一種旋風分離器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種旋風分離器，包括分離器入口煙道、分離器筒體、分離器排氣管，分離器排氣管包含至少一段變截面管，其最小斷面半徑與最大斷面半徑之比在0.4～1之間，排氣管各截面中與分離器筒體的偏心距最大值與分離器筒體直徑之比在0～0.5之間，分離器筒體包括相連的柱筒和錐筒，且錐筒高度與柱筒高度之比在0.9～2.2之間；本實用新型能有效提高旋風分離器的分離效率，并適用于較多的爐型，同時維持分離器阻力基本不變，滿足高參數(shù)的需要，從而有利于鍋爐運行更加節(jié)能、高效。
【專利說明】一種旋風分離器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種用于循環(huán)流化床鍋爐的旋風分離器。

【背景技術(shù)】
[0002]旋風分離器作為保證循環(huán)流化床鍋爐具有一定顆粒循環(huán)倍率、燃燒效率和脫硫效率的關(guān)鍵設(shè)備，其性能直接影響整個循環(huán)流化床鍋爐的總體設(shè)計、系統(tǒng)布置及鍋爐運行能效，因此對旋風分離器性能的優(yōu)化一直是CFB鍋爐發(fā)展過程中的熱門研究方向之一。
[0003]現(xiàn)有的旋風分離器，均包括分離器入口煙道、分離器筒體、分離器排氣管，入口煙道與分離器筒體的上部內(nèi)腔相連，排氣管位于分離器筒體的上端；為適應(yīng)循環(huán)流化床鍋爐的大型化，大型電站循環(huán)流化床鍋爐需要大體積、大容量的旋風分離器，但是，超大體積的旋風分離器不僅結(jié)構(gòu)笨重、流動阻力大，而且隨著平均旋轉(zhuǎn)半徑的增大，由于分離器排氣管為直管，分離器內(nèi)旋流強制渦的流動特性受到影響，其分離效率嚴重降低。
[0004]盡管唐家毅等(循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器入口煙道內(nèi)氣固流動特性的試驗研究[J].動力工程，2009，29 (4) =348-352.)對CFB鍋爐改進型長煙道和傳統(tǒng)型短煙道進行冷態(tài)試驗和數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)長煙道更有利于提供足夠大的加速度和顆粒預分離，可明顯提高分離效率，但水平布置長煙道需要更大的空間且受限于鍋爐的整體布置方案，并非所有爐型均可借鑒。
[0005]專利一容許煙道氣體進入旋風分離器的進汽管(專利申請?zhí)?00100995.8)提出通過在入口煙道內(nèi)加裝導流裝置從而提高分離器的分離效率，然而電站鍋爐分離器入口煙道內(nèi)在高溫環(huán)境下干燒并一直受到高速顆粒撞擊，容易在導流板生根點處產(chǎn)生損壞，成為分離器乃至整個鍋爐安全運行的隱患，加之CFB鍋爐燃料的多樣性，對導流板的腐蝕會加速上述導流板的損壞過程。
[0006]專利一循環(huán)流化床旋風分離器結(jié)構(gòu)(專利申請?zhí)?201020614646.6)提出通過下傾的入口煙道結(jié)構(gòu)提高分離器的分離效率，然而在冷態(tài)條件下，試驗臺級別的試驗結(jié)果表明，在分離器效率提高的同時，分離器的壓降也有所提高，即分離器效率的提高是以能耗的增加為代價。
[0007]以上均限制了循環(huán)流化床鍋爐向著更高參數(shù)、更低能耗以及更加清潔的方向發(fā)展。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種旋風分離器，它能有效提高旋風分離器的分離效率，并適用于較多的爐型，同時維持分離器阻力基本不變，滿足高參數(shù)的需要，從而有利于鍋爐運行更加節(jié)能、高效。
[0009]為達到上述目的，本實用新型的一種旋風分離器，包括分離器入口煙道、分離器筒體、分離器排氣管，其特征是:分離器排氣管包含至少一段變截面管，其最小斷面半徑與最大斷面半徑之比在0.4?I之間，排氣管各截面中與分離器筒體的偏心距最大值與分離器筒體直徑之比在O?0.5之間，分離器筒體包括相連的柱筒和錐筒，且錐筒高度與柱筒高度之比在0.9?2.2之間。
[0010]本實用新型由于采用變截面的分離器排氣管，可提高分離器內(nèi)旋流強制渦的流動特性，同時采用帶有偏心結(jié)構(gòu)的排氣管，更適合單進口分離器在氣固流動上的非對稱特性(特別適合于成灰特性較細的煤種，但同時由于其部分偏心的結(jié)構(gòu)也會使分離器壓降增大，因此需要綜合考慮)，有利于提高旋風分離器的分離效率，并可適用于較多的爐型；錐筒與柱筒高度之比采用該比例，延長了分離器的尺寸，有利于提高大型分離器的分離效率；
[0011]作為本實用新型的進一步改進，錐筒與水平面所夾的銳角為a，且a ^ 70 ;錐筒與水平面間所成銳角角度較大，可為分離器內(nèi)物料的堆積提供充足的空間用于形成自然堆積，即可針對不同煤質(zhì)，獲得適合的錐筒形狀，從而在提高分離器效率的同時，保證能耗最低；
[0012]作為本實用新型的進一步改進，所述分離器入口煙道位于柱筒的切向上，分離器入口煙道的外緣位于柱筒的外徑之外，分離器入口煙道通過弧形的連接管與柱筒相連；分離器入口煙道與柱筒通過類似蝸殼結(jié)構(gòu)連接管相連，可維持分離器阻力基本不變，從而有利于鍋爐運行更加節(jié)能、高效。
[0013]綜上所述，本實用新型能有效提高旋風分離器的分離效率，并適用于較多的爐型，同時維持分離器阻力基本不變，滿足高參數(shù)的需要，從而有利于鍋爐運行更加節(jié)能、高效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型中實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1的俯視圖。
[0016]圖3為本實用新型中實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為圖3的俯視圖。
[0018]圖5為本實用新型中實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0020]實施例一
[0021]如圖1和圖2所示，該旋風分離器，包括分離器入口煙道1、相連的分離器柱筒2和分離器錐筒3、分離器排氣管4，所述分離器入口煙道I位于分離器柱筒2的切向上，分離器入口煙道I的外緣位于分離器柱筒2的外徑之外，分離器入口煙道I通過弧形的連接管5與分離器柱筒2相連；分離器排氣管4與分離器柱筒2和分離器錐筒3同心，其中分離器排氣管4為變截面的錐管，其最小斷面半徑rmin與最大斷面半徑rmax之比為0.41，其小端在上；分離器錐筒3與水平面所夾的銳角為α，α =77° ;分離器錐筒3高度為h，分離器柱筒2聞度為H，且h/H=l.1 ο
[0022]本實用新型由于采用變截面的錐形分離器排氣管4，可提高分離器內(nèi)旋流強制渦的流動特性，有利于提高旋風分離器的分離效率，并可適用于較多的爐型；相比于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，將錐筒3與柱筒2高度之比控制在一個合適的范圍，延長了分離器的尺寸，有利于提高大型分離器的分離效率；錐筒3與水平面所夾的銳角為α采用較大的角度，可為分離器內(nèi)物料的堆積提供充足的空間用于形成自然堆積，即可針對不同煤質(zhì)，獲得適合的錐筒形狀，從而在提高分離器效率的同時，保證能耗最低；
[0023]旋風分離器的內(nèi)部流動相當復雜，近年來越來越多的研究設(shè)計人員開始采用計算流體動力學(CFD)來分析分離器內(nèi)的氣固兩相流場，采用雷諾應(yīng)力模型對旋風分離器的氣相流場進行了數(shù)值模擬，同時利用拉格朗日法模擬了分離器內(nèi)顆粒的運動軌跡，發(fā)現(xiàn)上述實施方式在采用蝸殼結(jié)構(gòu)的連接管5時，具有較高的分離器效率，可維持分離器阻力基本不變，滿足高參數(shù)的需要，分離器能耗最低，從而有利于鍋爐運行更加節(jié)能、高效。
[0024]實施例二
[0025]如圖3和圖4所示，本實施例的旋風分離器，包括分離器入口煙道6、分離器筒體7、分離器排氣管8，分離器筒體7為圓柱筒，所述分離器入口煙道6位于分離器筒體7的切向上，其中排氣管8的各斷面同心并為上大下小的錐管，且其最小斷面半徑rmin與最大斷面半徑rmax之比在0.5 ;
[0026]與實施例一類似，本實施方案分離器排氣管8與分離器筒體7同心，同樣米用雷諾應(yīng)力模型對旋風分離器的氣相流場進行了數(shù)值模擬，同時利用拉格朗日法模擬了分離器內(nèi)顆粒的運動軌跡，發(fā)現(xiàn)上述實施方式在采用傳統(tǒng)切向入口煙道時具有較高的分離器效率，且分離器能耗較低；分離器筒體7為圓柱筒，為分離器內(nèi)物料的堆積提供更大的空間用于形成自然堆積，適用于不同煤質(zhì)。
[0027]實施例三
[0028]如圖5所示，本實施例的旋風分離器包括分離器入口煙道9、相連的分離器柱筒10和分離器錐筒11、分離器排氣管12，其中分離器排氣管4的各斷面不同心并包含兩段變截面的錐管，其最小斷面半徑處位于分離器排氣管12的中部，其最小斷面半徑rmin與最大斷面半徑rmax之比為0.7 ;排氣管最小截面與分離器柱筒10的偏心距Dmax最大，該偏心距Dmax與分離器柱筒10的直徑之比為0.15。分離器錐筒11與水平面所夾的銳角α =80° ;分離器錐筒11為h，柱筒高度為H，且h/H=L38。
[0029]本實施例與實施例一的區(qū)別在于:分離器排氣管12的形狀與其它參數(shù)設(shè)置不同，同時采用帶有偏心結(jié)構(gòu)的排氣管12，更適合單進口分離器在氣固流動上的非對稱特性，并采用在豎直方向上帶轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)的入口煙道9時具有較高的分離器效率，本實施例更適合于針對成灰顆粒極細的煤種。
【權(quán)利要求】
1.一種旋風分離器，包括分離器入口煙道、分離器筒體、分離器排氣管，其特征是:分離器排氣管包含至少一段變截面管，其最小斷面半徑與最大斷面半徑之比在0.4?I之間，排氣管各截面中與分離器筒體的偏心距最大值與分離器筒體直徑之比在O?0.5之間，分離器筒體包括相連的柱筒和錐筒，且錐筒高度與柱筒高度之比在0.9?2.2之間。
2.如權(quán)利要求1所述的一種旋風分離器，其特征是:錐筒與水平面所夾的銳角為α，且α 彡 70。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種旋風分離器，其特征是:所述分離器入口煙道位于柱筒的切向上，分離器入口煙道的外緣位于柱筒的外徑之外，分離器入口煙道通過弧形的連接管與柱筒相連。
【文檔編號】B04C5/081GK204159462SQ201420201549
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】聶立, 魯佳易, 蘇虎, 鞏李明, 黃敏 申請人:東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司