本實用新型屬于循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種旋風(fēng)分離器的雙筒內(nèi)渦輪中心筒結(jié)構(gòu)。

技術(shù)背景

旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床鍋爐的重要部件，旋風(fēng)分離器內(nèi)部的氣體流動是一種復(fù)雜的三維漩渦流動，攜帶固體顆粒的氣體沿切向進(jìn)入分離器筒體后，將在分離空間產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋流運動。這種旋流運動可以視作蘭金組合渦，其外旋流是一種準(zhǔn)自由渦，而內(nèi)旋流的渦核則類似于剛體旋轉(zhuǎn)的渦核。在旋流的外部，氣體從上向下運動，然后在中心處從下向上運動。其中，旋流外部區(qū)域的氣體向下運動對于將分離到壁面的固體顆粒帶到旋風(fēng)分離器底部的排塵口具有重要的作用。對于進(jìn)入分離空間的顆粒，將受到徑向向內(nèi)的阻力和徑向向外的離心力的共同作用。含塵氣體自一進(jìn)入旋風(fēng)分離器就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動，而氣體中攜帶的固體顆粒由于受到離心力的作用，自一進(jìn)入分離器氣固就開始發(fā)生分離。

隨著循環(huán)流化床鍋爐容量的增加，分離器結(jié)構(gòu)尺寸，特別是分離器的筒體直徑顯著提高，大爐型一般采用多個分離器并聯(lián)布置，對單個分離器的優(yōu)化設(shè)計方面不同設(shè)計廠家的處理方式略有不同，但總的出發(fā)點都是希望通過改善分離器內(nèi)的流場來減少顆粒的卷吸和夾帶。但從實際應(yīng)用情況來看，普遍存在分離效率低的問題。因此提高分離器分離效率，加強(qiáng)對細(xì)微顆粒的捕捉能力，對于提高循環(huán)流化床鍋爐的運行水平意義重大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種旋風(fēng)分離器的雙筒內(nèi)渦輪中心筒結(jié)構(gòu)，提高旋風(fēng)分離器的分離效率，改善循環(huán)流化床鍋爐運行的環(huán)保性和運行經(jīng)濟(jì)性。

為達(dá)到上述目的，本實用新型通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種旋風(fēng)分離器的雙筒內(nèi)渦輪中心筒結(jié)構(gòu)，包括插入分離器筒體2頂部的中心筒外筒5，設(shè)置在中心筒外筒5內(nèi)的中心筒內(nèi)筒6，設(shè)置在中心筒外筒5和中心筒內(nèi)筒6間的中心筒內(nèi)渦輪7，設(shè)置在中心筒內(nèi)筒6內(nèi)底部的中心筒導(dǎo)流罩8；

所述中心筒內(nèi)渦輪7采用螺旋流線型結(jié)構(gòu)，中心筒內(nèi)渦輪7的葉片旋向與氣流旋轉(zhuǎn)方向相異，中心筒內(nèi)渦輪7的葉片數(shù)目為1-8片，葉片切線與圓周方向的夾角即“葉片安放角”為10°～100°；所述中心筒導(dǎo)流罩8為彈頭狀。

所述的中心筒外筒5插入分離器筒體2的深度h是分離器筒體2高度的5％～20％，中心筒外筒5的直徑是分離器筒體2直徑的40～70％，中心筒內(nèi)筒6是中心筒外筒5直徑10％～60％。

所述的中心筒外筒5、中心筒內(nèi)筒6、中心筒內(nèi)渦輪7、中心筒導(dǎo)流罩8為耐熱不銹鋼整體鑄造而成，耐熱不銹鋼材質(zhì)為Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚8～20mm。

所述中心筒外筒5頂部固定方式為自由吊掛式固定，中心筒外筒5和分離器筒體2之間為自由配合，能夠相對滑動。

所述中心筒導(dǎo)流罩8的彈頭狀形狀為平頭、圓頭或橢圓頭。

所述的旋風(fēng)分離器整體阻力為0.5～1.5kPa，分離效率大于99.9％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1.雙筒內(nèi)渦輪中心筒減緩了氣流的周期性擺尾，減輕了二次揚塵，改善了旋風(fēng)分離器內(nèi)的流場分布，顯著提高了分離效率。

2.中心筒內(nèi)渦輪借鑒了航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計原理，分離器運行阻力低，分離效率高；中心筒內(nèi)渦輪的葉片旋向與氣流旋轉(zhuǎn)方向相異，這樣可以對氣流進(jìn)行有效的整流，降低阻流和二次渦流。

3.中心筒筒體長度僅為常規(guī)設(shè)計的一半，制造成本低，中心筒不易變形，整體傾斜中心筒使用壽命長，免更換、免維護(hù)。

4.加工制造和現(xiàn)場安裝難度低，新建機(jī)組和在役機(jī)組均易于實現(xiàn)。

附圖說明：

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖)。

圖3為本實用新型的中心筒內(nèi)渦輪示意圖，其中，圖3a為4葉片，圖3a為6葉片，圖3a為8葉片。

圖4為本實用新型的中心筒導(dǎo)流罩示意圖，其中，圖4a為橢圓頭，圖4a為平頭，圖4a為圓頭。

圖5為本實用新型的整體傾斜中心筒自由吊掛式固定方式示意圖。

圖6為本實用新型的中心筒內(nèi)渦輪示意圖。

圖7為本實用新型與傳統(tǒng)中心筒氣流擺尾范圍的比較，其中，圖7a為本實用新型中心筒氣流擺尾范圍，圖7b為傳統(tǒng)中心筒氣流擺尾范圍。

圖中：

1——分離器入口煙道 2——分離器筒體 3——分離器椎體

4——分離器立管 5——中心筒外筒 6——中心筒內(nèi)筒

7——中心筒內(nèi)渦輪 8——中心筒導(dǎo)流罩

具體實施方式：

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本實用新型并非只限于這些具體實施方式，任何在本實用新型基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)和變化，都在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

具體實施方式一：

某新建480t/h循環(huán)流化床鍋爐，參見圖1至圖7，該鍋爐2個旋風(fēng)分離器中心筒采用雙筒內(nèi)渦輪中心筒。分離器筒體2分別與入口煙道1和分離器錐體3相連接，分離器立管4設(shè)置在分離器錐體3下部，中心筒外筒5從上部插入分離器筒體2內(nèi)，中心筒外筒5頂部固定方式為自由吊掛式固定，和分離器筒體2之間為自由配合，熱態(tài)時能夠相對滑動，無膨脹死點。

為提高分離效率，中心筒外筒5和中心筒內(nèi)筒6內(nèi)部的中心筒內(nèi)渦輪7采用4葉片。中心筒外筒5插入分離器的深度是分離器筒體2高度的10％，中心筒外筒5直徑是分離器筒體2直徑的60％。

為提高強(qiáng)度和使用壽命，中心筒外筒5、中心筒內(nèi)筒6和中心筒內(nèi)渦輪7采用耐熱不銹鋼整體鑄造而成，耐熱不銹鋼材質(zhì)為Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚15mm。

上述旋風(fēng)分離器整體阻力為1.2kPa，分離效率99.9％。

具體實施方式二：

某在役240t/h循環(huán)流化床鍋爐，該鍋爐2個旋風(fēng)分離器中心筒采用常規(guī)設(shè)計。運行期間帶負(fù)荷能力不足，原中心筒插入深度是分離器筒體2高度的30％，直徑是分離器筒體2直徑的40％。

采用雙筒內(nèi)渦輪中心筒方式對鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒進(jìn)行了更換改造，中心筒外筒5插入分離器的深度是分離器筒體2高度的12％，中心筒外筒5直徑是分離器筒體2直徑的50％，中心筒外筒5頂部固定方式為自由吊掛式固定。

通過上述改造，鍋爐可以實現(xiàn)滿負(fù)荷運行，運行狀況和環(huán)保特性顯著改善。