旋风分离器及回料装置介绍

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。它的主要功能是将大量的高温固体材料从炉膛出口的气流中分离出来。回收装置被送回炉膛，以保持燃烧室的快速流态状态。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，将收集到的物料连续返回炉膛，实现灰平衡和热平衡，保证炉内燃烧的稳定性和效率。

二、旋风分离器的形式：

目前，旋风分离器有很多种。根据不同的使用条件，分离器可分为三类：高温分离器、中温分离器、低温分离器。锅炉采用带水冷套的高温旋风分离器：

（1）由保温材料制成的高温旋风分离器内部有防磨层和保温层。这种分离器广泛应用于小型流化床锅炉中，运行相对稳定。但旋风分离器体积大，受旋风分离器最大尺寸的限制，旋风分离器工作温度高，耐火保温材料厚，启动时间长，散热损失相对较大。

（2）高温旋风分离器在分离器锥管下部和返料器立管上部设置水冷套，冷却返料，防止二次燃烧结渣堵塞返料器，减少耐火材料的磨损。

（3）烟气出口为圆柱形钢板，形成端部开放式圆柱体，长度几乎延伸到旋风分离器圆柱体的一半。细颗粒和烟气首先旋转到圆柱体底部，然后向上流离开旋风分离器，粗颗粒直接连接到旋风分离器J阀回料器立管。

为了降低返料温度，降低炉墙重量，缩短启动时间，提高密封性和运行可靠性，在旋风分离器上设置了两个水冷套。在旋风分离器的水冷套中，从给水泵中提取的精制水作为冷却介质，经水冷套的加热面加热后进入省煤器进口集箱。

三、旋风分离器特点：

带水冷套的旋风分离器具有以下特点：

1、减少耐火材料的用量，从而降低锅炉的承载能力，降低用户耐火材料的成本。

2、锅炉启动时间明显缩短。

每个水冷套由管道和上下两个环形容器焊接而成，管道上焊有销钉敷设高强度浇注料。整个水冷套由下容器支撑，整个水冷套在返料器耐火材料上向上膨胀。上容器与锥体固定耐火材料之间设有膨胀缝，上容器引出管与护板之间设有膨胀节，保证密封。

旋风分离器下端回料立管结构合理，保证分离效果，避免窒息或气流扰动影响分离效果。

旋风分离器上部的烟气出口管，即中心筒，由耐磨耐高温材料制成，出口管延长到旋风分离器筒体一定长度，防止烟气短路。

旋风分离器内表面铺设防磨材料，中间部分为保温耐火层，最外层为钢壳。

旋风分离器的中心筒由耐高温的旋风分离器中心筒组成、高强度、抗腐蚀、轧制耐磨钢板。

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的高温固体颗粒稳定地送回高压燃烧室，保证气体反向进入分离器的最小量。返料装置是锅炉燃烧效率和运行调节的重要组成部分，其工作可靠性对循环流化床锅炉的安全经济运行有重要影响。循环流化床锅炉运行时，燃烧室内有大量固体颗粒、分离器、返料装置和外置换热器形成固体颗粒循环回路中的循环。循环流化床锅炉的循环率一般为5~20，即给煤量为5~20倍的返料灰需通过返料装置返回燃烧室再次燃烧。同时，运行中返料量（循环率）的大小取决于返料装置。返料量直接影响锅炉的燃烧效率、床温和锅炉负荷。

回料装置的用途及分类:

固体颗粒的循环量决定了床上固体颗粒的浓度，固体颗粒浓度对循环流化床的燃烧、传热和脱硫起着重要的作用，因此保证循环材料的稳定流动是循环流化床的基础。固体材料回收装置应满足以下基本要求：

1、物料流动稳定

这是保证循环流化床锅炉正常运行的基本条件。由于固体材料温度高，回料装置中有松动风和回料风，应保证回料装置不结焦，流动顺畅。

2、炉内高温烟气不反向回收装置

由于循环流化床炉的燃烧处于正压状态，燃烧室的压力高于回收装置的压力。回收装置将物料从低压区送至高压区，必须有足够的静压来克服其压差，既能密封气体，又能将固体物料送回床层。对于旋风分离器，如果烟气反向进入回收装置，分离效率会大大降低，从而影响物料循环和整个循环流化床锅炉的运行。如果炉内的高温气体进入回收器，回收器将被烧毁。

3、控制物料流量

返料器不仅能稳定地打开或关闭固体颗粒的循环，还能调节或自动平衡固体物料的流量，以满足锅炉运行条件变化的要求。

返回装置中的阀门分为机械阀和非机械阀。机械阀依靠机械部件的动作来控制和调节固体颗粒的流量。但由于循环流化床锅炉中的循环材料温度较高。机械阀的工作环境相对较差，因此机械阀很少用于循环流化床锅炉。

非机械阀不需要任何外部机械力，只依靠气体促进固体颗粒的运动，在高温工作条件下简单、固体材料的可靠输送。非机械阀的形式主要包括：L阀、U阀、J阀、H阀门等，具体结构见图3-2。L阀门是最简单的非机械阀门，其特点是开启方便，所需充气量小；U阀门的优点是在较大的压差下仍能提供良好的密封性能，炉膛与料腿之间的泄漏很小，但充气压力较高；J阀门和H阀可以将固体颗粒从低压输送到高压，腿根据自身的压力平衡关系自动平衡固体颗粒的流量。目前，大多数大容量循环流化床锅炉都使用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。当炉膛压差较高时，从返料器排灰可使炉膛压差控制在一定水平以下。

返料装置的结构及工作原理：

旋风分离器分离的床料和灰从衬有耐火材料的回料立管排至J阀。J阀回料器共两台，对应布置在每个旋风分离器下方，支撑在框架梁上。回料器与下炉之间设有柔性膨胀节连接。回收装置有两个关键功能：连续稳定地将回收床从旋风分离器返回炉膛；提供旋风分离器负压与下燃料室正压之间的密封。分离器为负压，燃料回流点由于一次风和二次风，压力很高，必须密封，否则燃烧室烟气回流到分离器。J阀门通过分离器底部出口的物料在立管中建立的物料位差来实现这一目标。物料返回的动力来自回料器Ⅰ室和Ⅱ房间的不同配风使上升段和下降段呈现出不同的流态。回料器配有高压风机提供的流化风和回料风。高压空气通过底部风箱作为流化风和松动风进入J阀。风量调整后，运行中一般不再调整，立管上设有压力测点，实现压差监测。J阀门上方设有启动物料补充入口，J阀回料器下部设置事故排渣口，用于冷渣器维修时的排渣，但未纳入排渣系统。在返料器立管的一定高度设置观察口，可监测返料的运行情况。J阀门结构如图3-3所示。