CN1005462B - 水冷式旋风分离器 - Google Patents

Abstract

一种如下的旋风分离器，其中有一对管状件按同轴的，分隔着的管状配置，界定出一接收夹带有固体颗粒之气体的环形室。此种气体与颗粒在该环形室中回旋，借离心力使固体颗粒与气体分离。分离出的颗粒收集于一料斗中，而此气体则向上经过分离器到达外部设备。有一个绕外管件延伸的壳套，它是由一批平行的水冷壁管组成，这些管子让水绕该环形室循环，以减小热损失并使所需的内隔热材料减少到最小限度。

Description

水冷式旋风分离器

本发明涉及一种旋风分离器，特别涉及到从流化床燃烧室排出的气体中，分离出固体颗粒的那种分离器。

众所周知，流化床反应器出现期燃烧室、锅炉、气化器或蒸汽发生器等各种形式中。在常规的流化床设备中，让空气通过一多孔板或格栅，格栅支承仑一层特定的物料，通常包括如下的一种燃料混合物：高硫烟煤一类燃料以及用于吸收此种煤在燃烧时释放出的硫的吸收材料。由于空气通过流化床的结果，使流化床具有与沸腾流体相似的行为，促进着燃料的燃烧。这样一种设备，除了能显著减少进入大气中的含硫气体量外还可获得较高的传热速率（每单位体积上）、大致均匀的床温、较低的燃烧温度，并能减少侵蚀与锅炉污垢。

在流化床的燃烧过程中，流化空气通过流化床后与燃烧产物结合，带到流化床面的上方，这样就夹赋有流化床中大量的较细固体颗粒。为了从空气与气体的混合物中分离出夹带的固体颗粒，已开发了各种各样的技术，其中旋风分离器乃是最普遍的。在这样一类设备中，空气与夹带颗粒的气体的混合物在一环形室中打旋，借离心力从该混合物中分离出这类颗粒。

传统的旋风分离器常配备有整块的耐火材料制的外壁，耐磨损且能隔热，保证了外罩能在较冷的状态下工作。传统旋风分离器的这种壁，一般是将一层隔热的耐火材料，夹在居于内侧的硬质耐火材料与处于外层的金属壳二者之间。为了实现应有的隔热作用，以上各层都需相当的厚，这样就增大了分离器的体积、重量与成本。而且，外层的金属壳不能再同外界绝热，不然，就会使其温度升高到1500°F，远超过它可经受的最高温度。而且，对绝大多数传统的旋风分离器而言，在反应器与旋风分离器之间以及旋风分离器与热回收区之间，需用较昂贵的高温耐火材料做衬里的管道与接头，这些却是相当复杂和昂贵的。还有，按以上方式构成的传统的分离器，在投入联机运行前需要较长时间去加热，以防止耐火材料壁上过早产生裂纹。这样，自然是不方便的，而且增加了加工处理费用。

为此，本发明的一个目的，在于提供这样一种旋风分离器，它不需耗费为量较多用于隔热的内层耐火材料。

本发明的另一目的，在于提供上述类型的这样一种旋风分离器，与传统的分离器相比，它能显著地减少体积和重量，成本也较低。

本发明的再一个目的，在于提供前述类型的这样一种旋风分离器，在燃烧室与旋风分离器之间以及回旋分离器与热回收区之间，不再需用价昂的高温耐火材料做衬里的管道与接头。

本发明的又一个目的，在于提供前述类型的这样一种旋风分离器，它能立即投入应用而不需任何加热时间。

本发明还有一个目的，在于提供前述类型的这样一种旋风分离器件，它能使分离器外壁的温度保持到邻接的反应器壁的温度相同。

为了实现上述各个目的和其它目的，本发明的分离器包括有一对管状件，它们按同轴的关系相隔开安装，界定出一环形室以接收夹带有固体颗粒的气体。这些气体与颗粒在此环形室中绕旋，借离心力而分离。固体颗粒收集于一料斗中，而气体则向上经此分离器而到达外部设备。围绕该外部管状件有一个由许多平行的水冷壁式的管子组成的壳套，让水绕该环形室循环，以减少热损失并使所需的内部隔热材料减到最少。

对照所附的图，参考按照本发明在此从优选择的，但仅属说明性的实施例所作的以下详细描述，将可较全面地理解以上就本发明所做的简述，及其它目的、特征与优点，其中：

图1是本发明的旋风分离器之纵剖面图;

图2是沿图1中2-2线的横剖面图;

图3是沿图1中3-3线的横剖面图;而

图4是沿图3中4-4线的横剖面图。

参看附图中的图1与图2，标号10一般指本发明的旋风分离器，包括一具有前壁14、后壁16与两侧壁18与20的壳套12。每面这样的侧壁包括许多直立延伸、平行分开的钢管22（图2），以及一批在相邻的管22之间分别延伸的叶片24，构成了具有矩形横剖面的气密结构。壳套12有一顶部26（图1），顶26是由组成后壁16的一批管子22弯向前壁14构成。

有一对同轴配置的管状件30与32安装在壳套12内，此外管件32沿壁14、15、18与20的内表面依照间隔开的关系延伸。内管件30则依间隔的关系沿外管件32延伸，以界定出一环形室34。

内管件30由不锈钢之类合金铸件构成，外表面以碳化硅涂层。外管件32则由碳化硅或与之相似的耐磨材料制成的一揩榫砖与槽砖砌成。外管件32与壁14、16、18和20间的空隙，则由任何常规类型的，可浇注成形的轻量填料35充填。

进气口36（图2）经外管件32的一部分延伸，同壳套12前壁14上的孔口37平齐。进气口36相切于环形室34。出气口38形成于前壁14中，是将选定的一批管子22部分地从该壁的平面弯曲出去，同时取去这些管子间的叶片而形成网状孔口。耐火材料衬里的料斗40则连接至外管状件32的下端，而在料斗设有一排料口42，其理由见以后所述。

如图1、3与4所示，在构成壳套12侧壁18与20的其它管子22中，几乎是紧邻管状件30与32上端上方的每一根管子的那些部分都朝内弯曲，并配有叶片24以形成一子顶棚或盖46，架跨在壁14、16、18与20同内管件30间的空档上。管件22的朝内弯曲且未封围在内管件30的那些部分，朝着其相应的壁18或20回弯，构成一座落在管状件30上端的U形段22a（图3）。

管件22的朝内弯曲并封围在管状件30内的那些部分，也向上弯曲，构成一延伸至旋风分离器10的顶端之直立段22b。上述管子的上部再次弯成水平段22c，并反向延伸至其相应的壁18或20。竖直延伸的管件段22b连接在内管件30的上端与顶架（未示明）之间，使此内管件固定并支承于图中所示的位置。在壁18与20的上部，因没有管件段22a、22b与22c而出现的空隙，则充填以另设的或较宽的叶片，它们跨伸在余剩于上述壁部其余部分的管件之间。

在构成壁14、16、18与20的管件22的端部安装有一批集水管50，它们和顶棚26一起使水与蒸汽得以经过这些管件循环。应知上述集水管50可按这样的方式连接，使其形成整个水-蒸汽通路的一部分，其中包括来自置于邻近旋风分离器10的反应器中的水与蒸汽。

还应知壁14、16、18与20的外表面能用最少量的隔热材料复盖，此种隔热材料可采取与上述反应器相同的材料，一般是在这几层壁与金属层之间再布设一层较薄（约2英寸）的矿物棉隔热层，为便于说明，这些就未在附图中给出。

运行中，进气口36接受来自流化床反应器或类似装置等（未示明）的热气，该反应器位于旋风分离器10的相邻处，而这类气体则含有从流化床夹带出的细粒燃料与吸收料。含有细颗粒料的此类气体绕环形室34回旋，而气体中夹带的固体颗粒则为离心力推迫到外管形件32的内壁处，在这里收集并借重力降下，所有这些概依通常的方式进行。

环形室34中较清洁的气体由于盖子46的阻止而不会上流，这样便向下排出环形室，然后在通过形成在前壁14中的气口38排出壳套12之前，借内部的对流而向上通过内管件30。料斗40接受从外管件32的内壁处分离出的颗粒，然后将它们从出料口42排放到外部设备作进一步处理。

从上述的配置中可获得一系列的优异结果。例如，本发明的旋风分离器减少了热损失，并使隔热用的内部耐火材料减到最小限度。此外，本发明分离器的体积、重量与成本也远小于传统的那些分离器。本发明的分离器，在燃烧室与旋风分离器之间以及在旋风分离器与热回收段之间，也不需要价昂的高温耐火材料衬里的管道与接头。

另外，本发明的旋风分离器能较快地投入使用，不需任何加热时间。还有，本发明的分离器外壁温度能够保持到与邻接之反应器的壁部温度相同。

应该理解到，在不偏离本发明范围的前提下，是可以对以上所述作出若干改动的。例如，内管件30可予省除，而夹裹有固体颗粒的气体与空气的混合物，则可以经由进气口36，直接引至由外管件32界定的圆形室内部，在此环绕圆形室的内壁通过，以实现上述的分离作用。

Claims (14)

1、一种旋风分离器包括：一根内管，一根以共轴关系绕此内管延伸的外管，二者界定了一个环形室，此内管的外表面与此外管的内表面都有一耐磨表面层;一个进气口，通过上述外管伸延并与上述环形室保持相切关系;安装在该环形室下方用来收集固体颗粒的装置;将上述气体导向前述内管的内部之装置，气体由此向上通过这根管子并自其上端排出;其特征在于有一个绕上述外管伸延而由一批平行管道构成的壳套，这些平行的管道以循环水或蒸汽冷却。

2、根据权利要求1中的一种分离器，其特征在于其中述及的壳套配置成与谈到的外管成一分隔开的关系，而在此外管与此壳套之间尚装置放有一种可浇注成形的材料。

3、根据权利要求2中的一种分离器，其特征在于所说及的构成所述壳套的那些管子是分隔着的，还包括一细长的叶片，跨伸于相邻的这些管子之间并接附于这些相邻的管子之上，形成一气密的壁。

4、根据权利要求2中的一种分离器，其特征在于所述及的壳套具有矩形横截面。

5、根据权利要求2中的一种分离器，其特征在于所述及的收集装置取一种从说到的外管下端伸延开的料斗形式。

6、根据权利要求1中的一种分离器，其特征在于所说的壳套管件的一部分之上端按以下方式弯曲;延伸至前述内管的上端部，且折回到所述壳套壁的平面而同所述环形室的上端部搭连，由此构成所述的引导装置。

7、根据权利要求1中的一种分离器，其特征在于所述外管的耐磨表面是由联锁的耐磨砖所构成。

8、一种旋风分离器包括一个圆形室，而此圆形室的内表面有一耐磨的表面层;一个进气口，以与此圆形室成相切关系延伸过此圆形室;安装在该圆形室下方来收集固体颗粒的装置;上述圆形室在它自身的顶部有一同心的圆孔，为所说的气体提供了一个出气口;其特征在于还有一个绕该圆形室伸延而由一批平行管件构成的壳套，这些平行的管件由循环水或蒸汽冷却。

9、根据权利要求8中的一种分离器，其特征在于所述的壳套按照同说及的环形室间隔开的关系配置，而在此圆形室与此壳套之间尚设置有可浇注成型的材料。

10、根据权利要求9中的一种分离器，其特征在于构成所说壳套的那些谈到过的管件是分隔着的，而且还包括一细长的叶片，它跨伸在相邻的管件之间并装附在这些相邻的管件之上，形成一气密的壁。

11、根据权利要求9的一种分离器，其特征在于所说及的壳套具有矩形的横截面。

12、根据权利要求9中的一种分离器，其特征在于所述的收集装置取从上述圆形室的下端伸延开的料斗形式。

13、根据权利要求9中的一种分离器，其特征在于所说壳套管件的一部分之上端部按以下方式弯曲：延伸至前述内管的上端部，且折回到所述壳套壁的平面而所述圆形室的上端部搭连，由此构成所说的同心圆开口。

14、根据权利要求8中的一种分离器，其特征在于所述圆形室的耐磨表面是由联锁的耐磨砖构成。

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