CN1077811C - 高温涡旋分离器 - Google Patents

Abstract

一种用于分离高温气体中微体颗粒的高温涡旋分离器，其特点是分离器由涡旋分离单元并联组成，每个涡旋分离单元水平固定在垂直布置的耐高温的金属框架内，落灰道竖直布置在各组涡旋分离单元之间。由于采用高温涡旋分离单元并联，所以比惯性分离器和大直径旋风分离器的分离效率高，另因排灰口设置在气固分离室侧壁面的下部，并采用射流风清扫，可有效防止灰粒沉积、粘结和结焦，能处理温度高达600℃-1000℃的粉尘气流。

Description

高温涡旋分离器

本发明涉及用于干式去除混合在气流中的微粒固体的高温分离器，特别是涉及用来作为一种新型高温除尘装置中的分离器；作为一种循环流化床锅炉使用的分离器。

目前利用气流旋转将微粒固体分离的各种干式分离器，大致可分为惯性型和旋风型两类，它们粉尘分离效率取决于以下三个因素：(1)分离系数W²/rg)：即微固体颗粒在旋转是所受离心力和重力的比值。分离系数大，粉尘的分离效率高；(2)气流的旋转角度：它越大粉尘越容易被分离出来；(3)扬尘率：即粉尘被旋转气流分离出主气后，又因反弹、气流拢动等原因重新卷回到气流中的量与初始气流中携带粉尘量的比值，显然此值越大，分离效率越低。

惯性型分离器是利用气体转弯将微粒固体从气流中分离出来。但目前所有这类分离器，由于二次扬尘大，设计选用的气流转弯速度只能比较低，转弯角度也比较小，一般为90°左右，故它们都存在有体积大，分离效率低等缺点。

旋风型分离器是将气流切向导入圆筒中，使其产生强烈的旋转来高效地分离粉尘。由于它的气流旋转角度，可高达数圈，二次扬尘小，所以分离效率高，应用广泛。它可以分为单筒式和多管式两种型式，在处理大容量气流时，因多管式的圆筒直径仅为0.1～0.3米，比单筒式的圆筒直径0.5～9米要小得多，在阻力基本相同，即流速基本一致的条件下，多管式的分离系数要高出几倍甚至几十倍，所以多管式旋风分离器的分离效率高。例如：在循环流化床锅炉中，虽然单筒式旋风分离器可数只并联布置，单其筒体直径仍达到了3～8米显然此时分离效率要比小直径的多管式旋风分离器要低的多。

多管式旋风分离器有回流式和直流式两种。回流式即气体进口流向与出口流向相反，各小旋风筒采用垂直并联布置，粉尘从圆筒的底部排出。直流式是气流进口流速与出口流速相同，各小旋风筒一般采用水平并联布置，粉尘从圆筒的末端排出。回流式多管除尘器只能垂直布置，气流进口结构复杂，内部不易设置水冷支撑管。直流式虽然气体进出口结构简单，但在水平布置的小旋风筒内，排灰不畅，在高温条件下，易结灰、结焦。所以目前它们都只能在中、低温(＜500℃)条件下应用。

本发明的目的在于克服现有技术缺点，提供一种在高温条件下具有高分离效率、结构紧凑、放大性好、性能可靠以及适用范围广的高温涡旋分离器。

本发明是这样实现的，整个分离器由涡旋分离单元并联组成，涡旋分离单元由圆形的起旋室和气固分离室组成，每个涡旋分离单元水平固定在垂直布置的耐高温的金属框架内，落灰道竖直布置在各组涡旋分离单元之间。

本发明实施例结合附图作进一步说明。

图1为涡旋分离单元结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为高温涡旋分离单元结构示意图，是图3沿D-D线的剖面示意图；

图5为图2沿C-C线的剖面示意图；

图6为图2A向和B向示意图。

由图5所示，高温涡旋分离器由旋涡分离单元9并联组成，每个涡旋分离单元水平固定在垂直布置的耐高温的金属框架12内，落灰道13竖直布置在各组涡旋分离单元之间。

由图1、2、3所示，涡旋分离单元由圆形的起旋室1和气固分离室6组成，在起旋室1内布置导旋叶片2和切向射流喷嘴5、排灰口8设置在气固分离室6侧壁面的下部。在图1、2中7表示气流流向，3为风室，4为进气口，涡旋分离单元原理可从图中看出，粉尘气流经过圆形起旋室1时，在导旋叶片和切向射喷嘴5的作用下，粉尘流产生强烈的涡旋流动，粉尘被分离到圆形气固分离室6的壁面，在旋转气流的带动下，沿其壁面螺旋形向前滑动，最后通过设置在气固分离室圆筒体侧壁面下部的排灰口8排出。

涡旋分离单元中气固分离室6的排灰口8长度L与起旋室直径D之比为0.5～1.5，排灰口宽度B与起旋室直径D之比为0.1～0.4。涡旋分离单元可以是由耐高温陶瓷或耐热铸钢制造。

高温涡旋分离器具体结构由图4、5、6所示，图中10为气流流向，11为落灰连接管，14为射流风风道，15射流风进口，16为粉尘出口，其工作原理描述如下，粉尘气流直接穿过高温涡旋分离器，射流风从15进口通过射流风风道14进入各涡旋分离单元的风室3，从切向射流喷嘴5喷出，起着清扫圆形气固分离室和强化旋转气流的作用。在烟气温度大于800℃时，分离易粘结和结焦灰粒，可打开射流风，这样有效地防止灰的粘结，上下涡旋分离单元之间应采用高温密封材料进行密封，防止射流风进入落灰道。

耐高温金属框架12可以是由耐热钢板或水管同钢板焊接制成，水管中可通水、汽或汽水混合物，与装置的系统联系起来。

本发明与现有的技术相比，由于采用高温涡旋分离单元并联，所以比惯性分离器和大直径旋风分离器的分离效率高，另因为排灰口设置在气固分离室侧壁面的下部，并采用射流风清扫，所以可有效防止灰粒的沉积、粘结和结焦，能处理温度高达600℃～1000℃的粉尘气流，这是目前各种多管分离器所做不到的。另外它还有连接结构简单，自身强度高和造价低等优点。

Claims (5)

1、一种用于分离高温气体中微体颗粒的高温涡旋分离器，其特征是分离器由涡旋分离单元(9)并联组成，涡旋分离单元由圆形的起旋室(1)和气固分离室(6)组成，每个涡旋分离单元水平固定在垂直布置的耐高温的金属框架(12)内，落灰道(13)竖直布置在各组涡旋分离单元之间。

2、按照权利要求1所述的高温涡旋分离器，其特征是所述的起旋室(1)内布置导旋叶片(2)和切向射流喷嘴(5)。

3、按照权利要求1所述的高温涡旋分离器，其特征是所述的气固分离室(6)侧壁面的下部置有排灰口(8)，排灰口(8)长度L与起旋室(1)直径D之比为0.5～1.5。

4、按照权利要求1所述的高温涡旋分离器，其特征是所述的涡旋分离单元可以由耐高温陶瓷或耐热铸钢制造。

5、按照权利要求1所述的高温涡旋分离器，其特征是所述的耐高温的金属框架可以是由耐热钢板或水管同钢板焊接而成。

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