專利名稱：蒸汽/水錐形旋風(fēng)分離器的制作方法
蒸汽/水錐形旋風(fēng)分離器
駄領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及把鍋爐汽包中的蒸汽與水分離的旋風(fēng)分離器。 背景獄
弗萊徹(Fletcher)的美國專利2271634公開了一種圓筒形旋風(fēng)分離器，具 有環(huán)狀旋轉(zhuǎn)室、切向的入口、位于環(huán)狀旋轉(zhuǎn)室上部的中心蒸汽出口和位于旋轉(zhuǎn) 室下部的水出口。為了防止水從蒸汽出口排出，設(shè)置一個使來流的蒸汽和水混 合物增加向下運(yùn)動的裝置。這個裝置是具有向下的和向后的傾斜邊的分段板， 它導(dǎo)致了進(jìn)入的蒸汽和水的混合物被偏移向下朝向分離器的水出口 。
考易斯特(Kooisto)的美國專利2293740公開了類似設(shè)計的旋風(fēng)分離器， 該分離器不使用分段板而是在旋轉(zhuǎn)室的底部設(shè)置一個底罩，該底罩將蒸汽限制 在在旋轉(zhuǎn)室的上部部分，并防止從旋轉(zhuǎn)室排進(jìn)汽包時向下流進(jìn)己經(jīng)分離出的水 中。
弗萊特徹(Fletcher)的美國專利2298285公開了另一禾中圓筒形旋風(fēng)分離器 的變化形式，在旋風(fēng)分離器上部蒸汽出口處設(shè)有與分段板相配合使用的凸緣或 罩。凸緣提高了水的分離而且減少了分離器的壓降。
羅文達(dá)(Rowand)的美國專利2321628公開了一種如本發(fā)明圖1所示的常
規(guī)的分離器的結(jié)構(gòu)相似的旋風(fēng)分離器。該文獻(xiàn)中環(huán)形旋轉(zhuǎn)室的上部是圓錐體的 錐臺，下部排水處基本上呈圓筒形。而且，采用一個切向的入口將蒸汽水混合 物輸送到旋風(fēng)分離器，垂直長度與旋轉(zhuǎn)室錐形部分的長度相同。錐形結(jié)構(gòu)的作 用是引導(dǎo)弓l入的蒸汽水混合物稍微的向下以防止轉(zhuǎn)向的水向上運(yùn)動，從而加強(qiáng) 蒸汽的分離效果。
弗萊徹(Fletcher)的美國專利2346672公開了一種不采用切向入口而采用 占據(jù)了旋風(fēng)分離器大部分周長的大的蒸汽/水入口的大體上圓筒形的旋風(fēng)分離 器。如該文獻(xiàn)所述，為了提供足夠的^il容積，入口可以延伸旋風(fēng)分離器周長 的約1/3。 一個目的是為了在低壓降下可操作高效的分離器或稠化器，這樣使得 即使在下小壓頭下也能有效的運(yùn)行。
弗萊徹(Fletcher)的美國專利2395855公開了一個帶有切向入口大體上呈 圓筒形的旋風(fēng)分離器，蒸汽出口中心設(shè)置與旋轉(zhuǎn)室中心偏離安裝，這樣來提高 蒸汽和水分離的效果。這個設(shè)計同前面描述的專利一樣也^ffl分段板。
弗萊徹(Fletcher)的美國專利2402154以及前面提到的美國專利2395855 都是同一個申請的兩個分案。專利2395855描述了特殊形式的流體分離器本身， 而專利2402154描述了將，的流體分離:^蒸汽發(fā)生器中的結(jié)合。
布里斯特(Brister)的美國專利2434637，萊特溫(Letvin)的美國專利 2434663，以及斯蒂爾門(Stillman)的美國專利2434677都是在多個方面描述了 在分離器的上部設(shè)置穿孔的錐形，從而增強(qiáng)從水中分離出蒸汽的效果。
羅文達(dá)(Rowand)的美國專利2532332描述了特殊結(jié)構(gòu)的分離器，就該結(jié) 構(gòu)目前一般是作為次級洗滌器。
考爾特(Coulter)的美國專利2732028也描述了一個與現(xiàn)在使用的非常相 似的旋風(fēng)分離器。該旋風(fēng)分離器具有前面所述的上部呈錐臺和下部大體上呈圓 筒形的結(jié)構(gòu)，在錐臺部分側(cè)面設(shè)有切向的蒸汽水入口。上述的發(fā)明都重點(diǎn)描述 了為了汽包內(nèi)部構(gòu)件的可達(dá)性和修理來簡化結(jié)構(gòu)。而達(dá)到上述目標(biāo)是通過將汽 包中的蒸汽空間分成幾個室， 一個或多個上述室連接到必須的汽包安全閥內(nèi)的 汽包的水空間，而其它的一個或多個上述室連接到汽包飽和蒸汽出口的蒸汽和 水分離器。用隔板來完成空間的分隔且它們在正常運(yùn)行時能有效地維持汽包組 分的分離，但是當(dāng)安全閥打開時分隔板很容易被破壞。
考爾特(Coulter)的美國專利2891632公開了與上述提到的弗萊徹(Fletcher) 的專利(美國專利2346672)中已公開的旋風(fēng)蒸汽分離器非常相似的旋風(fēng)蒸汽分 離器，與之不同之處在于蒸汽水入口不是在分離器周長的1/3之處設(shè)置，而是在 整個周長處設(shè)置葉片排，這樣來流的蒸汽水混合物被分割成薄片，從而來增強(qiáng) 從水中分離出蒸汽的效果。
阿爾伯特(Albrecht)的美國專利5033915也公開了一種旋風(fēng)蒸汽分離器。 這個旋風(fēng)分離器是在常規(guī)的錐形旋風(fēng)分離器上的改進(jìn)型，在相同數(shù)量的分離器 或相同蒸汽容積的分離器時提供比常規(guī)的錐形旋風(fēng)分離器更低的壓降。主要改 變是旋風(fēng)分離器的切向入口增加了 3英寸。這樣長度的增加使得旋KA口流動 面積增加了28。Z。
附圖1是本申請受讓人的現(xiàn)在禾傭的常規(guī)旋風(fēng)分離器的偵靦剖視圖。
常規(guī)旋風(fēng)分離器一般表示為4，包括錐形部分8，垂直延長的切向相連的蒸
~水入口 6與其連接。該入口 6的軸向長度與錐形部分8的軸向長度相一致。 旋風(fēng)分離器4包括一個上部圓筒形的蒸汽出口 10，該出口 10在^ffi時被帶
有穿孔蓋(未示出)的帽環(huán)繞。
帶有水出口環(huán)14的下部圓筒形出口 12與錐形部分8的底部連接，用來將
蒸n/水混^t/中分離的水排出。
附圖1中的常規(guī)旋風(fēng)分離器可以M:在不影響分離器容量的情況下減少壓
降細(xì)亍艦。
附圖2是專利US5033915中描述的旋風(fēng)分離器20的側(cè)剖視圖。該旋風(fēng)分離 器20包括一個延伸到旋風(fēng)分離器20下部圓筒形部分22的切向入口 26。通過旋 風(fēng)分離器20的蒸汽由上部圓筒形的蒸汽出口 30排出。下部圓筒形部分22具有 一個連接到底部錐形部分21的用于將從蒸n/水混合物中分離出的水排出的環(huán) 狀水出口 24。切向外部壁28和內(nèi)部壁34的內(nèi)部邊緣32限定了旋風(fēng)分離器20 的入口 26寬度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在不影響分離器容積盼瞎況下，MM^壓降來改進(jìn)附圖l
所示的旋風(fēng)分離器。本發(fā)明的目的還在于提供如附圖2和3所示的肖嫩安裝在
小直徑的汽包中的旋風(fēng)分離器盼鵬^H介。
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的錐形旋風(fēng)分離器，對于相同數(shù)量或相同容積的分離 器，這種改進(jìn)的分離器適于比常規(guī)的旋風(fēng)分離器需要更低的壓降的應(yīng)用。新型
旋風(fēng)分離器增大了蒸汽和水的容積，具有更低的壓降，而且不受7K位波動的影 響。這種新型的低壓降旋風(fēng)分離器是常規(guī)的旋風(fēng)分離器的改版，而且比圖2和
圖3所示的低壓錐形旋風(fēng)分離器長度更短。這種分離器和常規(guī)的錐形旋風(fēng)分離
器的主要區(qū)別是該新旋風(fēng)分離器的切向入口被擴(kuò)寬了 7/16英寸。這種長度增加 使得旋風(fēng)分離器入口流動面積增大了 28。％。
在保持與常規(guī)的錐形旋風(fēng)分離器相同長度時，加寬的切向入口使水平的入 口結(jié)構(gòu)延伸到旋風(fēng)分離器錐形部分。這與圖2和圖3所示的低壓降旋風(fēng)分離器 不同。該低壓降旋風(fēng)分離器具有加長的切向入口和更長的總長度。本發(fā)明提供 一種與常規(guī)的旋風(fēng)分離器具有相同總長的，而且與低壓降錐形旋風(fēng)分離器具有 相同流動面積的錐形旋風(fēng)分離器。這樣將本發(fā)明旋風(fēng)分離器容納在汽包時，其 所占汽包的體積與常規(guī)的錐形旋風(fēng)分離器基本相同。
在圖1所示的常規(guī)的旋風(fēng)分離器分離器，旋風(fēng)分離器錐形的軸向長度，同
時延伸的軸向入口誠，大約占齡分離器總高度的1/2。根據(jù)本發(fā)明，入口的 軸向長度保持不變，但臥口的水平長度增加了大約7/16英寸，相當(dāng)于入口開 口的流動面積增加了約28 %，分離器入口的整個寬度增加了約16%。
在不嚴(yán)重影響分離器容積的情況下，與常規(guī)的分離器相比這個改進(jìn)可以顯 著的減少分離器的壓降。在不嚴(yán)重影響分離器容積的情況下，這個改型可以與 圖2禾睏3所示的低壓將旋風(fēng)分離器具有大約相同的效率。本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn) 是將低壓旋風(fēng)分離器設(shè)置在汽包中，而這種汽包是不能容納圖2和圖3中所示 的較長長度的低壓降旋風(fēng)分離器。
表明本發(fā)明特征的各種新穎性特征在附加的權(quán)利要求中詳細(xì)地指出，并形 成其公開的一部分。為了更好的理解本發(fā)明，它的操作優(yōu)點(diǎn)和使用目的，下面 參考附圖和本發(fā)明的最佳實施例進(jìn)行示例說明。


在下列附圖中
圖1是常規(guī)錐形分離器的垂直剖視圖2是專利US5033915中描述的低壓降旋風(fēng)分離器；
圖3是圖2中分離器的7K平剖視圖4是本發(fā)明旋風(fēng)分離器的垂直剖視圖5是圖4中所示的分離器的7jC平剖視圖6A是常規(guī)旋風(fēng)分離器與專利US5033915中描述的低壓降旋風(fēng)分離器的 夾帶水分與蒸汽流量的曲線圖6B是常規(guī)旋風(fēng)分離器與本發(fā)明常規(guī)長度的低壓降旋風(fēng)分離器的夾帶水 分與蒸汽流量的曲線圖7A是常規(guī)旋風(fēng)分離器與專利US5033915中描述的低壓 形分離器的 錐形旋風(fēng)壓降與流量的曲線圖7B是常規(guī)旋風(fēng)分離器與本發(fā)明常規(guī)長度的低壓降旋風(fēng)分離器的錐形旋 RE降與流量的曲線圖8是常規(guī)旋風(fēng)分離器與本發(fā)明常規(guī)長度的低壓降旋風(fēng)分離器的夾帶水分 與蒸汽流量的曲線圖9A是本發(fā)明旋風(fēng)分離器的切向入口；以及
圖9B是用于將圖9A中切向入口連接到例如飽和蒸汽管線的連接箱。
特別參照附圖，在幾個附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的或功能相似的元
件。特別參照圖4和5，如同圖4和5那樣實施的本發(fā)明包繊常f射己為40的 安裝在汽包(未示出)上的錐形旋風(fēng)分離器。優(yōu)選的是，本發(fā)明的旋風(fēng)分離器 40適于安裝在內(nèi)徑小于60英寸的汽包內(nèi)側(cè)。
旋風(fēng)分離器的作用，過在分離器內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)蒸汽和水的混合物，從而 提高將蒸n/水的混合物分離為蒸汽和水的效率。由于水的質(zhì)量較大使其移動到 旋轉(zhuǎn)蒸汽的外部，留下聚集的蒸汽Mil上部的圓筒形開口50排出。從出口50， 蒸汽被常規(guī)的洗滌器和其它設(shè)備(未示出)進(jìn)一步分離和處理。
從混合物中分離出的水從較低的圓筒形部分42和分離器40底部處的環(huán)狀 水出口 44排出。分離器40包括主錐狀部分41 。
軸向延長的切向連接的蒸n/水入口 46與分離器連接。最佳如附圖5所示， 在入口 46和分離器40內(nèi)部之間的切向開口相當(dāng)于分離器40周向大致1/3。如 附圖1， 2和3舉例說明的分離器，附圖4和5的最大的內(nèi)部直徑約為11.5英寸 的分離器40，具有一個在切向外壁48和內(nèi)壁54的內(nèi)邊緣52之間在上部7K平部
分的寬度為21)(6英寸的入口46。如附圖9A所示，根據(jù)本發(fā)明，入口46的寬
高比為l: 4。附圖l所示的常規(guī)分離器，該比例約為l: 5，如附圖2和3所示 的低壓降分離器，該比例約為l: 6.5。
在所述實施例中，入口 46的軸向長度約是殼體^J定風(fēng)分離器40軸向長度 的1/2。
通過大量的i，將圖4和5所示的新型錐形旋風(fēng)分離器40與常規(guī)的如圖1 所示的旋風(fēng)分離器以及圖2和3所示的低壓降旋風(fēng)分離器盼性肖腿行比較。
在圖6—8中，將本發(fā)明的低壓降旋風(fēng)分離器40的性能與圖2和3中所示 的標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器和較高的低壓降旋風(fēng)分離器的性育腿行比較。如附圖6所示， 分離器的蒸汽流量相同。在附圖6中，根據(jù)流動和壓力^f牛，壓降M^、量可在 25%到40%之間變動。
基于圖6_8所示的數(shù)據(jù)，新型低壓錐形旋風(fēng)分離器40的性能闡述如下 (1)與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑11.5英寸的錐形旋風(fēng)分離器具有相同的蒸汽容積，以及(2)與
標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑11.5英寸的錐形旋風(fēng)分離器相比壓降少30%。
根據(jù)本發(fā)明，S31—個相對簡單的意料不至啲方式的改進(jìn)取得了相當(dāng)大的 進(jìn)步。
已出示了具體實施方式
和詳細(xì)的闡述舉例說明了本發(fā)明原理的應(yīng)用，可理 解的是在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本發(fā)明也可以有其它的實施方式。
權(quán)利要求
1、一種從蒸汽/水混合物中將蒸汽從水中分離的旋風(fēng)分離器，包括分離器殼體，該分離器殼體具有沿軸線長度的錐形部分、上部邊緣和下部邊緣，上部圓筒形蒸汽出口部分連接到錐形部分的上部邊緣并具有用于從殼體向外部排出蒸汽的中心開口；下部圓筒形水出口部分，所述下部圓筒形水出口部分設(shè)有將水從殼體向外排出的下部水出口環(huán)；以及與殼體切向連接的軸向延長的蒸汽/水混合物入口，該入口寬高比約為1∶4，軸向長度相當(dāng)于殼體軸向長度的約50％，所述入口包括切向的外壁和具有內(nèi)部邊緣的內(nèi)壁，所述入口在外壁和內(nèi)部邊緣之間的上部寬度為211/16英寸，其中，所述入口在錐形部分的整個軸向長度上延伸。
2、 一種從蒸^/水混合物中將蒸汽從水中分離的旋風(fēng)分離器，包括分離器殼體，該分離器殼體具有沿軸線長度的錐形部分、上部邊緣和下部 邊緣，上部圓筒形蒸汽出口部分連接到錐形部分的上部邊緣并且具有用于從殼體向外部排出蒸汽的中心開口；下部圓筒形水出口部分，所述下部圓筒形水出口部分具有將水從殼體向外 排出的下部水出口環(huán)，所述殼體最大的內(nèi)徑為11.5英寸；以及與殼體切向連接的軸向延長的蒸^/水混合物入口，該入口寬高比約為1: 4，軸向長度相當(dāng)于殼懶由向長度的約50%，所述入口包括切向的外壁和具有內(nèi)部 邊緣的內(nèi)壁，戶誠入口在外壁禾吶部邊纟fe間的上部寬度約為21)^英寸，其中，戶; ^A口在錐形部分的節(jié)由向長度上延伸。
3、 一種從蒸n/水混合物中將蒸汽力A7K中分離的旋風(fēng)分離器，包括分離器殼體，該分離器殼體具有沿軸線長度的錐形部分、上部邊緣和下部 邊緣，上部圓筒形蒸汽出口部分連接到錐形部分的上部邊緣并且具有用于從殼體向外部排出蒸汽的中心開口；以及下部圓筒形水出口部分，所述下部圓筒形水出口部分具有將水從殼體向外排出的下部水出口環(huán)，所述殼體的最大內(nèi)徑為11.5英寸，與殼體切向連接的軸向延長的蒸n/水混合物入口，所述入口寬高比約為1: 4，入口在錐形部分的整個軸向長度上延伸，所述入口包括切向的外壁和具有內(nèi)部邊緣的內(nèi)壁，所述入口在外壁和內(nèi)部ii^之間的最大寬度約為2^^英寸。
全文摘要
應(yīng)用在鍋爐汽包中的從蒸汽/水混合物中將蒸汽從水中分離的錐形旋風(fēng)分離器，包括具有上部和下部圓筒形部分的錐形部分。使用一個延伸到分離器錐形部分軸向長度的加寬的切向入口，公開的分離器采用寬度增加約16％的入口，使得在不降低蒸汽容積下卻具有充分小的壓降。而這種分離器的入口形式?jīng)]有增加分離器的整個長度卻使其可用在較小直徑的汽包中，這是現(xiàn)有的常規(guī)使用的分離器無法實現(xiàn)的。
文檔編號B04C5/04GK101337207SQ20081021032
公開日2009年1月7日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者M·J·阿爾布雷克特 申請人:巴布考克及威爾考克斯公司