專利名稱：循環流化床鍋爐自激串行電旋風分離裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于循環流化床鍋爐中80CTC以上高溫場合下氣固分離的方法及其 一體化分離裝置(也包括相似應用場合下的除塵器)。
背景技術：
目前尚未見到有關在循環流化床鍋爐高溫物料分離場合里，使用高溫電力 旋風組合式分 離裝置的報道。
同時，國內外已見報道的釆用靜電除塵技術強化旋風除塵器除塵效率的電旋風除塵器(其 利用電場力與離心力共同作用原理與本發明相似)均是使用電暈式電力除塵器與旋風除塵器兩 種技術在同一空間并行疊加作用的組合工作方式。
鑒于電暈式電力除塵器的工作原理是依靠施加在電場上極高的起暈電壓，輝光放電致使粉 塵荷電，再被收塵電極捕捉。因為在高溫條件下氣體的密度變小，高的電場電壓極易引起電暈 擊穿現象，致使除塵器運行不穩定；且在高溫條件下，這種電力除塵器的放電電極材料壽命和 絕緣均成為問題，因此它的工作溫度環境被局限在500 60(TC條件之下，屬中、低溫型。截至 目前為止，這種電力除塵器在更高溫度的場合應用上沒有取得突破，因而也制約了上述兩種技 術在同一環境空間內疊加使用方式的電旋風除塵器向高溫方向的發展。本發明擬在這一領域取 得突破。
發明內容
技術問題本實用新型是提供一種循環流化床鍋爐自激串行電旋風分離裝置，依靠材料電 子熱發射機制，促使粉塵荷電，再被低電壓電場驅向收塵極捕集的、具有獨特工作原理的無電 暈式新型電力捕集技術，與傳統的依靠旋轉離心力實現氣固分離的旋風分離器技術串行無縫連 接，形成組合技術；并可將之應用于工作環境溫度高于80(TC之上、粉塵濃度極高的、且需要 氣固分離的特殊場合，譬如循環流化床鍋爐高溫旋風分離器(也可推廣應用到類似的工業高溫 除塵器中)。
技術方案本實用新型的循環流化床鍋爐自激串行電旋風分離裝置，在旋風分離器的上部 設有煙氣排出中心筒，中心筒的上部位于旋風分離器上部外側，中心筒的下部位于旋風分離器 上部內側；在中心筒的上部外側設有電力捕集器的荷電收塵區，在中心筒的內壁側設有電力捕 集器的電子發射區陰極，滑灰板位于旋風分離器的上部外壁邊沿與中心筒的上部外壁之間，電 力捕集器收塵陽極4位于滑灰板上部并分別與直流電源、脈沖振打器連接；保溫外筒壁在該裝 置的最外側，它與旋風分離器之間的空隙為落灰通道；輔助配件灰排出管位于最下方，進煙 道設在保溫外筒壁上的外側，出煙道設在保溫外筒壁上外側的進煙道的對面。
循環流化床鍋爐自激串行電旋風分離裝置的自激串行電旋風分離方法采用旋轉離心力分離作用與電力分離作用組合工作，且旋轉離心力分離作用與電力分離作用兩者在煙氣流程中是前 后串行搭接，且搭接點須實現無縫對接；保證電場作用集中施加在旋轉離心力所不及的細微粉 塵之上，利用高溫旋風分離器中的高溫能量自行激發陰極發射，形成一體化裝置，同時，實現 時須確保電力捕集器工作在溫度為800'C以上環境，并且運行時它的電場始終處于無電暈狀態。 有益效果本分離裝置是由電力輔助捕集作用來提升旋風分離器的氣固分離效果的。這種 組合式氣固分離的方法在電力旋風除塵器技術中曾被廣泛采用，但它通常是采用電暈式電力除 塵器作為兩技術的組合基礎。然而電暈式電力除塵器的最高工作溫度一般在500 60(TC之下。 溫度再高上去因氣體密度變小而極易使電暈場發生擊穿現象，致使電力除塵器工作無法穩定。 而本發明使用的是一種基于材料電子熱發射的新型電力捕集技術，它沒有電暈產生，.因而也不 存在電暈場擊穿的風險。但是它必須依靠800'C以上的高溫能量作為激發電力捕集器陰極發射 材料內部自由電子突破材料表面勢壘的主要力量，而循環流化床鍋爐高溫旋風分離器所處的場 合正好具備這樣的工作條件，可以加以利用。這樣不僅穩定了組合技術中電力捕集器的工作性 能，而且可使該生產工藝中的自有能量得到充分地利用；高溫應用和性能穩定這是本發明優點 之一。
其次，離心式旋風分離技術對細微粒級的粉塵捕集效果不佳，電力捕集技術雖在捕捉l lOOuni的細微塵粒方面有明顯優于旋風分離技術的長處，但是它在高濃度的環境中易被灰塵屏 蔽住電場力作用。本發明采用先以旋轉離心力分離90%左右的煙氣中的粗大塵粒，在煙氣中的 粉塵濃度大幅下降的區域串接上電力捕集器的作用，強化對煙氣中殘余的細微顆粒的二次捕集 效果。這種技術組合方式是既發揮了兩種技術各自的特長，又規避了兩種技術各自的弱點，使 得分離裝置在分離總效率和細顆粒分級效率兩方面均有所提高。細微顆粒分離效率高和抗粉塵 屏蔽性能好這是本發明優點之二。 .
細顆粒捕集效率低下是目前循環流化床鍋爐中各種型式物料分離器存在的共性缺陷，尚不 能得到有效地解決。依靠本發明裝置可以替代現有常規循環流化床鍋爐高溫分離器，并將有望 在上述共性缺陷方面獲得較大的技術突破；適用于循環流化床鍋爐高溫物料分離這種特殊、困 難場合是本發明優點之三。
下面結合裝置結構圖和工作原理及工藝流程對本發明進一步說明 圖1循環流化床鍋爐自激串行高溫電旋風分離器結構剖面圖； 圖2循環流化床鍋爐自激串行高溫電旋風分離器B-B剖面圖； 圖3循環流化床鍋爐自激串行高溫電旋風分離器C"C剖面圖。
具體實施方式
在旋風分離器1的上部設有煙氣排出中心筒2，中心筒2的上部位于旋風分離器1上部外 側，中心筒2的下部位于旋風分離器1上部內側；在中心筒2的上部外側設有電力捕集器的荷 電收塵區10，在中心筒2的內壁側設有電力捕集器的電子發射區陰極3，滑灰板12位于旋風分 離器1的上部外壁邊沿與中心筒2的上部外壁之間，電力捕集器收塵陽極4位于滑灰板12上部 并分別與直流電源5、脈沖振打器11連接；保溫外筒壁14在該裝置的最外側，它與旋風分離 器1之間的空隙為落灰通道6;輔助配件灰排出管9位于最下方，進煙道7設在保溫外筒壁14上的外側，出煙道8設在保溫外筒壁14上外側的進煙道7的對面。
1) 分離裝置組成與形式
循環流化床鍋爐自激串行高溫電旋風分離裝置是由圖l所示的旋風分離器1、中心筒2、電 力捕集器電子發射陰極3、電力捕集器收塵陽極4、直流電源5、落灰通道6、進煙道7、出煙 道8、灰排出管9、電力捕集器荷電收塵區10、脈沖振打器11、滑灰板12、隔離板13、裝置 保溫外筒壁14和分區隔墻15等設備組成。
2) 氣固分離方法
2. 1鍋爐爐膛出口溫度高于80(TC的、含塵濃度極高的煙氣由進口煙道7加速，須切向進入 高溫旋風分離器筒體1之內，首先由筒體切圓產生的旋轉離心力將大量各種粒徑的灰塵從高溫 煙氣中分離出來，并聚集至旋風分離器筒體1的內壁上，后由重力作用下滑匯至排出管9返回 循環流化床鍋爐爐膛內，從而實行初次氣固分離。
實行初次氣固分離的技術設計對于確保后續串接的電力捕集技術性能正常穩定至關重要，因 為在循環流化床鍋爐旋風分離器筒體1內固體濃度太高，它極易對電場作用產生屏蔽方面的問 題。
2. 2經初次氣固分離后，仍含有細微塵粒的煙氣在旋風分離器筒體1底部中心升壓反彈旋 轉上行進入中心筒體2，此時始進入電力捕集器工作區域。須注意在進入電力捕集器時應確保 煙氣溫度不得低于80(TC，這是本技術流程的工藝參數下限；正是因為這個原因，所以在循環 流化床鍋爐物料高溫分離這個特殊的應用場合里，旋風分離技術與電力捕集技術之間須無縫銜 接。
因此，將綜合考慮了電極發射屏蔽因素和新型電力捕集技術工藝溫度需求之后，所設計的這 樣一種技術組合的方式稱之為"串行式"。
2. 3在中心筒內壁上布置電力捕集器電子發射陰極片，當高溫煙氣流經中心筒體2時，將 由高溫能量和人為所施加的電壓為2500伏的低電場力共同激發出發射陰極材料中的大量自由 電子，致使途經于此的煙氣中細微塵粒荷電。大量帶有同性電荷的塵粒隨高溫煙氣向上流出中 心筒體。
由于該區域布置的發射陰極片是采用逸出功極低的電極材料制成，工作時它主要是依靠在 髙溫工作環境之中汲取大量發射熱能，所以僅須輔以極低的發射電壓(2500伏)就可釋放出大 量自由電子而促使粉塵荷電，因此我們稱這種新型電力捕集器的電極發射方式為"自激式"。
2. 4流出中心筒的煙氣，經擴散減速后進入電力除塵器的收塵區10，在此區域前端旋轉煙 氣略經整流后流入布置有收塵陽極4的收塵電場，在電場力(6000伏電壓)的作用下被陽極板 4捕集，陽極板4上細粉塵經振打裝置11定期振打后脫落至收塵區10的陡斜底部12，由重力 作用流至旋風分離器筒體l的外圍落灰通道6內，匯集到排出管9中再入爐膛，從而實行再次 氣固分離；此次分離則是以細微塵粒為主，因此它可以提高這個級別的顆粒分級捕集效率。 同時，經此兩次分級捕集也使得本發明裝置的氣固分離總效率得以大幅提高。
2. 5為了確保高溫環境中的陽極電板的可靠性與工作性能，技術設計時電力捕集收塵區須 采用水冷電極模式，冷卻水質應優良，可采用鍋爐給水。
2. 6為了確保由本發明實現的氣固分離裝置工作性能的可靠、穩定，須按照上述2. 3和2. 4 條操作；嚴格控制電力捕集器工作電壓(發射區S2500伏、收塵區S6000伏)，避免電力捕集 器內發生電暈放電現象。 .
權利要求1. 一種循環流化床鍋爐自激串行電旋風分離裝置，其特征在于在旋風分離器(1)的上部設有煙氣排出中心筒(2)，中心筒(2)的上部位于旋風分離器(1)上部外側，中心筒(2)的下部位于旋風分離器(1)上部內側；在中心筒(2)的上部外側設有電力捕集器的荷電收塵區(10)，在中心筒(2)的內壁側設有電力捕集器的電子發射區陰極(3)，滑灰板(12)位于旋風分離器(1)的上部外壁邊沿與中心筒(2)的上部外壁之間，電力捕集器收塵陽極4位于滑灰板(12)上部并分別與直流電源(5)、脈沖振打器(11)連接；保溫外筒壁(14)在該裝置的最外側，它與旋風分離器(1)之間的空隙為落灰通道(6)；輔助配件灰排出管(9)位于最下方，進煙道(7)設在保溫外筒壁(14)上的外側，出煙道(8)設在保溫外筒壁(14)上外側的進煙道(7)的對面。
專利摘要循環流化床鍋爐自激串行電旋風分離裝置涉及一種應用于循環流化床鍋爐中800℃以上高溫場合下氣固分離的方法及其一體化分離裝置，在旋風分離器(1)的上部設有煙氣排出中心筒(2)，中心筒(2)的上部位于旋風分離器(1)上部外側，中心筒(2)的下部位于旋風分離器(1)上部內側；在中心筒(2)的上部外側設有電力捕集器的荷電收塵區(10)，在中心筒(2)的內壁側設有電力捕集器的電子發射區陰極(3)，滑灰板(12)位于旋風分離器(1)的上部外壁邊沿與中心筒(2)的上部外壁之間，電力捕集器收塵陽極4位于滑灰板(12)上部并分別與直流電源(5)、脈沖振打器(11)連接。
文檔編號F23C10/18GK201289072SQ200820161028
公開日2009年8月12日 申請日期2008年11月7日 優先權日2008年11月7日
發明者楊亞平 申請人:東南大學