具有径向分离环的辐射式废热锅炉.pdf

具有径向分离环的辐射式废热锅炉，它涉及一种辐射式废热锅炉。本发明为解决传统的辐射式废热锅炉灰渣分离依靠重力沉降与粗合成气夹带，分离飞灰效率较低，小粒径飞灰得不到分离，造成后续对流废热锅炉受热面的污染和磨损的问题。本发明的一级径向分离环由三个一级连接板、一级圆台环和一级内环组成，一级圆台环为锥环，三个一级连接板均布在一级圆台环的上端外侧壁上，且一级圆台环与三个一级连接板制成一体，一级内环的锥度与一级圆台环的锥度相同，一级内环设置在一级圆台环中，一级径向分离环设置在内层水冷壁中且位于下部，每个一级

1.  一种具有径向分离环的辐射式废热锅炉，所述废热锅炉包括锅炉本体(4)、外层水冷壁(5)和内层水冷壁(6)，外层水冷壁(5)设置在锅炉本体(4)中，内层水冷壁(6)设置在外层水冷壁(5)中，其特征在于：所述废热锅炉还包括一级径向分离环(1)，所述一级径向分离环(1)由三个一级连接板(1-1)、一级圆台环(1-2)和一级内环(1-3)组成，一级圆台环(1-2)为锥环，且一级圆台环(1-2)上端的孔径大于一级圆台环(1-2)下端的孔径，三个一级连接板(1-1)均布在一级圆台环(1-2)的上端外侧壁上，且一级圆台环(1-2)与三个一级连接板(1-1)制成一体，一级内环(1-3)上端的孔径大于一级内环(1-3)下端的孔径，且一级内环(1-3)的锥度与一级圆台环(1-2)的锥度相同，一级内环(1-3)设置在一级圆台环(1-2)中，一级径向分离环(1)设置在内层水冷壁(6)中且位于下部，每个一级连接板(1-1)的外侧端面与内层水冷壁(6)的内壁固接。

2.  根据权利要求1所述的具有径向分离环的辐射式废热锅炉，其特征在于：所述一级径向分离环(1)上的一级圆台环(1-2)的内壁面与水平方向的夹角(α)为45～60°。

3.  根据权利要求1或2所述的具有径向分离环的辐射式废热锅炉，其特征在于：所述一级径向分离环(1)上的一级内环(1-3)的材质为陶瓷。

4.  根据权利要求3所述的具有径向分离环的辐射式废热锅炉，其特征在于：所述废热锅炉还包括二级径向分离环(2)，所述二级径向分离环(2)由三个二级连接板(2-1)、二级圆台环(2-2)和二级内环(2-3)组成，二级圆台环(2-2)为锥环，且二级圆台环(2-2)上端的孔径大于二级圆台环(2-2)下端的孔径，三个二级连接板(2-1)均布在二级圆台环(2-2)的上端外侧壁上，且二级圆台环(2-2)与三个二级连接板(2-1)制成一体，二级内环(2-3)上端的孔径大于一级内环(1-3)下端的孔径，且二级内环(2-3)的锥度与二级圆台环(2-2)的锥度相同，二级内环(2-3)设置在二级圆台环(2-2)中，二级径向分离环(2)设置在内层水冷壁(6)中且位于一级径向分离环(1)的上方，每个二级连接板(2-1)的外侧端面与内层水冷壁(6)的内壁固接，所述二级径向分离环(2)的下端面与所述一级径向分离环(1)的上端面之间的间距为5～50mm。

5.  根据权利要求4所述的具有径向分离环的辐射式废热锅炉，其特征在于：所述二级径向分离环(2)上的二级圆台环(2-2)的内壁面与水平方向的夹角(β)为45～60°，所述二级圆台环(2-2)下端的孔径大于一级圆台环(1-2)上端的孔径。

6.  根据权利要求5所述的具有径向分离环的辐射式废热锅炉，其特征在于：所述二级径向分离环(2)上的二级内环(2-3)的材质为陶瓷。

7.  根据权利要求6所述的具有径向分离环的辐射式废热锅炉，其特征在于：所述废热锅炉还包括三级径向分离环(3)，所述三级径向分离环(3)由三个三级连接板(3-1)、三级圆台环(3-2)和三级内环(3-3)组成，三级圆台环(3-2)为锥环，且三级圆台环(3-2)上端的孔径大于三级圆台环(3-2)下端的孔径，三个三级连接板(3-1)均布在三级圆台环(3-2)的上端外侧壁上，且三级圆台环(3-2)与三个三级连接板(3-1)制成一体，三级内环(3-3)上端的孔径大于三级内环(3-3)下端的孔径，且三级内环(1-3)的锥度与三级圆台环(3-2)的锥度相同，三级内环(1-3)设置在三级圆台环(3-2)中，三级径向分离环(3)设置在内层水冷壁(6)中且位于二级径向分离环(2)的上方，每个三级连接板(3-1)的外侧端面与内层水冷壁(6)的内壁固接，所述三级径向分离环(3)的下端面与所述二级径向分离环(2)的上端面之间的间距为5～50mm。所述三级径向分离环(3)的下端面与所述二级径向分离环(2)的上端面之间的间距为5～50mm。

8.  根据权利要求7所述的具有径向分离环的辐射式废热锅炉，其特征在于：所述三级径向分离环(3)上的三级圆台环(3-2)的内壁面与水平方向的夹角(γ)为45～60°，所述三级圆台环(3-2)下端的孔径大于二级圆台环(2-2)上端的孔径。

9.  根据权利要求8所述的具有径向分离环的辐射式废热锅炉，其特征在于：所述三级径向分离环(3)上的三级内环(3-3)的材质为陶瓷。

具有径向分离环的辐射式废热锅炉
技术领域
本发明涉及一种辐射式废热锅炉。
背景技术
废热锅炉是能源化工行业重要的显热回收设备，尤其是整体煤气化联合循环和煤化工过程中，煤气化后的产物，即粗合成气为还原性气氛的高温、高压燃气，其压力往往高于1MPa，温度高于1000℃，有效回收粗合成气的这部分物理显热可大大提高系统热效率或发电效率，有利于全系统的节能减排。传统的全显热回收废热锅炉一般包括辐射式废热锅炉和对流式废热锅炉两部分，辐射式废热锅炉与气化炉直接连接，即布置在粗合成气显热回收的高温段，对流式废热锅炉布置在辐射式废热锅炉的后部，即布置在粗合成气显热回收的低温段。但由于辐射式废热锅炉与气化炉直接连接，煤气化后的粗合成气夹带灰渣一起进入上述两段废热锅炉，灰渣的沉积、结焦和磨损影响了受热面安全正常的工作，尤其是布置了密集管束的对流式废热锅炉的安全工作，因此高效的灰渣分离装置对废热锅炉的安全运行有着重要的意义。辐射式废热锅炉一般采用单层或双层水冷壁结构，其内层由圆形或正多边形水冷壁构成较大的流通空间，灰渣依靠重力沉降与燃气夹带，通过该空间落入排渣装置，该除灰结构简单，但分离灰渣效率较低，尤其是小粒径飞灰得不到分离，很容易造成后续对流废热锅炉受热面的污染和磨损。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统的辐射式废热锅炉灰渣分离依靠重力沉降与粗合成气夹带，分离飞灰效率较低，小粒径飞灰得不到分离，造成后续对流废热锅炉受热面的污染和磨损的问题，提供一种具有径向分离环的辐射式废热锅炉。
本发明包括一级径向分离环、锅炉本体、外层水冷壁和内层水冷壁，外层水冷壁设置在锅炉本体中，内层水冷壁设置在外层水冷壁中，所述一级径向分离环由三个一级连接板、一级圆台环和一级内环组成，一级圆台环为锥环，且一级圆台环上端的孔径大于一级圆台环下端的孔径，三个一级连接板均布在一级圆台环的上端外侧壁上，且一级圆台环与三个一级连接板制成一体，一级内环上端的孔径大于一级内环下端的孔径，且一级内环的锥度与一级圆台环的锥度相同，一级内环设置在一级圆台环中，一级径向分离环设置在内层水冷壁中且位于下部，每个一级连接板的外侧端面与内层水冷壁的内壁固接。
本发明具有以下有益效果：一、本发明通过一级径向分离环1上的一级圆台环1-2倾斜的内壁与沿内层水冷壁6轴向下落的飞灰碰撞，改变飞灰运动方向，使不同粒径的飞灰均向一级圆台环1-2中心汇集，从而达到提高飞灰分离效率的目的，不仅保证了大粒径灰渣的分离，同时也使得小粒径飞灰得到分离，从而使后续受热面不被污染和磨损。二、废热锅炉内的燃气在9m/s的气速夹带下，使用一级径向分离环1可将5～10衸粒径的飞灰分离效率提高5倍，10～20衸粒径的飞灰分离效率提高10倍，同时由于分离环长期同飞灰碰撞，因此壁面不产生积灰。
附图说明
图1是本发明具有径向分离环的废热锅炉的整体结构主剖视图，图2是一级径向分离环1的主剖视图，图3是图2的俯视图，图4是二级径向分离环2的主剖视图，图5是图4的俯视图，图6是三级径向分离环3的主剖视图，图7是图6的俯视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式，本实施方式包括一级径向分离环1、锅炉本体4、外层水冷壁5和内层水冷壁6，外层水冷壁5设置在锅炉本体4中，内层水冷壁6设置在外层水冷壁5中，一级径向分离环1由三个一级连接板1-1、一级圆台环1-2和一级内环1-3组成，一级圆台环1-2为锥环，且一级圆台环1-2上端的孔径大于一级圆台环1-2下端的孔径，三个一级连接板1-1均布在一级圆台环1-2的上端外侧壁上，且一级圆台环1-2与三个一级连接板1-1制成一体，一级内环1-3上端的孔径大于一级内环1-3下端的孔径，且一级内环1-3的锥度与一级圆台环1-2的锥度相同，一级内环1-3设置在一级圆台环1-2中，一级径向分离环1设置在内层水冷壁6中且位于下部，每个一级连接板1-1的外侧端面与内层水冷壁6的内壁固接。由于内层水冷壁6内腔的下部粗合成气温度低于750℃，因此，将一级径向分离环1设置在内层水冷壁6内腔下部进行飞灰分离，可以有效避免废热锅炉内的钾、钠盐的析出。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的一级径向分离环1上的一级圆台环1-2的内壁面与水平方向的夹角α为45～60°。这样设计为使一级圆台环1-2和一级内环1-3的侧壁具有倾斜度，倾斜的一级内环1-3的内壁面使得飞灰向废锅炉中心区域汇集，壁面不易产生积灰。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的一级径向分离环1上的一级内环1-3的材质为陶瓷。陶瓷具有耐高温、防腐蚀的性能。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1、图4和图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有二级径向分离环2，二级径向分离环2由三个二级连接板2-1、二级圆台环2-2和二级内环2-3组成，二级圆台环2-2为锥环，且二级圆台环2-2上端的孔径大于二级圆台环2-2下端的孔径，三个二级连接板2-1均布在二级圆台环2-2的上端外侧壁上，且二级圆台环2-2与三个二级连接板2-1制成一体，二级内环2-3上端的孔径大于一级内环1-3下端的孔径，且二级内环2-3的锥度与二级圆台环2-2的锥度相同，二级内环2-3设置在二级圆台环2-2中，二级径向分离环2设置在内层水冷壁6中且位于一级径向分离环1的上方，每个二级连接板2-1的外侧端面与内层水冷壁6的内壁固接，二级径向分离环2的下端面与一级径向分离环1的上端面之间的间距为5～50mm。这样设计以保证沿辐射式废热锅炉内层水冷壁6内腔轴向下落的飞灰先与二级径向分离环2上的二级内环2-3的内壁碰撞后再与一级径向分离环1上的一级内环1-3的内壁碰撞，使飞灰经二次碰撞后得到更好的分离。同时二级径向分离环2与一级径向分离环1之间保持5～50mm的间距，以便使燃气在二级径向分离环2与一级径向分离环1之间扰动增加，保证一级径向分离环1顶部不积灰。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式的所述二级径向分离环2上的二级圆台环2-2的内壁面与水平方向的夹角β为45～60°，二级圆台环2-2下端的孔径大于一级圆台环1-2上端的孔径。倾斜的二级内环2-3的内壁面使得飞灰向废锅炉中心区域汇集，壁面不易产生积灰；二级圆台环2-2下端的孔径大于一级圆台环1-2上端的孔径，使得上、下圆台环的内径从上到下逐渐缩小，使得飞灰容易向辐射式废热锅炉中心汇集。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的二级径向分离环2上的二级内环2-3的材质为陶瓷。陶瓷具有耐高温、防腐蚀的性能。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图1、图6和图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同的是它还增加有三级径向分离环3，三级径向分离环3由三个三级连接板3-1、三级圆台环3-2和三级内环3-3组成，三级圆台环3-2为锥环，且三级圆台环3-2上端的孔径大于三级圆台环3-2下端的孔径，三个三级连接板3-1均布在三级圆台环3-2的上端外侧壁上，且三级圆台环3-2与三个三级连接板3-1制成一体，三级内环3-3上端的孔径大于三级内环3-3下端的孔径，且三级内环1-3的锥度与三级圆台环3-2的锥度相同，三级内环1-3设置在三级圆台环3-2中，三级径向分离环3设置在内层水冷壁6中且位于二级径向分离环2的上方，每个三级连接板3-1的外侧端面与内层水冷壁6的内壁固接，三级径向分离环3的下端面与二级径向分离环2的上端面之间的间距为5～50mm。这样设计以保证沿辐射式废热锅炉内层水冷壁6内腔轴向下落的飞灰先与三级径向分离环3上的三级内环3-3倾斜的内壁碰撞后撞向二级径向分离环2上的二级内环2-3的内壁，然后再继续撞向一级径向分离环1上的一级内环1-3的内壁，一级内环1-3倾斜的内壁使飞灰向废锅炉中心区域汇集，经三次碰撞的飞灰得到更加充分的分离。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1、图4和图6说明本实施方式，本实施方式的所述三级径向分离环3上的三级圆台环3-2的内壁面与水平方向的夹角γ为45～60°，三级圆台环3-2下端的孔径大于二级圆台环2-2上端的孔径。倾斜的三级内环3-3的内壁面使得飞灰向废锅炉中心区域汇集，壁面不易产生积灰；三级圆台环3-2下端的孔径大于二级圆台环2-2上端的孔径，使得上、中、下圆台环的内径从上到下逐渐缩小，使得飞灰更容易向辐射式废热锅炉中心汇集。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式的三级径向分离环3上的三级内环3-3的材质为陶瓷。陶瓷具有耐高温、防腐蚀的性能。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。