CFB锅炉冷却型旋风分离器浅谈

CFB锅炉冷却型旋风分离器浅谈
喆
刘昕
（中石化镇海炼化分公司，浙江 宁波 315207）
摘要：旋风分离器是循环流化床锅炉的重要部件，是影响循环流化床锅炉稳定运行的重要因素之一。

它的分离效率是评定的必要条件，而稳定性则关系到锅炉内外物料循环的控制与调节。

关键词：循环流化床；旋风分离器；工作原理；影响；改造
1 设备简介
某公司公用工程部二电站采用的是汽冷旋风分离器, 其工作原理是气固混合物通过矩形导管切向进入旋风筒，旋风分离器的圆形筒体和气体的切向入口使气固混合物进入围绕旋风分离器的两个同心涡流.外部涡流向下，内部涡流向上，由于固体密度比烟气密度大，在离心力作用下，固体离开外部涡流移向壁面分离的固体沿壁面滑下，在旋风分离器的锥形段底部堆积,再从底部流进循环流化床回路循环管道,相对干净的气体通过内部涡流向上移动，经旋风分离器的顶部的中心，垂直出口离开，中间采用蒸汽冷却。

随着长久使用，设备慢慢的发生了变化，二电站1#锅炉因为旋风分离器清理过大块挂壁结焦物，导致目前床温明显低于另外一台,在850～860度;通过定期的飞灰取样分析，数据表明1#锅炉飞灰中的碳含量明显低于2#，可以证明1#旋风分离器的效果相对较好，就是由于其分离效果太好，导致了目前的现状，下文将具体分析。

2 旋风分离器特点与分析
2.1 汽冷式旋风分离器的优点
由于汽冷式旋风分离器内壁有较薄的耐磨层，因此防磨层内外壁温差小，抗热冲击能力强，防磨层不易产生裂纹、不易脱落，可靠性高。

对负荷变化、温度变化适应能力强，且汽冷式分离器可有效地吸收循环物料的热量，提高蒸汽温度，降低循环灰温度，避免分离器内二次燃烧，回料器内结焦，影响锅炉连续可靠运行。

并且汽冷式分离器与炉膛之间胀差小，结构简单，具有更可靠的密封性，不漏灰。

2.2 旋风分离器的效率与锅炉负荷及物料循环量的的关系
当旋风分离器的效率太高了,其回料量就多了,同时反料中的飞灰量也就多了,其产生的排烟热损失自然也就多了,床温就会下降,导致负荷上升,物料循环量自然也会上升。

其影响就是床温低会导致低温结焦,且影响到燃烧的效率.目前二电站1#炉因为旋风分离器清过大块积料,导致床温较低,在850-860℃。

反之当旋风分离器的效率低了，其回料量就少了，同时反料中的飞灰量也就少了，其产生的排烟热损失自然也就少了，床温就会上升,导致负荷下降，物料循环量自然也会下降.其影响就是飞灰中碳含量升高,增大了不完全燃烧损失,且大量的煤粉微粒和含碳粒子被吹人旋风分离器，造成旋风分离器以及尾部烟道内含碳量过高，大大增加了结焦和二次燃烧的可能性。

造成安全隐患, 所以运行时应控制氧量，防止二次燃烧引起超温,最终导致结焦。

同时床温升高,负荷降低，物料循环量降低,也有可能导致炉膛内高温结焦。

2.3 影响旋风分离器的因素
烟气温度、进口烟速、飞灰的浓度、飞灰粒径,返料风的扰动以及形变等等。

其中烟温升高会减少分离效率，但其影响并不显著。

在一定的进口烟速范围内，由于烟气流速增大，分离效率随之增大，但当进口烟速过高时，由于紊流增加和尘粒反弹等因素，反而会使效率降低; 由于烟气流速低，造成分离器的分级分离效率低，尤其是对于100-300μm（这部分粒子作为内外循环的主力）分离效率差，所以造成炉内细颗粒逃逸出分离器，而粗颗粒被分离下来回送回炉膛，最后的现象就是炉内颗粒浓度小、物料粒度增大，传热不足，床温升高，负荷带不上。

飞灰的浓度、粒径等对旋风分离器的分离效率影响较大，分离效率随着飞灰浓度和飞灰粒径的增加而增大。

返料风量过大将造成返料风沿立管反窜至分离器下部，从而破坏分离器内气固两相流复杂的径向速度分布，破坏符合高效分离效率的流场。

虽然这样会产生扰动，对上部的旋风分离器产生影响,并且随着一次风，两次风的投入,细小物料的先循环,慢慢的扰动影响会减小，会形成正确的物料循环，所以影响不是特别大。

由此也可见，返料风量的大小对旋风分离器也有着一定的影响，必须控制好风量。

形变引起设备损坏，在锅炉启动过程中，由于燃烧的逐步进行，进人分离器的烟气温度逐步升高，在温度上升的过程中，中心筒的筒体逐步向外膨胀，两端焊死的支撑钢板及圆形浇筑通道也向筒体膨胀，这样筒体和支撑拉筋及浇筑部分相向膨胀，使筒体和支撑钢板及浇筑部分产生很大的挤压力，这样不可避免地导致筒体上口变形。

严重时会造成中心筒脱落，下坠掉至分离器锥体部分，引发重大事故。

3 旋风分离器改进方法
3.1 采用新型的旋风分离器
采用下排气式旋风分离器, 此种新型旋风分离器一般垂直布置，它同样是利用旋转含尘气流产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种气固分离装置。

其基本结构类同于上排气旋风分离器，只是其排气方式为顺流，即于分离器下方采用排气管引出空气.气流人口可采用直切式或蜗壳式等型式。

含尘气流内筒体侧面沿切向导人，气流在筒体内旋转向下，大部分气流至排气管排出，另有小部分气流则继续下旋，到达底板时折转流动方向.逆着排气管向上运动到排气口排出，分离出来的粉尘则进人锥体灰斗排出。

该旋风分离器能明显改善锅炉的结构布置，而且还可以提高分离效率，特别适合于循环床锅炉，现已应用于各种容量循环床锅炉的设计。

3.2 改进中心筒的支撑与固定的方式
中心筒的支撑和固定方式由常用的钢板焊接悬挂更改为类似法兰盘的环行筋板水平承重，承重支点更改为一个水平面，取消了筒体与锅炉钢梁的任何焊接，彻底保证了筒体使用中的自由膨胀，杜绝了筒体的变形。

使得筒身膨胀均匀自由、筒体无变形、材质无老化、焊接不撕裂、墙体不裂缝等，性能良好。

避免了中心筒形变带来的影响。

3.3 改进旋风分离器的进口结构
优化改进旋风分离器进口结构，带有导向叶片的迷宫分离器利用导向叶片的作用消除了二次夹带而提高分离效率,可以比较理想的达到高温气固分离。

或者将烟气入口略略向下倾斜,给烟气一个自然的加速,达到增加入口烟速,从而提高分离效率的目的。

3.4 改进旋风分离器内锥体的结构与尺寸
对于具有相同筒体直径的旋风分离器，若锥体开口小，则最大切向速度靠近锥壁，这使得颗粒能够更好地分离，同时，如果锥体开口较小，涡流将触及锥壁，使颗粒又有可能重新进人出气气流，但是后者与前者相比对旋风采样器影响较小。

所以，适当减小锥体下部直径有利于效率的提高。

3.5 控制运行参数
对于进出旋风分离器的烟温要严格控制,目前二电站对于4个温度测点的联锁指标是同侧的进出口温度不超过1000度,对于高压风去流化J阀的量也要注意控制,不能太大,防止扰动。

3.6 燃料粒径需选择合适的
因根据设计参数挑选适合的颗粒粒径。

二电站控制石油焦粒径为0-12mm，石灰石粒径为0-2.5mm。

（下转第 276 页）
4 南化公司环己酮氧化尾气综合利用项目
经现场试验装置测试所得，南化公司项目尾气的有机物含量较低，可不设置吸附塔进行吸附，直接采用催化氧化-膨胀发电的工艺。

废气经过原料气缓冲罐平衡压力，直接进入反应系统催化反应器，将氮气中有机物催化氧化，使得有机物含量小于20mg/m³。

反应后的气体经过气气换热器进行换热，交换的热量用于加热原料气，换热后的气再通过汽水换热器降温并产出蒸汽，再送至膨胀发电机组进行发电。

该装置可运行时间8000h/年，产出低压蒸汽1.2t/h，蒸汽价格120元/t；发电量为1350kwh，电费0.6元/kwh。

装置公用工程消耗为仪表空气17Nm3/h，耗电15kwh，工艺空气1200Nm3/h，循环水30t/h，装置生产成本较低，其具有较好的经济性，每年可创造收入约700万元。

5 科学发展节能减排及循环经济
在能源消耗结构中，企业占能源消耗总量的80％左右，其中化工领域企业又占能源消耗的三分之一，因此能耗过高是制约企业发展的一个主要因素 [3]。

环己酮生产企业需满足现行环保生产要求，尾气需进行处理后才能排放，传统的处理方式需投入比较高的企业经营管理成本，增加了企业的能耗；基于工业领域发展的目标要求，需要探索更多节能减排的有效路径，以重视发展循环经济，达成企业发展目标；现引入环己酮氧化尾气净化与综合利用的方法与系统后，进行了系统的优化，不但节约了成本的支出，解决了环境污染，还创造了可观的经济收益，此技术严格执行国家能源管理的相关法律法规，从根本上解决了企业最大的难题[4-5]。

6 其他有关政策与管理工作
企业在地方上应当服从当地政府的管理与引导，在按国家规定指标进行尾气排放的同时，发展具有针对性的循环经济。

而有关部门也应将相关的政策确立起来，给企业单位带来一定的优惠政策，引导企业将工业尾气充分的回收利用以创造更多收益价值，从而把针对资源循环利用的项目都做成标杆项目；企业跟随国家领导的脚步共同发展创造和谐美好的社会环境。

当然，构建循环经济也是一个持续性的过程，所以在这方面的管理不能松懈，我们正处于高速发展的时期，更应该也更加要重视未来环境的生态平衡。

7 结语
企业节能减排是一个永不过时的话题，随着我国经济的发展，能源的进一步匮乏、生态环境的日益恶化，节能减排也会一直受到政府和越来越多企业的重视。

节能减排不仅仅是一时的口号，而是一个永恒的话题，作为化工企业从业者，我们应该积极行动起来，为节能减排工作贡献自己的一份绵薄之力!
参考文献：
[1]冯少将.浅谈化工企业节能减排与发展循环经济[J].当代化工研究, 2019(08):4-5.
[2]谢洪云.基于循环经济的化工企业节能减排改造[J].山西农经,2015 (04):95-96.
[3]赵庆山,贺晓莹.化工企业节能减排与发展循环经济[J].广东化工, 2015(20):34+33.
[4]孙海云.节能减排与循环经济发展之探讨[J].化工管理,2017(14):20.
[5]王玉霞.基于循环经济的化工企业节能减排分析[J].企业改革与管理,2016(11):213.
（上接第 263 页）
3 结语
总之，在环保理念下，将节能减排措施合理地应用到化工工艺优化中，可以有效减少化工行业生产成本，全面提高生产效率，持续性的发展化工行业。

因此，相关人员需要大范围宣传节能降耗技术措施，强化人员的节能意识，合理利用信息化技术，使能源管理措施落实到位，以持续性的发展化工行业。

参考文献：
[1]徐茂,徐欣欣.传统化工工艺优化中节能减排措施分析[J].石化技术, 2020(11):181-182.
[2]沈青青,钟力强,金建江.初探化工工艺节能降耗技术[J].清洗世界, 2020(10):114-115.
[3]刘小瑞,康霁.化工工艺中常见的节能降耗技术措施研究[J].科技风, 2020(11):175-176.
（上接第 268 页）
3.7 定期维护
定期停炉检修时，清理旋风分离器以及锅炉各处结焦处，当旋风分离器挂焦后，易掉落造成J阀的堵塞及损坏，更主要的是易造成烟气流向以及流速的变化，容易造成热偏差，对水冷式旋风分离器的影响特别大。

4 结语
当今电力工业的两大主题是节能与环保。

采用高效的旋风分离器，能够使锅炉具有燃料适应性广、负荷调节性能好、燃烧效率高等特点，大大减少了锅炉的不完全燃烧损失，节约了能源，并且能够更有效的利用尾部烟气余热，对避免尾部烟道的二次燃烧以及低温腐蚀都有明显的效果。

所以更加高效且布置紧凑的冷却型的旋风分离器在循环流化床上的应用将成为将来的发展方向，并且在大型化方面将发挥其优势作用。

参考文献：
[1]孙晓阳.一种新型CFB锅炉循环灰冷却排放技术[J].应用能源技术, 2017(01):22-25.
[2]戴锡华,于鸿飞.循环流化床锅炉中心筒变形脱落原因分析及改进[J].节能,2008(06):51-53.
（上接第 274 页）
3.1 原因分析及存在隐患
由于维修保养单位人员保养不到位、安全意识淡薄，在钢丝绳的末端直接打结固定，对电梯的运行影响不大，并且同样能够起到联动两个层门门扇。

被忽略的是钢丝绳打结处与门连孔处在长期不间断开关门使用下，由于有松动或者移位从而发生摩擦断裂的危险。

存在一定的安全隐患，如果不及时处理，但轿厢不在该开门区域的时候钢丝绳断裂，厅门被拉开，层门外的人员因而直接造成发生坠落底坑的安全事故。

3.2 整改措施及风险防范
建议先停止使用电梯，并且放置维修保养围栏，待更换好钢丝绳后再开启使用。

现场开具电梯抽查监督检验结果通知书，及时更换钢丝绳。

督促维保人员严格按照规范保养电梯，全面排查层门钢丝绳的安全隐患，发现安全隐患一定要及时整改，决不能麻痹大意，抱有侥幸心理。

整改结果如下图
6。

图6
参考文献：
[1]洪刚.电梯控制系统检验常见问题及对策[J].中国设备工程,2017(8).
[2]李金明,基于PLC电梯管理控制系统设计实现[D].吉林大学,2018.
[3]林屴.浅谈电梯的安全隐患原因及监督检验对策[J].科技视界, 2014(04).
[4]电梯制造与安装安全规范GB 7588-2003.。