CN108087859B - 一种锅炉用多级汽水分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉用多级汽水分离装置，涉及汽水分离领域。该汽水分离装置包括筒体，筒体内由下至上依次设置有旋叶分离器组件和双钩波形板分离器组件；筒体开有汽水混合物进口和疏水出口，汽水混合物进口与旋叶分离器组件连通，筒体与双钩波形板分离器组件对应之处开有分离蒸汽出口。本发明能够在保证汽水分离装置尺寸和重量的同时，提高汽水分离效率和汽水分离质量。本发明将汽水混合物多级分离后的蒸汽干度和分离效率较高，蒸汽质量较好。

Description

一种锅炉用多级汽水分离装置

技术领域

本发明涉及汽水分离领域，具体涉及一种锅炉用多级汽水分离装置。

背景技术

目前，电站锅炉多采用直流锅炉，为保证直流锅炉的动力装置的启动性能，需要设置汽水分离装置，来将启动阶段的汽水混合物进行分离，汽水分离装置的分离性能直接影响动力装置的安全性及经济性。目前，现有的汽水分离装置一般为单级精细分离，通过改变精细分离装置的结构(如丝网型、波形板型、格栅型)来改变分离效果，但是，现有的汽水分离装置使用时存在以下缺陷：

汽水混合物经单级精细分离后的蒸汽的干度较低，即分离质量较差；对于蒸汽干度要求较高的直流锅炉而言，通常需要增设多个单级精细分离的汽水分离装置对蒸汽进行多次分离，才能提高分离后的蒸汽干度。但是增设多个汽水分离装置，不仅会降低分离效率，而且极大的增加了整个汽水分离设备(即多个汽水分离装置的总和)的尺寸和重量。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何在保证汽水分离装置尺寸和重量的同时，提高汽水分离效率和汽水分离质量。

为达到以上目的，本发明提供的锅炉用多级汽水分离装置，包括筒体，筒体内由下至上依次设置有旋叶分离器组件和双钩波形板分离器组件；筒体开有汽水混合物进口和疏水出口，汽水混合物进口与旋叶分离器组件连通，筒体与双钩波形板分离器组件对应之处开有分离蒸汽出口。

在上述技术方案的基础上，所述旋叶分离器组件包括分离筒，分离筒的顶部开口，分离筒的底部与汽水混合物进口连通；分离筒内纵向设置有中心柱，中心柱与分离筒之间设置有若干叶片，叶片相对的2侧为第一固定侧和第二固定侧，第一固定侧与中心柱的侧壁固定，第二固定侧与分离筒的内壁固定；分离筒上方设置有上套筒，上套筒套接于分离筒外部；上套筒中部的开口内设置有中空的上内筒，上内筒的上方设置有挡水器。

在上述技术方案的基础上，所述中心柱、上内筒和分离筒同轴布置。

在上述技术方案的基础上，所述挡水器通过挡水器支撑件与上内筒固定。

在上述技术方案的基础上，所述分离筒的底部通过分离筒支撑件与筒体内壁固定。

在上述技术方案的基础上，所述双钩波形板分离器组件包括环形的第一固定板和第二固定板，第一固定板和第二固定板均水平布置，第二固定板位于第一固定板的下方；第一固定板和第二固定板之间设置有至少150块波形板，每块波形板均沿第二固定板的圆心径向设置；波形板的顶部与第一固定板固定，波形板的底部与第二固定板固定；

所述第一固定板上设置有中空的蒸汽收集筒，第一固定板的开口通过蒸汽收集筒与分离蒸汽出口连通；第二固定板开有若干引流孔，第二固定板的底部固定有环状的积水槽，积水槽的底部开有至少1个积水引流口。

在上述技术方案的基础上，所述第二固定板通过引流板支撑件与筒体内壁固定。

在上述技术方案的基础上，所述积水引流口内连通有1根延伸至筒体下部的积水引流管。

在上述技术方案的基础上，所述积水槽的底部开有2个积水引流口，2个积水引流口的中心与环状积水槽的圆心连成1条直线。

在上述技术方案的基础上，所述汽水混合物进口内设置有与旋叶分离器组件连通的汽水混合物管道，所述疏水出口内设置有疏水管道，所述分离蒸汽出口内设置有与双钩波形板分离器组件连通的分离蒸汽管道。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过旋叶分离器组件和双钩波形板分离器组件，对汽水混合物进行多级分离(二级分离)，与现有技术中的单级精细分离的汽水分离装置相比，本发明将汽水混合物多级分离后的蒸汽干度和分离效率较高，蒸汽质量较好；经测试得出：本发明的汽水分离装置可分离的汽水混合物流量范围在(0～50)t/h(吨每小时)，本发明的汽水分离装置的蒸汽干度可到99.1％以上，本发明的汽水分离效率为现有技术中单级精细分离的汽水分离装置的120％。

在此基础上，在分离汽水混合物流量、出口蒸汽干度要求一致的情况下，本发明的汽水分离装置的尺寸为现有技术中单级精细分离的汽水分离装置的70％～80％，例如分离要求为：分离汽水混合物流量为a，出口蒸汽干度为b，现有技术中需要3个单级精细分离的汽水分离装置才能完成该分离要求，而本发明只需2个汽水分离装置即可完成该分离要求。

与此同时，本发明的旋叶分离器组件、疏水收集组件和双钩波形板分离器组件均设置于筒体内，结构比较紧凑，进一步降低了汽水分离装置的尺寸和重量。

附图说明

图1为本发明实施例中锅炉用多级汽水分离装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中旋叶分离器组件的结构示意图；

图3为本发明实施例中双钩波形板分离器组件的结构示意图；

图4为本发明实施例中波形板的分布示意图。

图中：1-分离蒸汽管道，2-双钩波形板分离器组件，201-蒸汽收集筒，202-第一固定板，203-波形板，204-引流板支撑件，205-第二固定板，206-引流孔，207-积水槽，208-积水引流管，3-筒体，4-旋叶分离器组件，401-挡水器，402-挡水器支撑件，403-上内筒，404-中心柱，405-分离筒支撑件，406-叶片，407-分离筒，408-上套筒，5-汽水混合物管道，6-疏水管道。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例中的锅炉用多级汽水分离装置，包括筒体3，筒体3内由下至上依次设置有旋叶分离器组件4和双钩波形板分离器组件2。筒体3的底壁开有汽水混合物进口和疏水出口，汽水混合物进口内设置有与旋叶分离器组件4连通的汽水混合物管道5，疏水出口内设置有疏水管道6；筒体3的顶壁与双钩波形板分离器组件2对应之处开有分离蒸汽出口，分离蒸汽出口内设置有与双钩波形板分离器组件2连通的分离蒸汽管道1。

参见图1所示，本发明的汽水分离装置的总体工作流程为：汽水混合物经由汽水混合物管道5进入旋叶分离器组件4，旋叶分离器组件4将汽水混合物进行一级分离，一级分离后的疏水排入筒体3内底，一级分离后的水蒸气进入双钩波形板分离器组件2进行二级分离；二级分离后的疏水通过疏水收集组件排入筒体3内底，二级分离后的蒸汽经由分离蒸汽出口排出，筒体3内的所有疏水经疏水出口排出。

参见图2所示，旋叶分离器组件4包括分离筒407，分离筒407的顶部开口，分离筒407的底部与汽水混合物管道5连通。分离筒407的底部通过分离筒支撑件405与筒体3内壁固定，分离筒407内纵向设置有中心柱404。中心柱404与分离筒407之间设置有若干叶片406，叶片406相对的2侧为第一固定侧和第二固定侧，第一固定侧与中心柱404的侧壁固定(焊接)，第二固定侧与分离筒407的内壁固定(焊接)；由此可知，若干叶片406将分离筒407内部的空间形成螺旋通道。分离筒407上方设置有上套筒408，上套筒408套接于分离筒407外部；上套筒408中部的开口内设置有中空的上内筒403，上内筒403的上方设置有挡水器401，挡水器401通过挡水器支撑件402与上内筒403固定。

参见图3所示，双钩波形板分离器组件2包括环形的第一固定板202和第二固定板205，即第一固定板202和第二固定板205的中部会开口；第一固定板202和第二固定板205均水平布置，第二固定板205位于第一固定板202的下方。第一固定板202和第二固定板205之间设置有至少150块波形板203(本实施例中波形板203的数量为180块)，参见图4所示，每块波形板203均沿第二固定板205的圆心径向设置；波形板203的顶部与第一固定板202固定，波形板203的底部与第二固定板205固定。

参见图3所示，第一固定板202上设置有中空的蒸汽收集筒201，第一固定板202的开口通过蒸汽收集筒201与分离蒸汽管道1连通。第二固定板205通过引流板支撑件204与筒体3内壁固定。第二固定板205开有若干引流孔206，第二固定板205的底部固定有环状的积水槽207；参见图1和图3所示，积水槽207的底部开有至少1个积水引流口，积水引流口内连通有1根延伸至筒体3下部的积水引流管208。

本发明的汽水分离装置的具体工作流程为：

一级分离：参见图1和图2所示，向上喷出的汽水混合物经过叶片406形成的螺旋通道后，进行高速上升螺旋运动，螺旋运动产生离心力将汽水混合物中水滴(疏水)分离至分离筒407内壁面上，疏水最后到达分离筒407上沿后排至上套筒408内，最终从上套筒408底部排出至筒体3内底；螺旋运动后的汽水混合物经过分离筒407后继续经由上内筒403到达挡水器401下表面，经挡水器401进一步分离，分离的蒸汽从挡水器401侧面排出。

为了保证汽水混合物能够均匀的分布与分离筒407内，并提高经旋叶分离器组件4分离后的蒸汽输送率，旋叶分离器组件4的中心柱404、上内筒403和分离筒407同轴布置(即中心柱404和上内筒403的中心点，均位于分离筒407的轴向延长线上)。

二级分离：参见图1和图3所示，从挡水器401侧面排出的蒸汽上升至波形板203的外侧，蒸汽通过相邻波形板203之间形成的波形通道。蒸汽通过波形通道时，蒸汽中的微小液滴会在波形通道内作曲线运动，由于离心力、惯性力以及附着力的作用，水滴不能随汽流偏转而撞击波形板203壁面，其中一部分水滴粘附在波形板203面上形成水膜，水膜靠自身的重力不断向下流动，并汇聚成较大的水流，最后通过第二固定板205的引流孔206排入积水槽207，积水引流管208将积水槽207内的积水引入至筒体3内底。经过波形通道的蒸汽排入第一固定板202和第二固定板205的开口区域中，经第一固定板202上的蒸汽收集筒201排至分离蒸汽管道1。

本发明的汽水分离装置用在船舶上时，由于船舶会产生晃动，因此，积水槽207内的疏水有可能堆积至1块区域、并来回晃动，为了保证积水槽207内疏水引流的通畅，本发明的积水槽207的底部开有2个积水引流口，2个积水引流口的中心与环状积水槽207的圆心连成1条直线；进而实现了积水引流口的平衡布置，进而在积水槽207内的疏水来回晃动或堆积至1块区域时，均能够通过对应积水引流口内的积水引流管208排出。

为了提高汽水分离装置的强度，本发明的筒体3和分离筒407均为圆柱形，筒体3、分离筒407和积水引流管208的材质均为不锈钢。

进一步，本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种锅炉用多级汽水分离装置，包括筒体(3)，其特征在于：筒体(3)内由下至上依次设置有旋叶分离器组件(4)和双钩波形板分离器组件(2)；筒体(3)开有汽水混合物进口和疏水出口，汽水混合物进口与旋叶分离器组件(4)连通，筒体(3)与双钩波形板分离器组件(2)对应之处开有分离蒸汽出口；所述旋叶分离器组件(4)包括分离筒(407)，分离筒(407)的顶部开口，分离筒(407)的底部与汽水混合物进口连通；分离筒(407)内纵向设置有中心柱(404)，中心柱(404)与分离筒(407)之间设置有若干叶片(406)，叶片(406)相对的2侧为第一固定侧和第二固定侧，第一固定侧与中心柱(404)的侧壁固定，第二固定侧与分离筒(407)的内壁固定；分离筒(407)上方设置有上套筒(408)，上套筒(408)套接于分离筒(407)外部；上套筒(408)中部的开口内设置有中空的上内筒(403)，上内筒(403)的上方设置有挡水器(401)。

2.如权利要求1所述的锅炉用多级汽水分离装置，其特征在于：所述中心柱(404)、上内筒(403)和分离筒(407)同轴布置。

3.如权利要求1所述的锅炉用多级汽水分离装置，其特征在于：所述挡水器(401)通过挡水器支撑件(402)与上内筒(403)固定。

4.如权利要求1所述的锅炉用多级汽水分离装置，其特征在于：所述分离筒(407)的底部通过分离筒支撑件(405)与筒体(3)内壁固定。

5.如权利要求1所述的锅炉用多级汽水分离装置，其特征在于：所述双钩波形板分离器组件(2)包括环形的第一固定板(202)和第二固定板(205)，第一固定板(202)和第二固定板(205)均水平布置，第二固定板(205)位于第一固定板(202)的下方；第一固定板(202)和第二固定板(205)之间设置有至少150块波形板(203)，每块波形板(203)均沿第二固定板(205)的圆心径向设置；波形板(203)的顶部与第一固定板(202)固定，波形板(203)的底部与第二固定板(205)固定；

所述第一固定板(202)上设置有中空的蒸汽收集筒(201)，第一固定板(202)的开口通过蒸汽收集筒(201)与分离蒸汽出口连通；第二固定板(205)开有若干引流孔(206)，第二固定板(205)的底部固定有环状的积水槽(207)，积水槽(207)的底部开有至少1个积水引流口。

6.如权利要求5所述的锅炉用多级汽水分离装置，其特征在于：所述第二固定板(205)通过引流板支撑件(204)与筒体(3)内壁固定。

7.如权利要求5所述的锅炉用多级汽水分离装置，其特征在于：所述积水引流口内连通有1根延伸至筒体(3)下部的积水引流管(208)。

8.如权利要求5所述的锅炉用多级汽水分离装置，其特征在于：所述积水槽(207)的底部开有2个积水引流口，2个积水引流口的中心与环状积水槽(207)的圆心连成1条直线。