[发明专利]带有耐磨靶区及导向装置的循环流化床锅炉旋风分离器

说明书

技术领域

本发明属于循环流化床锅炉技术领域，具体涉及一种带有耐磨靶区及导向装置的循环流化床锅炉旋风分离器。

背景技术

我国是世界上循环流化床锅炉装机台数最多的国家，循环流化床锅炉已经日渐成为火力发电领域不可或缺的重要组成部分。受到燃用煤种较差等因素的影响，循环流化床锅炉的故障率较高，其中旋风分离器故障是影响循环流化床锅炉长周期高效运行的一项主要问题。

旋风分离器是循环流化床锅炉分离循环物料的重要设备，其作用是利用离心分离原理将颗粒从烟气中分离捕集出来，经返料器回送完成物料的循环过程。如果旋风分离器出现故障，这会带来以下问题：⑴细颗粒得不到有效燃烧影响锅炉的运行经济性；⑵飞灰量增大加剧尾部受热面的磨损，增加除尘设备的能耗；⑶进入循环回路的循环灰量减少，循环量下降，影响炉膛传热特性；⑷如果旋风分离器堵塞，锅炉将被迫停用检修。

旋风分离器工作环境恶劣，由于烟气速度高（20m/s～30m/s）、灰颗粒粗且浓度高，高含尘气流发生急剧旋转时很容易造成气流接触区域耐火耐磨材料的磨损。同时，旋风分离器一般敷设有较厚的耐火耐磨材料，在启动及负荷变化时比较容易出现较大的温度梯度和局部高温并引起耐火耐磨材料的脱落。据统计，旋风分离器故障中约有一半是耐火耐磨材料磨损和脱落引起的。

旋风分离器耐火耐磨材料磨损和脱落的具体原因包括：高含尘气流冲刷造成的磨损、热应力和机械应力造成的脱落、耐火耐磨材料物理化学特性变化造成的损坏。

高含尘气流冲刷造成的磨损主要表现为高含尘气流对耐火耐磨材料的强烈冲刷，这类磨损随气流含尘浓度、烟气速度的增加而加剧，同时还受到高含尘气流撞击角度的影响；热应力和机械应力造成的脱落主要表现为启动及负荷变化时，温度波动、热冲击以及机械的应力致使耐火耐磨材料产生裂缝和剥落；耐火耐磨材料物理化学特性变化造成的损坏主要是受烟气中的碱金属、微颗粒渗透影响，最终造成耐火耐磨材料渐腐蚀失效和变质破坏。

传统方法一般通过改进施工工艺、提高材料品质、降低烟气速度、控制升温速率等手段进行控制，但受限较多且效果有限。

例如实用新型专利201020177453.9公开了一种多阶弧形缓冲防磨装置，通过耐热钢锚固件和耐火材料在分离器壁面上设置厚度100～200mm的弧形防磨缓冲坡。该方法本质是一种被动防磨方式（磨损产生的根源并未彻底消除），增加耐火材料的厚度则会增加受热应力脱落的风险。特别由于弧形防磨缓冲坡改变了气流在旋风分离器筒体内的流动、破坏了旋风分离器的流场，这会对锅炉的安全经济运行产生不利影响。

又例如发明专利01123924.7公开了一种可降低磨损的气固旋风分离方法及其装置，通过在筒体壁面上设置开口，用于分离一部分含尘气流。这种方式除了现场安装施工困难外，同样会破坏分离器的流场、降低分离效率，降低循环流化床锅炉运行的经济性。

发明专利201010602889.2公开了一种循环流化床锅炉旋风分离器，其在烟道内壁和靶区浇筑瓦楞状表面的耐磨料，并在分离器入口设置下倾角。这种方式改变了气流的流动防线，会影响分离效率，瓦楞状的表面施工非常困难，同时下倾角的设计如果在锅炉改造中实施，需要大面积更改锅炉水冷壁，改造难度大。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种带有耐磨靶区及导向装置的循环流化床锅炉旋风分离器，本发明通过对旋风分离器内流场进行的优化，减少了气流的直接冲击，减少了靶区耐火耐磨材料层的磨损，能够提高循环流化床锅炉的连续运行周期。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有耐磨靶区及导向装置的循环流化床锅炉旋风分离器，包括分离器入口烟道1，和分离器入口烟道1的出口相连接的分离器筒体2，在分离器筒体2下方依次连接的分离器锥体3和分离器立管4以及分离器筒体2上部插入的分离器中心筒5，所述分离器中心筒5下部设置有中心筒缩口6，所述分离器入口烟道1为渐缩入口烟道，其内安装有烟气导向凸台7，出口处设置有烟气导流口8，所述烟气导向凸台7和烟气导流口8上覆盖有高强度耐火耐磨材料层S；所述烟气导向凸台7周边设置有一个或多个积灰吹扫口9。

当分离器为水冷或汽冷型时，所述分离器筒体2的筒壁间设置有水冷壁管10，筒壁内靶区覆盖有耐火耐磨材料层A，筒壁外覆盖有耐火保温材料层B，耐火保温材料层B外设置有分离器外壳11。

当分离器为绝热型时，所述分离器筒体2筒壁内靶区覆盖有耐火耐磨砖层C，筒壁外覆盖有耐火保温材料层B，耐火保温材料层B外设置有分离器外壳11。