CN1012338B - 颗粒分离器 - Google Patents

Abstract

用于从热气流中分离出固体颗粒的分离器，该分离器包括一个具有轴向气体出口管道的旋风室。该出口管道由多个冷却管构成，该多个管间限定多个气体通道，出口管道被连到所述旋风室的一端或两端中的开口。借助气体沿旋风室内曲线路流动时的离心力和在气体变换方向流入出口管道时惯性力的作用而将微粒固体分离出来。

Description

本发明涉及用于去除夹带在气流中的微粒固体的旋风型颗粒分离器，并具体涉及意图用来分离夹带在从循环流化床反应器排出废气中的微粒固体的旋风型颗粒分离器。

从过去至今，已制成和使用过包括旋风型分离器的许多不同类型的分离器。例如，在瑞典专利第110，504号中，揭示了一种具有中央出口管道的颗粒分离器，该出口管道的一端与旋风室形成开式连通。该出口管道至少部分地由其内流通着冷却剂的多条管子所构成。仅仅一小部分冷却管同循环气体接触，因此冷却效率不高。

在英国专利说明书第571，222号中，揭示了一种具有一套管和一入口的离心式除尘器，入口内的载尘空气被送到具有一轴向出口的通常为圆筒形的舱室。环绕该出口有多个环形折转器，这些折转器使进入该出口的气体在流动方向上发生急剧的变化。这时，该分离器依靠降低压力来使气体和尘埃分离，而所述折转器在这点上起到了协助作用。

在美国专利第3，470，678号中，揭示了一种供高温工作条件下所用的旋型风分离器。在这种分离器中，多个同心金属管通过环状间隙彼此隔开，在该环状间隙中提供以液体冷却剂，在此案例下为蒸汽。这里，没有有关从气流中所提取的微粒固体的温度条件的证据。

将会理解到，当采用供流化床反应器使用的一种旋风型分离器时，要达到高效率就需热量的回收。同时，最好是将从气体中去除的固体颗粒在一个尽可能高的温度下返回到所述反应器。

根据本发明所提供的一种用以去除某种热气流中所夹带的微粒固体 的旋风型颗粒分离器包括一具有一轴心的旋风室，连同用于引导该夹带微粒固体的热气流环绕该轴心的装置。一入口槽道置成与所述旋风室连通，以便将所述气流沿切向导入该旋风室中。一条出口槽道设置在该旋风室的外缘附近，以便排除从气流中分离出来的微粒固体。

本发明的一个特点在于建造一条设置于所述旋风室内的管道，该管道通常沿轴向伸展并有一个气体出口。该管道是由多个通常沿轴向伸展的管子构成，而这些管子适于接纳某种冷却液。这些管子还限定了其间的多个缝隙，作为所述气体从旋风室进入该管道并通过气体出口的通道。最好，将这些管子和其间的缝隙配置成使来自旋风室通过所述缝隙进入所述管道的气流的流动方向发生急剧的变化，从而使得除离心分离作用以外，微粒固体和气体还通过微粒固体的惯性作用而被分离，这就基本上防止了微粒固体进入到缝隙和气体出口管道。由于所述管道一般位于旋风室的中部，还由于所述流动方向的变化，所以能将微粒固体高效率地从热气流中分离出来，而且使该分离出来的热气体同所述诸管子内的冷却液处在有效的热交换的关系中。

在本发明的一种形式中，所述多个管子具有圆形的构造形式和折转器，这些折转器在气流环绕旋风室的通常周边方向上从管子的通常的切向伸出。在这些折转器的远端部与相邻管子之间构成的缝隙，使得该气流实质上反转其流动方向以便向内流向管道的中央部分。在另一种形式中，诸管子形成液滴状，而每条液滴状管的顶尖朝向通常与流动方向相切的方向伸展。这样，沿液滴状管的外侧面流动的热气体通常会反转其方向以便沿着滴状管的对置侧及该管与相邻管之间流动。其后的流动通常是径向向内地流入管道中。在另一种方式中，可在两个相邻管之间设置一个或多个挡板，并在管子间留有多条短缝，而不是一条连续的缝。因此，气体被有效地冷却，而且热量是在循环通过管子的冷却液体中被回收。

在还有一种形式中，两个相邻管间的缝隙宽度沿其长度方向上变化。最好使两管间的缝隙宽在管道的气体出口端处较窄。

本文中的颗粒分离器同一个流化床反应器并作为与一个流化床反应器的整体结构的部分即一汽锅配合使用，则尤为有效。这样，来自锅炉的上气道是由对置壁限定的，其中一个壁在邻近的上气道的上端部向对置壁倾斜，以形成一个位于邻近该上气道上端部的通到旋风型分离器的气体入口。因此，气体沿切向被注入旋风型分离器中，以便围绕一条通常与形成气体出口管道的诸管子的轴线相一致的轴线流动。在离心力的作用下从热气流中分离出来的所述颗粒停驻在一个外部壁附近，以便在所述外部壁和所述一个壁之间往下流回到燃烧室。由于所述外部壁和所述冷却管的位置的间隔通常与旋风室的轴线重合，所述微粒固体在回到所述反应器时仍然是热的。

申请人的两个在先美国专利申请也是以同流化床反应器配合使用的分离器作为其发明主题的，该两个专利申请分别于1986年9月22日和1986年11月4日提交，其申请序列号为916，485和926，719。

因此，本发明的一个基本目的是为提供一种新颖的改进型颗粒/气体分离器，及操作该分离器的若干方法，这种分离器的分离效率高，并具有在基本上没有冷却已分离颗粒的情况下，对气体进行高效率冷却和从中回收热量的能力。

本发明的另一目的是为提供用于从循环流化床反应器的热烟道气体中分离出颗粒的新颖和改进型设备及其方法。

本发明的这些和其他目的及优点将从下列参照本说明书及其所附权利要求书和附图的说明中得到更清楚的了解。

图1是根据本发明构成的旋风型分离器和流化床反应器组合体的垂直截面视图;

图2是图1的A-A线所取的水平截面视图;

图3，4和5是旋风型分离器中所用冷却管的不同实施例的局部放大横断面视图。

在本发明的最佳实施例的图示说明中，装有一个概括地用1指示的立式流化床反应器，即一个汽锅，还有一个与此构成整体，概括地用2指示的水平配置的旋风型分离器。图1中所示的旋风型分离器2位于该锅炉上气道的上端部附近。该锅炉可包括一个由壁4，5，6和7所限定的燃烧室3，每个壁最好由彼此焊接的诸管子构成以形成一个密封壳体。管壁4至7构成该锅炉的传热面并在其上端部连到一个水或蒸汽循环系统（图中未示）。

位于上气道上端部附近的水平配置的旋风型分离器2部分地由管壁结构4的上端部8所构成。也就是说，管壁结构4由燃烧室3向上延伸至燃烧室3的上端部附近，并朝着对立壁结构5作内部延伸，以形成一折转板或顶板表面9。表面9将烟道气体导入弯曲的上端壁8和壁5的弯曲的上端部10之间的通道。这样，弯曲壁部分8和10构成一个作为旋风式分离器2的入口槽道11。在顶板表面或折转板9的下面，壁4同外壁或后壁12构成槽道13，槽道13的下端与燃烧室3的下部连通。从附图所见，将会理解到：后壁12的上端部与未示出的组成水/蒸汽分配系统的部分的分配歧管中的前壁5的上端部相连接。

以前述结构，旋风室2是由壁4上端部8的内表面和后壁12的内表面所组成。这样，旋风室2具有一个用以接纳其内夹带着微粒固体的热烟道废气的切向入口11和一个用以接纳从热气流中分离出来的颗粒的切向出口15。将会理解到，这入口和出口槽道可按需要加以分开或分成2个或多个平行槽道，而且，为防止锅炉的管道受腐蚀可在管道壁的上端部覆盖以一层耐火材料。

在旋风型分离器2及其旋风室14的范围内，装有一条通常与该分离器的水平轴同轴的气体出口管道或导管16。出口导管16有分别通过壁6 和7的端部开口17和18（图2）。本发明的一个重要特征是：出口导管道16是由许多管子19构成，管子19通常彼此平行并通常沿轴向伸展。管子19彼此相隔一定距离，以限定多个轴向延伸的缝隙20（图3），气体可通过这些缝隙从旋风室14进入出口管道16。管子19的相对端部被连到环形集气管21和22（图2），而管21和22则被连到锅炉的水/蒸气分配系统。在槽道23，24和气体出口管道16的端部之间均配置有适当的未示出的连接机构，以便将气体传送到锅炉的对流部分。

运行中，燃料通过锅炉的下部中的入口25被加到燃烧室。同时，流化气体和燃烧气体分别通过入口26和27供应。夹带微粒固体的烟道气体从燃烧室6的上端部排放到旋风型分离器2的入口通道11内。如图所示，这种烟道气体切向地进入旋风室14，气体和微粒固体在离心力的作用下分离。这样，从热气流中除去的微粒固体聚集在壁12的上部附近并通过壁4和12之间的微粒固体出口15向下流动，以便回到燃烧室的下部。另一方面，气体则通过缝隙20流入管道16。

正如图3所说明的，管子19具有折转器翅板21，这些翅板由管子19切向地伸出并在所示的气流方向B上。这样，在所示圆周方向B上围绕旋风型分离器2流动的气体被翅板21所折转。这种折转使这些气体的流动方向从通常的圆周方向发生急剧的变化而成为通常的反方向，即通常径向地向内进入管道16延伸的方向。当气体流入管道16时，其方向变为轴向。将会理解到，在管道16周围流动的气体含有一些微粒固体，而经过管子19的气流在方向上的改变使这些微粒固体由于其惯性而保持其运动方向仍在管道16的通常的切向上，因而使其从热气流中分离出来。

现参照图4，该图说明了出口管道16另一种形式。在这种形式中，管子19呈液滴状并限定了管子间的通道20，通道20的方向限定锐角α。同样，正如图3中所说明的先前实施例的折转器21在通常的流动方向B上切向伸展那样，液滴状管的顶尖也在通常的流动方向B上切向伸展并 与流动方向在相同的方向上。将会理解到，供气体出口管道16所用的管子可为其它形状及其它横断面构造形状。

图5中说明了本发明的又一种形式，其中诸管子如先前实施例中那样彼此相隔一定距离但有一些沿其轴向间隔位置之间延伸的平板或挡板28。这样，可按需要沿轴向和气体出口管道16的同向设置冷却管19之间的缝或通道。通过例如用焊接的方法将平板或挡板28定位在管子之间，可影响流向出口导管的气体的分配，例如以这样的方式，即在管子一端部封闭而使所有气体通过对置端部流动。

因此，将会理解到本发明已实现了从夹带微粒固体的热烟道气流中分离的热气体以最大的热量回收而被有效地冷却，而与此同时从气流中分离出来的微粒固体却基本上保持了它们的全部热量以便返回到燃烧室的目的。

虽然已结合目前认为是最实用和最佳的实施例而对本发明作了描述，但必须认识到，本发明并不局限于该被揭示的实施例，而相反是要覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种改型和等效装置。

Claims (4)

1、一种颗粒分离器，被连接到一循环流化床中的燃烧室(3)的上部，用于分离从燃烧室排出的夹带在热气流中的固体颗粒，该分离器包括：

一个通常呈水平配置的旋风室(2)，该旋风室有一轴线以及用于将夹带有固体颗粒的热气流环绕此轴线而导入的部件；

至少一个与所述旋风室(2)相连的入口槽道(11)，用以将热气流引入所述旋风室；

至少一个与所述旋风室(2)相连的出口(15)，用以使从旋风室的热气流里分离出来的固体颗粒排出，从而再次循环进入燃烧室(3)中；以及

一个通常呈水平配置在旋风室(2)中的出口管道(16)，该管道通常在轴向延伸，并至少有一个气体出口(17)；

其特征在于：

所述管道由一组管子(19)组成，这些管子大致呈圆环形排列，用以接纳冷凝剂；管子之间有多个缝隙(20)，从而构成了从旋风室(2)进入管道(16)和气体出口(17)的气流通道；在两个相邻的所述管子(19)之间设置一个或多个平板(28)，并使之在管子之间沿轴线和气体出口管道(16)的外缘留下缝隙或通道。

2、一种颗粒分离器，被连接到一循环流化床中的燃烧室（3）的上部，用于分离从燃烧室排出的夹带在热气流中的固体颗粒，该分离器包括：

一个通常呈水平配置的旋风室（2），该旋风室有一轴线以及用于将夹带有固体颗粒的热气流环绕此轴线而导入的部件;

至少一个与所述旋风室（2）相连的入口槽道（11），用以将热气流引入所述旋风室;

至少一个与所述旋风室（2）相连的出口（15），用以使从旋风室的热气流里分离出来的固体颗粒排出，从而再次循环进入燃烧室（3）中;以及

一个通常呈水平配置在旋风室（2）中的出口管道（16），该管道通常在轴向延伸，并至少有一个气体出口（17）;

其特征在于：

所述管道由一组管子（19）组成，这些管子大致呈圆环形排列，用以接纳冷凝剂;管子之间有多个缝隙（20），从而构成了从旋风室（2）进入管道（16）和气体出口（17）的气流通道;所述管子（19）带有折转器（21），用以使从旋风室（2）通过缝隙（20）进入管道（16）中的热气流实际上反转方向。

3、如权利要求2所述的颗粒分离器，其特征在于，所述折转器（21）环绕轴线以热气流流动方向的切向在旋风室（2）中从管子（19）沿伸出去，并且从管子（19）沿伸出去的方向通常与气流流动的方向相同。

4、如权利要求2所述的颗粒分离器，其特征在于，所述折转器（21）是由所述管子带有的翅板构成。