专利名称：一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉的制作方法
技术领域：
本发明属于热能工程应用技术领域，具体涉及一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉。
背景技术：
旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一，也是制约循环流化床大型化发展的技术之一，旋风分离器的主要作用是将炉膛出口排出的高温物料从烟气中分离下来，通过回料阀送回炉膛密相区继续参与循环和燃烧，分离器的效率及运行效果直接决定了颗粒的循环倍率及循环流化床内的物料平衡。目前所公开的旋风分离器技术，包括高温绝热式旋风分离器和冷却式旋风分离 器，后者主要是采用膜式壁结构、利用水冷或汽冷的圆形或方形旋风分离器，比如中国专利ZL93235842. X所公开的带加速段的水冷方形旋风分离器及CN101786050A所公开的高温卧式旋风分离器，这些均是高温旋风分离器发展过程中的成功尝试。然而，绝热旋风分离器存在体积庞大、造价高、易结焦等问题，水冷或汽冷旋风分离器的蒸发受热面或过热器受热面也可完全移入炉膛、而采用其他的冷却形式。此外，对于燃煤锅炉，为控制NOx排放，许多情况下需要采用选择性催化还原法(SCR)来实现烟气NOx还原，但SCR系统占地面积大，系统复杂，需要延长或改变尾部烟道结构以保证SCR系统的安装空间，因此常规锅炉加装SCR会对尾部烟道对流受热面、钢架及扶梯等产生很大影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种循环流化床锅炉系统，其旋风分离器用一、二次风空气冷却，节省空气预热器受热面及所占空间，从而直接在尾部烟道底端加装SCR脱硝系统，合理利用锅炉及尾部烟道空间，实现高效燃烧和低污染物排放的双重目的。本发明的技术方案是一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉，它含有炉膛、布置在炉膛底部的一次风室、炉膛密相区的二次风口、旋风分离器和尾部烟道，所述炉膛的出口与旋风分离器的入口相连，旋风分离器的下部出口通过回料装置与炉膛密相区相连，所述尾部烟道内依次布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器，其特征在于所述旋风分离器采用空气冷却式旋风分离器，分离器主体受热面通入空气冷却，该空气冷却式旋风分离器的底端布置有空气入口风箱，分离器筒体顶部设置有空气出口风箱，空气入口风箱和空气出口风箱与分离器主体受热面相连通，分离器内壁敷有耐火材料；所述空气预热器的出口通过管道与空气入口风箱相连；所述空气出口风箱通过管道分别与一次风室和二次风口相连。本发明的另一技术特征是所述空气冷却式旋风分离器的主体受热面采用膜式壁或风室结构；本发明的又一技术特征是所述空气冷却式旋风分离器内主体受热面分隔布置为一次风受热面和二次风受热面，所述空气入口风箱包含一次风入口风箱和二次风入口风箱，所述空气出口风箱包含一次风出口风箱和二次风出口风箱，一次风入口风箱和一次风出口风箱分别与一次风受热面相连通，二次风入口风箱和二次风出口风箱分别与二次风受热面相连通，一次风出口风箱通过管道与一次风室相连，二次风出口风箱通过管道与二次风口相连。上述技术方案中，所述空气预热器下部布置有选择性催化还原(SCR)脱硝系统，所述旋风分离器内的一次风受热面与二次风受热面的面积比为6 : 4 5 : 5。本发明具有以下优点及突出性效果①旋风分离器通过空气冷却，其冷却效果好，结构简单，分离器为不承压部件，因而操作安全，且节省一部分尾部烟道换热空间；②在节省的尾部烟道空间加装SCR脱硝系统，从而避免了调整尾部烟道结构及烟气流程来加装SCR系统，对整个锅炉系统结构影响较小、造价较低；③一、二次风在一级空气预热器及旋风分离器内的受热面分隔布置，实现锅炉一、二次风的分别加热、分别供风；④与循环流化床本身的脱硫相结合，该锅炉可同时实现脱硫、脱硝，大大降低污染物排放。⑤替代绝热分离器，从而解决绝热分离器笨重、启动热慢性大、燃用强后燃性煤种易结焦等问题；⑥替代水冷分离器，将替换的蒸发受热面移入炉膛，节省部分空气预热器所占尾部烟道空间；⑦替代汽冷分离器，将替换的过热器受热面放入炉膛，节省部分空气预热器所占尾部烟道空间。因此，本发明可利用于现有所有形式分离器的锅炉上，并容易地、低成本地加装SCR脱硝系统。
图I是本发明整体结构示意图。图2是本发明的分离器采用膜式壁结构示意图。图3是本发明的分离器采用风室结构示意图。图4是本发明的分离器空气出口风箱剖面示意图(为图2的A-A剖视图)。图5是本发明的分离器空气入口风箱剖面示意图(为图2的B-B剖视图。图中1-炉膛；2_空气冷却式旋风分离器；3_尾部烟道；4_空气预热器；5_空气入口风箱；5a_ —次风入口风箱；5b_ 二次风入口风箱；6_空气出口风箱；6a_—次风出口风箱；6b- 二次风出口风箱；7_ —次风室；8_ 二次风口 ；9_选择性催化还原(SCR)脱硝系统；10-烟气出口 ；lla-膜式壁；llb-风室；12_耐火材料。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明的原理、具体结构和最佳实施方式。图I是本发明的整体结构示意图，本文明包括炉膛I、布置在炉膛底部的一次风室 7、炉膛密相区的二次风口 8、旋风分离器和尾部烟道3，炉膛I的出口与旋风分离器的入口相连，旋风分离器的下部出口通过回料装置与炉膛密相区相连，尾部烟道3内依次布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器4 ;旋风分离器采用空气冷却式旋风分离器2，分离器主体受热面通入空气冷却，该空气冷却式旋风分离器2的底端布置有空气入口风箱5,分离器筒体顶部设置有空气出口风箱6,空气入口风箱5和空气出口风箱6与分离器主体受热面相连通，分离器内壁敷有耐火材料12 ;本发明由空气冷却式旋风分离器2作为预热器对一、二次风进行预热，为避免分离器内的受热面积满足不了空气预热的要求，保留尾部烟道内的一部分空气预热器4，空气预热器4的出ロ通过管道与空气入口风箱5相连；冷风首先送入空气预热器4内进行预热，之后引入分离器的空气入口风箱5，在分离器内与烟气进行充分热交換，由空气出ロ风箱6引出；空气出ロ风箱6通过管道分别与一次风室7和二次风ロ 8相连，经分离器预热的空气分别作为一次风和二次风送入炉膛I參与燃烧；尾部烟道3下部布置有选择性催化还原(SCR)脱硝系统9，烟气在尾部烟道3内与各对流受热面内充分热交换之后，进入SCR脱硝系统9内与还原剂进行脱硝反应，洁净烟气由烟气出ロ排出锅炉。图2是本发明的分离器采用膜式壁结构示意图，空气冷却式旋风分离器2内的换热面采用膜式壁Ila结构，膜 式壁Ila为管子和钢板焊接拼制而成，膜式壁Ila分别与空气入口风箱5和空气出ロ风箱6相连，空气送往入口风箱5之后分配到膜式壁Ila的管子内流动，管内空气被分离器内的高温物料加热后汇集到空气出ロ风箱6后引出。图3是本发明的分离器采用风室结构示意图，空气冷却式旋风分离器2内的换热面采用风室I Ib结构，风室I Ib分别与空气入ロ风箱5和空气出口风箱6相连，空气在风室Ilb内流动并被加热。图4和图5分别是本发明的分离器空气出口风箱6和空气入口风箱5剖面示意图，为实现分离器内一、二次风的分别预热、分别供风，空气冷却式旋风分离器2内的主体受热面分隔布置为一次风受热面和二次风受热面，同时，空气入口风箱5包含一次风入口风箱5a和二次风入ロ风箱5b，空气出ロ风箱6包含一次风出ロ风箱6a和二次风出ロ风箱6b，一次风入口风箱5a和一次风出ロ风箱6a分别与一次风受热面相连通，二次风入口风箱5b和二次风出ロ风箱6b分别与二次风受热面相连通，一次风出ロ风箱6a通过管道与一次风室7相连，二次风出ロ风箱6b通过管道与二次风ロ 8相连；这样，一次风由空气预热器4的一次风受热面加热后，通过一次风入口风箱5a引入分离器的一次风受热面，预热后经一次风出ロ风箱6a直接引入一次风室7 ;二次风由空气预热器4的二次风受热面加热后，通过ニ次风入口风箱5b引入分离器的二次风受热面，预热后经二次风出ロ风箱6b直接引向二次风ロ 8。空气冷却式旋风分离器2内一、二次风受热面面积比为6 : 4 5 : 5，以实现不同燃料、不同燃烧エ况下一、二次风的配比。本发明的工作原理冷空气由鼓风机送入空气预热器4内，对一、二次风分别进行预热，空气由空气预热器4引出后送入空气冷却式旋风分离器2的空气入口风箱5 ; —、ニ次风在分离器的膜式壁受热面或风室内自下向上流动，实现对分离器的冷却，空气同时被加热；热空气经由分离器的空气出口风箱6引出分别送入一次风室7和二次风ロ 8，实现锅炉的一、二次风供给；煤和脱硫剂分别由给煤口和脱硫剂入口送入炉膛I进行燃烧和脱硫反应，炉膛I内产生的高温烟气携帯着大量物料颗粒进入空气冷却式旋风分离器2内，经分离器的分离作用，被分离下来的物料通过回料阀返回炉膛密相区，烟气则进入尾部烟道3与对流受热面进行热交换；在尾部烟道3底部，由于空气预热器的减小节省出部分空间，布置有SCR脱硝系统9，烟气在流出尾部烟道3之前与SCR脱硝系统9内的脱硝还原剂进行反应，脱除NOx ；经脱硫脱硝的洁净烟气由烟气出口排出锅炉。使用本发明提供的ー种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉，分离器采用空气冷却，因此可省去空气预热器所占尾部烟道的部分空间，从而布置SCR脱硝系统，整个锅炉系统结构简单，合理实施了循环流化床锅炉同时脱硫脱硝过程，建造和运行成本较 低。
权利要求
1.一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉，它含有炉膛(I)、布置在炉膛底部的一次风室(7)、炉膛密相区的二次风口(8)、旋风分离器和尾部烟道(3)，所述炉膛(I)的出口与旋风分离器的入口相连，旋风分离器的下部出口通过回料装置与炉膛密相区相连，所述尾部烟道(3)内依次布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器(4)，其特征在于所述旋风分离器采用空气冷却式旋风分离器(2)，分离器主体受热面通入空气冷却,该空气冷却式旋风分离器(2)的底端布置有空气入口风箱(5),分离器筒体顶部设置有空气出口风箱(6)，空气入口风箱(5)和空气出口风箱(6)与分离器主体受热面相连通，分离器内壁敷有耐火材料(12);所述空气预热器(4)的出口通过管道与空气入口风箱(5)相连；所述空气出口风箱(6)通过管道分别与一次风室(7)和二次风口(8)相连。
2.根据权利要求I所述的一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉，其特征在于所述空气冷却式旋风分离器(2)的主体受热面采用膜式壁(Ila)或风室(Ilb)结构。
3.根据权利要求I或2所述的一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉，其特征在于所述空气冷却式旋风分离器(2)内主体受热面分隔布置为一次风受热面和二次风受热面，所述空气入口风箱(5)包含一次风入口风箱(5a)和二次风入口风箱(5b)，所述空气出口风箱(6)包含一次风出口风箱^a)和二次风出口风箱(6b)，一次风入口风箱(5a)和一次风出口风箱^a)分别与一次风受热面相连通，二次风入口风箱(5b)和二次风出口风箱^b)分别与二次风受热面相连通，一次风出口风箱^a)通过管道与一次风室(7)相连，二次风出口风箱^b)通过管道与二次风口(8)相连。
4.根据权利要求I或2所述的一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉，其特征在于所述空气预热器(4)下部布置有选择性催化还原脱硝系统(9)。
5.根据权利要求I或2所述的一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉，其特征在于所述旋风分离器内的一次风受热面与二次风受热面的面积比为6 : 4 5 : 5。
全文摘要
一种带有空气冷却式旋风分离器的循环流化床锅炉，它含有炉膛、旋风分离器、尾部烟道，所述旋风分离器采用空气冷却式旋风分离器，分离器主体受热面采用膜式壁或风室结构、通入空气冷却，该空气冷却式旋风分离器的底端布置有空气入口风箱，分离器筒体顶部设置有空气出口风箱；分离器主体受热面的一次风受热面和二次风受热面分隔布置；尾部烟道下部布置有选择性催化还原(SCR)脱销系统。本发明能够实现旋风分离器的空气冷却，省去空气预热器所占尾部烟道的部分空间，从而布置SCR脱硝系统，整个锅炉系统结构简单，合理实施了循环流化床锅炉同时脱硫脱硝过程，建设和运行成本低。
文档编号F23C10/26GK102620287SQ20121009374
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者刘青, 杨海瑞, 王庆功, 苗竹 申请人:清华大学