷制而成。
每个中心筒的重量通过焊在旋风筒外壳上的8个支座,支撑在钢梁上,并垫有石墨板可沿径向自由膨胀。
2 运行过程中出现的问题及原因分析保德神东发电有限责任公司循环流化床锅炉高温绝热旋风分离器中心筒设计存在缺陷,机组在运行过程中旋风分离器中心筒变形严重,导致分离效率下降,飞灰含碳量升高。
甚至出现过中心筒脱落等重大事故,从而导致机组停运。
600MW超临界循环流化床锅炉内衬设计选取及存在问题探讨
１ ５ ０ ０℃左 右 ， 风速较高 （ 可达 约 ２ ５ ｍ／ ｓ ） 。升 温 迅 速 、 瞬 间 温 度
高， 无磨损 现象 。对 耐火材料 要求 有高的使 用温 度 、 抗热 震稳
定性 好 ， 不 易脱 落 。
效 率燃烧 及脱 硫反 应 。床料 除 在这 一 回路 中作外 循 环 流动
关 键词 ： 循环 流化床 锅炉 ； 内衬 ； 设计
０ 引 言
在 循环 流化床 锅炉 中 ， 炉 内 床 料 在 烟 气 携 带 下 沿 炉 膛 上
１ － ２ 点 火 风 道
１ ． ２ ． １ 内 衬材 料 作 用 于 点 火 风 道 的 目的 ： 耐火 、 绝热 、 保 温
该 区域 特 点 是 锅 炉 正 常 运行 时 风 温 在 ３ ０ ０℃ 左 右 ， 点 火 时 油枪 后 的温 度 约 为 １ ０ ０ ０℃ ， 点 火 燃 烧 器 点 火 瞬 时 温 度 高 达
更 为稳 固可靠 ， 其使用温度约为 １ ４ ２ ５℃ ， 按 正常 况使用温度
是满 足要 求 的 ， 在 实 际运 行 中 ， 若存在 调试或风量 控制不合 理 ， 造成 点 火 段 的火 焰 阻 截 在 高 温 区域 ， 火焰 温度 过高 ， 点 火 时 油 枪 漏 油 及 雾 化 不 均 匀 等 问题 存 在 ， 将 引 起 燃 油 喷 到 内衬 材 料 表 面贴 壁 燃 烧 ， 这 些 情 况 的 发 生 将 造 成 陶瓷 纤 维 模 块 烧 焦 、 脱落， 引起 风 道 壳 体 烧 红 变 形 。该 处 有 待 采 用 耐 火 度 高 的 新 型 轻 质
升， 经炉膛 出 口进入旋 风分 离 器 ， 在 旋 风 分 离 器 中 进 行 气 固 两 相流 的分离 ， 被 分 离 出 的 固 体 粒 子 经 回 料 阀 再 返 回 炉 膛 下 部 。在循环 流 化 床 锅 炉 运行 时 ， 含有燃料、 燃 料灰 、 石 灰 石 及其 反应 产 物 的 固体 床 料 ， 在 炉 膛一旋 风 分 离 器 阀 回 料 炉膛这 一 回路 中不 停 的 高速 循 环 流 动 ， 在 炉 内 进 行 高
循环流化床锅炉高温旋风分离器设计
摘要在循环流化床锅炉里，通常将旋风分离器布置在锅炉炉膛出口，以便将高温烟气流中的热固体物料分离下来进入回料阀进入炉膛继续循环，以便保证炉膛内一定的灰浓度同时也提高了燃烧效率。
现在我国大部分旋风分离器都是根据烟气量计算出旋风分离器筒体直径后，通过设计手册确定各部分尺寸，但这种设计方法针对性差，实际分离效果不能满足要求。
针对这问题，本设计以130t/hCFBB旋风分离器的设计为例，通过对压降损失和分离效率的计算，筛选出最佳的分离粒径，以该粒径为参考，确定旋风分离器各部分的尺寸关系并最终计算出各部分的尺寸，完成旋风分离器的设计。
通过本设计的设计思路和方法，可有效地提高分离效率，为循环流化床锅炉的稳定运行提供了保障。
关键词：高温旋风分离器；分离效率；压降损失；尺寸计算AbstractCyclone plays an important role in circulating fluidized bed.In the circulating fluidized bed boiler,Usually arranged in the boiler furnace cyclone export to the high temperature gas stream down into the thermal separation of solid materials into the furnace return valve to cycle in order to guarantee a certain degree of gray levels within the furnace also increases combustion efficiency.Now most of our cyclone are calculated according to smoke after the cyclone cylinder diameter,through the various parts of the design manual to determine size,but targeted poor design, the actual separation can not meet the requirements.To address this problem, The design makes 130t/hCFBB cyclone design for example,On the calculation of the pressure drop and separation efficiency, then select the best particle size, To the diameter of reference to determine the relationship between the size of various parts of cyclone and finally calculate the size of each part to complete the design of cyclone.Through the design of design ideas and methods can effectively improve the separation efficiency, sTab operation of circulating fluidized bed boiler to provide a guarantee.Key Words：high temperature cyclone separator；separation efficiency；pressure drop；size calculation目录前言 (1)1 绪论 (2)1.1 循环流化床锅炉的发展趋势及其所带来的技术难题 (2)1.1.1 国内外循环流化床锅炉发展 (2)1.1.2 循环流化床锅炉大型化的技术难题 (4)1.2 循环流化床分离装置的发展 (4)1.2.1 循环流化床分离装置的分类 (4)1.2.2 分离器的发展及应用 (5)2 旋风分离器的发展及应用 (11)2.1 旋风分离器的结构及工作原理 (12)2.2 旋风分离器气粒两相运动研究的进展 (12)2.3 旋风分离器的分离机理 (14)3 旋风分离器内气流运动概况分析 (16)3.1 颗粒的沉降速度和离心分离速度 (16)3.2 旋风分离器内气流流动概况 (19)3.3 极限粒径 (22)4 压降和效率的计算方法 (27)4.1 压降 (27)4.1.1 压降的影响因素 (27)4.1.2 压降的计算 (27)4.2 效率 (29)4.2.1 表示方法 (29)4.2.2 效率的计算方法 (30)5 结构尺寸的确定 (33)5.1各部尺寸关系 (33)5.1.1 进口管 (33)5.1.2 排气管 (35)5.1.3 筒体直径 (36)5.1.4 圆柱体长度 (36)5.1.5 圆锥体 (37)5.1.6 集灰斗 (37)5.1.7 旁室 (37)5.2 尺寸计算 (38)5.3 小结 (39)6 影响分离性能的因素 (40)7 结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录A (44)附录Ｂ (53)前言随着经济发展，石油、煤炭等一次能源消耗量不断增加，储量急剧减少，全世界都面临着能源危机。
130t／h循环流化床锅炉旋风分离器进口烟道制造工艺要点
尺 寸控 制 和焊接 变形 的预 防和控 制等进 行 了详细 的介绍 。
１ 前 言 循环 流化 床锅炉 是采 用新 型燃烧 技术 的 锅 炉 ，该 技术 具有高 效 、低污染 、燃 料选用 性 强 、负荷调 节 比大等优 点 ，在我 国有广 泛 的市场 。而旋 风筒是 循环 流化 床锅炉 的关键
经验 ，对 影 响产 品质 量和进 度 等方 面的 问题
２ ２ 进 口烟 道制造 工艺要 点 ．
进 口烟道 传统 的制造 方法 是 ：按 图整 根 弯制 管子 ，然 后放 样定位 上 、下集箱 ，用 整 根 管子 连接上 、下 集箱 ，再全 部手工 装焊 管
子 间 的扁钢 。 由于大多 数管子 都包括 好 几个
也方便管子部分焊接和焊后变形 的校正。 （）所有 管 子间 的密封 件 采 用 数控 或 靠 ４
ｌ 天 ，工 效 为 原 来 的 两倍 。 同时 提 高 了 产 ７
品质量 ，在 焊接变 形等 方面也 得到 了很 好 的 控制 。 该 工 艺 有 效 地 指 导 着 我 公 司 １０／ ３ ｔｈ
图 ２ 进 １烟 道 制 造 主 要 工 艺 流 程 ： ７
元 片成排 弯制 成形 ，对样 校正后 单元 片 手工 拼装 成 整片 ；与集箱 连接 的弯 管部分 采用 弯 管机单 独 弯 制 后 再 与膜 式 壁 管 片 和 集 箱 对
接 。膜 式壁 自动焊 机设 备 的有 效利用 ，不 仅 大大减 少 了焊 接和装 配 的工作 量 ，而且 有 效
图 １ 进 口烟道 尺寸 结构 简 图
２ １ 进 口烟道 制造工 艺流程 ．
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余 热 锅 炉
２ ０ ． ０６１
进 口烟 道 制 造 主要 工 艺 流 程 如 图 ２所
循环流化床锅炉旋风分离器改造及应用效果
筒 排 出 ； 负 荷 （ ７ ｔ ） 行 时 ， 量 增 加 到 １０ ０ 超 Ｑ＞ ０／ 运 ｈ 风 １０ ０
锅 炉 厂 在 设 计 时 ， 估 了 旋 风 分 离 器 恶 劣 的 工 低
作 环 境 ， 有 充 分 考 虑 中 心 筒 和 出 口转 向 室 的磨 损 没
大 ， 炉负 荷 频 繁 变 化 。 负荷 （ ＜ Ｏ ａＬ 行 时 ， 温 锅 低 Ｑ ５ ｔ ＝￣ ｈ ＿ 床
较 低 ， 离 下 来 的灰 无 法 全 部 返 回 炉 膛 ， 终 经 中心 分 最 ｍ 以 上 （ 、 次 风 之 和 ） 运 行 烟 速 比设 计 值 提 高 一 二 ， ２ ％ 以上 ， 些 均 加 剧 中心 筒 和 转 向室 的磨 损 。 ８ 这
表 ２ 实 际燃 用 煤种 特 性
组分 Ｖ ｒ ｗａ ％ Ａ ｒ Ｃ ｒ Ｑ ｒ ｅｋ ・ｇ ａ％ ／ ｒ ／ ａ／ ａ／ ％ ％ ａ ｔ Ｊｋ－ ｎ／
问 题 （ 内壁 没 有 衬 任 何 耐 磨 材 料 ） 使 高 速 的 含 尘 其 ，
烟气 直接 冲刷 、 击金 属元 件而 造成严 重磨损 。 撞
粒 径 范 围 （ ｎ） ｍ１ ＞ ８ ３ ３ ｌ － ． ０６ ０ ８＜ ．８ ８ － 一 １ ０６ ． ． ０２ — ２ 重量 百 分 比（ ）１ ． ２ ５ １ ． ． １ ． ２ ． ／ ％ ０８ ２ ． ９６ ９４ ２ ０ ９ ３ ３３ ６ ４６ ５
刘 建 军 ： 环 流化床锅 炉旋风 分 离器改造及 应 用效果 循
１ ３ ｓ ４． ｍ／ 。
次停 炉 检 查 ， 位 达 到 分 离 器 锥 体 人 孔 门处 ） 灰 。旋 风 分 离 器 磨 损 情 况 ． ２０ ０ ７年 １ Ｏ月 ， 现 １ 发 ＃炉 （ 累计 运 行 ５ ６ ｈ 分 已 ４８） 离器 漏 灰 ，停 炉 检 查 发 现 中 心筒 法 兰处 被 磨 穿 １个 长
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循环流化床锅炉旋风分离器内衬技术
何祥义;侯应黎;苏梦槐;翟福栋;张召孝;李国瑞;吕士锋
【期刊名称】《煤气与热力》
【年(卷),期】2003(023)001
【摘要】对130 t/h循环流化床锅炉旋风分离器的内衬技术进行了分析及试验,解决了旋风分离器金属件与耐磨内衬之间胀缩匹配以及安全可靠性的问题.
【总页数】3页(P55-57)
【作者】何祥义;侯应黎;苏梦槐;翟福栋;张召孝;李国瑞;吕士锋
【作者单位】开封汴和窑炉工程有限公司,河南,开封,475001;开封汴和窑炉工程有限公司,河南,开封,475001;济南锅炉集团有限公司,山东,济南,250023;济南锅炉集团有限公司,山东,济南,250023;宁阳华丰热电有限公司,山东,宁阳,271413;宁阳华丰热电有限公司,山东,宁阳,271413;宁阳华丰热电有限公司,山东,宁阳,271413
【正文语种】中文
【中图分类】TK229.6
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1.提升循环流化床锅炉旋风分离器性能的技术研究 [J], 陈良宽;杨亚平;赵通;刘俊龙;李龙;袁琦
2.130t/h循环流化床锅炉旋风分离器技术改造 [J], 李木俊
3.循环流化床锅炉高温绝热旋风分离器超温分析及技术改造浅谈 [J], 高贵君;王鹏
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5.三级旋风分离器陶瓷内衬单管开发及工业应用通过技术鉴定 [J], 麦郁穗
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