锅炉培训资料之旋风分离器及回料装置介绍.docx

旋风分离器
一、旋风分离器的作用：
旋风分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一。其主要作用是将大量的高温固体物料从炉膛出口的气流中分离出来。通过返料装置送回炉膛，以维持燃烧室快速流态化状态，燃料和脱硫剂多次循环，反复燃烧和反应。旋风分离器将含尘气流的气固分离并连续地把收集下来的物料回送至炉膛，实现灰平衡及热平衡，才能保证炉内燃烧的稳定与高效。
二、旋风分离器的形式：
目前旋风分离器的种类比较多，按使用条件的不同，分离器可分为三大类：高温分离器、中温分离器、低温分离器。本锅炉采用设有水冷套的高温旋风分离器：(1)绝热材料制成的高温旋风分离器，分离器内部有防磨层和绝热层。此类型的分离器在小型流化床锅炉中运用的较多，运行情况相对稳定，但此旋风分离器体积较大，受旋风分离器最大尺寸的限制，且旋风分离器工作温度较高，需用的耐火和保温材料较厚，启动时间长，而且相对而言散热损失也大。(2)高温旋风分离器，在分离器的锥管的下部和返料器立管的上部设置了一个水冷套，冷却返料防止二次燃烧结渣堵塞返料器，同时降低对耐火材料的磨损。(3)烟气出口为圆筒形钢板件，形成一个端部敞开的圆柱体，长度几乎伸至旋风分离器圆柱体一半位置。每天学习锅炉知识，关注微信公众号锅炉圈，细颗粒和烟气先旋转下流至圆柱体的底部，而后向上流动离开旋风分离器，粗颗粒落入直接与旋风分离器相连接J阀回料器立管。为了降低返料温度，降低炉墙重量，缩短起炉时间，增加密封性及运行的可靠性，在旋风分离器设置了两个水冷套。在旋风分离器的水冷套内内，从给水泵来的精制水作为冷却介质，经过水冷套的受热面加热后进入省煤器进口集箱。
三、旋风分离器的特点：
采用有水冷套的旋风分离器有以下特点：1、耐火材料用量降低，从而使锅炉承重减轻，用户耐火材料费用减少。2、锅炉启动时间明显缩短。每个水冷套由管子和上下两个环形集箱焊接而成，管子上焊有销钉以敷设高强浇注料。整个水冷套由下集箱支撑在返料器耐火材料上整体向上膨胀，上集箱与锥体固定耐火材料处设有膨胀缝且上集箱引出管与护板设有膨胀节以保证密封。旋风分离器下端回料立管结构合理，确保分离效果，并避免噎塞或气流扰动影响分离效果。旋风分离器上部烟气出口管即中心筒采用耐磨耐高温材料制造，出口管延长进入旋风分离器筒体一定长度以阻止烟气短路。旋风分离器的内表面敷设有防磨材料，中间部分为绝热耐火层，最外层是钢制外壳。旋风分离器的中心筒由耐高温、高强度、抗腐蚀、耐磨损的钢板卷制而成。
回料装置：循环流化床锅炉返料装置的基本任务是将分离器分离下来的高温固体颗粒稳定地送回压力较高的燃烧室内，并且保证气体反窜进入分离器的量为最小。返料装置是关系锅炉燃烧效率和运行调节的一个重要部件，其工作的可靠性对循环流化床锅炉的安全经济运行具有重要影响。循环流化床锅炉运行时，大量固体颗粒在燃烧室、分离器和返料装置以及外置式换热器等组成固体颗粒循环回路中循环。一般循环流化床锅炉的循环倍率为5～20，也就是说有5～20倍给煤量的返料灰需要经过返料装置返回燃烧室再次燃烧。同时，运行中返料量(循环倍率)的大小依靠返料装置来调节。而返料量的大小直接影响到锅炉的燃烧效率、床层温度以及锅炉的负荷。
回料装置的用途及其分类：
固体颗粒的循环量决定着床内固体颗粒浓度，固体颗粒浓度对循环流化床的燃烧、传热和脱硫起很大作用，所以保证循环物料的稳定流动是循环流化床基础。固体物料返料装置，应当满足以下基本要求：1．物料流动稳定这是保证循环流化床锅炉正常运行的一个基本条件。由于固体物料温度较高，回料装置中又有松动风和返料风，应保证在物料回送装置中不结焦，流动顺畅。2．炉膛内高温烟气不反窜到回料装置由于循环流化床炉膛的燃烧呈正压状态，燃烧室的压力高于回料装置内压力，返料装置将物料从低压区送到高压区，必须有足够的静压来克服其压差，既起到气体的密封作用，又能将固体物料送回床层。每天学习锅炉知识，关注微信公众号锅炉圈，对于旋风分离器，如果有烟气反窜进入返料装置，将大大降低分离效率，从而影响物料循环和整个循环流化床锅炉的运行。如果炉膛内的高温气体进入返料器还会烧坏返料器。3．控制物料流量返料器既能够稳定地开启或关闭固体颗粒的循环，同时也能够调节或自动平衡固体物料流量，从而适应锅炉运行工况变化的要求。返料装置中的阀有机械阀和非机械阀两大类。机械阀靠机械构件的动作来达到控制和调节固体颗粒流量的目的。但由于循环流化床锅炉中的循环物料温度较高。机械阀的工作环境较为恶劣，所以现在循环流化床锅炉很少采用机械阀。非机械阀无需任何外界机械力的作用，仅靠气体推动固体颗粒运动，在高温工作条件下简单、可靠地输送固体物料。非机械阀的形式主要包括：L阀、U阀、J阀、H阀等，具体结构见图3-2。L阀是最简单的非机械阀，其特点是开启方便，所需充气量较小；U阀的优点是在很大的压力差下仍能提供良好的密封性能，炉膛与料腿间的泄漏很小，但充气压力较高；J阀和H阀两种回料器可以将固体颗粒从低压处送到高压处，料腿依据自身的压力平衡关系自动地平衡固体颗粒的流量。目前大部分大容量循环流化床锅炉都采用J阀、U阀和H阀。

4．控制炉膛压差从返料装置排灰口排灰的作用是控制炉膛压差。当炉膛压差高时，从返料器排灰可以使炉膛压差控制在一定水平之下。

返料装置的结构及工作原理：
旋风分离器分离的床料和灰向下流经衬有耐火材料的回料立管排出到J阀。J阀回料器共两台，对应布置在每台旋风分离器的下方，支撑在构架梁上。回料器和下部炉膛间设有柔性膨胀节连接。回料装置有两个关键功能：使再循环床料从旋风分离器连续稳定地回送到炉膛；提供旋风分离器的负压和下燃料室正压之间的密封。分离器内为负压，而燃料回料点由于一次风和二次风，压力非常高，故必须实现它们之间的密封，否则，燃烧室烟气将回流到分离器。J阀通过分离器底部出口的物料在立管中建立的料位差，来实现这个目的，物料返送的动力源于回料器Ⅰ室和Ⅱ室的不同配风，使上升段和下降段呈现不同的流态化。回料器设有高压风机负责提供的流化风和返料风。高压风通过底部风箱作为流化风和松动风进入J阀，风量调好后，运行中一般不再调节，在立管上设有压力测点，实现对压差的监控。J阀上方布置有启动物料的补充入口，J阀回料器下部设置了事故排渣口，用于冷渣器检修情况下的排渣，但未纳入排渣系统。在返料器立管的一定高度设有观察口,可以监视返料的运行情况。J阀结构如图3-3所示。