CN103302031A - 一种采用曲面叶片的煤粉动态分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用曲面叶片的煤粉动态分离器。现有的煤粉动态分离器中的叶片通常为直叶片结构，产生的气流较弱，煤粉颗粒对叶片的磨损较大。本发明包括转轴圆盘、圆环和数片叶片，叶片固定在转轴圆盘和圆环上，其结构特点在于：叶片为曲面结构，该叶片中设置有凹面和凸面，叶片中的凹面为圆弧形，该叶片中的凸面为半椭圆形，圆弧形中的两个端点分别和半椭圆形中的两个端点重合，半椭圆形中的两个端点之间的连线为椭圆的长轴，椭圆的长轴的长度为圆弧形的弦长，椭圆的短轴长度为圆弧形的半径的6/10，数片叶片中的凹面朝向沿顺时针或者逆时针方向排列。本发明的结构设计合理，产生的旋流气流较强，降低煤粉颗粒对叶片磨损。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤粉动态分离器，尤其是涉及一种采用曲面叶片的煤粉动态分离器，可以应用在需要进行气固两相分离的工业部门中的动态分离器上。
背景技术
在一切伴有气固两相的生产过程中，气固分离是不可缺少的一个环节，在电力、化工、石油、煤炭、冶金、化肥、水泥、纺织、食品、轻工等行业及环境保护工程中有着广泛的应用。一般应用的气固分离装置的工作原理有：重力分离机理、惯性分离机理、离心分离机理和荷电分离机理。用于电力行业中磨煤机粗细粉分离的静态及动态分离器都是利用惯性分离机理将粗细粉分开，粗粉进入磨煤机重新研磨，而细粉随着一次风的上升力作用进入炉膛参与燃烧。近年来，使用动态分离器替换原有静态分离器的工程项目不断在电厂上马，在获得较好的运行效果的同时，运行人员和电力科学院研究人员发现动态分离器容易产生叶片磨损，旋转机构阻塞等问题。与此同时，由于国家对于NOx排放控制的加紧，对于使用更高细度煤粉以降低NOx排放的要求越来越高。
目前也有一些其他结构的煤粉动态分离器，如公开日为2000年09月06日，公开号为CN2394729的中国专利中，公开了一种动态粗粉分离器，该粗粉分离器是火力发电厂中储式制粉系统的主要设备之一,可将合格的煤粉从气流中分离出来，但是难以有效提高煤粉细度，难以有效降低对叶片的磨损。又如公开日为2012年04月25日，公开号为CN202199508U的中国专利中，公开了一种静动叶结合型旋转式粗粉分离器，该静动叶结合型旋转式粗粉分离器其包括分离器壳体，壳体上设有与壳体内部相通的出粉管、进粉管和回粉管；壳体内设有内筒体，内筒体的上端开口，下端与回粉管相通；内筒体上端与分离器壳体之间设有多个按圆周排列的静叶片；壳体上安装有驱动电机，电机转轴竖直穿过分离器上端壳体进入分离器内、静叶片围成的圆周内部；动叶轮转子连接电机转轴，动叶轮转子上按圆周排列安装有多个动叶片；在电机转轴带动下，动叶轮转子带动动叶片转动形成动态旋转分离区，该静动叶结合型旋转式粗粉分离器的结构复杂，难以有效提高煤粉细度，难以有效降低对叶片的磨损。
现有的煤粉动态分离器中的叶片通常为直叶片结构，产生的气流较弱，围成的流道不能使流通其中的气流形成一定的旋转，难以进一步过滤大的煤粉颗粒，煤粉颗粒对叶片的磨损较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，产生的旋流气流较强，围成的流道能够使流通其中的气流形成一定的旋转，能够进一步过滤大的煤粉颗粒，提高煤粉细度，降低煤粉颗粒对叶片磨损的采用曲面叶片的煤粉动态分离器。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该采用曲面叶片的煤粉动态分离器包括转轴圆盘、圆环和数片叶片，叶片固定在转轴圆盘和圆环上，其结构特点在于：所述叶片为曲面结构，该叶片中设置有凹面和凸面，所述叶片中的凹面为圆弧形，该叶片中的凸面为半椭圆形，圆弧形中的两个端点分别和半椭圆形中的两个端点重合，半椭圆形中的两个端点之间的连线为椭圆的长轴，所述椭圆的长轴的长度为圆弧形的弦长，所述椭圆的短轴长度为圆弧形的半径的6/10，所述数片叶片中的凹面朝向沿顺时针或者逆时针方向排列。由此使得本发明能够有效提高煤粉细度，降低煤粉颗粒对叶片的磨损，产生的旋流气流较强，围成的流道能够使流通其中的气流形成一定的旋转，能够进一步过滤大的煤粉颗粒。
作为优选，本发明所述煤粉动态分离器为旋转平面式结构。
作为优选，本发明所述煤粉动态分离器为圆锥式结构。
作为优选，本发明所述煤粉动态分离器为圆柱形结构。
作为优选，本发明所述转轴圆盘的半径小于圆环的半径，该转轴圆盘位于圆环内，所述叶片的一端固定在转轴圆盘上，该叶片的另一端固定在圆环上，从而形成转子，转子上的叶片呈辐射状结构；所述转子为盘状结构，所述叶片中的圆弧形的半径为转子外径的1/10，圆弧形的角度为90度，相邻两片叶片之间的距离为30～40cm。使用时，煤粉由平面下部由于旋转气流的作用上升通过，转轴通过转轴圆盘中心与转轴圆盘连接提供旋转动力。
作为优选，本发明所述转轴圆盘的半径小于圆环的半径，该转轴圆盘位于圆环的下方，所述叶片的下端固定在转轴圆盘上，该叶片的上部固定在圆环的四周，从而形成转子，转子上的叶片呈倾斜状结构；所述转子为圆台形结构，所述叶片的圆弧形的半径为圆台上底面半径和圆台下底面半径之和的平均值的1/12，圆弧形的角度为80度。转子形状为圆台形，煤粉由四周流入圆台中部，曲面叶片围在圆台四周。
作为优选，本发明所述转轴圆盘的半径大于等于圆环的半径，该转轴圆盘位于圆环的下方，所述叶片的下端固定在转轴圆盘上，该叶片的上部固定在圆环的四周，从而形成转子，转子上的叶片呈竖直状结构；所述转子为圆柱形结构，所述叶片的圆弧形的半径为圆柱半径的1/11，圆弧形的角度为80度。转子形状为圆柱，曲面叶片安装在圆柱四周。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，设计合理，产生的旋流气流较强，围成的流道能够使流通其中的气流形成一定的旋转，能够进一步过滤大的煤粉颗粒，提高煤粉细度，降低煤粉颗粒对叶片磨损的。
本发明中叶片的结构为圆弧状，根据运用在不同类型的动态分离器，不同的叶片数量，叶片具有不同的曲面结构。众所周知，动态分离器的分离原理为：带粉气流在转子带动下旋转，粒子在旋转分离区内主要受携带气流的曳引力，该作用力与气流轴向速度Vr2及粒子直径dp 2成正比；同时气流旋转时，粒子受到离心力作用，受到的离心力与粒子的切向速度 Vt 2成正比，与粒子直径dp 3 成正比，与粒子真密度成正比。当粒子受到的离心力大于气流的曳引力时，粒子就会分离出来，因此粒子直径越大，则所受的离心力相对曳引力越大，粒子越易分离出来，于是粒径较大的煤粉颗粒就会被分离出来，而粒径较小的细煤粉就会随着气流被输送到炉膛进行燃烧反应。
本发明中的叶片更换到现行的动态分离器上之后会增强传统动态分离器上述的分离机制，这是由于本发明与直叶片相比，本发明中的曲面叶片拥有更大的面积，于是产生了更强的旋流气流；同时相比于直叶片，由曲面围成的流道会使得流通其中的气流形成一定的旋转，于是会进一步过滤大的煤粉颗粒；这种曲面叶形也有利于降低煤粉颗粒对叶片的磨损；通过对叶片与煤粉来流方向攻角的改变可以有效的调整筛选煤粉的细度，这种调节作用比直叶片的调整更加有效。
附图说明
图1是本发明实施例1中采用曲面叶片的煤粉动态分离器的结构示意图。
图2是本发明实施例2中采用曲面叶片的煤粉动态分离器的结构示意图。
图3是本发明实施例3中采用曲面叶片的煤粉动态分离器的结构示意图。
图4是本发明实施例中叶片的立体结构示意图。
图5是本发明实施例中叶片的剖视结构示意图。
图6是本发明实施例中叶片的旋转方向和混合煤粉流入方向之间的结构示意图，其中，方向y为叶片的旋转方向，方向m为混合煤粉的流入方向。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1。
参见图1，图4至图6，本实施例中采用曲面叶片的煤粉动态分离器包括转轴圆盘1、圆环2和数片叶片3，煤粉动态分离器为旋转平面式结构。
本实施例中的叶片3为曲面结构，该叶片3中设置有凹面31和凸面32，叶片3中的凹面31为圆弧形，该叶片3中的凸面32为半椭圆形，圆弧形中的两个端点分别和半椭圆形中的两个端点重合，半椭圆形中的两个端点之间的连线为椭圆的长轴，椭圆的长轴的长度为圆弧形的弦长，椭圆的短轴长度为圆弧形的半径的6/10。
本实施例中的转轴圆盘1的半径小于圆环2的半径，该转轴圆盘1位于圆环2内，叶片3的一端固定在转轴圆盘1上，该叶片3的另一端固定在圆环2上，从而形成转子，转子上的叶片3呈辐射状结构，数片叶片3中的凹面31朝向沿顺时针或者逆时针方向排列。叶片3是固定在转轴圆盘1和圆环2上的。
本实施例中的转子为盘状结构，叶片3中的圆弧形的半径为转子外径的1/10，圆弧形的角度为90度，相邻两片叶片3之间的距离为30～40cm。
在一个使用本实施例中的煤粉动态分离器的磨煤机中，通过磨煤机磨好的粗细混合煤粉在一次风的作用下向上流动，在遇到由旋转平面造成的旋转气流之后混合煤粉开始旋转。由于曲面结构的叶片3的面积较直叶片大，因而产生更加强劲的旋转气流，从而迫使煤粉以更高的切向速度旋转，同时由于粗煤粉较细煤粉收到更大的离心力的作用，因而粗煤粉被甩出混合煤粉气流，从而对粗煤粉进行了第一次分离。在混合煤粉气流在到达旋转平面并进入流道时，由于流道的形状为圆弧状，因而煤粉气流进行了第二次的旋转，在同样的离心力作用原理下，较粗的煤粉被第二次分离，只有细煤粉可以进入炉膛参与燃烧。
由于曲面结构的叶片3的旋转气流更加强劲，且在分离过程中较直叶片多了一次旋转分离，因而可以为锅炉燃烧提高更细的煤粉，这对于电站提高整体能量使用效率以及控制NOx的排放都是极有意义的。
本发明中的叶片3可以应用与多种不同结构的动态分离器中，如可以应用在旋转平面式动态分离器、圆锥状叶轮式动态分离器、圆柱状叶轮式动态分离器以及与静态分离器相结合产生的混合式旋转分离器中。
在设置有本实施例中的曲面结构的叶片3的煤粉动态分离器中，叶片3的特征为不同于以往动态分离器上的平面叶片，该曲面结构的叶片3可以具有特定的与不同尺寸规格动态分离器相适应的曲面结构。该叶片3也可以在不同的旋转装置上以不同的数量与安装角度出现。
实施例2。
参见图2，图4至图6，本实施例中的采用曲面叶片的煤粉动态分离器包括转轴圆盘1、圆环2和数片叶片3，该煤粉动态分离器为圆锥式结构。
本实施例中的叶片3为曲面结构，该叶片3中设置有凹面31和凸面32，叶片3中的凹面31为圆弧形，该叶片3中的凸面32为半椭圆形，圆弧形中的两个端点分别和半椭圆形中的两个端点重合，半椭圆形中的两个端点之间的连线为椭圆的长轴，椭圆的长轴的长度为圆弧形的弦长，椭圆的短轴长度为圆弧形的半径的6/10。
本实施例中的转轴圆盘1的半径小于圆环2的半径，该转轴圆盘1位于圆环2的下方，叶片3的下端固定在转轴圆盘1上，该叶片3的上部固定在圆环2的四周，从而形成转子，转子上的叶片3呈倾斜状结构，数片叶片3中的凹面31朝向沿顺时针或者逆时针方向排列。叶片3是固定在转轴圆盘1和圆环2上的。
本实施例中的转子为圆台形结构，叶片3的圆弧形的半径为圆台上底面半径和圆台下底面半径之和的平均值的1/12，圆弧形的角度为80度。
实施例3。
参见图3至图6，本实施例中的采用曲面叶片的煤粉动态分离器包括转轴圆盘1、圆环2和数片叶片3，该煤粉动态分离器为圆柱形结构。
本实施例中的叶片3为曲面结构，该叶片3中设置有凹面31和凸面32，叶片3中的凹面31为圆弧形，该叶片3中的凸面32为半椭圆形，圆弧形中的两个端点分别和半椭圆形中的两个端点重合，半椭圆形中的两个端点之间的连线为椭圆的长轴，椭圆的长轴的长度为圆弧形的弦长，椭圆的短轴长度为圆弧形的半径的6/10。
本实施例中的转轴圆盘1的半径大于等于圆环2的半径，该转轴圆盘1位于圆环2的下方，叶片3的下端固定在转轴圆盘1上，该叶片3的上部固定在圆环2的四周，从而形成转子，转子上的叶片3呈竖直状结构，数片叶片3中的凹面31朝向沿顺时针或者逆时针方向排列。叶片3固定在转轴圆盘1和圆环2上。
本实施例中的转子为圆柱形结构，叶片3的圆弧形的半径为圆柱半径的1/11，圆弧形的角度为80度。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种采用曲面叶片的煤粉动态分离器，包括转轴圆盘、圆环和数片叶片，叶片固定在转轴圆盘和圆环上，其特征在于：所述叶片为曲面结构，该叶片中设置有凹面和凸面，所述叶片中的凹面为圆弧形，该叶片中的凸面为半椭圆形，圆弧形中的两个端点分别和半椭圆形中的两个端点重合，半椭圆形中的两个端点之间的连线为椭圆的长轴，所述椭圆的长轴的长度为圆弧形的弦长，所述椭圆的短轴长度为圆弧形的半径的6/10，所述数片叶片中的凹面朝向沿顺时针或者逆时针方向排列。
2.根据权利要求1所述的采用曲面叶片的煤粉动态分离器，其特征在于：所述煤粉动态分离器为旋转平面式结构。
3.根据权利要求1所述的采用曲面叶片的煤粉动态分离器，其特征在于：所述煤粉动态分离器为圆锥式结构。
4.根据权利要求1所述的采用曲面叶片的煤粉动态分离器，其特征在于：所述煤粉动态分离器为圆柱形结构。
5.根据权利要求2所述的采用曲面叶片的煤粉动态分离器，其特征在于：所述转轴圆盘的半径小于圆环的半径，该转轴圆盘位于圆环内，所述叶片的一端固定在转轴圆盘上，该叶片的另一端固定在圆环上，从而形成转子，转子上的叶片呈辐射状结构；所述转子为盘状结构，所述叶片中的圆弧形的半径为转子外径的1/10，圆弧形的角度为90度，相邻两片叶片之间的距离为30～40cm。
6.根据权利要求3所述的采用曲面叶片的煤粉动态分离器，其特征在于：所述转轴圆盘的半径小于圆环的半径，该转轴圆盘位于圆环的下方，所述叶片的下端固定在转轴圆盘上，该叶片的上部固定在圆环的四周，从而形成转子，转子上的叶片呈倾斜状结构；所述转子为圆台形结构，所述叶片的圆弧形的半径为圆台上底面半径和圆台下底面半径之和的平均值的1/12，圆弧形的角度为80度。
7.根据权利要求4所述的采用曲面叶片的煤粉动态分离器，其特征在于：所述转轴圆盘的半径大于等于圆环的半径，该转轴圆盘位于圆环的下方，所述叶片的下端固定在转轴圆盘上，该叶片的上部固定在圆环的四周，从而形成转子，转子上的叶片呈竖直状结构；所述转子为圆柱形结构，所述叶片的圆弧形的半径为圆柱半径的1/11，圆弧形的角度为80度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Sun Ke Inventor after: Qin Dachuan Inventor after: Jin Shiqi Inventor after: Chen Jian Inventor before: Sun Ke Inventor before: Chen Jian Inventor before: Jin Shiqi Inventor before: Qin Dachuan |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: SUN KE CHEN JIAN JIN SHIQI QIN DACHUAN TO: SUN KE QIN DACHUAN JIN SHIQI CHEN JIAN |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |