一种射流式气固分离装置，涉及锅炉燃烧器中的浓淡分离技术及设备。该装置由一次流直管段，与该直管段相连接的扩张管段，以及设置在扩张管段中心的芯管组成。本发明专利技术利用气固两相流体惯性的差异，通过扩张管后产生射流将其快速分离，分离后的浓股流体通过芯管来收集，淡股流体通过外围的环形通道来收集。本发明专利技术直接提供了分离后浓股处于中心的分离效果，磨损轻，压降小，可以调节，分离效果好，结构简单。用于旋流燃烧器的一次风分离可以大大提高燃烧器的效率和稳燃特性，有利于防止燃烧器区域的结渣和高温腐蚀，且寿命长，运行稳定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种气固分离装置，特别涉及锅炉燃烧器中的浓淡分离技术及设备。
技术介绍
燃烧器是锅炉的关键部件之一，其性能直接影响锅炉的稳定性、燃烧效率、NOX的生成、结渣特性和高温腐蚀等指标。浓淡燃烧是近几十年来提出并广泛应用于多种直流、旋流低NOX燃烧器的关键技术之一，为创造燃烧初期富燃料燃烧，降低NOX的生成提供了前提调件。目前国内外已经有多种浓淡分离技术，如①利用燃烧器入口的弯头靠惯性将一次风分为并列的浓淡两股，例如B&W公司的DRB和PAX燃烧器，三菱公司的PM燃烧器等；②旋流分离技术，例如波兰的NSZ、NSW燃烧器，和IHI的WR型燃烧器等靠安装旋流分离器(或轴向导流叶片)将一次风分为中间的淡股一次风和外围的浓股一次风；③径向分离技术，如哈工大的径向浓淡旋流燃烧器在一次风道中加入百叶窗式浓缩器，可将一次风分为内浓外淡的两股；④蜗壳式分离器，该技术通过切向进风或者蜗壳的内叶片利用离心力将一次风分为浓股和淡股，浓股的一次风粉混合物在淡股的周围喷入炉膛；⑤在一次风管道中加装钝体，靠惯性使一次风分为内淡外浓两股。以上所列的各种气固分离技术都有一个共同的缺点就是磨损严重，阻力大，既提高了电厂锅炉的运行成本，又降低了锅炉运行的安全性。另外上述分离中除了径向分离技术(中国专利一种径向浓淡旋流煤粉燃烧器，CN93244359.1)以外都不能直接形成内浓外淡的分离效果，需要一些设备重新布置实现内浓外淡的合理状态，否则不利于旋流燃烧器的稳燃、高效、防结渣、防高温腐蚀等性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种射流式气固分离装置，即利用气固两相流中不同相惯性的差异，采用射流的方法直接将气固两相流分离为内浓外淡的两股气流，以降低分离装置的磨损，减小分离的阻力，延长分离装置的寿命，降低分离装置的运行成本，提高应用浓淡分离技术的燃烧器的安全稳定性以及分离效果。本专利技术的技术方案如下一种射流式气固分离装置，其特征在于该装置由一次流直管段，与该直管段相连接的扩张管段，以及设置在扩张管段中心的芯管组成；所述的扩张管段由扩张过渡段和直管段组成。本专利技术的技术特征还在于在所述的扩张管段后面设有外渐缩管段，在所述的芯管后面设有内渐缩管段；所述的渐缩管段由渐缩过渡段和直管段组成。本专利技术提供的另一种射流式气固分离装置，其特征在于芯管和扩张管段后面连接有二级分离结构，所述的二级分离结构包括设置在所述的扩张管段后面的二次外扩张管段和外渐缩管段，设置在所述芯管后面的内扩张管段以及设置在内扩张管段内的二级芯管。在上述方案的基础上，所述装置可以采用多级分离结构串联，以进一步提高中心浓股气流的浓度。本专利技术所述的扩张过渡管段采用线性扩张管段或弧形扩张管段；所述的渐缩过渡管段采用线性渐缩管段或弧形渐缩管段。在本专利技术所述的芯管与扩张管段直管部分之间通过焊接在扩张管上的横向隔板和焊接在芯管上的凹槽活动连接，芯管与扩张管扩张部分之间安装一个轴向调节拉杆，该轴向调节拉杆与焊接在扩张管上的横向隔板和焊接在芯管上的凹槽共同组成一个调节机构，通过调节拉杆调节芯管和一次流直管段之间的轴向距离，以根据需要改变浓淡分离的分离效果。本专利技术所述的芯管直径在0.5～1.5D之间；扩张管段直径在1.5～4D之间，所述的D为一次流直管段的内径。本专利技术与现有技术相比具有以下优点及突出性效果利用气固两相流中不同相惯性的差异，采用射流的方法实现气固两相流的浓淡分离，固体颗粒不经过阻挡装置改变方向，直接从一次流直管段进入芯管，磨损轻，阻力小，为燃烧器提供直接将浓股分离在中心的效果，分离效率高，同时内外浓淡的浓度可以调节；该装置结构简单，占用空间小。应用于旋流燃烧器中无需特意将浓粉用管道引到中心，大大提高燃烧器的燃烧效率和稳燃特性，有利于防止燃烧器区域的结渣和高温腐蚀，寿命长，运行稳定。附图说明图1为本专利技术提供的一种实施例的结构原理示意图。图2为图1的A-A剖面图，表示出芯管与扩张管段的连接结构。图3为图2的B-B剖面图。图4为本专利技术提供的另一种实施例的结构原理示意图。图5为本专利技术提供的又一种实施例的结构原理示意图。图6为图5所描述装置的多级串联结构原理示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的工作原理、具体结构及实施作进一步的说明本专利技术根据气固两项流中不同相惯性的差异，利用扩张管段产生射流将气固两相流体进行浓淡分离，固体大颗粒富集在射流中央，而气相及部分小颗粒则向周围扩张。从一次流直管段1中经扩张管段2射流出来的流体中的浓股将被芯管3收集，而淡股被芯管和扩张管段之间的环形通道收集。图1为本专利技术提供的一种实施例的结构原理示意图。它由一次流直管段1，与该直管段相连接的扩张管段2，以及设置在扩张管段中心的芯管3组成，所述的扩张管段由扩张过渡段和直管段组成。图2为图1的A-A剖面图，表示出芯管与扩张管段的连接结构，图3为图2的B-B剖面图。芯管和扩张管段之间通过焊接在扩张管段上的横向隔板9和焊接在芯管上的凹槽10活动连接。芯管与扩张管扩张部分之间安装一个轴向调节拉杆11，该轴向调节拉杆11与焊接在扩张管上的横向隔板和焊接在芯管上的凹槽共同组成一个调节机构，通过调节拉杆调节芯管和一次流直管段之间的轴向距离，从而调节浓淡分离的效果。芯管的内径根据浓淡分离程度的需要一般在0.5～1.5D之间调节；扩张管采用的形式以可以产生射流为原则，扩张管直管段的内径一般在1.5～4D之间选择。图4为本专利技术提供的另一种实施例的结构原理示意图。它主要由一次流直管段1，与该直管段相连接的扩张管段2，设置在扩张管段中心的芯管3以及分别与芯管和扩张管相连的内渐缩管道4和外渐缩管道5组成。气固两相流体经芯管3和扩张管2分离后的流速有所下降，分别通过内渐缩管道4和外渐缩管道5将流速恢复。图5为本专利技术提供的又一种实施例的结构原理示意图。它主要由一次流直管段1、与该直管段相连接的扩张管段2、设置在扩张管段中心的芯管3和连接在后面的二级分离结构组成。所述的二级分离结构包括设置在所述的扩张管段后面的二次外扩张管段7和外渐缩管段5，设置在所述芯管后面的内扩张管段6以及设置在内扩张管段内的二级芯管8。经射流分离后被芯管收集的浓股又经过内扩张管段产生射流，再次进行分离，分离后的二级浓股被二级芯管收集；二级淡股经二次扩张管段和二级芯管间的环形通道与原环形通道中的淡股混合。图6为图5所描述装置的多级串联结构原理示意图。它主要由一次流直管段1，与该直管段相连接的扩张管段2，设置在扩张管段中心的芯管3以及多个二级分离结构组成。一次流经射流分离后的被芯管收集的浓股又经二级扩张管段产生射流，进行再次分离。以后各级分离的二级浓股被下一个二级芯管收集；二级淡股经二次扩张管段和二级芯管间的环形通道与原环形通道中的淡股混合。芯管收集的浓股被分离多次，以提高浓股气流的浓度。权利要求1.一种射流式气固分离装置，其特征在于该装置由一次流直管段(1)，与该直管段相连接的扩张管段(2)，以及设置在扩张管段中心的芯管(3)组成；所述的扩张管段由扩张过渡段和直管段组成。2.按照权利要求1所述的一种射流式气固分离装置，其特征在于在所述的芯管(3)后面设有内渐缩管段(4)，在所述的扩张管段后面设有外渐缩管段(5)；所述的渐缩管段由渐缩过渡段和直管段组成。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种射流式气固分离装置，其特征在于：该装置由一次流直管段（１），与该直管段相连接的扩张管段（２），以及设置在扩张管段中心的芯管（３）组成；所述的扩张管段由扩张过渡段和直管段组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张海，王卫良，岳光溪，吕俊复，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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