具有组合式高效离心分离器的锅炉装置的制作方法

本实用新型属于离心分离器技术领域，更具体的涉及具有组合式高效离心分离器的锅炉装置。

背景技术：

循环流化床锅炉是近年来发展起来的高效清洁的固体燃料热能利用设备，燃料适应性广，可燃用优质煤、劣质煤、固体废弃物、生物质等燃料。由于其燃烧效率高，能同时进行炉内脱硫、脱硝等污染控制操作，具有低NOx和SOx排放等优点，因而目前在电力市场得到了迅速的发展，正在向大型化方向发展，世界上60万千万的循环流化床锅炉业已于2013年初投入商业运行。在电力行业，劣质煤、固体废弃物、生物质等燃料的使用容易导致发电事故，因而这些燃料的燃用受到了一定程度限制。与火力发电相比，在工业锅炉领域，由于工业锅炉的蒸发量小、运行灵活、检修方便，因而劣质煤、固体废弃物、生物质等低品位、低价格、高性价比的燃料日益受到青睐。用于热力发电领域的传统立式、单级循环流化床锅炉存在炉体高，锅炉岛体积庞大等缺点，对厂房建设要求较高。同时锅炉岛的支撑钢架以及锅炉岛本体的钢耗较大，使得项目造价和初投资较高。针对立式循环流化床锅炉在工业锅炉领域的缺陷，中国专利CN200510126362.6公布了一种卧式循环流化床燃烧设备及其循环燃烧方法，采用外置立式旋风分离器、将传统立式锅炉的炉膛分为主燃室、副燃室和燃尽室三个部分，从而有效降低了炉膛高度。但该技术采用的旋风分离器布置在尾部烟道和燃尽室之间，导致锅炉的跨距较大，结构尚不够紧凑。中国专利CN201210014929.0公布了一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，在燃尽室内集成布置水平旋风分离器，使结构更加紧凑，有利于循环床锅炉的小型化，能有效降低锅炉建造成本。但分离器水平布置，惯性离心力和重力作用相互干扰，分离效率偏低，对含灰燃料中灰分的普适性不够好。

循环流化床锅炉必须通过气固分离和返料装置才能完成物料在主循环回路中的循环，其在运行中必须要保证一定的循环量，这就对气固分离装置的分离效率提出了要求。旋风分离器是目前在循环流化床锅炉中普遍应用的气固分离装置，总的说来，循环流化床锅炉旋风分离器的设计应满足以下几点要求：

⑴旋风分离器要能够在高温、高浓度、高流量的环境下长期正常工作；

⑵旋风分离器要满足分离效率高、压力损失小的性能指标；

⑶旋风分离器的结构要与锅炉相适应且制造维护成本低。

目前已经投运的循环流化床锅炉中，常常出现由于分离效率低造成的飞灰含碳量大、循环灰量不足影响锅炉运行等问题；部分分离器结构设计时考虑不足，中心筒变形脱落时有发生，对锅炉安全经济运行造成不利影响；此外个别分离器尽管分离效率能够满足要求，但是本体阻力大，设备能耗高。

上述些问题出现的原因在于设计人员对旋风分离器的特性还未完全掌握、旋风分离器的制造安装也存在一定缺陷，因此加强旋风分离器的分离机理研究，提高设计水平积累优化改造经验非常必要。

随着循环流化床锅炉容量的增加，分离器结构尺寸，特别是分离器的筒体直径显著提高，大炉型一般采用多个分离器并联布置，对单个分离器的优化设计方面不同设计厂家的处理方式略有不同，但总的出发点都是希望通过改善分离器内的流场来减少颗粒的卷吸和夹带。但从实际应用情况来看，普遍存在分离器分离效率低，飞灰中位径高、石灰石消耗量大的问题。部分锅炉飞灰中位粒径超过 50μm，石灰石钙硫摩尔比高达4～8。显然提高分离器分离效率，加强对细微颗粒的捕捉能力，对于提高循环流化床锅炉的运行水平意义重大。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供的具有组合式高效离心分离器的锅炉装置，满足环流化床锅炉旋风分离器的设计的几点要求，同时不需要在循环流化床锅炉旁设置体积庞大的旋风分离器，结构小，前期投入较小，拥有高效率的分离效果，成本较低且锅炉启动时间短。

本实用新型的基础技术方案为：具有组合式高效离心分离器的锅炉装置，包括锅炉、烟气通道、积灰回收箱、袋式除尘器、燃料仓、石灰石仓和烟囱，所述锅炉下部设置有燃料仓和石灰石仓，所述积灰回收箱设置在烟气通道下方，所述锅炉与烟气通道连通，所述烟气通道与袋式除尘器相连，袋式除尘器后连接烟囱，所述烟气通道内设置有曲形异型通道，所述曲形异型通道由异型砖一、异型砖二、异型砖三和异型砖四选择性组合而成或一次性铸成。

本实用新型的工作原理为：在锅炉的烟气通道中设置有曲形异型通道，异型通道由四种异型砖体组合形成，烟气从燃烧室中进入烟气通道中，由于烟气通道中设置的曲形异型通道，烟气将会沿着曲形异型通道运动，烟气在曲形异型通道中在烟气运动过程中，烟气将会产生旋转运动，将会产生离心力，烟气中的颗粒物质受到离心力的作用，将会从烟气中分离出来，颗粒物从烟气中分离出来后进入积灰道中，进入积灰回收箱中，未完全燃烧的颗粒物进入积灰回收箱后，将回收的颗粒物重新通入燃烧室中进行回收燃烧；作为另一种成型方式，达到目的的曲形异型通道采取一次性成型的方式，其结构与由四种异型砖选择性组合而成的结构类似，不同之处在于其采用一次性直接成型的方式。本实用新型采用异型砖选择性组合成或一次性成型的曲形异型通道置于烟气通道中，使得烟气产生旋转运动产生离心力，使得烟气中混有的未完全燃烧的颗粒物被分离出来进入积灰回收箱中进行回收利用再次燃烧，可节约能源，同时与现有的大部分的旋风分离器相比，结构简单，不需要在燃烧室外设置单独的旋风分离器来对烟气中的颗粒物质进行回收。

具体的，所述异型砖一包括条状砖体一，所述条状砖体一的一端设有凹槽一，所述条状砖体一的另一端设有凸块一，所述条状砖体一靠近凸块一一端的两侧均设有曲型砖体，所述曲型砖体一关于条状砖体一对称，所述曲型砖体一包括弧形段一和弧形段二，所述弧形段一设于条状砖体一外侧壁，所述弧形段二与弧形段一固定连接，位于所述条状砖体其中一侧的弧形段一逆时针方向设置，所述弧形段一所连接的弧形段二顺时针方向设置，所述弧形段二末端设有斜切面。所述弧形段一包括外弧壁一和内弧壁一，所述弧形段二包括外弧壁二和内弧壁二。组合形成曲形异型通道的四种异型砖中的异型砖一具体形状如上所述，异型砖一设置的弧形段一和弧形段二组成的曲形砖体使得烟气运动方向发生旋转产生离心力使得烟气中混有的颗粒状物质与烟气分离达到分离烟气中颗粒物的目的。

具体的，所述异型砖二包括条状砖体，所述条状砖体的一端设有凹槽二，所述条状砖体的另一端的两侧均设有曲型砖体二，所述曲型砖体二关于条状砖体对称，所述曲型砖体二包括弧形段三和弧形段四，所述弧形段三设于条状砖体二外侧壁，所述弧形段四与弧形段三固定连接，位于所述条状砖体其中一侧的弧形段三逆时针方向设置，所述弧形段三所连接的弧形段四顺时针方向设置，所述弧形段四末端设有斜切面。所述弧形段三包括外弧壁三和内弧壁三，所述弧形段四包括外弧壁四和内弧壁四。

具体的，所述异型砖三包括条状砖体三，所述条状砖体三的一端设有凹槽三，所述条状砖体三的另一端设有凸块二，所述条状砖体三靠近凸块二一端的一侧设有曲型砖体三，所述曲型砖体三包括弧形段五和弧形段六，所述弧形段五设于条状砖体三外侧壁，所述弧形段六与弧形段五固定连接，位于所述条状砖体三一侧的弧形段五逆时针方向设置，所述弧形段五所连接的弧形段六顺时针方向设置，所述弧形段六末端设有斜切面。所述弧形段五包括外弧壁五和内弧壁五，所述弧形段六包括外弧壁六和内弧壁六。

具体的，所述异型砖四包括条状砖体四，所述条状砖体四的一端设有凸块三，所述条状砖体四的另一端设有火山型砖体，所述火山型砖体关于条状砖体四对称，所述火山型砖体包括水平底面、弧面一和弧面二，所述弧面一设于水平底面末端，所述弧面二的一端与弧面一一体化连接，所述弧面二的另一端与条状砖体四一体化连接，位于所述条状砖体四其中一侧的弧面二逆时针方向设置，所述弧面二所连接的弧面一顺时针方向设置。

作为优选的，所述异型砖均由高温耐火材料制成。采用高温耐火材料制作异型砖，可提高异型通道的耐火程度，在烟气回收颗粒物时，由于烟气的温度较高，设计的异型砖需要具有耐高温的特性。

如上所述的四种异型砖，设置有两个不同方向的曲型砖体，组成的烟气曲形异型通道使得烟气沿着通道做蛇形的旋转运动，使得烟气中的颗粒物所受的离心力方向将会发生变化，同时使得烟气在运行过程中使得其旋转的半径减小，不需很高的烟气流速，就能产生较大的离心力，将飞灰分离，因此阻力较小，一般400-500pa，烟气中的颗粒物将会更彻底的与烟气流体分离开，使得具有组合式高效离心分离器的锅炉装置的颗粒物分离效果更好，速度更快；同时利于各种炉型的改造，由于是组合分离器，可在不同的炉型进行安装，也便于旧的燃煤锅炉的改造。改造费用低，比耐热钢材料制作分离器低很多，加工难度小。利于旧锅炉改造，在锅炉内的烟气通上安装，占用空间不大，改造锅炉费用低，若有的锅炉断面不够，可适当作一些修改。

综上所述，本实用新型的有益效果为：

1.采取四种异型砖选择性组合形成或一次成型的曲形异型通道，使烟气旋转运动产生离心力使得颗粒物质与烟气分离，与现有的离心分离器相比，结构独特，不需要在燃烧炉外部设置新的离心分离器，而只需要在燃烧炉外的烟气通道中设置本实用新型装置，极大的节约了整体装置的占地空间，其成本较现有的离心分离器低，降低了炉膛高度，使锅炉结构更紧凑。

2.分离效率高，捕捉的飞灰多，使飞灰循环倍率增加，飞灰的燃尽率高。(烧无烟煤含碳量降到8％，烧烟煤含碳量降3％左右)。耐磨损，维护工作量少，通过6年多的运行未发现砖有明显磨损。(高铝土砖三氧化二铝含量＞65％)

3.组成的烟气曲形异型通道使得烟气沿着通道做蛇形的旋转运动，使得烟气中的颗粒物所受的离心力方向将会发生变化，同时使得烟气在运行过程中使得其旋转的半径减小，不需很高的烟气流速，就能产生较大的离心力，将飞灰分离，因此阻力较小，一般400-500pa，烟气中的颗粒物将会更彻底的与烟气流体分离开，使得具有组合式高效离心分离器的锅炉装置的颗粒物分离效果更好，速度更快。；同时利于各种炉型的改造，由于是组合分离器，可在不同的炉型进行安装，也便于旧的燃煤锅炉的改造。改造费用低，比耐热钢材料制作分离器低很多，加工难度小。利于旧锅炉改造，在锅炉内的烟气通上安装，占用空间不大，改造锅炉费用低，若有的锅炉断面不够，可适当作一些修改。

4.本实用新型能够在高温、高浓度、高流量的环境下长期正常工作，满足分离效率高、压力损失小的性能指标旋风分离器的结构要与锅炉相适应且制造维护成本低。

5.本实用新型能使得燃烧炉内未燃烧完全的颗粒物的回收率提升，可以节约燃烧物质的使用量，使得燃料的燃烧更彻底，节约了能源，减少了生产的成本，具有极高的经济价值。

附图说明

图1为循环流化锅炉与具有组合式高效离心分离器的锅炉装置安装结构示意图；

图2为具有组合式高效离心分离器的锅炉装置的其中一种组合方式示意图；

图3异型砖一结构示意图；

图4异型砖二结构示意图；

图5异型砖三结构示意图；

图6异型砖四结构示意图。

附图标记：1-锅炉，2-烟气通道，3-积灰回收箱，4-异型砖一，5-异型砖二，6-异型砖三，7-异型砖四，8-曲形异型通道，9-条状砖体一，10-曲型砖体一，11-内弧壁二，12-外弧壁二，13-外弧壁一，14-内弧壁一，15-凸块一，16-凹槽一，17-弧形段一，18-弧形段二，19-条状砖体二，20-曲型砖体二，21-外弧壁四，22-内弧壁四，23-外弧壁三，24-内弧壁三，25-凹槽二，26-弧形段四， 27-弧形段三，28-条状砖体三，29-曲型砖体三，30-内弧壁六，31-外弧壁六，32-外弧壁五，33- 内弧壁五，34-凸块二，35-凹槽三，36-弧形段五，37-弧形段六，38-弧面一，39-弧面二，40-火山型砖体，41-条状砖体四，42-凸块三，43-水平底面。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

请参考图1到6，具有组合式高效离心分离器的锅炉装置，包括锅炉1、烟气通道2、积灰回收箱3、袋式除尘器、燃料仓、石灰石仓和烟囱，所述锅炉1下部设置有燃料仓和石灰石仓，所述积灰回收箱3设置在烟气通道2下方，所述锅炉1与烟气通道2连通，所述烟气通道2与袋式除尘器相连，袋式除尘器后连接烟囱，所述烟气通道2内设置有曲形异型通道8，所述曲形异型通道8 由异型砖一4、异型砖二5、异型砖三6和异型砖四7选择性组合而成。曲形异型通道8中的独特结构采用四种异型砖进行任意组合形成，使得烟气在曲形异型通道中产生旋转，进而产生离心力而使得颗粒状物质从烟气流体中分离出来。

具体的，所述异型砖一包括条状砖体一9，所述条状砖体一9的一端设有凹槽一16，所述条状砖体一9的另一端设有凸块一15，所述条状砖体一9靠近凸块一15一端的两侧均设有曲型砖体一 10，所述曲型砖体10关于条状砖体一9对称，所述曲型砖体一10包括弧形段一17和弧形段二18，所述弧形段一17设于条状砖体一9外侧壁，所述弧形段二18与弧形段一17固定连接，位于所述条状砖体一9其中一侧的弧形段一17逆时针方向设置，所述弧形段一17所连接的弧形段二18顺时针方向设置，所述弧形段二18末端设有斜切面。所述弧形段一17包括外弧壁一13和内弧壁一 14，所述弧形段二包括外弧壁二12和内弧壁二11。

具体的，所述异型砖二包括条状砖体二19，所述条状砖体二19的一端设有凹槽二25，所述条状砖体二19的另一端的两侧均设有曲型砖体二20，所述曲型砖体二20关于条状砖体二19对称，所述曲型砖体二20包括弧形段三27和弧形段四26，所述弧形段三27设于条状砖体二19外侧壁，所述弧形段四26与弧形段三27固定连接，位于所述条状砖体二19其中一侧的弧形段三27逆时针方向设置，所述弧形段三27所连接的弧形段四26顺时针方向设置，所述弧形段四26末端设有斜切面。所述弧形段三27包括外弧壁三23和内弧壁三24，所述弧形段四26包括外弧壁四21和内弧壁四22。

具体的，所述异型砖三包括条状砖体三28，所述条状砖体三28的一端设有凹槽三35，所述条状砖体三28的另一端设有凸块二34，所述条状砖体三28靠近凸块二34一端的一侧设有曲型砖体三29，所述曲型砖体三29包括弧形段五36和弧形段六37，所述弧形段五36设于条状砖体三28 外侧壁，所述弧形段六37与弧形段五36固定连接，位于所述条状砖体三28一侧的弧形段五36 逆时针方向设置，所述弧形段五36所连接的弧形段六37顺时针方向设置，所述弧形段六37末端设有斜切面。所述弧形段五36包括外弧壁五32和内弧壁五33，所述弧形段六37包括外弧壁六31 和内弧壁六30。

具体的，所述异型砖四包括条状砖体四41，所述条状砖体四41的一端设有凸块三42，所述条状砖体四41的另一端设有火山型砖体40，所述火山型砖体40关于条状砖体四41对称，所述火山型砖体40包括水平底面43、弧面一38和弧面二39，所述弧面一38设于水平底面43末端，所述弧面二39的一端与弧面一38一体化连接，所述弧面二39的另一端与条状砖体四41一体化连接，位于所述条状砖体四41其中一侧的弧面二39逆时针方向设置，所述弧面二39所连接的弧面一38 顺时针方向设置。所述曲形异型通道8均由高温耐火材料制成。

实施例2

请参考图1到图6，具有组合式高效离心分离器的锅炉装置，包括锅炉1、烟气通道2、积灰回收箱3、袋式除尘器、燃料仓、石灰石仓和烟囱，所述锅炉1下部设置有燃料仓和石灰石仓，所述积灰回收箱3设置在烟气通道2下方，所述锅炉1与烟气通道2连通，所述烟气通道2与袋式除尘器相连，袋式除尘器后连接烟囱，所述烟气通道2内设置有曲形异型通道8，所述曲形异型通道 8一次性铸成。

本实施例除曲形异型通道8的采用一次性铸成的方式与实施例1不同以外，其他均与实施例相同。曲形异型通道8的结构与由四种异型砖组合而成的形状相同，其形状结构与其四种异型砖的组合顺序和数量有关。与组合形成不同，其整体结构一体一次性铸成。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。