CN2411060Y

CN2411060Y - 用于高温循环流化床的旋风分离器

Info

Publication number: CN2411060Y
Application number: CN 00205996
Authority: CN
Inventors: 那永洁; 吕清刚; 包绍麟; 姜作仁; 孙运凯; 崔平; 贺军
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2000-12-20
Anticipated expiration: 2010-02-28

Abstract

一种用于高温循环流化床的旋风分离器,包括排气管、直筒段、锥段、小直筒段、小锥段,其中,该直筒段是由两个不同半径的半圆柱体的一侧边固接而成,在直筒段的一侧形成一矩形入口,该锥段的大端直径与两个不同半径的半圆柱体的小半圆柱体的直径相同,该锥体固接在直筒段的下方,在该大半圆柱体与锥体之间固接有曲面板,在锥体的下面依次固接有小直筒段和小锥段。

Description

用于高温循环流化床的旋风分离器

本实用新型涉及一种旋风分离器，特别是指一种用于高温循环流化床的旋风分离器，其是可将气体中夹带的固体颗粒与气体分离。

循环流化床是20世纪70年代发展起来的一种高效的反应器，用于气体与固体之间的反应，由于具有许多优点，用途越来越广，比如已广泛用于固体颗粒状燃料的燃烧及有害气体的处理等。循环流化床的基本部件是炉膛、气固分离器、下降管和返料器。在炉膛内，固体颗粒被气体夹带着由底部上升，从上部的出口排出炉膛进入气固分离器，绝大部分的固体颗粒在气固分离器内与气体分离，被分离的固体颗粒通过下降管及返料器等部件返回炉膛，由此构成固体颗粒的循环流动。固体颗粒的这种循环流动是循环流化床的工作基础，维持固体颗粒的这种循环流动的关键之一是气固分离器要有很高的气固分离效率。目前循环流化床采用的气固分离器有旋风分离器和惯性式分离器这两大类。旋风分离器从诞生到现在已发展了100多年，其基本原理是利用旋转流场中所受的离心力实现不同密度的混合流体的分离，在结构上主要由入口通道、直筒段、锥体和排气管等组成，一般而言，旋风分离器的分离效率很高。目前，大部分循环流化床采用旋风分离器做为气固分离器，将旋风分离器垂直布置，被分离了大部分颗粒后的气体从旋风分离器的顶部离开旋风分离器，被分离的固体颗粒从旋风分离器的底部离开旋风分离器。

但是，实际上，将旋风分离器用于大型的高温循环流化床时遇到了很多问题，其中之一是磨损，最严重的部位在直筒段上对着入口通道的区域，通常将这个部位称为“靶区”。一般而言，被冲刷壁面的磨损速率主要与颗粒的冲刷速度、角度、颗粒的浓度、硬度、形状和被冲刷壁面所用的耐火材料的抗磨性能等有关。降低颗粒的冲刷速度是减轻“靶区”磨损速率最有效的措施之一，但它要求降低气体在旋风分离器入口的速度，这样要影响旋风分离器的分离效率，在实际设计时必须将气体入口速度选择在比较高的数值上。用于循环流化床的旋风分离器的“靶区”磨损之所以最严重，主要原因是进入旋风分离器的固体颗粒的浓度非常高，对这个部位冲刷的颗粒的浓度最高、颗粒的冲刷角度最有利于磨损，因此通过改进旋风分离器的结构，降低“靶区”上的颗粒浓度和冲刷角度，是减轻“靶区”磨损的有效措施之一。采用涡壳式入口通道可以有效地降低“靶区”上的颗粒浓度和冲刷角度，但目前这种结构的缺点是在旋风分离器内形成了较长的通道，在这个通道的底部形成了特别高浓度的颗粒聚集区，这是新的磨损严重区域，也不利于提高旋风分离器的气固分离效率。

常规的旋风分离器有很多结构，基本的结构如图6和图7所示，由直筒段1、锥段2、小直筒段3、小锥段4、入口9和排气管8等组成，其中靶区10为易磨损严重区域。

本实用新型的第一个目的是，提出一种用于高温循环流化床的旋风分离器，其是采用一种底面是倾斜的涡壳式入口通道，具有使用时间长和效率高的优点。

本实用新型的第二个目的是提出一种用于高温循环流化床的旋风分离器，其是将其外壳分为两部分制造，具有降低成本和便于维修的优点。

本实用新型一种用于高温循环流化床的旋风分离器，包括排气管、直筒段、锥段、小直筒段、小锥段，其特征在于，其中，该直筒段是由两个不同半径的半圆柱体的一侧边固接而成，在直筒段的一侧形成一矩形入口，该锥段的大端直径与两个不同半径的半圆柱体的小半圆柱体的直径相同，该锥体固接在直筒段的下方，在该大半圆柱体与锥体之间固接有曲面板，在锥体的下面依次固接有小直筒段和小锥段。

其中，该两个不同半径的半圆柱体的一侧边是相切连接。

其中，在该大半圆柱体与锥体之间固接的曲面板分为两段，为第一曲面板和第二曲面板，该第一曲面板封堵在直筒段和第二曲面板之间，入口处的下边为水平。

其中，在该大半圆柱体与锥体之间固接的曲面板中的第二曲面板的母线与水平面的夹角为在45度到75度之间。

其中，该直筒段或直筒段和锥段是由钢管和钢管之间焊接鳍片构成的膜式壁制造，并与下端的小直筒段连接。

以下结合附图和实施例进一步详细地说明本实用新型的特征和所能达成的功效，附图的说明如下：

图1是本实用新型的一个实施例的侧视图；

图2是图1中绕其垂直轴线BC旋转90度后的侧视图；

图3是图1中沿A-A线的剖视图；

图4是图1的上部分的另一种示意图，说明用膜式壁制造外壳时钢管的布置方式；

图5是图3中FGHI部分的局部大样，说明在这个局部区域内膜式壁的钢管的布置方式；

图6是一种常规的旋风分离器的侧视图；

图7是图6所示的旋风分离器沿P-P线的剖视图。

首先请参阅图1、图2和图3所示，其中本实用新型所述的旋风分离器，包括排气管8、直筒段1、锥段2、小直筒段3、小锥段4，其中，该直筒段1是由两个不同半径的半圆柱体的一侧边固接而成，该不同半径的半圆柱体分为大半圆柱体6和小半圆柱体5，大半圆柱体6和小半圆柱体5的一侧边是相切连接。在直筒段的一侧形成一矩形入口9，该锥段2的大端直径与两个不同半径的半圆柱体的小半圆柱体5的直径相同，该锥段2固接在直筒段1的下方，在该大半圆柱体6与锥段2之间固接有曲面板7，曲面板7分为两段，为第一曲面板71和第二曲面板72，该第一曲面板71封堵在直筒段1和第二曲面板72之间，入口9处的下边为水平，这个入口9通常是水平的通道(图中未示出)与循环流化床的炉膛(图中未示出)连接。经过旋风分离器分离了固体颗粒后的气体全部从排气管8排出旋风分离器，被旋风分离器捕获的固体颗粒从旋风分离器的底部排出旋风分离器。在锥段2的下面依次固接有小直筒段3和小锥段4。

其中在该大半圆柱体6与锥段2之间固接的曲面板7中的第二曲面板72的母线与水平面的夹角为在45度到75度之间。

本实用新型所述的用于高温循环流化床的旋风分离器采用倾斜的第一曲面71和第二曲面72作为涡壳式入口通道的底面，使固体颗粒进入旋风分离器的入口9后可以顺利地向下流动，从而极大地降低了对“靶区”10冲刷的固体颗粒的浓度，减轻“靶区”10的磨损。

其中涡壳式入口通道的形状可以用多种不同的曲线形成，比如螺旋线和渐开线等。

一般而言，连接旋风分离器和炉膛出口的通道的底面是水平的，这个水平底面要通过第一曲面71与旋风分离器的第二曲面72连接。第一曲面71的入口边是水平的，与从炉膛来的通道连接；第一曲面71的FI边是倾斜的，与水平面的夹角是R3，与第二曲面72连接。进一步地说明，第一曲面71的形状是这样的，HG边是水平的，从HG边到FI边，与HG边平行的垂直平面与第一曲面71的相交线都是直线，这些直线与水平面的夹角从HG边的0度到FI边的R3度。第一曲面71与水平面的夹角从HG边到FI边是逐渐增加的，这样可以避免气体进入旋风分离器的入口9后产生旋涡，有利于提高旋风分离器的气固分离效率。

本实用新型所述的用于高温循环流化床的旋风分离器的直筒段1、锥段2、小直筒段3和小锥段4可以全部采用钢板制造，但是它的入口通道的形状比较复杂，主要是第一曲面71和第二曲面72，会给钢板的成形造成困难，这点在旋风分离器的尺寸非常大时更严重。为了解决这个问题，本实用新型可将直筒段1或直筒段1和锥段2采用由钢管与鳍片组成的膜式壁制造(膜式壁为已有技术)，如图4所示，图4中用点划线表示钢管的中心线，这些钢管的上下两端分别与上下两个环形集箱(图中未示出)连接，并列的两根钢管之间用鳍片焊接，钢管内流通冷却介质。旋风分离器的上部采用膜式壁制造的好处是，钢管是逐根单独弯曲加工的，在加工上没有困难，不同弯曲角度的钢管并列在一起就可以形成很复杂的曲面，这点可以从图5看得很清楚。图5是第一曲面71的俯视图，用点划线表示钢管的中心线。在图5上，这些钢管的中心线都是平行的，而实际上，第一曲面71是三维曲面，HG边的钢管是水平的，FI边的钢管与水平面的夹角是R3，从HG边到FI边，每根钢管与水平面的夹角逐渐从0度增加到R3。没有必要将整个旋风分离器都用膜式壁制造，因为旋风分离器的下部的形状很简单，即使尺寸很大，外壳用钢板制造也没有困难，这样可以降低旋风分离器的外壳的制造成本。旋风分离器的锥段与小直筒段之间可以采用刚性密封连接，即直接焊接，也可以采用弹性密封连接，即通过膨胀节连接。

本实用新型与现有技术相比具有使用时间长、效率高和具有降低成本和便于维修的优点。

Claims

1、一种用于高温循环流化床的旋风分离器，包括排气管、直筒段、锥段、小直筒段、小锥段，其特征在于，其中，该直筒段是由两个不同半径的半圆柱体的一侧边固接而成，在直筒段的一侧形成一矩形入口，该锥段的大端直径与两个不同半径的半圆柱体的小半圆柱体的直径相同，该锥体固接在直筒段的下方，在该大半圆柱体与锥体之间固接有曲面板，在锥体的下面依次固接有小直筒段和小锥段。

2、根据权利要求1所述的用于高温循环流化床的旋风分离器，其特征在于，其中，该两个不同半径的半圆柱体的一侧边是相切连接。

3、根据权利要求1所述的用于高温循环流化床的旋风分离器，其特征在于，其中，在该大半圆柱体与锥体之间固接的曲面板分为两段，为第一曲面板和第二曲面板，该第一曲面板封堵在直筒段和第二曲面板之间，入口处的下边为水平。

4、根据权利要求1或3所述的用于高温循环流化床的旋风分离器，其特征在于，其中，在该大半圆柱体与锥体之间固接的曲面板中的第二曲面板的母线与水平面的夹角为在45度到75度之间。

5、根据权利要求1所述的用于高温循环流化床的旋风分离器，其特征在于，其中，该直筒段或直筒段和锥段是由钢管和钢管之间焊接鳍片构成的膜式壁制造，并与下端的小直筒段连接。