一种旋风分离器在循环流化床锅炉中的布置结构制造技术

一种旋风分离器及其在循环流化床锅炉中的布置结构，该旋风分离器的分离器筒体３的上端内偏心布置一中心筒２，中心筒２采用带拔梢的收缩管结构，分离器进口１的加速段设计一个７°～１１°的倾斜角，两旋风分离器对称布置在循环流化床锅炉的炉膛截面９与尾部对流受热面７之间，旋风分离器采用内侧切向进风即炉膛中间进风的方式，即两个旋风分离器的分离器进口１呈“Ｗ”型形状布置；两个旋风分离器的分离器出口６通过一“Ｍ”型烟罩与尾部对流受热面７连接，构成“ＷＭ”型，在提高锅炉燃烧效率的同时，改善旋风分离器内部和进、出口处的流场，提高循环流化床锅炉的经济性和适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热能工程应用
，具体涉及一种旋风分离器的结构及其 在循环流化床锅炉中的布置结构。
技术介绍
旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一，其主要作用是将大量的高 温固体物料从烟气中分离出来，通过回料器送回燃烧室，保证燃料和石灰石反 复燃烧和反应，以达到最佳的燃烧效率和脱硫效率。它的分离效率大小决定着 灰循环倍率的高低和炉膛物料的粒径分布，不仅影响燃尽，还影响传热和脱硫效果。旋风分离器中颗粒分离的机理是颗粒随气流沿切向进入分离器以后，由 于离心力的作用克服气流的阻力向壁面运动，到达壁面附近后，由于边界层内 较小的湍流，颗粒沿着壁面进入回料管，从而得到分离。因为旋风分离器的结 构简单可靠，能耗较小，耐高温，操作维护方便且可分离小至5 15ym的粉 尘，被广泛应用于化工、冶金、矿业、建材、机械、电力、轻纺等行业，特别 是在中小型锅炉和多级除尘系统中作为初级除尘设备获得普遍应用。对于粒径小于5 y m的微细颗粒，由于其所受到的离心力小于气流对其的 阻力，因此， 一般来说，这一类颗粒很难得到分离。随着工业装置生产规模的 提高以及操作条件变得更为苛刻，对旋风分离器性能的要求也不断提高。 一方 面要求旋风分离器有更强的捕集细粉的能力；另一方面要求旋风分离器的压降 进一步减少，以降低能耗。所以，迫切需要研究出高效能且低能耗的新型旋风 分离器。而通常是采用有针对性地开发新结构或优化各部分尺寸的匹配关系的 方法来减少不利因素的影响，以达到高效的目的。目前在《100MW的循环流化床锅炉上使用旋风分离器时大多选用两个分 离器，从炉膛出来的高温烟气直接由两个分离器的外侧水平切向进入分离器筒 体，并在筒体内部旋转，产生离心力，在离心力和气流阻力的共同作用下，达 到分离较大颗粒物料的目的。这种分离器结构简单，效率较高，但也存在一定 的问题，主要表现在以下几个方面(一) 炉膛出口烟气由两个分离器的外侧切向进入分离器筒体，造成炉膛 两个出口中间形成较大的涡流区，涡流区的存在使分离器的进口段流场受到干 扰，并使分离器内部空气动力场产生畸变，很大程度上影响了分离器内部和出 口处流场的均匀性，严重影响分离器效率的提高，达不到预期的分离效率，从 而影响锅炉循环效率；(二) 旋风分离器进口段的水平进风方式会使部分烟气未经分离直接从分离器中心筒出口排出，降低分离效率；(三) 传统的旋风分离器中心筒和旋风筒同心圆布置，中心筒选用直筒形，旋流强度小，分离效率有待改善；(四) 轴对称布置的两个分离器出口由一个矩形烟箱连接，烟气由分离器 出口流出后在矩形烟箱内混合，存在较大的涡流区，不仅影响了尾部对流受热 面的传热效果，也加剧了对尾部受热面的磨损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出了一种旋风分离器及其 在循环流化床锅炉中的布置结构，在提高锅炉燃烧效率的同时，改善旋风分离 器内部和进、出口处的流场，提高循环流化床锅炉的经济性和适应性。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案一种旋风分离器，包括一分离器筒体3，分离器筒体3上配置有分离器进 口l，分离器筒体3的下端连通有分离器锥体4，分离器锥体4下端连通有回 料管5，分离器筒体3的上端内偏心布置一中心筒2，中心筒2采用带拔梢的收縮管结构，分离器进口 1的加速段设计一个7° 11°的倾斜角。一种旋风分离器在循环流化床锅炉中的布置结构，两旋风分离器对称布置 在循环流化床锅炉的炉膛截面9与尾部对流受热面7之间，分离器进口l与炉膛截面9相连通，分离器出口6与尾部对流受热面7相连通，旋风分离器采用内侧切向进风即炉膛中间进风的方式，即两个旋风分离器的分离器进口i呈"w"型形状布置；两个旋风分离器的分离器出口6通过一 "M"型烟罩与尾部对流受热 面7连接，构成"丽"型。本专利技术与现有技术相比，具有以下技术特征1) 旋风分离器进口i的加速段设计一个7° ir的倾斜角，使旋风分离器上部气流旋转加强，流场均匀，减少气流由分离器出口6短路进入中心筒2 的出口 ，并在很大程度上减少旋风分离器内部的涡流区，从而使气流更加顺畅， 使旋风分离器的效率能够达到预期值，因而减少固体不完全燃烧损失(q4)， 提高锅炉效率；2) 旋风分离器的中心筒2采用带拔梢的收縮管和偏心布置。相比于传统的 同心圆出口，偏心出口气流旋转强度大、分离性能更好，可以使用更短的中心 筒出口管，由于中心筒出口管材料一般为较昂贵的高合金耐热材料，可以节约 成本，提高经济性。随着中心筒出口管的变短，分离器阻力减小，锅炉的适应 性更好，可以适应不同的燃料和负荷。3) 旋风分离器采用内侧切向进风即炉膛中间进风的方式，两个分离器筒 体3的分离器进口l呈"W"型形状布置；4) 两个分离器筒体3的分离器出口6通过一 "M"型烟罩与尾部对流受热 面7连接，构成"丽"型；"M"型出口可以平抑气流的旋转，更平稳的降低 气流流速，减少气流流速急剧下降形成的涡流区，进而避免物料颗粒在涡流区 的沉降、堆积、吹散过程造成的磨损，还可以改善对流受热面冲刷不均匀的现 象，改善传热性能。本专利技术强调的是旋风分离器从结构上是连接循环流化床锅炉炉膛和对流 竖井的关键部件，其设计不可能是独立的，需要和炉膛出口、对流竖井以及旋 风分离器本体进行系统设计，共同改善旋风分离器的进、出口流场和分离效率; 其次，旋风分离器是实现循环流化床锅炉高效率运转的关键部件，改善旋风分 离器的分离效率可以提高循环流化床锅炉的热效率。本专利技术能够将旋风分离器的设计和炉膛、旋风分离器本体以及旋风分离器 出口烟道及受热面的设计完全统一起来，而不是旋风分离器本体的独立设计， 旋风分离器系统的设计方法可以有效地减少炉膛内的涡流区，改善烟气在炉膛 中的充满度，相当于增大了炉膛的有效容积，延长燃料的燃尽时间，减小q4， 提高锅炉效率；同时可以使分离器前后和内部流场更加均匀，减小分离器前后和内部涡流区的存在对分离效率的影响，进一步提高锅炉效率，减轻磨损。 附图说明图1是本专利技术的旋风分离器的主视图。图2是本专利技术的旋风分离器在循环流化床锅炉中的布置结构剖视图。 图3是本专利技术的中心筒2的结构示意图。图4是两个旋风分离器的分离器进口 1呈"W"型形状布置结构示意图。 图5是本专利技术的"M"型烟罩的结构示意图。图6是传统旋风分离器与本专利技术的旋风分离器内部压力分布图，6 (a)为 传统旋风分离器内部压力分布图，6 (b)为本专利技术的旋风分离器内部压力分布图。图7是炉膛出口即也是旋风分离器入口处的流线图，7 (a)为传统炉膛出 口处的流线图，7 (b)为本专利技术的旋风分离器炉膛出口处的流线图。图8是分离器出口 6即尾部对流受热面7入口处的速度分布图，8 (a)为 传统分离器出口处的速度分布图，8 (b)为本专利技术的旋风分离器出口处的速度 分布图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。参见图l， 一种旋风分离器，包括一分离器筒体3，分离器筒体3上配置 有分离器进口l，分离器筒体3的下端连通有分离器锥体4，分离器锥体4下 端连通有回料管5，分离器筒体3的上端内偏心布置一中心筒2，中心筒2采 用带拔梢的收縮管结构，分离器进口 1的加速段设计一个7° 11°的倾斜角。从炉膛出口出来的高温烟气经分离器进口 1沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋风分离器，包括一分离器筒体（３），分离器筒体（３）上配置有分离器进口（１），分离器筒体（３）的下端连通有分离器锥体（４），分离器锥体（４）下端连通有回料管（５），其特征在于，分离器筒体（３）的上端内偏心布置一中心筒（２），中心筒（２）采用带拔梢的收缩管结构，分离器进口（１）的加速段设计一个７°～１１°的倾斜角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，王海超，张知翔，王宏俐，贾晓琳，周津炜，温龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]