CN1024906C - 低压力降蒸汽/水锥形旋风分离器 - Google Patents

低压力降蒸汽/水锥形旋风分离器 Download PDF

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Abstract

一种把蒸汽/水混合物中蒸汽和水分离开的低压力降蒸汽/水锥形旋风分离器，包括：一个沿轴线长度具有锥形部分的分离器外壳，一个上部边缘和一个下部边缘，一个上部圆柱形蒸汽输出口部，一个下部圆柱形水输出口部，和一个轴向伸长的蒸汽/水混合物输入口。其中输入口具有宽高比为约1∶6.5，其轴向长度为外壳轴向长度的约60%，输入口延伸及锥形部分的整个轴线长度，且20%的轴向长度延伸跨越外壳下部的圆柱体部分。

Description

本发明一般涉及到把锅炉的汽包中蒸汽与水分离开的旋风分离器。
授与弗菜彻（Fletcher）的美国专利2271634公开了一种圆柱形旋风分离器，该分离器具有一个圆柱形旋转室，一个切向输入口，一个位于圆柱旋转室顶部的中心蒸汽输出口，和一个位于旋转室底部的水输出口。为了防止水通过蒸气输出口流出，设置了用于增加蒸汽和水混合物引入的向下分量的装置。这个装置是一个带有向下和向后倾斜边缘的扇形体板，它导致了进入的蒸汽和水的混合物被偏移向下朝向分离器的水输出口。
授与考易斯特（Kooistra）的美国专利2293740公开了一种设计相似的旋风分离器。该分离器不使用扇形体板而在旋转室的底部宁可采用一个底罩，该底罩将蒸汽限制在旋转室的上部区域并防止从旋转室排进汽包时蒸汽向下流进已经分离出的水中。
授与弗菜彻（Fletcher）的美国专利2298285公开了另一种圆柱旋风分离器的变形，其中在旋风分离器蒸汽输出口的顶部使用凸缘或者罩以及扇形体板。这个凸缘用来提高水的分离和减少分离器中的压力降。
授与罗文达（Rowand）等的美国专利2321628公开了一种旋风分离器，该分离器在结构上更接近于示于本申请的图1现有的普通样式，在该对比文件中该环形器旋转室具上部是一个圆锥体的锥台而下部排水处基本上呈圆柱形。还有一个切向输入口用来把汽水混合物输送入旋风分离器，该输入口竖直距离基本等于旋转室锥形部分的高度。锥形结构用来把进入的汽水混合物引到稍微向下的方向，以防止偏移的水向上扩散和提高蒸汽的分离效果。
授与弗菜彻（Fletcher）的美国专利2346672公开了一种基本上呈圆柱形的旋风分离器，其中不采用一个切向输入口而采用一个大的汽/水输入口，该输入口占据了旋风分离器圆周的大部分。如该对比文件所指出的那样，输入口能扩大到旋风分离器周边大约1/3以提供足够的流通容积。其目的之一是制造一种分离器或增浓剂，这种装置在低压力降有效运行，以便只用小工作压头的地方能有效地工作。
授与弗菜彻（Fletcher）的美国专利2395855公开了一个带有切向输入口大体呈圆柱形的旋风分离器，蒸汽出口的中心与旋转室中心偏心安装置，这样来提高蒸汽和水分离的效果。这个设计同前面描述的专利一样也使用扇形体板。
授与弗菜彻的美国专利2402154和上述提到的专利2395855是同一申请的两个分案。专利2395855描述了液体分离器本身的特殊类型;而专利2402154描述了这个装置组合在蒸气发生器中。
授与布里斯特（Brister）的美国专利2434637，授菜特温（Letvin）的美国专利2434663和授与斯蒂尔门（Stillman）的美国专利2434677都描述了在旋风分离器顶部的各种空心锥体用来提高蒸汽与水分离的效果。
授与罗文达的美国专利2532332描述了分离器的特殊结构，该结构目前一般是作为次级净气器考虑的。
授与考尔特的美国专利2732028也描述了一 种非常类似于现在使用的旋风分离器装置。该旋风分离器具有上述描述的上部呈锥台且下部大体上呈圆柱形结构，并带有装在锥台部分侧面的切向蒸汽水输入口。该对比文件的总的重点是描述了简化多余结构的办法和装在汽包中部件的维修。这是通过将汽包中的蒸汽空间分成几个室来完成的，当一个或更多的其余汽室通向汽包饱和蒸汽输出口的汽水分离器时，一个或更多的汽室与进入到必须的汽包安全阀内的汽包的水空间相通。用隔板来完成空间的分隔且他们在正常运行时能有效地维持汽包组分的分离，但当安全阀开启时，它们容易被损坏。
授与考尔特的美国专利2891632描述了一种非常相似于前面提到的弗菜彻专利（美国专利2346672）中已公开的旋风分离器，不同的是，蒸汽-水输入口不是沿分离器圆周仅大约1/3的长度安装，这个旋风分离器整个周边上都装着叶片排将射入蒸汽-水混合物的切成薄片，从而提高了把蒸汽与水分离开的效果。
图1是本申请受让人的现在在利用的一个普通旋风分离器的侧面剖视图;
普通旋风分离器4包括一个锥形部分8，它与一个与其切向相联结的细长的蒸汽/水输入口6连接。输入口6的轴线长度与锥形部分8的轴线长度相当。
旋风分离器4包括一个上部呈圆柱状的蒸汽输出口10，当使用时，该输出口用一个带孔的盖子的罩子（未示出）包着。
一个带有一个水输出口环14的下方呈圆柱形水输出口12连接倒锥形部分8的底部用作排放已从蒸汽/水混合物中分离出的水。
图1中的普通的旋风分离器能通过减少它的压力降改进分离而并不会给分离器的容量带来不利影响。
本发明就是通过减少压力降而并不给带来不利影响来试图改善图1的旋风分离器。
本发明是一种使用时要求比一般锥形旋风分离器所产生的压力降更低的压力降而保持等量（或者相当的）分离器的蒸发能力的一种改进型锥形旋风分离器，它包括：一个沿轴线长度具有锥形部分的分离器外壳，一个上部边缘和一个下部边缘，一个上部圆柱形蒸汽输出口部分，它连接到锥形部分的上部边缘并具有为从外壳中排出蒸汽的中心开孔，一个下部圆柱形水输出口部分，具有一个为了从外壳中排出水的底部水输出口环，和一个轴向伸长的蒸汽/水混合物输入口，它切向连接到外壳上，其特征在于该输入口具有宽高比大约为1∶6.5，和其轴向长度量大约为外壳轴向长度量的60%，并且所述的输入口延伸及锥形部分的整个轴线长度，用20%的输入口轴线长度延伸跨越外壳的下部的圆柱体部分。这种新式锥形旋风分离器增加蒸汽和水的容量，降低压力降，并可不受水位波动的影响。低压力降锥形旋风分离器是普通锥形旋风分离器的一种改进型。这两种分离器的主要区别是这样，新型旋风分离器的切向输入口增长了7.6厘米。这种长度上的增加使旋风分离器输入口的流通面积增大28%。
切向输入口的加长，使输入口延伸到旋风分离器下部的圆柱部分。
在图1普通的旋风分离器中，分离器锥形体部分的轴线长度以及与其一起延伸的输入口的轴线长度，都占分离器总高度约1/2。按照本发明，输入口的轴线长度占分离器总高大约60%，且其大约20%的长度延伸跨越分离器的圆柱体形部分。
已发现这种改进型能显著地减少分离器的压力降而不会给分离器的容量带来不利影响。
表明本发明特下的各种新颖性特性在附录的权利要求中详细地指出并形成该公开的一部分。为了更好地理解本发明，它的工作优点和使用目的，下面参考附图和本发明的最佳实施例进行说明。
在附图中：
图1是一个普通锥形旋风分离器的垂直剖视图;
图2是本发明的旋风分离器，类似于图1的视图;
图3是图2所示的分离器的水平剖视图;
图4是表示普通旋风分离器和本发明改进后的旋风分离器夹带水分与蒸汽流的关系曲线图表;
图5是表示对于普通的和改进后的旋风分离器锥形旋风筒的压力降与蒸汽流量的关系曲线图表;
图6是表示对于普通的和改进后的旋风分离器的夹带水份与水位之间的关系曲线图表。
别参照附图，在图2和图3中的本发明实施例包含一个装在汽包内（未示出）的锥形旋风分离器20。
旋风分离器的目的是通过以高速围绕分离器的内部旋动汽/水混合物来改进在汽/水混合物中蒸汽和水之间的分离的效果，由于旋动较大的水团移动到旋动气流的外侧，而留下浓缩的蒸汽，随后蒸汽通过上部圆锥形输出口30排出。从输出口30排出的蒸汽用普通净气器和其它设备（未示出）进一步分离和处理。
从混合物中分离出来的水通过下部圆柱体部分22和分离器底部的环形的水输出口24而排放出。该分离器包含一主锥形体部分21。
分离器的侧面沿切向连着一个细长的蒸汽/水混合物输入口26。如图3所示，输入口26和分离器20连接的切向开口大约占分离器周长的1/3。正如图1中的分离器的情况一样，图2和图3的分离器具有大约是29.2厘米的最大内径，它带有输入口26，在水平截面上，它的切向外壁28和内壁34的内缘32之间为5.2厘米宽。按照本发明，输入口26的高比大约为1∶6.5。在图1普通的分离器中，这个比率大约为1∶5。
图2和图3的新型锥形旋风分离器与图1的普通分离器的性能已经通过广泛的试验进行了比较。
在图4、5和6中、新型低压降旋风分离器与普通旋风分离器特性进行比较。如图4所示，分离器的蒸汽流量是一样的。在图5中，根据流量和压力条件的不同，压力降的减少范围在25%～40%之间。如图6所示，水位敏感性的结果表明压力降旋风分离器对装置的水位敏感性没有明显的影响。
基于上述图4-6所示的数据，新型低压锥形旋风分离器的特性可归纳如下：（1）蒸发能力和普通29.2cm内径锥形旋风分离器是一样的，和（2）压力降比普通29.2cm内径锥形旋风分离器少30%。
按照本发明，通过一个相对简单的改进产生了意想不到显著的完善结果。

Claims (3)

1、一种把蒸汽/水混合物中蒸汽和水分离开的低压力降蒸汽/水锥形旋风分离器，包括：
一个沿轴线长度具有锥形部分的分离器外壳，一个上部边缘和一个下部边缘，一个上部圆柱形蒸汽输出口部分，它连接到锥形部分的上部边缘并具有为从外壳中排出蒸汽的中心开孔，一个下部圆柱形水输出口部分，具有一个为了从外壳中排出水的底部水输出口环，和一个轴向伸长的蒸汽/水混合物输入口，它切向连接到外壳上，其特征在于该输入口具有宽高比大约为1∶6.5，和其轴向长度量大约为外壳轴向长度量的60%，并且所述的输入口延伸及锥形部分的整个轴线长度，用20%的输入口轴线长度延伸跨越外壳的下部的圆柱体部分。
2、按照权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于所述的外壳具有最大内径为29.2厘米，输入口延伸跨越外壳的圆柱部分约为7.6厘米。
3、按照权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于所述的输入口包括一个切向外壁和一个具有内边缘的内壁，输入口的外壁和内壁内边缘之间宽度大约为5.2厘米。
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