一种用于循环流化床锅炉旋风分离器的中心筒的制作方法

燃煤循环流化床锅炉节能环保技术领域，具体涉及一种用于循环流化床锅炉旋风分离器的中心筒。

背景技术：

循环流化床(CFB)锅炉技术燃烧技术是20世纪70年代末发展起来的清洁煤燃烧技术。与常规燃烧方式相比，CFB锅炉具有一定的优势。CFB锅炉采用较低的燃烧温度(850～920℃)和空气分及燃烧，NOx生成量较低(一般＜250mg/m³)，并具有一定的自脱硫能力(SO2的实际生成量低于按照全硫计算的SO2理论生成量)；CFB锅炉通过炉内干法脱硫(向炉内添加一定量的石灰石颗粒)可有效脱除90％甚至更多的SO2；CFB锅炉具有极佳的燃料适应性，几乎可以设计燃用任何化石燃料；CFB锅炉具有良好的调峰能力，可以再30％额定负荷下不投油稳定燃烧。因此，近二十年间CFB锅炉技术在我国得到迅速发展，CFB锅炉机组发电容量近1亿kW，总循环流化床锅炉台数大于3000台，其工程应用已发展到600MW超临界等级。

旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一，其主要作用是将高温物料从烟气中分离出来，送回到炉膛，以维持炉膛的快速流态化状态，保证燃料和脱硫剂的燃烧效率和脱硫效率。旋风分离效率的高低是建立稳定循环的关键，如果分离器结构设计不合理，将会直接影响固体颗粒的稳定和连续循环，导致锅炉燃烧效率和脱硫效率下降，尾部受热面磨损加剧，影响锅炉运行的安全可靠性。

中心筒是旋风分离器的核心构件，其结构形式，参数决定着分离效率和分离器的阻力水平。旋风分离器效率的高低直接影响着锅炉的热效率，污染物排放特性和辅机的电耗水平。通过中心筒及支承密封结构的优化提高旋风分离器的分离效率，并保证分离器具有合理的阻力。可以提高锅炉热效率，降低锅炉SO2和NOx的排放水平。提高炉内干法脱硫剂的利用效率。减少由于分离效率低引起的分离器出口烟气中高温物料粒度大，含量高造成的尾部烟道中受热面磨损加剧，提高锅炉运行的稳定性和安全运行周期。

随着近年来我国环保标准的日趋严格，火力发电机组节能降耗要求的提高。对于燃煤循环流化床锅炉节能减排技术的研究逐步深化，研究表明循环流化床锅炉旋风分离器效率对于锅炉的影响可概括为以下几个方面：(1)高的分离效率能够分离出烟气中更多的高温物料，通过返料器回送到炉膛。一方面提高了燃料的燃烧时间，有利于可燃物的燃尽，从而降低了锅炉的机械不完全燃烧热损失，提高了锅炉燃烧效率和热效率。另一方面，循环流化床锅炉炉内干法脱硫用的石灰石颗粒被更多的分离回送到炉膛，延长了石灰石颗粒在锅炉主循环回路的停留时间，增加了石灰石与烟气中SO2的接触反应几率，从而提高了脱硫效率和石灰石的利用率。(2)循环流化床锅炉炉膛温度对于锅炉的污染物排放特性有着重要影响。在循环流化床锅炉一般运行温度范围内(850～950℃)SO2和NOx的生成量随着炉膛温度的上升而提高。旋风分离器分离出并回送到锅炉炉膛的物料量(返料量)是调节炉膛温度的关键参数，提高旋风分离器效率有利于返料量的增加，将锅炉运行温度控制在合理范围内，既能保证锅炉具有较高的燃烧效率，同时抑制SO2和NOx等污染物的生成量。(3)较高的分离器效率能够降低分离器出口烟气中飞灰的颗粒度，同时由于烟气温度的下降减小了分离器出口进入锅炉尾部烟道烟气的体积流量，不仅有效降低尾部烟道布置受热面的飞灰冲蚀磨损速率，提高锅炉运行的安全运行周期，同时也减小锅炉引风机的电耗，从而降低了锅炉的能耗水平。由于提高循环流化床锅炉旋风分离器的分离效率具有以上几方面的优点，提高分离效率的技术成为今年循环流化床锅炉的研究重点，同时也是研究的一个难点。

中心筒是循环流化床锅炉旋风分离器的核心构件。中心筒的结构形式，尺寸，插入分离器中的深度，中心筒出口与分离器筒体内壁间隙的密封结构和效果对于分离器的分离效率和分离器的整体阻力水平有着决定性的影响。研究及工程应用表明：中心筒采用入口偏心设计，能够提高分离器的分离效率。偏心距△L和偏心角度α的大小根据燃用煤种和锅炉整体布置采用一炉一策，一煤一策针对性设计。目前循环流化床锅炉旋风分离器中心筒一般采用吊挂式固定和支承式固定。吊挂式即中心筒出口设置一定数量的挂钩，固定在分离器筒体设置的吊架上。由于中心筒采用耐热合金钢制作，线性膨胀系数较大，吊挂式固定结构限制了中心筒在热态运行时的膨胀，在热应力的作用下，中心筒和吊架会产生较大变形，中心筒的变形影响分离器的分离效率，吊架的变形甚至断裂会导致分离器的安装尺寸变化，工程上甚至出现过中心筒掉落的事故。支承式固定是在中心筒设置支承板，在分离器筒体设置的吊架上，加装支架。将支承板放置在支架上，在热态运行中中心筒周向可自由膨胀，受热应力的影响较小，但由于缺少限位措施，中心筒的膨胀位移方向存在不确定性。中心筒在安装时的偏心角度在多次启停锅炉后会发生变化，从而影响了分离器的分离效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种用于循环流化床锅炉旋风分离器的中心筒，可提高旋风分离器的分离效率，改善循环流化床锅炉的热效率、污染物排放水平、降低机组能耗水平，延长锅炉安全运行周期。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于循环流化床锅炉旋风分离器的中心筒，中心筒入口采用偏心结构，包括中心筒筒体1，中心筒筒体1内沿高度方向设置有多层扰流加强环2，设置在中心筒筒体1出口处的支承板3，设置在支承板3下方的筋板4，沿支承板3圆周方向布置的多个用于固定密封圈9的密封圈固定件5，沿支承板3圆周方向还布置有多个限位槽6，限位槽6与支架7上布置的限位块8配合，限制中心筒在运行工况变化时由于热胀冷缩造成的位移，支架7与安装在分离器出口吊架的连接板焊接。

中心筒入口偏心距△L和偏心角度α的选取根据燃用煤种和锅炉整体布置采用一炉一策，一煤一策针对性设计。

每层所述扰流加强环2采用单圈布置或采用双圈布置，扰流加强环2的宽度为50～100mm，采用双圈布置的扰流加强环，两圈之间的间距为50～80mm。

所述密封圈9采用不锈钢丝网包覆绝热用硅酸铝棉耐火材料制作，设置在密封圈固定件5内，用于中心筒出口与旋风分离器筒体内壁间隙的密封；防止由于烟气短路造成的分离效率下降。

所述密封圈固定件5的数量根据中心筒筒体1直径的大小设置3～8个。

所述限位槽6与限位块8数量一致，根据中心筒筒体1直径的大小设置3～8个。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

中心筒内壁设置的扰流加强环一方面通过对中心筒入口烟气的扰动，使烟气所携带的粉尘二次分离，提高了旋风分离器的分离效率，另一方面提高筒体的整体刚性，减小热态运行中筒体的变形量。密封材料固定件分别设置在中心筒出口和支撑板四周，用于中心筒出口密封材料的固定。所述限位槽设置在支承板四周，限制中心筒在运行工况变化时热位移，消除中心筒周向热位移对于中心筒入口偏心角度的影响。

中心筒支承密封结构，包括支架和密封圈。支架通过连接板与吊架连接。用于支承中心筒，支架上表面设置可设置限位块，限位块与中心筒支承板设置的限位槽相配合，用于消除中心筒周向热位移，数量与限位槽数量一致。密封圈采用不锈钢丝网包覆保温材料制成，设置在中心筒密封圈固定环内，消除烟气短路造成的旋风分离器效率下降问题。

通过上述优化改进，可提高旋风分离器的分离效率，改善循环流化床锅炉的热效率、污染物排放水平、降低机组能耗水平，延长锅炉安全运行周期。

附图说明

图1为本实用新型总体安装示意图，其中图1a为主视图，图1b为图1a沿A-A向俯视图。

图2为本实用新型的结构图，其中图2a为主视图，图2b为俯视图。

图3为本实用新型的剖视图，其中其中图3a为全剖视图，图3b为局部放大图。

其中：1中心筒筒体；2为扰流加强环；3为支承板；4为筋板；5为密封圈固定件；6为限位槽；7为支架；8为限位块；9为密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

参见图2中图2a和图2b所示，本实用新型一种用于循环流化床锅炉旋风分离器的中心筒，中心筒包括中心筒筒体1，扰流加强环2，支承板3，筋板4，密封圈固定件5和限位槽6，支架7(支架上设置有限位块8)和密封圈9。

参见图1中图1a和图1b所示，中心筒安装在分离器出口，中心筒应根据预设的偏心角度进行定位和安装。并保证偏心角度在允许的范围内。中心筒插入深度通过H1与旋风分离器入口烟道高度H的比值确定，一般取H1/H＝0.4～0.5。

参见图1和图2，支架7与安装在分离器出口吊架的连接板焊接，限位块8可与支架整体加工，也可在中心筒后安装。安装时保证限位槽6与限位块8配合的最大间隙在30mm之内。密封圈9采用不锈钢丝网包覆硅酸铝纤维棉制品现场制作，不锈钢丝网和硅酸铝纤维棉的材质根据中心筒最高工况温度选取。密封圈9放置在密封圈固定件5内。

参见图1和图3，中心筒采用偏心设计，中心筒相关构件可根据筒体的大小采用耐热合金钢分片铸造，安装时采用焊接拼接。也可采用耐热合金钢板材采用卷制和焊接等工艺方法机械加工制造。扰流加强环2沿中心筒高度方向分多层设置。扰流加强环的宽度L1取50～100mm。根据筒体整体高度的要求每层扰流加强环可采用单圈布置，也可采用双圈布置。采用双圈布置时两圈的间隔H3取50～80mm。中心筒的入口截面直径W1，出口截面直径W2和偏心距△L根据燃料特性，锅炉运行参数，分离器阻力水平和锅炉整体布置等数据综合考虑，计算得出。

工作原理：中心筒是循环流化床锅炉旋风分离器的核心构件，中心筒的结构形式，尺寸，插入分离器中的深度，中心筒出口与分离器筒体内壁间隙的密封结构和效果对于分离器的分离效率和分离器的整体阻力水平有着决定性的影响。本发明所提供的中心筒结构上采用入口偏心设计，筒内壁沿高度方向布置多层扰流加强环，对烟气中的粉尘进行二次分离，同时增加了中心筒的整体刚性，减小热态运行中筒体的变形量。在中心筒出口及支承板圆周方向设置了密封材料固定件，用于中心筒出口密封材料的固定。限位槽设置在支承板四周，与支架上表面设置的限位块相配合，消除中心筒在运行工况变化产生的周向热位移，保证中心筒偏心角度的稳定。密封圈采用不锈钢丝网包覆保温材料制成，设置在中心筒密封圈固定环内，消除烟气短路造成的旋风分离器效率下降问题。

综上所述，本发明提供了一种用于循环流化床锅炉旋风分离器的中心筒，能够有效提高锅炉热效率，降低锅炉SO2和NOx的排放水平。提高炉内干法脱硫剂的利用效率。减少尾部烟道中受热面磨损，提高锅炉运行的稳定性和安全运行周期。适用于燃煤循环流化床锅炉节能环保技术领域。