CN219976378U - 一种汽水分离装置及蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽水分离装置及蒸汽锅炉，该汽水分离装置包括壳体、旋风分离组件、波形板分离组件及丝网分离组件，壳体包括进汽口、出汽口及分离室，旋风分离组件位于进汽口的后端，波形板分离组件位于旋风分离组件的后端，丝网分离组件位于波形板分离组件的后端。上述汽水分离装置通过采用多种分离方式的结合，以应对锅炉的产汽量忽高忽低的用汽负荷，从而能够保证蒸汽的干度。

Description

一种汽水分离装置及蒸汽锅炉

技术领域

本实用新型涉及气液分离技术领域，具体涉及一种汽水分离装置及蒸汽锅炉。

背景技术

汽水分离是利用各种分离原理(离心力分离、惯性力分离、重力分离和水膜分离等)分离汽水混合物，并使饱和蒸汽达到一定干度的过程，以实现气液相分离，目前主要采用设备是汽水分离器，其工作原理：大量含水的蒸汽进入汽水分离器，并在其中以离心向下倾斜式运动，夹带的水分由于速度降低而被分离出来，被分离的液体流经疏水阀排出，干燥清洁的蒸汽从分离器出口排出。

在锅炉产生蒸汽的过程，需要通过汽水分离器将蒸汽中所携带的水分进行分离，以降低在蒸汽输送过程冷凝水的产生，提高蒸汽干度。但是，在锅炉的实际使用过程中，由于客户对蒸汽量需求在不断变化，导致锅炉的产汽量也在不断的变化，锅炉的产汽量忽高忽低，无法保证一个稳定用汽负荷，导致光靠一种汽水分离器，无法保证蒸汽的干度。同时，针对WNS这种型式的锅炉，其本身锅筒内部的汽空间狭小，无法安装多种分离装置进行汽水分离，从而导致锅炉在大多数使用情况下，蒸汽的干度均达不到规范要求，影响蒸汽的供汽质量。

在现有文献中，CN112628708A公开了一种锅炉余热回收有热气分流装置，其将汽水分离机构设置在锅炉外，并采用两个汽水分离机构，对饱和蒸汽进行汽水分离，以保证蒸汽的干度，虽然上述技术中，在一定的情况下，可以提高蒸汽的干度，但是其单靠一种的分离处理方式，往往不能很好地应对锅炉的产汽量忽高忽低的问题，从而也不能保证蒸汽的干度的稳定性，加上，其未公开采用那种方法进行汽水分离，无法预测其真实分离情况。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型目的之一在于提供一种汽水分离装置，解决上述传统的问题，其采用多种分离方式的结合，以应对锅炉的产汽量忽高忽低的用汽负荷，从而能够保证蒸汽的干度。

本实用新型目的之二在于提供一种采用该汽水分离装置的蒸汽锅炉。

本实用新型目的之一采用如下技术方案实现：

一种汽水分离装置，包括壳体、安装在所述壳体内的旋风分离组件、波形板分离组件及丝网分离组件，所述壳体包括进汽口、出汽口及分离室，所述旋风分离组件位于所述进汽口的后端，所述波形板分离组件位于所述旋风分离组件的后端，所述丝网分离组件位于所述波形板分离组件的后端。

优选地，所述旋风分离组件包括安装腔、安装在所述安装腔内的多个导向叶片及连接各所述导向叶片的中心阀座，所述安装腔包括前端的过渡腔及后端的扩散腔，所述过渡腔与所述进汽口相连通，所述扩散腔与所述分离室相连通，所述扩散腔沿蒸汽流动方向呈逐渐增大设置。

优选地，所述扩散腔的最小内径与最大内径的比值为1：（1.2-1.6）。

优选地，所述导向叶片包括第一叶片及第二叶片，所述第一叶片与所述第二叶片形成一个V型结构。

优选地，所述波形板分离组件包括多个依次排列的波形板，各所述波形板之间形成波形设置的通汽腔，所述波形板为对称结构设置。

优选地，所述波形板包括第一连接部、第二连接部及第三连接部，所述第一连接部、第三连接部均与蒸汽流动方向为垂直设置，所述第二连接部为波形结构。

优选地，所述丝网分离组件包括至少二张丝网，各所述丝网沿着蒸汽流向依次排列。

优选地，所述壳体为卧式结构设置。

优选地，所述壳体的底部设有疏水口，所述疏水口位于所述旋风分离组件与所述波形板分离组件之间，所述疏水口连接有自动疏水器。

本实用新型目的之二采用如下技术方案实现：

一种蒸汽锅炉，其特征在于，包括上述所述的汽水分离装置。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的汽水分离装置在壳体内设有旋风分离组件、波形板分离组件及丝网分离组件，通过采用多种分离方式的结合，以应对锅炉的产汽量忽高忽低的用汽负荷，从而能够保证蒸汽的干度。

附图说明

图1为本实用新型的汽水分离装置的结构示意图；

图2为图1所示的汽水分离装置的纵向剖视图；

图3为图1所示的汽水分离装置的横向剖视图；

图4为图3所示的A处的放大图；

图5为图3所示的B处的放大图；

图6为图1所示的汽水分离装置的左视图；

图7为图1所示的汽水分离装置的右视图；

图8为图1所示的汽水分离装置安装在一锅炉上的结构示意图。

图中：100、汽水分离装置；10、壳体；11、支座；12、进汽口；13、出汽口；14、疏水口；15、自动疏水器；20、旋风分离组件；21、导向叶片；22、中心阀座；23、过渡腔；24、扩散腔；30、波形板分离组件；31、第一连接部；32、第二连接部；33、第三连接部；40、丝网分离组件；200、蒸汽锅炉。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

请参阅图1-图8，为本实用新型一较佳实施例的汽水分离装置100，用于安装在一蒸汽锅炉200上，尤其WNS型锅炉，以提高蒸汽的干度。具体的，该汽水分离装置100包括壳体10、安装在壳体10内的旋风分离组件20、波形板分离组件30及丝网分离组件40。

如图1所示，壳体10大致为卧式结构设置，即壳体10为横向放置，壳体10的进汽口12和出汽口13在同一水平上，使得饱和蒸汽所携带的水分在壳体10内也可以依靠重力不同而分离，壳体10的底部相对两端设有支座11，支座11大致呈T型或者工型结构或者两者的配合，使壳体10能够稳固地安装在锅炉上。壳体10内根据蒸汽量设置具体的长度、宽度等尺寸。在其中一实施例中，壳体10包括进汽口12、出汽口13及连接进汽口12、出汽口13的分离室，分离室的长度为进汽口12/出汽口13的口径的3-8倍，分离室的宽度为进汽口12/出汽口13的口径的1.5-4倍，其中，进汽口12/出汽口13均为法兰接口，通过螺栓与锅炉的蒸汽出口/蒸汽输送管相连。

在另一些实施例中，如图8，壳体10的底部还设有疏水口14，疏水口14连接有自动疏水器15，自动疏水器15的另一端与锅炉的上锅筒相连，将分离的水分根据水量大小，再排回锅炉内利用。可选的，疏水口14位于旋风分离组件20与波形板分离组件30之间。

如图2-图4所示，旋风分离组件20位于壳体10的进汽口12的后端，采用离心力分离方式，在离心力的作用下，分离出细小水滴，具体的，该旋风分离组件20包括安装腔、安装在安装腔内的多个导向叶片21及连接各导向叶片21的中心阀座22，安装腔包括前端的过渡腔23及后端的扩散腔24，过渡腔23与进汽口12相连通，扩散腔24与分离室相连通，其中，扩散腔24沿蒸汽流动方向呈逐渐增大设置，在其中一实施例中，扩散腔24的最小内径与最大内径的比值为1：（1.2-1.6），扩散腔24的前端内径与过渡腔23的内径相同，使得蒸汽逐步从过渡腔23引导至扩散腔24进行扩散，再进入导向叶片21内，在导向叶片21的作用下，发生旋流。

各导向叶片21以同一个方向安装在扩散腔24的尾端，各导向叶片21之间设有旋流间隙，旋流间隙与分离室相连通，其中，各导向叶片21的尾部通过焊接的方式连接在扩散腔24内，各导向叶片21的首部通过中心阀座22相连，在其中一实施例中，导向叶片21包括第一叶片及第二叶片，第一叶片与第二叶片形成一个V型结构，第一叶片与第二叶片之间所形成的角度为130°-160°，使得蒸汽在旋流间隙中的旋流效果最佳。在另一些实施例中，中心阀座22上还开设有中心孔，中心孔与分离室相连通，部分的蒸汽可以通过中心孔流入分离室内。可选地，旋风分离组件20与波形板分离组件30之间还具有缓冲室，使得蒸汽可以在足够的空间内进行旋风分离，并且还可以避免对波形板分离组件30的冲击过大，影响蒸汽产量。其中，缓冲室的长度为扩散腔24的内径的1.3-2.5倍。

再如图2、图3和图5，波形板分离组件30位于旋风分离组件20的后端，采用惯性力分离的方式，利用汽水混合物流动改变方向时，汽和水的惯性力不同进行汽水分离，具体的，该波形板分离组件30包括多个依次排列的波形板，各波形板之间形成波形设置的通汽腔，即波形板沿着蒸汽流向的垂直方向排列，波形板为对称结构设置，在其中一实施例中，波形板包括第一连接部31、第二连接部32及第三连接部33，第一连接部31、第三连接部33均与蒸汽流动方向为垂直设置，使得波形板前后两端具有小部分的缓冲，第二连接部32为波形结构，可选地，各波形板之间的间距为进汽口12/出汽口13的口径的0.05-0.3倍。

再如图2和图3，丝网分离组件40位于波形板分离组件30的后端，采用膜式分离的方式，使水粘附在金属避免或水膜上，进行汽水分离。具体的，丝网分离组件40与波形板分离组件30之间的间隙为进汽口12/出汽口13的口径的0.2-0.7倍，其中，丝网分离组件40包括至少二张丝网，各丝网沿着蒸汽流向依次排列，各丝网之间的间距为进汽口12/出汽口13的口径的0.2-0.7倍，丝网的孔径为丝网之间的间距的0.01-0.05倍。在本实施例中，丝网的数量为20层或者20层以上，最优地，丝网的数量为20层-30层。

在另一些实施例中，丝网分离组件40与壳体10的出汽口13之间还预留有缓冲腔，对蒸汽进行缓冲。可选地，丝网为铁丝网或者不锈钢丝网。

该汽水分离装置100的流程为：

从锅炉的锅筒出来的携带细小水滴的蒸汽通过汽水分离装置100的进汽口12进入，然后在旋风分离组件20的扩散腔24中进行扩散，在导向叶片21的作用下，蒸汽发生旋流，在离心力的作用下，蒸汽中细小水滴撞击分离装置壳体10内壁，分离出来的细小水滴沿内壁汇流至壳体10底部的疏水口14，旋流后的蒸汽紧接着进入波形板分离组件30，进行二次分离；在惯性力的作用下，分离出来的细小水滴沿波形板壁面汇流至壳体10底部的疏水口14，波形板出来的蒸汽最后进入丝网分离组件40进行三次分离，蒸汽中细小的水滴粘附在金属丝上慢慢流入壳体10底部的疏水口14。分离过后含水率较低的蒸汽通过汽水分离装置100的出汽口13送至用汽客户。其中，所有分离出来的细小水滴统一汇集到壳体10底部的疏水口14，通过壳体10底部的自动疏水阀再汇流至锅炉筒体内，进行工质的回收利用。

该汽水分离装置100中所利用的原理为：

离心力分离：利用汽水混合物旋转时，汽、水所受离心力的不同进行汽水分离，汽水混合物的旋转流速越高，分离效果约明显。

惯性力分离：利用汽水混合物流动改变方向时，汽和水的惯性力不同进行汽水分离，湿蒸汽以低速进入波形板后，沿着波形板所组成的波形轨道作曲线运动，在转弯处，水滴受到惯性力作用撞到波形板上，靠水滴与波形板间的分子摩擦力而粘在波形板上，并逐渐形成博的水膜，然后靠自重下流到板下沿，使湿蒸汽进一步得到分离。蒸汽流速越低，分离效果越明显。

膜式分离：使水粘附在金属避免或水膜上，进行汽水分离。蒸汽流速越低，分离效果越明显。

其中，锅炉在低负荷运行时，蒸汽产量较小，旋风分离组件20的离心力较弱，分离效果较差，但由于蒸汽量下，蒸汽流速较低，波形板分离组件30与丝网分离组件40的分离效果较好，从而保证了蒸汽干度。

锅炉在高负荷运行时，蒸汽量较大，蒸汽流速较高，波形板分离组件30与丝网分离组件40的分离效果较差，但由于蒸汽量较大，此时旋风分离组件20的离心力较强，分离效果较好，从而保证了蒸汽干度。

通过不形式的分离结构之间的相互配合，保证了锅炉在任何负荷情况下蒸汽的干度，即采用了本实用新型的汽水分离装置100，可满足锅炉在任何工况下蒸汽干度的要求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种汽水分离装置，其特征在于，包括壳体、安装在所述壳体内的旋风分离组件、波形板分离组件及丝网分离组件，所述壳体包括进汽口、出汽口及分离室，所述旋风分离组件位于所述进汽口的后端，所述波形板分离组件位于所述旋风分离组件的后端，所述丝网分离组件位于所述波形板分离组件的后端。

2.根据权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，所述旋风分离组件包括安装腔、安装在所述安装腔内的多个导向叶片及连接各所述导向叶片的中心阀座，所述安装腔包括前端的过渡腔及后端的扩散腔，所述过渡腔与所述进汽口相连通，所述扩散腔与所述分离室相连通，所述扩散腔沿蒸汽流动方向呈逐渐增大设置。

3.根据权利要求2所述的汽水分离装置，其特征在于，所述扩散腔的最小内径与最大内径的比值为1：（1.2-1.6）。

4.根据权利要求2所述的汽水分离装置，其特征在于，所述导向叶片包括第一叶片及第二叶片，所述第一叶片与所述第二叶片形成一个V型结构。

5.根据权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，所述波形板分离组件包括多个依次排列的波形板，各所述波形板之间形成波形设置的通汽腔，所述波形板为对称结构设置。

6.根据权利要求5所述的汽水分离装置，其特征在于，所述波形板包括第一连接部、第二连接部及第三连接部，所述第一连接部、第三连接部均与蒸汽流动方向为垂直设置，所述第二连接部为波形结构。

7.根据权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，所述丝网分离组件包括至少二张丝网，各所述丝网沿着蒸汽流向依次排列。

8.根据权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，所述壳体为卧式结构设置。

9.根据权利要求8所述的汽水分离装置，其特征在于，所述壳体的底部设有疏水口，所述疏水口位于所述旋风分离组件与所述波形板分离组件之间，所述疏水口连接有自动疏水器。

10.一种蒸汽锅炉，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的汽水分离装置。