专利名称:用于固体燃料燃烧器的气固分离装置的制作方法
本实用新型涉及一种用于固体燃料燃烧器的气固分离装置，属于热能工程技术领域：
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从六十年代起，国内外开始着手对流化床技术即固体燃料沸腾锅炉(或固体燃料沸腾燃烧器)的研究，这种燃烧器可烧劣质燃料或低热值燃料(如垃圾)，在燃烧过程中可在炉内加石灰石脱硫，以减少排放在大气中的酸雨污染。为了提高燃烧效率，降低钙／硫摩尔比，已相继研制出了第一代沸腾炉(即低速鼓泡床)、第二代沸腾炉(即中速湍流床、高速循环床)，现有用于这种固体燃料燃烧器的气固分离装置有外分离循环式和内分离循环式。
北京清华大学研制的固体异向锥形分离装置，采用沸腾炉主床内分离循环，提高了锅炉的燃烧效率。但沸腾炉的分离效率和分离高度(在一定高度内才可实现气固分离)决定于分离装置的直径(必须大于或等于分离装置直径的2倍)，使得这种分离装置只能用于10吨以下的锅炉，而若用于10吨以上的大型锅炉时，直径必须很大，炉体相应也很庞大。
日本的PYROFLOW锅炉，采用外部热旋流分离循环装置，即在炉外采用旋风分离器，并附加一小型沸腾床把分离出来的未燃烬的固体送入主床(沸腾锅炉)燃烧。该装置燃烧效率高，脱硫时钙／硫摩尔比小，可用于大型电站锅炉。但外旋风分离器阻力大且耗电量大，必须外加一小型沸腾床才可实现固体燃料的循环，使得结构复杂；加之外旋风分离器体积较大(其直径等于主炉直径)因此占地面积大。
本实用新型的目的在于提供一种提高锅炉燃烧效率、阻力小且电耗少并可降低排烟粉尘量适用于固体燃料燃烧器(锅炉)的固气同向循环的外部气固分离装置。
本实用新型是这样实现的这种气固分离装置是一定直径的圆筒形，其内部设置了具有叶片、罩筒、盲板的旋流板以及循环尘粒贮集室、循环尘粒灰道和烟道口，并在外部联接有除尘器。
利用化工旋流技术，采用涡流正压原理设计了这种气固分离装置。当沸腾炉未燃烬的尘粒及烟气通过该装置时，由于旋流板的作用，使尘粒做切向运动，甩向分离装置壁四周而下落。引风机的抽力克服了烟气通过该装置的动能所产生的力时，烟气会在循环尘粒灰道环隙一定高度内产生一个烟气涡流区，该涡流区产生的正压足以对抗沸腾燃烧室所产生的正压并足以克服阻止一定当量粒径的尘粒随烟气漂向引风机，从而使未燃烬的尘粒由于本身的重量自动顺循环尘粒灰道回到沸腾燃烧室继续燃烧。一些当量粒径较小燃烧完全的粉尘随烟气进入除尘器，经二级气固分离除尘，粉尘顺除尘器下灰口排出，而不随烟气进入大气。
本实用新型的旋流板叶片外圆直径Dx和罩筒的直径由分离装置的直径决定，盲板的直径Dm由旋流板叶片外圆直径Dx决定；旋流板上叶片的形状可以是一定厚度的三角形或扇形或三角楔形或扇楔形；旋流板上叶片的数目至少是8片，其安装仰角α是30°～45°；旋流板的材质可以是合金钢板或普通钢板或铸铁或铸钢或耐高温混凝土或耐高温塑料。循环尘粒灰道具有一定的倾斜角度，该倾斜角度为α2，α2≥55°；循环尘粒灰道下口的倾斜角度为α1，45°≤α1＜100°其截面尺寸可以是50mm～200mm(长)×20mm～100mm(宽)。用于烟气流动的烟道口上沿与旋流板盲板的距离可以是100mm～800mm；旋流板与分离装置内壁环隙可以是5mm～100mm；烟道口上沿外壁和分离装置之间留有一定环隙，可以是5mm～100mm。根据燃烧器的型号，可选择不同的循环尘粒灰道下口倾斜角度及截面尺寸和环隙距离。
与气固分离装置相联的除尘器是串联的一对圆筒形除尘器，采用了气固分离二级除尘，其内部设有烟道口并均设置有旋流板和除尘器下灰口，旋流板的直径由除尘器的直径而定；旋流板上的叶片数目至少是8片，其形状与分离装置上叶片形状一样，叶片安装仰角α是30°～45°旋流板与除尘器内壁留有一定环隙，以5mm～100mm为佳；旋流板盲板和烟道口上沿的间距可以是100mm～800mm，烟道口上沿外壁和除尘器之间的环隙可以是5mm～100mm，旋流板的材质可以是与本实用新型所述的气固分离装置中旋流板的材质一样；除尘器下灰口具有一定的倾斜角度α1，45°≤α1＜100°，该倾斜角度与循环尘粒灰道下口倾斜角(α1)相同。事实上，除尘器的工作原理等同于气固分离装置，其作用是通过气固分离使当量粒径较小燃烧完全的粉尘不随烟气排放在大气中。
本实用新型的优点是实现了同向循环燃烧，分离高度较低，结构简单，容易安装，分离效率较高，适于10吨以上及10吨以下的锅炉的改装。
下面是
图1是用于固体燃料燃烧器(沸腾锅炉)的气固分离装置结构原理示意图。
图2是气固分离装置的A－A剖面图。
图3是旋流板的俯视图。
在图中，1是燃烧器空气进口，用鼓风机送入固体燃料燃烧用空气；2是沸腾燃烧室中锥形布风板，使固体燃料均匀沸腾，循环燃烧；3是循环尘粒灰道，未燃烬的尘粒由此自动下落入沸腾炉燃烧室；4是沸腾炉燃烧室(也叫主燃烧室或主床)；在4中固体燃料通过气固分离装置循环，充分燃烧；5是气固分离装置；6是除尘器下灰口；7是旋流板，气固分离装置5和除尘器8、10中旋流板均用7来表示；8和10是一对串联的除尘器；9是旋流板7与气固分离装置内壁或除尘器内壁之间的环隙；11是气固分离装置和除尘器中旋流板盲板与烟道口上沿的间距；12是烟道口上沿外壁和分离装置之间的环隙，烟道口上沿外壁与除尘器之间的环隙也用12表示；13是烟气出口，由引风机引出烟气；14是循环尘粒贮集室；15是旋流板叶片(或叫叶片)；16是旋流板罩筒(或叫罩筒)；17是旋流板盲板，气固分离装置和除尘器中的旋流板盲板都用17来表示；18是表示气固分离装置和除尘器的烟道口。
图2中α2和α1分别是循环尘粒灰道的倾斜角度和循环尘粒灰道下口的倾斜角度，除尘器中下灰口6的倾斜角度也用α1表示，分离装置中循环尘粒灰道下口与除尘器中下灰口的倾斜角度相同。
图3中α是旋流板叶片15的安装仰角；Dm是旋流板盲板直径；Dx是旋流板外圆直径。
鼓风机将空气由空气进口1送入燃烧器，通过锥形布风板2使固体燃料在沸腾炉燃烧室4中沸腾燃烧。燃烧后的高温烟气携带着未燃烬的燃料尘粒进入气固分离装置5，通过旋流板7，迫使尘粒作沿壁的切向直直线运动，由烟道口18上沿外壁和分离装置的环隙12进入尘粒贮集室14内，在尘粒贮集室14中，通过旋流板7的高温烟气产生离心运动又由于引风机的抽力，使得烟气在14中形成涡流后返回烟道口18，由烟道口进入除尘器8和10。烟气在尘粒贮集室14中形成的涡流，使得未燃烬的燃料尘粒，借助于涡流的力量并靠本身的重量经由尘粒灰道3的下口流进沸腾燃烧室内复燃，从而实现了固体燃料的自动循环燃烧过程。
为了使锅炉烟尘排放粉尘含量低于国家规定的排放标准(＜200mg粉尘／m2烟气)，本实用新型利用旋流板原理，使除尘器8和10串联进行气固分离二级除尘。烟气经由烟道口18进入除尘器后，旋流板7使烟气作离心运动，含在烟气中的粉尘被甩向四壁下落，通过除尘器下灰口6排出，本实用新型对下灰口6的截面尺寸不做具体要求，可大可小。烟气经由第一除尘器8后进入第二除尘器10，通过旋流板7的作用，进一步使烟气中粉尘下落，达到低粉尘含量烟气排放的目的。除尘器8和10的工作原理和气固分离装置5的工作原理相同。
实施例选用4吨沸腾燃烧炉，气固分离装置是一直径为φ1400mm的圆筒形，其内部设置的旋流板用合金钢板，其中叶片外圆直径Dx是φ1400mm－2倍的罩筒板厚，罩筒直径是φ1400mm，盲板直径Dm是φ900mm，用12片扇楔形旋流板叶片，其安装仰角α＝45°，旋流板盲板和烟道口上沿的间距是300mm，旋流板与分离装置内壁环隙是30mm，烟道口上沿外壁和分离装置之间的环隙是30mm，循环尘粒灰道下口截面尺寸是50mm×20mm。
除尘器用直径为φ1400mm的圆筒形，其内部旋流板外圆直径Dx＝φ1300mm，旋流板盲板直径Dm＝φ600mm，叶片为36片，叶片安装仰角是α＝45°，旋流板盲板和烟道口上沿的间距是300mm；旋流板与除尘器内壁环隙是20mm，烟道口上沿和除尘器之间的环隙是20mm。
循环尘粒灰道3的倾斜角度α2＝55°，循环尘粒灰道3下口的倾倾斜角度和除尘器下灰口6的倾斜角度均为α1，α1＝45°。
权利要求
1.一种用于固体燃料燃烧器的气固分离装置，其特征在于所述的分离装置是一定直径的圆筒形，其内部设置了具有叶片15、罩筒16、盲板17的旋流板7以及循环尘粒贮集室14、循环尘粒灰道3和烟道口18，外部联接有除尘器。
2.根据权利要求
1所述的分离装置，其特征在于所述旋流板叶片15外圆直径Dx和罩筒16的直径由分离装置的直径决定，盲板17的直径Dm由旋流板叶片外圆直径Dx决定。
3.根据权利要求
1所述的分离装置，其特征在于旋流板7上旋流板叶片15的数目至少是8片。
4.根据权利要求
1所述的分离装置，其特征在于旋流板叶片15的形状可以是一定厚度的三角形或扇形或三角楔形或扇楔形。
5.根据权利要求
1或2或3或4所述的分离装置，其特征在于所述旋流板7的材质可以是合金钢板或普通钢板或铸铁或铸钢或耐高温混凝土或耐高温塑料。
6.根据权利要求
1所述的分离装置，其特征在于旋流板叶片15的安装仰角α的角度是30°～45°。
7.根据权利要求
1所述的分离装置，其特征在于循环尘粒灰道3的倾斜角度α2≥55°，循环尘粒灰道3下口的倾斜角度45°≤α，＜100°，循环尘粒灰道3下口的截面尺寸可以是50mm～200mm(长)×20mm～100mm(宽)。
8.根据权利要求
1所述的分离装置，其特征在于旋流板盲板17和烟道口18上沿的间距11可以是100mm～800mm，旋流板7与分离装置内壁环隙9可以是5mm～100mm。
9.根据权利要求
1所述的分离装置，其特征在于烟道口18上沿外壁和分离装置5之间的环隙12可以是5mm～100mm。
10.根据权利要求
1所述的分离装置，其特征在于所述除尘器是串联的一对圆筒形除尘器8和10，采用气固二级分离除尘，除尘器内部设有烟道口18并均设置有旋流板7和除尘器下灰口6；旋流板7的直径由除尘器直径而定；旋流板上的叶片数至少是8片，其形状与分离装置上叶片形状一样，安装仰角α是30°～45°；旋流板7与除尘器内壁环隙9可以是5mm～100mm，旋流板盲板17和烟道口18上沿的间距11可以是100mm～800mm；烟道口18上沿外壁和除尘器10之间的环隙12可以是5mm～100mm；旋流板7的材质可以是合金钢板或普通钢板或铸铁或铸钢或耐高温混凝土或耐高温塑料；除尘器下灰口6的倾斜角度与循环尘粒灰道3下口的倾斜角度α1相同，45°≤α1＜100°。
专利摘要
本实用新型提供了一种用于固体燃料燃烧器的气固分离装置，属于热能工程技术领域：
。该装置通过旋流板的设计，采用涡流正压原理实现了气固同向循环的燃烧技术及除尘技术。该装置分离效率高，结构简单，体积小，适于10吨以上及10吨以下沸腾燃烧锅炉的改装。
文档编号F23D1/00GK87206548SQ87206548
公开日1988年1月6日 申请日期1987年4月16日
发明者路传章, 粱少英, 邓增禄, 郭士生, 曹柏林, 粱继光 申请人:河南省商丘县化肥厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan