CN208373355U - 用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，包括受压壳体、隔热耐磨衬里和旋风分离器，隔热耐磨衬里设置在受压壳体的内壁上，受压壳体上设置有气体进口、气体出口和排料口，旋风分离器设置在受压壳体内，旋风分离器的旋风进口气路连接气体进口，旋风分离器的旋风出口气路连接气体出口，旋风分离器的旋风下料口料路连接排料口，旋风分离器的数目为2台以上。较佳地，还包括耐高温耐磨衬里，设置在旋风分离器的内壁上。本实用新型结构牢固稳定，耐高温耐高压耐磨损，可以在高温高压高腐蚀及强磨损等恶劣工况下长周期、高效率、安全稳定运行，设计巧妙，结构简洁，制造简便，成本低，适于大规模推广应用。

Description

用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器

技术领域

本实用新型涉及分离装置技术领域，特别涉及旋风分离器技术领域，具体是指一种用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，占一次能源消费总量的75％，其传统利用方式主要是直接燃烧和火力发电，这两种利用方式不仅能源利用率低，而且产生大量的CO₂、SO₂、NO_x和粉尘等污染物，严重污染了环境。为了解决这些问题，煤炭高效清洁利用将是煤化工未来发展的重要方向。煤炭气化是煤炭高效清洁利用的重要途径，也是煤化工的龙头技术。

根据气化炉所使用的煤颗粒大小和颗粒在气化炉内的流动状态，气化炉总体上分为三类，即以鲁奇为代表的固定床气化炉、以U-Gas、灰熔聚及HYGAS 多级流化床气化技术等为代表的流化床气化炉和以德士古、壳牌、航天炉及多喷嘴气化技术为代表的气流床气化炉。旋风分离器作为煤炭气化炉出口高温高压粗煤气的除尘净化首选装置，是气化岛核心设备之一，其性能优劣直接关系到气化岛能否连续稳定运行。通常流化床煤炭气化炉合成的粗煤气具有以下特征：(1)粗煤气属于高温及高压气体，如HYGAS多级流化床气化炉合成的粗煤气压力高达8.5MPa，旋风分离器进口温度为1100℃；(2)粗煤气中含有腐蚀性气体，如H₂S、COS、HCl及H₂等；(3)粗煤气的含尘浓度即旋风分离器进口浓度较大，一般为1Kg/m³(操作态)左右。以上三个特征叠加在一起则对旋风分离器的设计提出了极为苛刻的要求，首先必须保证旋风分离器在高温高压下满足设备的机械强度和刚度，确保设备安全运行；其次旋风分离器的选材需要考虑高温下金属的许用应力和耐腐蚀性能；然后要保证旋风分离器高温耐磨性能，因粗煤气含尘浓度高，对分离器内壁磨损严重，高温和腐蚀环境会加剧内壁的磨损。旋风分离器如不采取相关耐磨及防护措施，则钢制壳体会很快被磨穿，影响分离器分离性能甚至无法稳定生产；最后，保证旋风分离器的分离效率颇为重要，分离效率需要达到99％以上，否则其后续设备难以长周期稳定运行。

目前国内外工业应用的旋风分离器在结构形式上有很多种类，如PV型、扩散式、Buell型及Ducon型等，但基本上都为切向矩形入口及平顶板结构，这种非规则容器结构的缺点是无法承受较高的压力，并不适用于目前各类煤炭气化炉的工况条件。目前气化炉所使用的旋风分离器基本上是在原有旋风分离器的结构基础上进行修改，以满足分离器的容器壳体能承受高温和高压载荷，如将平板型改为拱顶型，但这样修改却无法保证原有结构的分离性能，或是简单地增加板材壁厚并采用加强筋，此举大幅增加了设备制造难度，并提高了生产成本。

中国实用新型专利申请“一种高温高压旋风分离器”(申请公布号：CN103623943A)公开了一种高温高压旋风分离器，顶部采用拱顶型结构，虽能够保证设备机械强度，可在高温高压条件下使用。但为了适应高温高压环境，而改变原有旋风分离器的平顶板结构，降低了旋风分离器的分离效率。另外，此种结构的旋风分离器只是简单的切向进口式旋风，相对于蜗壳进口或其他形式的旋风分离器分离效率偏低，无法满足煤炭气化炉对除尘效率的要求。

中国实用新型专利“一种承压耐高温旋风分离器”(授权公告号： CN206152991U)公开了一种承压耐高温旋风分离器，包括壳体和煤气进出口，壳体内设置内胆，此种结构的旋风分离器只能适用于低压，温度在800℃以下的工况，无法运行在煤炭气化炉的恶劣工况下。

中国实用新型专利申请“一种粉煤气化用旋风分离器”(申请公布号：CN107520073A)公开了一种粉煤气化用旋风分离器，即用隔热耐磨衬里在承压壳体内整体浇筑成旋风分离器内模流场，用规则的压力容器外壳来承受高温高压载荷，承压壳体上部设有内模流场的切向进口，出口中心管通过挂接结构与承压壳体出口管连接并插入内模流场内。这种结构形式的旋风分离器虽然可以运行在高温高压工况下，但存在以下缺点：(1)承压壳体内只能浇筑一个旋风分离器模型，属于单台式旋风分离器，在处理较大气量时其分离器直径偏大，分离效率显著降低。(2)旋风分离器内模流场仍为矩形进口，需要在受压壳体上开矩形孔，承压壳体仍属非规则压力容器，在高温高压环境下工作时，此处会产生很高的局部应力和变形，需要进行增加壁厚或加强筋板补强等方法处理，但是补强效果一般难以精确计算，只能凭靠经验对比法或采用有限元分析方法，很难保证设备的机械强度和安全性。(3)旋风分离器内模流场是由浇注料浇筑而成，一般为非规则异形结构，这种结构相对复杂，需要制作旋风分离器模具才可以浇筑成相应结构的旋风分离器内模流场。模具制造尺寸要求精确，否则浇筑的旋风分离器内模流场实际尺寸将偏离计算尺寸，影响旋风分离性能，浇筑施工难度很大。另外由于旋风分离器内模流场受结构所限，为了便于浇筑完成后取出模具，模具需要分段制作并分段浇筑，其成本较高。如内模流场空间尺寸偏小，浇筑人员甚至无法进入内部施工。(4)受压壳体内壁采用隔热耐磨双层衬里，衬里通过Y型锚固钉连接，由于耐磨衬里厚度不一，在部分区域厚度很大，仅靠Y型锚固钉连接，在内模流场内的强旋流和高浓度粉尘作用下，会造成衬里成块脱落。首先内模流场内壁会出现凹坑，分离器效率会明显下降；其次脱落的衬里可能会堵住下料管而无法排料，旋风分离器此时将失效；衬里脱落可能会导致承压壳体壁面超温，受压容器极易引发危险。(5)分离器缺少检修人孔，若内部衬里有损坏，只能通过出口中心管进入内部检修，若出口中心管直径较小检修人员无法通过，那只能束手无策了。由以上缺点可以看出这种结构形式的旋风分离器并不适合实际工程应用。

因此，需要提供一种旋风分离器，其结构牢固稳定，耐高温耐高压耐磨损，可以在高温高压高腐蚀及强磨损等恶劣工况下长周期、高效率、安全稳定运行。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的缺点，本实用新型的一个目的在于提供一种用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其结构牢固稳定，耐高温耐高压耐磨损，可以在高温高压高腐蚀及强磨损等恶劣工况下长周期、高效率、安全稳定运行，适于大规模推广应用。

本实用新型的另一目的在于提供一种用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其设计巧妙，结构简洁，制造简便，成本低，适于大规模推广应用。

为达到以上目的，本实用新型提供一种用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，包括受压壳体、隔热耐磨衬里和旋风分离器，所述隔热耐磨衬里设置在所述受压壳体的内壁上，所述受压壳体上设置有气体进口、气体出口和排料口，所述旋风分离器设置在所述受压壳体内，所述旋风分离器的旋风进口气路连接所述气体进口，所述旋风分离器的旋风出口气路连接所述气体出口，所述旋风分离器的旋风下料口料路连接所述排料口，其特点是，所述旋风分离器的数目为2台以上。

较佳地，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括耐高温耐磨衬里，所述耐高温耐磨衬里设置在所述旋风分离器的内壁上。

较佳地，所述旋风进口为180°蜗壳进口，所述180°蜗壳进口的截面为长方形。

较佳地，所述旋风分离器包括从上而下依次连接的旋风出口管、旋风筒体、旋风锥体、中间灰斗和旋风下料管，所述旋风出口管的上端为所述旋风出口，所述旋风下料管的下端为所述旋风下料口，所述旋风进口设置在所述旋风筒体的侧面并与所述旋风筒体相切设置。

更佳地，所述旋风分离器还包括弧形导流挡板，所述弧形导流挡板设置在所述旋风进口与所述旋风筒体之间的连通处，所述弧形导流挡板的顶部与所述旋风进口的顶部之间设有间隙。

较佳地，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括上隔板和下隔板，所述上隔板和所述下隔板上下间隔设置在所述受压壳体内，所述旋风分离器插设在所述上隔板和所述下隔板中，所述气体出口和所述旋风出口位于所述上隔板上，所述气体进口和所述旋风进口位于所述上隔板和所述下隔板之间，所述排料口和所述旋风下料口位于所述下隔板下。

更佳地，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括第一上固定环、第一下固定环、第二上固定环和第二下固定环，所述第一上固定环和所述第一下固定环上下间隔设置在所述的受压壳体的内壁上，所述上隔板的外周边缘嵌设在所述第一上固定环和所述第一下固定环之间，所述第二上固定环和所述第二下固定环上下间隔设置在所述的受压壳体的内壁上，所述下隔板的外周边缘嵌设在所述第二上固定环和所述第二下固定环之间。

更佳地，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括第一人孔、第二人孔和第三人孔，所述第一人孔、所述第二人孔和所述第三人孔均设置在所述受压壳体上，所述第一人孔位于所述上隔板上，所述第二人孔位于所述上隔板和所述下隔板之间，所述第三人孔位于所述下隔板下。

较佳地，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括下料阀，所述下料阀设置在所述旋风下料口上。

较佳地，所述受压壳体包括封头、筒体和锥体，所述筒体设置在所述锥体上，所述封头设置在所述筒体上，所述气体进口设置在所述筒体的侧面，所述气体出口设置在所述封头的顶部，所述排料口设置在所述锥体的底部。

本实用新型的有益效果主要在于：

1、本实用新型的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器包括受压壳体、隔热耐磨衬里和旋风分离器，隔热耐磨衬里设置在受压壳体的内壁上，受压壳体上设置有气体进口、气体出口和排料口，旋风分离器设置在受压壳体内，旋风分离器的旋风进口气路连接气体进口，旋风分离器的旋风出口气路连接气体出口，旋风分离器的旋风下料口料路连接排料口，旋风分离器的数目为2台以上，因此，其结构牢固稳定，耐高温耐高压耐磨损，可以在高温高压高腐蚀及强磨损等恶劣工况下长周期、高效率、安全稳定运行，适于大规模推广应用。

2、本实用新型的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器包括受压壳体、隔热耐磨衬里和旋风分离器，隔热耐磨衬里设置在受压壳体的内壁上，受压壳体上设置有气体进口、气体出口和排料口，旋风分离器设置在受压壳体内，旋风分离器的旋风进口气路连接气体进口，旋风分离器的旋风出口气路连接气体出口，旋风分离器的旋风下料口料路连接排料口，旋风分离器的数目为2台以上，因此，其设计巧妙，结构简洁，制造简便，成本低，适于大规模推广应用。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图得以充分体现。

附图说明

图1是本实用新型的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器的一具体实施例的主视局部剖视示意图。

图2是图1所示的具体实施例的旋风分离器布置在受压壳体内的俯视剖视示意图。

图3是本实用新型的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器的另一具体实施例的旋风分离器布置在受压壳体内的俯视剖视示意图。

图4是图1所示的具体实施例的旋风分离器的主视局部剖视示意图。

图5是图1所示的具体实施例的旋风分离器的俯视透视示意图。

图6是图4中A-A位置的剖视示意图。

图7是图6中B-B位置的剖视局部示意图。

图8是图1中区域I的放大示意图。

图9是图1的局部放大示意图。

图10是实施例1的旋风分离器和PV型旋风分离器在进口气速相同的条件下分离效率的比较。

图11是实施例1的旋风分离器和PV型旋风分离器在进口气速相同的条件下阻力降的比较。

图12是实施例1的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器和单台PV型旋风分离器在进气量相同的条件下分离效率的比较。

图13是实施例1的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器和单台PV型旋风分离器在进气量相同的条件下阻力降的比较。

图14是实施例2的旋风分离器和PV型旋风分离器在进口气速相同的条件下分离效率的比较。

图15是实施例2的旋风分离器和PV型旋风分离器在进口气速相同的条件下阻力降的比较。

图16是实施例2的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器和单台PV型旋风分离器在进气量相同的条件下分离效率的比较。

图17是实施例2的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器和单台PV型旋风分离器在进气量相同的条件下阻力降的比较。

(符号说明)

1受压壳体；2隔热耐磨衬里；3旋风分离器；31旋风进口；32旋风出口；33旋风下料口；34旋风出口管；35旋风筒体；36旋风锥体；37中间灰斗；38 旋风下料管；39弧形导流挡板；4气体进口；5气体出口；6排料口；7耐高温耐磨衬里；8上隔板；9下隔板；10气体均布器；11第一上固定环；12第一下固定环；13第一上隔热垫圈；14第一下隔热垫圈；15第一上三角加强筋；16 第一下三角加强筋；17第一人孔；18第二人孔；19第三人孔；20测温口；21 测压口；22安装支座；23下料阀；24膨胀节；25耐磨浇注料层；26隔热浇注料层；27封头；28筒体；29锥体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参见图1～图2和图4～图9所示，在本实用新型的一具体实施例中，本实用新型的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器包括受压壳体1、隔热耐磨衬里2和旋风分离器3，所述隔热耐磨衬里2设置在所述受压壳体1的内壁上，所述受压壳体1上设置有气体进口4、气体出口5和排料口6，所述旋风分离器3设置在所述受压壳体1内，所述旋风分离器3的旋风进口31 气路连接所述气体进口4，所述旋风分离器3的旋风出口32气路连接所述气体出口5，所述旋风分离器3的旋风下料口33料路连接所述排料口6，所述旋风分离器3的数目为2台以上。

所述旋风分离器3的数目可以根据需要确定，例如2台、3台、5台、6台等等，请参见图2所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述旋风分离器3 的数目为4台，每两台所述旋风分离器3的所述旋风进口31相互抵靠形成一组，两组之间背靠背设置，两组的旋风进口31朝向相反。请参见图3所示，在本实用新型的另一具体实施例中，所述旋风分离器3的数目为6台，每两台所述旋风分离器3的所述旋风进口31相互抵靠形成一组，三组相互间隔环绕，所述旋风进口31朝向同一中心。

为了增加所述旋风分离器3的内壁的耐磨性，请参见图4～图6所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括耐高温耐磨衬里7，所述耐高温耐磨衬里7设置在所述旋风分离器3的内壁上。

所述耐高温耐磨衬里7可以是任何合适的耐高温耐磨衬里，例如龟甲网刚玉单层耐磨衬里、碳化硅衬里、蓝泥内衬等。在本实用新型的一具体实施例中，所述耐高温耐磨衬里7是刚玉龟甲网衬里。

所述的旋风分离器3可以采用任何合适的材质，例如，根据操作温度可以选择S31008、INCOLOY 800HT及HR-120。

所述旋风进口31可以采用任何合适的旋风进口，请参见图1～图2和图4～图7所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述旋风进口31为180°蜗壳进口，所述180°蜗壳进口的截面为长方形。

所述长方形的长边a与短边b的比值可以根据需要确定，较佳地，所述长方形的长边a与短边b的比值为1.8～3.0。

所述旋风分离器3可以具有任何合适的构成，请参见图1～图2和图4～图7 所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述旋风分离器3包括从上而下依次连接的旋风出口管34、旋风筒体35、旋风锥体36、中间灰斗37和旋风下料管 38，所述旋风出口管34的上端为所述旋风出口32，所述旋风下料管38的下端为所述旋风下料口33，所述旋风进口31设置在所述旋风筒体35的侧面并与所述旋风筒体35相切设置。

所述旋风筒体35的直径D可以根据需要确定，较佳地，所述旋风筒体35 的直径D在500mm～1200mm范围内。

为了促进从所述旋风进口31进来的气流趋于稳定的圆周运动，请参见图 6～图7所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述旋风分离器3还包括弧形导流挡板39，所述弧形导流挡板39设置在所述旋风进口31与所述旋风筒体35 之间的连通处，所述弧形导流挡39的顶部与所述旋风进口31的顶部之间设有间隙。所述弧形导流挡板39沿所述旋风筒体35的侧壁所在圆周设置。

所述弧形导流挡板39的圆心角α可以根据需要确定，更佳地，所述弧形导流挡板39的圆心角α为20～50°。

所述间隙的宽度e可以根据需要确定，更佳地，所述间隙的宽度e与所述长方形的长边a的比值为0.15～0.25。

所述旋风分离器3设置在所述受压壳体1内可以采用任何合适的结构，较佳地，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括上隔板8和下隔板9，所述上隔板8和所述下隔板9上下间隔设置在所述受压壳体1内，所述旋风分离器3插设在所述上隔板8和所述下隔板9中，所述气体出口5和所述旋风出口32位于所述上隔板8上，所述气体进口4和所述旋风进口31位于所述上隔板8和所述下隔板9之间，所述排料口6和所述旋风下料口33位于所述下隔板9下。请参见图1～图2和图4～图7所示，在本实用新型的一具体实施例中，在所述旋风分离器3包括从上而下依次连接的旋风出口管 34、旋风筒体35、旋风锥体36、中间灰斗37和旋风下料管38的情况下，所述旋风出口管34插设在所述上隔板8中，所述旋风筒体35插设在所述下隔板9 中。

通过所述上隔板8和所述下隔板9将受压壳体1分为三个独立密闭空间，即进气室、排气室和集尘室，所述进气室位于所述受压壳体1、所述上隔板8 和所述下隔板9之间，所述排气室位于所述受压壳体1和所述上隔板8之间，所述集尘室位于所述受压壳体1和所述下隔板9之间。

所述上隔板8的直径和所述下隔板9的直径可以等于所述受压壳体1的直径，为了提供所述上隔板8和所述下隔板9的膨胀空间，所述上隔板8的直径和所述下隔板9的直径也可以略小于所述受压壳体1的直径，直径之差例如可以为40mm～80mm。

所述旋风进口31位于所述上隔板8和所述下隔板9之间可以位于所述上隔板8和所述下隔板9之间的任何合适的位置，为了防止含尘气体进入进气室由于速度降低发生重力沉降而导致下隔板9积料，可能会堵塞进气室，请参见图 1～图2和图4～图7所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述旋风进口31 的底部紧贴所述下隔板9的上表面，所述气体进口4的底部与所述的下隔板9 的上表面之间的距离h＝30mm～100mm。这样可以直接把所述下隔板9上的积料吹入旋风分离器3内。

为了使得从所述旋风进口31进来的气流分布更加均匀，较佳地，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括气体均布器10，所述气体均布器10设置在所述受压壳体1中并位于所述气体进口4和所述旋风进口31之间，所述气体进口4通过所述气体均布器10气路连接所述旋风进口 31。请参见图1所示，在本实用新型的一具体实施例中，在所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括上隔板8和下隔板9的情况下，所述气体均布器10设置在所述下隔板9和所述的受压壳体1的内壁上。

所述上隔板8和所述下隔板9设置在所述受压壳体1内可以采用任何合适的结构，请参见图1和图8所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括第一上固定环 11、第一下固定环12、第二上固定环(图中未示出)和第二下固定环(图中未示出)，所述第一上固定环11和所述第一下固定环12上下间隔设置在所述的受压壳体1的内壁上，所述上隔板8的外周边缘嵌设在所述第一上固定环11和所述第一下固定环12之间，所述第二上固定环和所述第二下固定环上下间隔设置在所述的受压壳体1的内壁上，所述下隔板9的外周边缘嵌设在所述第二上固定环和所述第二下固定环之间。

所述第一上固定环11和所述第一下固定环12上下间隔设置在所述的受压壳体1的内壁上可以采用任何合适的结构，较佳地，所述第一上固定环11和所述第一下固定环12与所述的受压壳体1的内壁焊接；所述第二上固定环和所述第二下固定环上下间隔设置在所述的受压壳体1的内壁上可以采用任何合适的结构，较佳地，所述第二上固定环和所述第二下固定环与所述的受压壳体1的内壁焊接。

所述第一上固定环11、所述第一下固定环12、所述第二上固定环和所述第二下固定环的宽度和厚度可以根据需要确定，较佳地，所述第一上固定环11、所述第一下固定环12、所述第二上固定环和所述第二下固定环的宽度为 60mm～150mm，厚度为16mm～30mm。

为了使得隔板固定得更加牢固以及防止隔板温度传导至固定环上进而传导至受压壳体1的内壁，请参见图1和图8所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括第一上隔热垫圈13、第一下隔热垫圈14、第一上三角加强筋15、第一下三角加强筋16、第二上隔热垫圈(图中未示出)、第二下隔热垫圈(图中未示出)、第二上三角加强筋(图中未示出)和第二下三角加强筋(图中未示出)，所述第一上隔热垫圈13位于所述第一上固定环11和所述上隔板8之间并分别抵靠所述第一上固定环11和所述上隔板8，所述第一下隔热垫圈14位于所述上隔板8 和所述第一下固定环12之间并分别抵靠所述上隔板8和所述第一下固定环12，所述第一上三角加强筋15位于所述第一上固定环11上并分别连接所述第一上固定环11和所述的受压壳体1的内壁，所述第一下三角加强筋16位于所述第一下固定环12下并分别连接所述第一下固定环12和所述的受压壳体1的内壁；所述第二上隔热垫圈位于所述第二上固定环和所述下隔板9之间并分别抵靠所述第二上固定环和所述下隔板9，所述第二下隔热垫圈位于所述下隔板9和所述第二下固定环之间并分别抵靠所述下隔板9和所述第二下固定环，所述第二上三角加强筋位于所述第二上固定环上并分别连接所述第二上固定环和所述的受压壳体1的内壁，所述第二下三角加强筋位于所述第二下固定环下并分别连接所述第二下固定环和所述的受压壳体1的内壁。

所述第一上隔热垫圈13、所述第一下隔热垫圈14、所述第二上隔热垫圈和所述第二下隔热垫圈可以是任何合适的隔热垫圈，在本实用新型的一具体实施例中，所述第一上隔热垫圈13、所述第一下隔热垫圈14、所述第二上隔热垫圈和所述第二下隔热垫圈均为陶瓷纤维毡隔热垫圈。

为了便于维修，请参见图1所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括第一人孔 17、第二人孔18和第三人孔19，所述第一人孔17、所述第二人孔18和所述第三人孔19均设置在所述受压壳体1上，所述第一人孔17位于所述上隔板8上，所述第二人孔18位于所述上隔板8和所述下隔板9之间，所述第三人孔19位于所述下隔板9下。

为了监测排料温度和排料情况，较佳地，还可以在所述受压壳体1上设置测温口20和测压口21。

为了便于将受压壳体1安装至合适位置，较佳地，还可以在所述受压壳体 1上设置安装支座22。

所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还可以具有其它任何合适的构成，为了防止多台旋风分离器3的旋风下料口33之间相互串气而降低旋风的分离效率，请参见图1和图9所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括下料阀23，所述下料阀23设置在所述旋风下料口33上。

所述下料阀23可以是任何合适的下料阀，请参见图1和图9所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述下料阀23是重锤式下料阀。

旋风分离器3在高温下与受压壳体1热膨胀量不协调，为吸收旋风分离器 3多余的热膨胀量，在旋风出口管34安装膨胀节24或其它可以吸收热膨胀的任意结构，膨胀节24可以是例如波纹膨胀节，可以确保旋风分离器3、上隔板 8和下隔板9在温度高低交替变化条件下不出现焊缝拉裂现象。

所述隔热耐磨衬里2可以具有任何合适的构成，请参见图1和图8所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述隔热耐磨衬里2包括耐磨浇注料层25 和隔热浇注料层26，所述隔热浇注料层26设置在所述的受压壳体1的内壁上，所述耐磨浇注料层25设置在所述隔热浇注料层26的内壁上。所述隔热浇注料层26的隔热浇注料可以为隔热轻质浇注料，其厚度可以为100mm～250mm；所述耐磨浇注料层25的耐磨浇注料可以为刚玉浇注料，其厚度可以为 80mm～150mm。

所述受压壳体1可以具有任何合适的构成，请参见图1所示，在本实用新型的一具体实施例中，所述受压壳体1包括封头27、筒体28和锥体29，所述筒体28设置在所述锥体29上，所述封头27设置在所述筒体28上，所述气体进口4设置在所述筒体28的侧面，所述气体出口5设置在所述封头27的顶部，所述排料口6设置在所述锥体29的底部。

在所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括第一人孔17、第二人孔18和第三人孔19的情况下，所述第一人孔17设置在所述封头27上，所述第二人孔18和所述第三人孔19设置在所述筒体28上。

在所述受压壳体1上设置测温口20、测压口21以及安装支座22的情况下，所述测温口20和所述测压口21设置在所述锥体29的下部，所述安装支座22 设置在所述锥体29的上部。

本实用新型的有益效果主要在于：

(1)本实用新型的受压壳体属于规则压力容器，很容易对压力容器进行强度计算并选择合适壳体壁厚，其内壁设置有隔热耐磨双层衬里，可以承受高压和高温载荷。壳体材质选用碳钢即可，节约了制造成本，提高了设备安全系数。

(2)多台旋风分离器内置于受压壳体内部，旋风分离器处于内外压力平衡条件(即不承受压力)，不需要进行强度计算，不用因考虑受压而改变旋风分离器原有结构，确保旋风分离器正常的分离效率。

(3)内置的多台旋风分离器为并联方式，在处理相同气量的粗煤气时，多台并联的旋风分离器相对于单台式大直径旋风分离器，其分离效率显著提高。同时旋风进口速度取值相对较低，运行阻力大幅降低，亦减弱了粉尘对旋风分离器内壁磨损，增加旋风分离器使用寿命。

(4)内置的旋风分离器的旋风进口与旋风筒体之间的连通处设有弧形导流挡板，弧形导流挡板的顶部与旋风进口的顶部之间设有间隙，这种结构使旋风进口气流分布规律符合准自由涡(V_θ/r＝Const)，即促进旋风进口气流趋于稳定的圆周运动，这样可以避免产生靠进器壁的外层气流向内流动，该结构能够最大限度的消除“上涡流”和“纵向旋涡流”两个主要影响旋风效率的二次涡流，相对于普通进口型式的旋风分离器，其内部气流流场更加平稳，大幅提高了分离效率。

(5)在遇到高温、高含尘浓度、腐蚀性气体三种恶劣工况叠加在一起时，若旋风分离器不采取相关耐磨及防护措施，则钢制壳体会很快被磨穿。而本实用新型的内置旋风分离器内壁敷设耐高温耐磨衬里，首先腐蚀性气体不再直接接触旋风分离器金属内壁，消除了气体腐蚀；其次耐高温耐磨衬里具有很好的抗磨性能，可使旋风分离器长周期稳定运行。

所以，本实用新型可以在高温(T≥1100℃)、高压(P≥8.5MPa)、高腐蚀及强磨损等恶劣工况下长周期、高效率、安全稳定运行，同时其结构简单，制造成本低。

实施例1

内蒙古某公司建设投产的HYGAS多级流化床煤气化技术用于煤制氢项目，其气化压力8.5MPa，气化温度1100℃，单炉投煤量2500-3000吨/日，进入旋风分离器的煤粉质量流量高达每小时300-500吨左右。这种工况条件对旋风分离器的设计提出了非常高的要求，必须满足高温、高压、高粉尘浓度和高磨损高腐蚀等苛刻的工作环境。

本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器包括受压壳体1，受压壳体1由封头27、筒体28和锥体29组成，气体进口4开设在筒体28上，气体出口5开设在封头27上，锥体29底部设置排料口6。受压壳体1属于规则压力容器，可以根据设计温度和设计压力进行强度计算，选择合适的受压壳体1壁厚和材质。受压壳体1内壁设置有隔热耐磨衬里2，为双层衬里，包括耐磨浇注料层25和隔热浇注料层26，隔热浇注料层26采用隔热轻质浇注料，其厚度为100mm～250mm；耐磨浇注料层25采用刚玉浇注料，其厚度为80mm～150mm。在本实施例中设计温度取最高工作温度1200℃(衬里壁温)及壳体温度300℃(壳体壁温)设计、设计压力为10.0MPa按照《GB150压力容器》标准进行强度计算(可采用诸如《SW6过程设备强度计算软件》进行规则压力容器计算)。受压壳体1的筒体28内径根据需要选择2800mm，壁厚经计算为98mm，隔热浇注料层26厚度为250mm，耐磨浇注料层25厚度为80mm。受压壳体1材质采用14Cr1MoR(HIC)抗氢抗硫优质钢板。

受压壳体1内安装多台旋风分离器3，其数量在2台以上，在本实施例中如图2所示旋风分离器3的数目为4台，4台旋风分离器3为并联方式，旋风分离器3的内壁上均设置有耐高温耐磨衬里7。如图4所示旋风分离器3包括旋风出口管34、旋风筒体35、旋风锥体36、中间灰斗37和旋风下料管38，从上而下依次连接，旋风出口管34中设置有膨胀节24，旋风筒体35的直径D在 500mm～1200mm范围内，在本实施例中旋风筒体35的直径D为500mm。旋风分离器3的材质根据操作温度可以选择S31008、INCOLOY 800HT及HR-120 等，耐高温耐磨衬里7可以采用龟甲网刚玉单层耐磨衬里、碳化硅衬里或蓝泥内衬等。在本实施例中旋风分离器3的材质为INCOLOY 800HT，耐高温耐磨衬里7为龟甲网刚玉单层耐磨衬里。

旋风进口31如图5所示采用180°蜗壳进口，进口截面为长方形，长方形的长边a与短边b的比值为1.8-3.0，在本实施例中a/b＝1.8。为了使旋风进口 31气流分布规律符合准自由涡(V_θ/r＝Const)，即促进进口气流趋于稳定的圆周运动，避免产生靠进器壁的外层气流向内流动，最大限度的消除“上涡流”和“纵向旋涡流”两个主要影响旋风效率的二次涡流，大幅提高分离效率。如图 6所示旋风进口31与旋风筒体35之间的连通处设有弧形导流挡板39，弧形导流挡板39的圆心角α大小在20～50°，在本实施例中α＝20°。如图7所示弧形导流挡板39的顶部与旋风进口31的顶部之间设有间隙，间隙的宽度e与旋风进口31的长边长度a的比值为0.15-0.25，在本实施例中e/a＝0.15。

本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器包括上隔板8和下隔板9，旋风分离器3的旋风出口管34插设在上隔板8中，旋风分离器3的旋风筒体35插设在下隔板9中。即旋风分离器3、上隔板8、下隔板9形成一个整体。为了避免上隔板8和下隔板9直接与受压壳体1的筒体28 焊接而引起筒体28壁面局部超温引发危险，上隔板8和下隔板9是通过固定环固定在受压壳体1的筒体28内。如图8所示，第一上固定环11的外侧和第一下固定环12的外侧均与受压壳体1的筒体28内壁焊接，上隔板8的外周边缘插设在第一上固定环11和第一下固定环12之间，固定环的宽度为 60mm～150mm，厚度为16mm～30mm，在本实施例中固定环的宽度为60mm，厚度为16mm，第一上固定环11上设有多个均匀布置的第一上三角加强筋15，第一上三角加强筋15分别与筒体28和第一上固定环11焊接，第一下固定环 12下设有多个均匀布置的第一下三角加强筋16，第一下三角加强筋16分别与筒体28和第一下固定环12焊接。类似的，第二上固定环的外侧和第二下固定环的外侧均与受压壳体1的筒体28内壁焊接，下隔板9的外周边缘插设在第二上固定环和第二下固定环之间，固定环的宽度为60mm～150mm，厚度为 16mm～30mm，在本实施例中固定环的宽度为60mm，厚度为16mm，第二上固定环上设有多个均匀布置的第二上三角加强筋，第二上三角加强筋分别与筒体 28和第二上固定环焊接，第二下固定环下设有多个均匀布置的第二下三角加强筋，第二下三角加强筋分别与筒体28和第二下固定环焊接。

为了提供上隔板8和下隔板9的膨胀空间，二者的直径均小于筒体28的直径，直径之差为40mm～80mm，在本实施例中直径之差为40mm。为了避免晃动，上隔板8被紧紧压在第一上固定环11和第一下固定环12之间，上隔板8 和第一上固定环11重合之处以及上隔板8和第一下固定环12重合之处均垫一层陶瓷纤维毡，防止上隔板8温度传导至固定环上进而传导至受压壳体1的筒体28的壁面；类似的，下隔板9被紧紧压在第二上固定环和第二下固定环之间，下隔板9和第二上固定环重合之处以及下隔板9和第二下固定环重合之处均垫一层陶瓷纤维毡，防止下隔板9温度传导至固定环上进而传导至受压壳体1的筒体28的壁面。

上隔板8和下隔板9将受压壳体1分为三个独立密闭空间即进气室、排气室、集尘室。受压壳体1内上隔板8和下隔板9之间为进气室，受压壳体1内上隔板8以上部分为排气室，受压壳体1内下隔板9以下部分为集尘室。气体进口4位于上隔板8和下隔板9之间，气体进口4与每台旋风分离器3的旋风进口31气路相通，气体出口5与每台旋风分离器3的旋风出口32气路相通，排料口6与每台旋风分离器3的旋风下料口33料路相通。

本实用新型的工作原理是含尘气体从气体进口4进入进气室，进而从每台旋风分离器3的旋风进口31进入旋风分离器3内进行气固分离，洁净的气体从旋风出口32排出进入排气室，然后从气体出口5排出分离器，收集下来的粉尘落入集尘室，通过排料口6排出分离器。

为了防止含尘气体进入进气室由于速度降低发生重力沉降而导致下隔板9 积料，可能会堵塞进气室，旋风进口31的底部紧贴下隔板9的上表面。另外，气体进口4的底部与下隔板9的上表面之间的距离h＝30mm～100mm，在本实施例中距离h＝30mm，这样可以直接把下隔板9上的积料吹入旋风分离器3内。为了解决每台旋风分离器3进气均匀，在受压壳体1内部正对气体进口4处设置气体均布器10。

本实用新型的多台旋风分离器3公用一个集尘室，各台旋风分离器3如进气不均匀则运行阻力不平衡，会发生从旋风下料管38相互“串气”现象，导致分离效率降低。所以在每台旋风分离器3的旋风下料管38下部均安装重锤式下料阀，用于开闭旋风下料口33，其结构如图9所示，此阀为机械式阀门，利用“杠杆原理”可以实现自动开启或关闭。在旋风下料管38无积料时，下料阀阀板在重锤作用下处于关闭状态，在旋风下料管38积料达到一定重量时，克服重锤力矩推开下料阀阀板进行排料，排料结束后下料阀阀板在重锤作用下关闭。

旋风分离器3在高温下与筒体28热膨胀量不协调，为吸收旋风分离器3 多余的热膨胀量，在旋风出口管34安装膨胀节24或其它可以吸收热膨胀的任意结构，在本实施例中采用的是波纹膨胀节吸收旋风分离器3的膨胀量，可以确保旋风分离器3、上隔板8和下隔板9在温度高低交替变化条件下不出现焊缝拉裂现象。

为了检修分离器内部衬里是否完好和旋风分离器3的运行情况，在受压壳体1的封头27上、上隔板8和下隔板9之间的筒体28上分别开设三个人孔，即第一人孔17、第二人孔18、第三人孔19。锥体29下部设有测温口20和测压口21，用于监测本实用新型的排料温度和排料情况。本实用新型采用耳式支座，其安装在锥体29的上部。

采用本实施例中的单台旋风分离器3和国内某大学的PV型旋风分离器，对两者的分离性能进行对比。在旋风分离器的直径D同为500mm的条件下，在冷态(常温常压)工况下，用平均粒径为11.3μm，浓度为10g/Nm³的滑石粉在实验室内进行测试，实验装置及方法完全对比参照《石油炼制与化工》2011年第42卷第10期中《油页岩旋风分离器分离性能的试验研究》中的相关描述。

(1)在相同进口气速的条件下分离效率比较。测定结果参见图10，由图10 可知，在相同进口气速的条件下，采用本实施例的旋风分离器3比采用PV型旋风分离器分离效率提高2～3％。

(2)在相同进口气速的条件下阻力降比较。测定结果参见图11，由图11可知，在相同进口气速的条件下，采用本实施例的旋风分离器3比采用PV型旋风分离器阻力降要小25～35％。

采用本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器和为了适应高温高压而改变原有结构的单台拱顶形式PV型旋风分离器，在 HYGAS多级流化床煤气化技术用于煤制氢项目中对二者的分离性能进行热态工业实测对比。在气化压力8.5MPa，气化温度1100℃，粗煤气含尘浓度为 1.2Kg/m³，煤粉平均粒径在58.3μm的条件下对工业实测数据进行分析对比(参见第十一届全国非均相分离学术交流会论文《高温旋风分离器的研究与应用》，作者孙国刚等)：

(1)在相同进气量的条件下分离效率比较。对比结果参见图12，由图12可知，在相同进气量条件下，采用本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器比采用单台PV型旋风分离器分离效率提高3～5％。

(2)在相同进气量的条件下阻力降比较。对比结果参见图13，由图13可知，在相同进气量条件下，采用本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器比采用单台PV型旋风分离器分离器阻力降要小30～45％，且随着进气量增加，二者的阻力降差别越大。

长期实践证明上述用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器运行在高温(1100℃)、高压(运行压力8.5MPa)、高腐蚀(H₂S、COS、HCl及 H₂腐蚀)及强磨损(高浓度煤粉磨损)等等恶劣工况下是安全的、高效的、稳定的、可靠的，满足了HYGAS流化床煤气化技术的要求。

实施例2

河南某公司建设投产的流化床煤气化技术用于煤制甲醇项目，其气化压力1.0MPa，气化温度950℃，单炉投煤量800-1000吨/日，进入旋风分离器的煤粉的质量流量达每小时200-260吨左右。这种工况条件对旋风分离器系统提出了较高的要求，必须满足高温、高压、高粉尘浓度和高磨损高腐蚀等苛刻的工作环境。

本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器包括受压壳体1，受压壳体1由封头27、筒体28和锥体29组成，气体进口4开设在筒体28上，气体出口5开设在封头27上，锥体29底部设置排料口6。受压壳体1属于规则压力容器，可以根据设计温度和设计压力进行强度计算，选择合适的受压壳体1壁厚和材质。受压壳体1内壁设置有隔热耐磨衬里2，为双层衬里，包括耐磨浇注料层25和隔热浇注料层26，隔热浇注料层26采用隔热轻质浇注料，其厚度为100mm～250mm；耐磨浇注料层25采用刚玉浇注料，其厚度为80mm～150mm。在本实施例中设计温度取最高工作温度1000℃(衬里壁温)及壳体温度250℃(壳体壁温)设计、设计压力为2.0MPa按照《GB150压力容器》标准进行强度计算(可采用诸如《SW6过程设备强度计算软件》进行规则压力容器计算)。受压壳体1的筒体28内径根据需要选择4800mm，壁厚经计算为40mm，隔热浇注料层26厚度为100mm，耐磨浇注料层25厚度为150mm。受压壳体1材质采用Q345R(HIC)抗氢抗硫优质钢板。

受压壳体1内安装多台旋风分离器3，其数量在2台以上，在本实施例中如图3所示旋风分离器3的数目为6台，6台旋风分离器3为并联方式，旋风分离器3的内壁上均设置有耐高温耐磨衬里7。如图4所示旋风分离器3包括旋风出口管34、旋风筒体35、旋风锥体36、中间灰斗37和旋风下料管38，从上而下依次连接，旋风出口管34中设置有膨胀节24，旋风筒体35的直径D在 500mm～1200mm范围内，在本实施例中旋风筒体35的直径D为1200mm。旋风分离器3的材质根据操作温度可以选择S31008、INCOLOY 800HT及HR-120 等，耐高温耐磨衬里7可以采用龟甲网刚玉单层耐磨衬里、碳化硅衬里或蓝泥内衬等。在本实施例中旋风分离器3的材质为S31008，耐高温耐磨衬里7为龟甲网刚玉单层耐磨衬里。

旋风进口31如图5所示采用180°蜗壳进口，进口截面为长方形，长方形的长边a与短边b的比值为1.8-3.0，在本实施例中a/b＝3.0。为了使旋风进口 31气流分布规律符合准自由涡(V_θ/r＝Const)，即促进进口气流趋于稳定的圆周运动，避免产生靠进器壁的外层气流向内流动，最大限度的消除“上涡流”和“纵向旋涡流”两个主要影响旋风效率的二次涡流，大幅提高分离效率。如图 6所示旋风进口31与旋风筒体35之间的连通处设有弧形导流挡板39，弧形导流挡板39的圆心角α大小在20～50°，在本实施例中α＝50°。如图7所示弧形导流挡板39的顶部与旋风进口31的顶部之间设有间隙，间隙的宽度e与旋风进口31的长边长度a的比值为0.15-0.25，在本实施例中e/a＝0.25。

本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器包括上隔板8和下隔板9，旋风分离器3的旋风出口管34插设在上隔板8中，旋风分离器3的旋风筒体35插设在下隔板9中。即旋风分离器3、上隔板8、下隔板9形成一个整体。为了避免上隔板8和下隔板9直接与受压壳体1的筒体28 焊接而引起筒体28壁面局部超温引发危险，上隔板8和下隔板9是通过固定环固定在受压壳体1的筒体28内。如图8所示，第一上固定环11的外侧和第一下固定环12的外侧均与受压壳体1的筒体28内壁焊接，上隔板8的外周边缘插设在第一上固定环11和第一下固定环12之间，固定环的宽度为 60mm～150mm，厚度为16mm～30mm，在本实施例中固定环的宽度为150mm，厚度为30mm，第一上固定环11上设有多个均匀布置的第一上三角加强筋15，第一上三角加强筋15分别与筒体28和第一上固定环11焊接，第一下固定环 12下设有多个均匀布置的第一下三角加强筋16，第一下三角加强筋16分别与筒体28和第一下固定环12焊接。类似的，第二上固定环的外侧和第二下固定环的外侧均与受压壳体1的筒体28内壁焊接，下隔板9的外周边缘插设在第二上固定环和第二下固定环之间，固定环的宽度为60mm～150mm，厚度为 16mm～30mm，在本实施例中固定环的宽度为150mm，厚度为30mm，第二上固定环上设有多个均匀布置的第二上三角加强筋，第二上三角加强筋分别与筒体28和第二上固定环焊接，第二下固定环下设有多个均匀布置的第二下三角加强筋，第二下三角加强筋分别与筒体28和第二下固定环焊接。

为了提供上隔板8和下隔板9的膨胀空间，二者的直径均小于筒体28的直径，直径之差为40mm～80mm，在本实施例中直径之差为80mm。为了避免晃动，上隔板8被紧紧压在第一上固定环11和第一下固定环12之间，上隔板8 和第一上固定环11重合之处以及上隔板8和第一下固定环12重合之处均垫一层陶瓷纤维毡，防止上隔板8温度传导至固定环上进而传导至受压壳体1的筒体28的壁面；类似的，下隔板9被紧紧压在第二上固定环和第二下固定环之间，下隔板9和第二上固定环重合之处以及下隔板9和第二下固定环重合之处均垫一层陶瓷纤维毡，防止下隔板9温度传导至固定环上进而传导至受压壳体1的筒体28的壁面。

上隔板8和下隔板9将受压壳体1分为三个独立密闭空间即进气室、排气室、集尘室。受压壳体1内上隔板8和下隔板9之间为进气室，受压壳体1内上隔板8以上部分为排气室，受压壳体1内下隔板9以下部分为集尘室。气体进口4位于上隔板8和下隔板9之间，气体进口4与每台旋风分离器3的旋风进口31气路相通，气体出口5与每台旋风分离器3的旋风出口32气路相通，排料口6与每台旋风分离器3的旋风下料口33料路相通。

本实用新型的工作原理是含尘气体从气体进口4进入进气室，进而从每台旋风分离器3的旋风进口31进入旋风分离器3内进行气固分离，洁净的气体从旋风出口32排出进入排气室，然后从气体出口5排出分离器，收集下来的粉尘落入集尘室，通过排料口6排出分离器。

为了防止含尘气体进入进气室由于速度降低发生重力沉降而导致下隔板9 积料，可能会堵塞进气室，旋风进口31的底部紧贴下隔板9的上表面。另外，气体进口4的底部与下隔板9的上表面之间的距离h＝30mm～100mm，在本实施例中距离h＝100mm，这样可以直接把下隔板9上的积料吹入旋风分离器3内。为了解决每台旋风分离器3进气均匀，在受压壳体1内部正对气体进口4处设置气体均布器10。

本实用新型的多台旋风分离器3公用一个集尘室，各台旋风分离器3如进气不均匀则运行阻力不平衡，会发生从旋风下料管38相互“串气”现象，导致分离效率降低。所以在每台旋风分离器3的旋风下料管38下部均安装重锤式下料阀，用于开闭旋风下料口33，其结构如图9所示，此阀为机械式阀门，利用“杠杆原理”可以实现自动开启或关闭。在旋风下料管38无积料时，下料阀阀板在重锤作用下处于关闭状态，在旋风下料管38积料达到一定重量时，克服重锤力矩推开下料阀阀板进行排料，排料结束后下料阀阀板在重锤作用下关闭。

旋风分离器3在高温下与筒体28热膨胀量不协调，为吸收旋风分离器3 多余的热膨胀量，在旋风出口管34安装膨胀节24或其它可以吸收热膨胀的任意结构，在本实施例中采用的是波纹膨胀节吸收旋风分离器3的膨胀量，可以确保旋风分离器3、上隔板8和下隔板9在温度高低交替变化条件下不出现焊缝拉裂现象。

为了检修分离器内部衬里是否完好和旋风分离器3的运行情况，在受压壳体1的封头27上、上隔板8和下隔板9之间的筒体28上、下隔板9下的筒体 28上分别开设三个人孔，即第一人孔17、第二人孔18、第三人孔19。锥体29 下部设有测温口20和测压口21，用于监测本实用新型的排料温度和排料情况。本实用新型采用耳式支座，其安装在锥体29的上部。

采用本实施例中的单台旋风分离器3和国内某大学的PV型旋风分离器，对两者的分离性能进行对比。在旋风分离器的直径D同为1200mm的条件下，在冷态(常温常压)工况下，用平均粒径为11.3μm，浓度为10g/Nm³的滑石粉在实验室内进行测试，实验装置及方法完全对比参照《石油炼制与化工》2011年第42卷第10期中《油页岩旋风分离器分离性能的试验研究》中的相关描述。

(1)在相同进口气速的条件下分离效率比较。测定结果参见图14，由图14 可知，在相同进口气速的条件下，采用本实施例的旋风分离器3比采用PV型旋风分离器分离效率提高1～2％。

(2)在相同进口气速的条件下阻力降比较。测定结果参见图15，由图15可知，在相同进口气速的条件下，采用本实施例的旋风分离器3比采用PV型旋风分离器阻力降要小20～30％。

采用本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器和为了适应高温高压而改变原有结构的单台拱顶形式PV型旋风分离器，在流化床煤气化技术用于煤制甲醇项目中对二者的分离性能进行热态工业实测对比。在气化压力1.0MPa，气化温度950℃，粗煤气含尘浓度为1.3Kg/m³，煤粉平均粒径在45.4μm的条件下对工业实测数据进行分析对比(参见第十一届全国非均相分离学术交流会论文《高温旋风分离器的研究与应用》，作者孙国刚等)：

(1)在相同进气量的条件下分离效率比较。对比结果参见图16，由图16可知，在相同进气量条件下，采用本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器比采用单台PV型旋风分离器分离效率提高2～4％。

(2)在相同进气量的条件下阻力降比较。对比结果参见图17，由图17可知，在相同进气量条件下，采用本实施例的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器比采用单台PV型旋风分离器分离器阻力降要小30～40％，且随着进气量增加，二者的阻力降差别越大。

长期实践证明上述用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器运行在高温(950℃)、高压(运行压力1.0MPa)、高腐蚀(H₂S、COS、HCl及 H₂腐蚀)及强磨损(高浓度煤粉磨损)等恶劣工况下是安全的、高效的、稳定的、可靠的，满足了流化床煤气化技术的要求。

因此，由上述内容可见，本实用新型不仅可以承受高温和高压载荷而且可以在含有腐蚀性气体、高含尘浓度的工况下长周期安全稳定运行，相对于现有技术的旋风分离器具有更好的分离性能，另外其结构相对简单，制造成本低，适用于各类煤炭气化炉。

综上，本实用新型的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器结构牢固稳定，耐高温耐高压耐磨损，可以在高温高压高腐蚀及强磨损等恶劣工况下长周期、高效率、安全稳定运行，设计巧妙，结构简洁，制造简便，成本低，适于大规模推广应用。

由此可见，本实用新型的目的已经完整并有效的予以实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本实用新型包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (10)

1.一种用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，包括受压壳体、隔热耐磨衬里和旋风分离器，所述隔热耐磨衬里设置在所述受压壳体的内壁上，所述受压壳体上设置有气体进口、气体出口和排料口，所述旋风分离器设置在所述受压壳体内，所述旋风分离器的旋风进口气路连接所述气体进口，所述旋风分离器的旋风出口气路连接所述气体出口，所述旋风分离器的旋风下料口料路连接所述排料口，其特征在于，所述旋风分离器的数目为2台以上。

2.如权利要求1所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括耐高温耐磨衬里，所述耐高温耐磨衬里设置在所述旋风分离器的内壁上。

3.如权利要求1所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述旋风进口为180°蜗壳进口，所述180°蜗壳进口的截面为长方形。

4.如权利要求1所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器包括从上而下依次连接的旋风出口管、旋风筒体、旋风锥体、中间灰斗和旋风下料管，所述旋风出口管的上端为所述旋风出口，所述旋风下料管的下端为所述旋风下料口，所述旋风进口设置在所述旋风筒体的侧面并与所述旋风筒体相切设置。

5.如权利要求4所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器还包括弧形导流挡板，所述弧形导流挡板设置在所述旋风进口与所述旋风筒体之间的连通处，所述弧形导流挡板的顶部与所述旋风进口的顶部之间设有间隙。

6.如权利要求1所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括上隔板和下隔板，所述上隔板和所述下隔板上下间隔设置在所述受压壳体内，所述旋风分离器插设在所述上隔板和所述下隔板中，所述气体出口和所述旋风出口位于所述上隔板上，所述气体进口和所述旋风进口位于所述上隔板和所述下隔板之间，所述排料口和所述旋风下料口位于所述下隔板下。

7.如权利要求6所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括第一上固定环、第一下固定环、第二上固定环和第二下固定环，所述第一上固定环和所述第一下固定环上下间隔设置在所述的受压壳体的内壁上，所述上隔板的外周边缘嵌设在所述第一上固定环和所述第一下固定环之间，所述第二上固定环和所述第二下固定环上下间隔设置在所述的受压壳体的内壁上，所述下隔板的外周边缘嵌设在所述第二上固定环和所述第二下固定环之间。

8.如权利要求6所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括第一人孔、第二人孔和第三人孔，所述第一人孔、所述第二人孔和所述第三人孔均设置在所述受压壳体上，所述第一人孔位于所述上隔板上，所述第二人孔位于所述上隔板和所述下隔板之间，所述第三人孔位于所述下隔板下。

9.如权利要求1所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器还包括下料阀，所述下料阀设置在所述旋风下料口上。

10.如权利要求1所述的用于煤炭气化炉的高温高压耐磨隔热衬里高效旋风分离器，其特征在于，所述受压壳体包括封头、筒体和锥体，所述筒体设置在所述锥体上，所述封头设置在所述筒体上，所述气体进口设置在所述筒体的侧面，所述气体出口设置在所述封头的顶部，所述排料口设置在所述锥体的底部。