CN108240619A - 一种应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，包括通过烟气再循环管路依次连接的锅炉、高温高效旋风分离器、循环风机、带纯氧管路的混合装置，高温高效旋风分离器的排尘口连接旋风分离器储灰仓，从储灰仓出口分离下来的灰通过循环风机的鼓风作用进入锅炉；循环风机的出口端分别连接混合装置、旋风分离器储灰仓，混合装置与锅炉的锅炉燃烧器连通，旋风分离器储灰仓分别与锅炉的炉膛、锅炉尾部烟道连通。该系统简单、投资少、改造方便，可对锅炉炉内温度及沾污结渣程度进行有效的调节，减少风机磨损，提高锅炉运行的经济性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，属于燃煤锅炉富氧燃烧领域。
背景技术
减少温室气体的排放是当今世界的一大热点。其中减少二氧化碳的排放，尤其是减少来自煤炭燃烧产生的二氧化碳是当务之急。为此研究者们对二氧化碳捕获和封存技术开展了大量的研究，其中富氧燃烧是二氧化碳捕获和封存技术中的主要手段和方式之一。
富氧燃烧技术是一项高效的节能燃烧技术。指在现有电站锅炉系统基础上，用高纯度的O2代替助燃空气。同时采用烟气循环调节炉膛内的介质流量和传热特性，可获得高达85％～95％体积浓度的富含CO2的烟气，从而以较小的代价冷凝压缩纯化后实现CO2的永久封存或资源化利用。
在富氧燃烧中，其最关键的系统就在于烟气再循环系统，其中循环风机是这一系统中的关键设备。烟气在空气预热器前被抽出通过循环风机送入混合装置与氧气混合。但是烟气中含有大量煤粉燃烧后的飞灰颗粒，直接利用循环风机对烟气进行循环，大量的飞灰颗粒将会磨损风机，影响风机的正常运行。一种解决办法是将除尘器后的低温烟气抽出进行再循环，这时烟气需要重新换热升温，增加了成本，并且在低负荷下烟气再循环系统无法工作。因次，有必要采取措施脱除除尘前的烟气再循环系统中的飞灰颗粒。
在工业中，旋风分离器是利用气态非均一系，在作高速旋转时所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气固分离设备。可以经济有效地分离颗粒的最小直径可达5微米。旋风分离器具有结构比较简单、操作、维护方便、性能稳定等优点，而且又不受含尘气体的浓度、温度、物性等限制，且造价较低，已广泛地应用于石油、化工、煤炭、电力、环保及冶金等工业生产中。因次，可以利用旋风分离器来分离循环烟气中的飞灰颗粒。
另外，在锅炉燃烧中比较关注的一个问题是受热面的沾污结渣问题，常常通过掺烧高岭土等物质来减少受热面的沾污结渣。在尾部烟气中，飞灰颗粒中含有未反应的高岭土颗粒，还未能有效循环利用。若能对飞灰进行自循环，调节炉内硅铝比，将有效的提高受热面防止沾污结渣的能力。
因此，必须采取有效措施来解决富氧燃烧中烟气再循环系统中循环风机的磨损问题，同时有效利用飞灰颗粒，这些在当今还未能解决。需要对烟气再循环系统进行改造，来减少循环风机的磨损，降低受热面的沾污结渣，提高锅炉的经济性和安全性。
发明内容
本发明所要解决的问题是：现有烟气再循环技术存在的风机磨损问题，提供一种应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，该系统简单，投资少，改造方便，对锅炉炉内温度进行有效的调节，减少风机磨损，提高锅炉运行的经济性和安全性。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，包括通过烟气再循环管路依次连接的锅炉、高温高效旋风分离器、循环风机、带纯氧管路的混合装置，高温高效旋风分离器的排尘口连接旋风分离器储灰仓，从储灰仓出口分离下来的灰通过循环风机的鼓风作用进入锅炉；循环风机的出口端分别连接混合装置、旋风分离器储灰仓，混合装置与锅炉的锅炉燃烧器连通，旋风分离器储灰仓分别与锅炉的炉膛、锅炉尾部烟道连通；所述旋风分离器包括相互嵌套的外筒体、内筒体，外筒体的底部设有锥筒体，外筒体的外侧设有进口管，内筒体的上端设有排气管，排气管的外侧设有二次分离筒体。
优选地，所述锅炉尾部烟道的前侧设有空气预热器，烟气再循环管路从空气预热器的前侧引出，引出的烟气温度为200～550℃。
优选地，所述旋风分离器的进口管内的烟气流速为10～30m/s。
优选地，所述旋风分离器的内筒体的外侧设有截面为三角形的挡环。
优选地，所述旋风分离器的内筒体的下端为缩口结构，内缩角度为15～45°。
优选地，所述旋风分离器与烟气的接触面设有陶瓷耐磨材料。
优选地，所述旋风分离器的排气管与二次分离筒体之间设有斜口流道。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.在烟气再循环系统的循环风机前增设一个旋风分离器，有效去除循环烟气中绝大多数的颗粒物，减少颗粒物对循环风机的磨损，提高系统的安全性，降低运行维护费用。
2.利用再循环烟气降低锅炉炉膛内的辐射换热量，对蒸汽温度进行有效地调节，该系统调节灵敏，相应迅速。
3.利用旋风分离器分离下的飞灰颗粒分为两路，一部分重新送入炉膛进行飞灰自循环，利用飞灰调节炉内烟气中的硅铝比，有效降低炉内受热面的飞灰沾污结渣的情况，另一部分则经过锅炉尾部的除尘器，被去除。
4.旋风分离器采用双蜗壳进口形式，可以使旋风分离器内涡流分布对称，稳定涡流，防止不稳定涡流产生，有利于减少短路现象的发生并减少排尘口处的返混现象。
5.旋风分离器内加装内筒并利用极大的流通面积，降低内筒中上升气流的轴向速度，使得颗粒物不易被气流携带且可实现重力沉降，利用排气管中的旋转能量进行二次分离，进一步提高旋风分离器的分离效率并降低旋风分离器的压力损失。
附图说明
图1为本发明提供的应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统的示意图；
图2为旋风分离器的透视图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1、2所示，为本发明提供的一种应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其包括通过烟气再循环管路1依次连接的锅炉、高温高效旋风分离器2、循环风机3、带纯氧管路5的混合装置4，高温高效旋风分离器2的排尘口连接旋风分离器储灰仓6，从储灰仓6出口分离下来的灰通过循环风机3的鼓风作用进入锅炉；循环风机3的出口端分别连接混合装置4、旋风分离器储灰仓6，混合装置4与锅炉的锅炉燃烧器连通，旋风分离器储灰仓6分别与锅炉的炉膛、锅炉尾部烟道连通。
如图2所示，旋风分离器2包括相互嵌套的外筒体201、内筒体202，外筒体201的底部设有锥筒体203，外筒体201的外侧设有进口管206，内筒体202的上端设有排气管205，排气管205的外侧设有二次分离筒体204。锅炉尾部烟道的前侧设有空气预热器7，烟气再循环管路1从空气预热器7的前侧引出，引出的烟气温度为350～450℃。进口管206内的烟气流速为10～30m/s。烟气进入旋风分离器2内后，在内筒体202与外筒体201之间的环形区域螺旋向下运动。内筒体202的外侧设有截面为三角形的挡环207，气流经过三角形挡环后可以提高旋转的切向速度，有利于提高分离效率。内筒体202的下端为缩口结构，内缩角度为15～45°，可以减少排气管端口附近的短路现象。在排气管205外侧，与二次分离筒体204之间焊接斜口流道208，排气管205中外侧的旋转上升气流携带颗粒从流道中分离出去进行二次分离。旋风分离器2与烟气的接触面设有陶瓷耐磨材料，达到高温下使用的要求。
具体的烟气再循环过程为：
布置在锅炉尾部空气预热器7前的再循环烟气管路1将烟气引出至旋风分离器2，从旋风分离器2的两个进口进入旋风分离器2内进行飞灰颗粒分离，分离出来的飞灰颗粒进入旋风分离器储灰仓6，被脱除颗粒的净化烟气从排气管205两个出口排出合并，通过循环风机3将净化烟气引入混合装置4，与空气分离器中分离出来的纯氧通过纯氧管道5进入混合装置4内混合，然后通过管路送入燃烧器，进一步进入炉内，达到调节汽温的效果。旋风分离器储灰仓6中的灰通过给粉机送风携带进入炉内受热面前的炉膛区域，与烟气混合，利用飞灰颗粒调节炉内的硅铝比，有效降低炉内受热面的飞灰沾污结渣情况。
Claims (7)
1.一种应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，包括通过烟气再循环管路(1)依次连接的锅炉、高温高效旋风分离器(2)、循环风机(3)、带纯氧管路(5)的混合装置(4)，高温高效旋风分离器(2)的排尘口连接旋风分离器储灰仓(6)，从储灰仓(6)出口分离下来的灰通过循环风机(3)的鼓风作用进入锅炉；循环风机(3)的出口端分别连接混合装置(4)、旋风分离器储灰仓(6)，混合装置(4)与锅炉的锅炉燃烧器连通，旋风分离器储灰仓(6)分别与锅炉的炉膛、锅炉尾部烟道连通；所述旋风分离器(2)包括相互嵌套的外筒体(201)、内筒体(202)，外筒体(201)的底部设有锥筒体(203)，外筒体(201)的外侧设有进口管(206)，内筒体(202)的上端设有排气管(205)，排气管(205)的外侧设有二次分离筒体(204)。
2.如权利要求1所述的应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，所述锅炉尾部烟道的前侧设有空气预热器(7)，烟气再循环管路(1)从空气预热器(7)的前侧引出，引出的烟气温度为200～550℃。
3.如权利要求1所述的应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，所述旋风分离器(2)的进口管(206)内的烟气流速为10～30m/s。
4.如权利要求1所述的应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，所述旋风分离器(2)的内筒体(202)的外侧设有截面为三角形的挡环(207)。
5.如权利要求1所述的应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，所述旋风分离器(2)的内筒体(202)的下端为缩口结构，内缩角度为15～45°。
6.如权利要求1所述的应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，所述旋风分离器(2)与烟气的接触面设有陶瓷耐磨材料。
7.如权利要求1所述的应用高温高效旋风分离器的烟气再循环系统，其特征在于，所述旋风分离器(2)的排气管(205)与二次分离筒体(204)之间设有斜口流道(208)。
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