專利名稱：一種射流式氣固分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種氣固分離裝置，特別涉及鍋爐燃燒器中的濃淡分離技術(shù)及設(shè)備。
背景技術(shù)：
燃燒器是鍋爐的關(guān)鍵部件之一，其性能直接影響鍋爐的穩(wěn)定性、燃燒效率、NOX的生成、結(jié)渣特性和高溫腐蝕等指標(biāo)。濃淡燃燒是近幾十年來提出并廣泛應(yīng)用于多種直流、旋流低NOX燃燒器的關(guān)鍵技術(shù)之一，為創(chuàng)造燃燒初期富燃料燃燒，降低NOX的生成提供了前提調(diào)件。
目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有多種濃淡分離技術(shù)，如①利用燃燒器入口的彎頭靠慣性將一次風(fēng)分為并列的濃淡兩股，例如B&W公司的DRB和PAX燃燒器，三菱公司的PM燃燒器等；②旋流分離技術(shù)，例如波蘭的NSZ、NSW燃燒器，和IHI的WR型燃燒器等靠安裝旋流分離器(或軸向?qū)Я魅~片)將一次風(fēng)分為中間的淡股一次風(fēng)和外圍的濃股一次風(fēng)；③徑向分離技術(shù)，如哈工大的徑向濃淡旋流燃燒器在一次風(fēng)道中加入百葉窗式濃縮器，可將一次風(fēng)分為內(nèi)濃外淡的兩股；④蝸殼式分離器，該技術(shù)通過切向進(jìn)風(fēng)或者蝸殼的內(nèi)葉片利用離心力將一次風(fēng)分為濃股和淡股，濃股的一次風(fēng)粉混合物在淡股的周圍噴入爐膛；⑤在一次風(fēng)管道中加裝鈍體，靠慣性使一次風(fēng)分為內(nèi)淡外濃兩股。以上所列的各種氣固分離技術(shù)都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)就是磨損嚴(yán)重，阻力大，既提高了電廠鍋爐的運(yùn)行成本，又降低了鍋爐運(yùn)行的安全性。另外上述分離中除了徑向分離技術(shù)(中國(guó)專利一種徑向濃淡旋流煤粉燃燒器，CN93244359.1)以外都不能直接形成內(nèi)濃外淡的分離效果，需要一些設(shè)備重新布置實(shí)現(xiàn)內(nèi)濃外淡的合理狀態(tài)，否則不利于旋流燃燒器的穩(wěn)燃、高效、防結(jié)渣、防高溫腐蝕等性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種射流式氣固分離裝置，即利用氣固兩相流中不同相慣性的差異，采用射流的方法直接將氣固兩相流分離為內(nèi)濃外淡的兩股氣流，以降低分離裝置的磨損，減小分離的阻力，延長(zhǎng)分離裝置的壽命，降低分離裝置的運(yùn)行成本，提高應(yīng)用濃淡分離技術(shù)的燃燒器的安全穩(wěn)定性以及分離效果。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種射流式氣固分離裝置，其特征在于該裝置由一次流直管段，與該直管段相連接的擴(kuò)張管段，以及設(shè)置在擴(kuò)張管段中心的芯管組成；所述的擴(kuò)張管段由擴(kuò)張過渡段和直管段組成。
本發(fā)明的技術(shù)特征還在于在所述的擴(kuò)張管段后面設(shè)有外漸縮管段，在所述的芯管后面設(shè)有內(nèi)漸縮管段；所述的漸縮管段由漸縮過渡段和直管段組成。
本發(fā)明提供的另一種射流式氣固分離裝置，其特征在于芯管和擴(kuò)張管段后面連接有二級(jí)分離結(jié)構(gòu)，所述的二級(jí)分離結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述的擴(kuò)張管段后面的二次外擴(kuò)張管段和外漸縮管段，設(shè)置在所述芯管后面的內(nèi)擴(kuò)張管段以及設(shè)置在內(nèi)擴(kuò)張管段內(nèi)的二級(jí)芯管。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述裝置可以采用多級(jí)分離結(jié)構(gòu)串聯(lián)，以進(jìn)一步提高中心濃股氣流的濃度。
本發(fā)明所述的擴(kuò)張過渡管段采用線性擴(kuò)張管段或弧形擴(kuò)張管段；所述的漸縮過渡管段采用線性漸縮管段或弧形漸縮管段。
在本發(fā)明所述的芯管與擴(kuò)張管段直管部分之間通過焊接在擴(kuò)張管上的橫向隔板和焊接在芯管上的凹槽活動(dòng)連接，芯管與擴(kuò)張管擴(kuò)張部分之間安裝一個(gè)軸向調(diào)節(jié)拉桿，該軸向調(diào)節(jié)拉桿與焊接在擴(kuò)張管上的橫向隔板和焊接在芯管上的凹槽共同組成一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)拉桿調(diào)節(jié)芯管和一次流直管段之間的軸向距離，以根據(jù)需要改變濃淡分離的分離效果。
本發(fā)明所述的芯管直徑在0.5～1.5D之間；擴(kuò)張管段直徑在1.5～4D之間，所述的D為一次流直管段的內(nèi)徑。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果利用氣固兩相流中不同相慣性的差異，采用射流的方法實(shí)現(xiàn)氣固兩相流的濃淡分離，固體顆粒不經(jīng)過阻擋裝置改變方向，直接從一次流直管段進(jìn)入芯管，磨損輕，阻力小，為燃燒器提供直接將濃股分離在中心的效果，分離效率高，同時(shí)內(nèi)外濃淡的濃度可以調(diào)節(jié)；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小。應(yīng)用于旋流燃燒器中無需特意將濃粉用管道引到中心，大大提高燃燒器的燃燒效率和穩(wěn)燃特性，有利于防止燃燒器區(qū)域的結(jié)渣和高溫腐蝕，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明提供的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為圖1的A-A剖面圖，表示出芯管與擴(kuò)張管段的連接結(jié)構(gòu)。
圖3為圖2的B-B剖面圖。
圖4為本發(fā)明提供的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖5為本發(fā)明提供的又一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖6為圖5所描述裝置的多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作原理、具體結(jié)構(gòu)及實(shí)施作進(jìn)一步的說明本發(fā)明根據(jù)氣固兩項(xiàng)流中不同相慣性的差異，利用擴(kuò)張管段產(chǎn)生射流將氣固兩相流體進(jìn)行濃淡分離，固體大顆粒富集在射流中央，而氣相及部分小顆粒則向周圍擴(kuò)張。從一次流直管段1中經(jīng)擴(kuò)張管段2射流出來的流體中的濃股將被芯管3收集，而淡股被芯管和擴(kuò)張管段之間的環(huán)形通道收集。
圖1為本發(fā)明提供的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。它由一次流直管段1，與該直管段相連接的擴(kuò)張管段2，以及設(shè)置在擴(kuò)張管段中心的芯管3組成，所述的擴(kuò)張管段由擴(kuò)張過渡段和直管段組成。圖2為圖1的A-A剖面圖，表示出芯管與擴(kuò)張管段的連接結(jié)構(gòu)，圖3為圖2的B-B剖面圖。芯管和擴(kuò)張管段之間通過焊接在擴(kuò)張管段上的橫向隔板9和焊接在芯管上的凹槽10活動(dòng)連接。芯管與擴(kuò)張管擴(kuò)張部分之間安裝一個(gè)軸向調(diào)節(jié)拉桿11，該軸向調(diào)節(jié)拉桿11與焊接在擴(kuò)張管上的橫向隔板和焊接在芯管上的凹槽共同組成一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)拉桿調(diào)節(jié)芯管和一次流直管段之間的軸向距離，從而調(diào)節(jié)濃淡分離的效果。芯管的內(nèi)徑根據(jù)濃淡分離程度的需要一般在0.5～1.5D之間調(diào)節(jié)；擴(kuò)張管采用的形式以可以產(chǎn)生射流為原則，擴(kuò)張管直管段的內(nèi)徑一般在1.5～4D之間選擇。
圖4為本發(fā)明提供的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。它主要由一次流直管段1，與該直管段相連接的擴(kuò)張管段2，設(shè)置在擴(kuò)張管段中心的芯管3以及分別與芯管和擴(kuò)張管相連的內(nèi)漸縮管道4和外漸縮管道5組成。氣固兩相流體經(jīng)芯管3和擴(kuò)張管2分離后的流速有所下降，分別通過內(nèi)漸縮管道4和外漸縮管道5將流速恢復(fù)。
圖5為本發(fā)明提供的又一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。它主要由一次流直管段1、與該直管段相連接的擴(kuò)張管段2、設(shè)置在擴(kuò)張管段中心的芯管3和連接在后面的二級(jí)分離結(jié)構(gòu)組成。所述的二級(jí)分離結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述的擴(kuò)張管段后面的二次外擴(kuò)張管段7和外漸縮管段5，設(shè)置在所述芯管后面的內(nèi)擴(kuò)張管段6以及設(shè)置在內(nèi)擴(kuò)張管段內(nèi)的二級(jí)芯管8。經(jīng)射流分離后被芯管收集的濃股又經(jīng)過內(nèi)擴(kuò)張管段產(chǎn)生射流，再次進(jìn)行分離，分離后的二級(jí)濃股被二級(jí)芯管收集；二級(jí)淡股經(jīng)二次擴(kuò)張管段和二級(jí)芯管間的環(huán)形通道與原環(huán)形通道中的淡股混合。
圖6為圖5所描述裝置的多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)原理示意圖。它主要由一次流直管段1，與該直管段相連接的擴(kuò)張管段2，設(shè)置在擴(kuò)張管段中心的芯管3以及多個(gè)二級(jí)分離結(jié)構(gòu)組成。一次流經(jīng)射流分離后的被芯管收集的濃股又經(jīng)二級(jí)擴(kuò)張管段產(chǎn)生射流，進(jìn)行再次分離。以后各級(jí)分離的二級(jí)濃股被下一個(gè)二級(jí)芯管收集；二級(jí)淡股經(jīng)二次擴(kuò)張管段和二級(jí)芯管間的環(huán)形通道與原環(huán)形通道中的淡股混合。芯管收集的濃股被分離多次，以提高濃股氣流的濃度。
權(quán)利要求
1.一種射流式氣固分離裝置，其特征在于該裝置由一次流直管段(1)，與該直管段相連接的擴(kuò)張管段(2)，以及設(shè)置在擴(kuò)張管段中心的芯管(3)組成；所述的擴(kuò)張管段由擴(kuò)張過渡段和直管段組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種射流式氣固分離裝置，其特征在于在所述的芯管(3)后面設(shè)有內(nèi)漸縮管段(4)，在所述的擴(kuò)張管段后面設(shè)有外漸縮管段(5)；所述的漸縮管段由漸縮過渡段和直管段組成。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種射流式氣固分離裝置，其特征在于該裝置包括二級(jí)分離結(jié)構(gòu)，所述的二級(jí)分離結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述的擴(kuò)張管段(2)后面的二次外擴(kuò)張管段(7)和外漸縮管段(5)，設(shè)置在所述芯管(3)后面的內(nèi)擴(kuò)張管段(6)以及設(shè)置在內(nèi)擴(kuò)張管段內(nèi)的二級(jí)芯管(8)。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種射流式氣固分離裝置，其特征在于所述裝置采用多級(jí)串聯(lián)分離結(jié)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種射流式氣固分離裝置，其特征在于所述的擴(kuò)張過渡段采用線性擴(kuò)張管段或弧形擴(kuò)張管段；所述的漸縮過渡段采用線性漸縮管段或弧形漸縮管段。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種射流式氣固分離裝置，其特征在于所述的芯管與擴(kuò)張管段直管部分之間通過焊接在擴(kuò)張管上的橫向隔板(9)和焊接在芯管上的凹槽(10)活動(dòng)連接，芯管與擴(kuò)張管擴(kuò)張部分之間安裝一個(gè)軸向調(diào)節(jié)拉桿(11)，該軸向調(diào)節(jié)拉桿與焊接在擴(kuò)張管上的橫向隔板和焊接在芯管上的凹槽共同組成一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)拉桿調(diào)節(jié)芯管和一次流直管段之間的軸向距離。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種射流式氣固分離裝置，其特征在于所述的芯管(3)直徑在0.5～1.5D之間；擴(kuò)張管直管段的內(nèi)徑在1.5～4D之間選擇，所述的D為一次流直管段(1)的內(nèi)徑。
全文摘要
一種射流式氣固分離裝置，涉及鍋爐燃燒器中的濃淡分離技術(shù)及設(shè)備。該裝置由一次流直管段，與該直管段相連接的擴(kuò)張管段，以及設(shè)置在擴(kuò)張管段中心的芯管組成。本發(fā)明利用氣固兩相流體慣性的差異，通過擴(kuò)張管后產(chǎn)生射流將其快速分離，分離后的濃股流體通過芯管來收集，淡股流體通過外圍的環(huán)形通道來收集。本發(fā)明直接提供了分離后濃股處于中心的分離效果，磨損輕，壓降小，可以調(diào)節(jié)，分離效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。用于旋流燃燒器的一次風(fēng)分離可以大大提高燃燒器的效率和穩(wěn)燃特性，有利于防止燃燒器區(qū)域的結(jié)渣和高溫腐蝕，且壽命長(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定。
文檔編號(hào)F23D1/02GK1773170SQ200510115768
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者張海, 王衛(wèi)良, 岳光溪, 呂俊復(fù) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)