RU97116844A

RU97116844A - Центробежный сепаратор и способ отделения частиц от горячего газа

Info

Publication number: RU97116844A
Application number: RU97116844/25A
Authority: RU
Inventors: Хюппянен Тимо
Original assignee: Фостер Вилер Энергия Ой
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1999-07-10

Claims

1. Центробежный сепаратор (11), содержащий вихревую камеру (12), образованную множеством, по существу, плоских стенок (32, 34, 36, 38) включающее первую стенку (32), при этом вихревая камера (12) имеет внутренний объем для газа (31), поперечное сечение которого является определенно некруглым, по меньшей мере одно впускное газовое отверстие (30), выполненное в первой стенке (32) для введения газа с захваченными частицами во внутренний объем для газа (31), при этом впускное газовое отверстие (30) содержит по меньшей мере одну удлиненную определяющую струю стенку (40), имеющую свободный концевой участок (41), проходящий в объем для газа (31) на первое расстояние (49) от первой стенки (32) для задания газовой струи, проходящей, по существу, тангенциально к газовому вихрю в объеме для газа (31), по меньшей мере один выпускной газоход (50, 52, 54, 56) для очищенного газа, проходящий из вихревой камеры (12) и сообщающийся с объемом для газа (31) для создания по меньшей мере одного газового вихря в газовом объеме, и по меньшей мере один выпускной канал (46) для отделенных частиц для выпуска частиц из объема для газа (31), отличающийся тем, что вихревая камера (12) дополнительно содержит направляющее средство (33), включающее вставку (33'), проходящую между свободным концевым участком (41) определяющей струю стенки (40) и первой стенкой (32) для задания плавно изменяющей направление газового потока поверхности (47), сопла для введения текучей среды, размещенные на пересечении определяющей струю стенки (40) и первой стенки (32) или устройства, генерирующие электрическое или магнитное поле, для отталкивания электростатически или магнитно заряженных частиц в углу между определяющей струю стенкой (40) и первой стенкой (32), для направления газового вихря между первой стенкой (32) и определяющей струю стенкой (40) таким образом, чтобы направление течения частиц, отделенных от газа в газовом вихре, плавно изменялось от направления, в основном, вдоль первой стенки (32) до направления, по существу, параллельного или согласующегося с направлением газовой струи у впускного отверстия для газа (30).

2. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что вставка (33') является, по существу, сплошной вставкой из огнеупорного материала.

3. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что поперечное сечение объема для газа (31) является, по существу, квадратным.

4. Центробежный сепаратор по п.3, отличающийся тем, что множество, по существу, плоских стенок (32, 34, 36, 38) включает вторую стенку (34), по существу, перпендикулярную первой стенке (32) и пересекающую ее, и тем, что по меньшей мере одна определяющая струю стенка (40) включает отдельную задающую струю стенку, по существу, параллельную второй стенке (34) и отстоящую от второй стенки на расстояние W, определяющее ширину впускного газового отверстия (30), при этом впускное отверстие имеет высоту H, большую, чем 2W.

5. Центробежный сепаратор по любому из п.3 или 4, отличающийся тем, что множество, по существу, плоских стенок (32, 34, 36, 38) включает вторую стенку (34), по существу, перпендикулярную первой стенке (32) и пересекающую ее, и тем, что по меньшей мере одна задающая струю стенка (40) включает отдельную задающую струю стенку, по существу, параллельную второй стенке и отстоящую от нее, при этом вторая стенка (34) имеет длину D внутреннего объема для газа (31) и первое расстояние составляет по меньшей мере 50 мм, но менее, чем 25% от D.

6. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что изменяющая направление течения газа поверхность (47) является, по существу, плоской.

7. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что изменяющая направление течения газа поверхность (47) является, по существу, изогнутой.

8. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что вставка (33') содержит множество циркуляционных труб для охлаждающей жидкости (710), которые охлаждают изменяющую направление течения газа поверхность (47).

9. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что определяющая струю стенка (40) и участки первой стенки (32), примыкающая к вставке (33') имеют множество циркуляционных труб для охлаждающей жидкости (610, 710), которые охлаждают вставку.

10. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что множество, по существу, плоских стенок (32, 34, 36, 38) включает по меньшей мере вторую и третью стенки (34, 38), соединенные с первой стенкой (32), и тем, что по меньшей мере одна определяющая струю стенка (40) включает две задающие струю стенки, отстоящие друг от друга на расстояние W, которое определяет ширину впускного отверстия (30) для газа, при этом высота H впускного отверстия для газа составляет более, чем 2W, и каждая из задающих струю стенок имеет свободный концевой участок (41), который проходит в газовый объем (31) на первое расстояние и имеет вставку (33') с изменяющей направление течения газа поверхностью (47), при этом они расположены в центральной части первой стенки (32) и дистанционированы от второй и третьей стенок (34, 38).

11. Центробежный сепаратор по п.10, отличающийся тем, что каждая определяющая струю стенка (40) составляет угол α с взаимодействующей с ней изменяющей направление течения газа поверхностью (47), при этом угол α составляет около 20 - 80^o.

12. Центробежный сепаратор по п.10, отличающийся тем, что угол α составляет около 40 - 60^o.

13. Центробежный сепаратор по п.11, отличающийся тем, что каждая вставка (33') является, по существу, сплошной вставкой из огнеупорного материала.

14. Центробежный сепаратор по п.10, отличающийся тем, что первое расстояние составляет 0,2 - 5W.

15. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что множество, по существу, плоских стенок (32, 34, 36, 38) включает по меньшей мере вторую и третью стенки (34, 38), соединенные с первой стенкой, проходящей, по существу, перпендикулярно им, и тем, что по меньшей мере одна определяющая струю стенка (40) включает первую и вторую задающие струю стенки, определяющие два различных газовых впускных отверстия (30), при этом первая задающая струю стенка является смежной, но отстоящей от, по существу, параллельной ей второй стенки (34), и вторая задающая струю стенка является смежной, но отстоящей от, по существу, параллельной ей третьей стенки (38), причем каждая задающая струю стенка и первая стенка (32) имеют направляющее средство (33) или вставку (33').

16. Центробежный сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что каждая из множества, по существу, плоских стенок (32, 34, 36, 38) имеет внутреннюю поверхность, ограничивающую объем для газа (31), и покрытую огнеупорным материалом.

17. Центробежный сепаратор по п.16, отличающийся тем, что множество, по существу, плоских стенок (32, 34, 36, 38) включает четвертую стенку (36), расположенную напротив впускного газового отверстия (30) в первой стенке (32), при этом четвертая стенка (36), расположенная напротив впускного газового отверстия (30, имеет огнеупорную поверхность (57) с более высокой эрозионной стойкостью в сравнении с огнеупорным материалом, покрывающим остальные внутренние поверхности, по существу, плоских стенок.

18. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что сепаратор (11) объединен с реактором циркулирующего псевдоожиженного слоя, имеющим реакционную камеру (10), содержащую псевдоожиженный слой в нижней части реакционной камеры и газовыпускную часть в верхней части реакционной камеры, соединенную с впускным газовым отверстием (30) центробежного сепаратора (11), при этом газовое впускное отверстие (30) центробежного сепаратора (11) проходит, по существу, вертикально, и каналы для выпуска газа (50, 52, 54, 56) направляют очищенный газ вверх и наружу из объема для газа в сепараторе (31), и при этом реактор дополнительно имеет возвратный канал (14) для частиц, направленный из нижней части сепаратора в нижнюю часть реакционной камеры.

19. Способ отделения частиц от потока газа с захваченными в нем частицами, имеющими температуру выше 500^oC, с использованием центробежного сепаратора, содержащего множество, по существу, плоских стенок (32, 34, 36, 38), включающее первую стенку (32), ограничивающую вихревую камеру (12), имеющую внутренний объем для газа (31), поперечное сечение которого является определенно некруглым, и по меньшей мере один газовыпускной канал (50, 52, 54, 56) для выпуска очищенного газа, проходящий из вихревой камеры (12) и сообщающийся с объемом для газа (31), и по меньшей мере одно впускное газовое отверстие (30), выполненное в первой стенке (32) для введения газа с захваченными частицами в объем для газа и для создания по меньшей мере одного газового вихря в газовом объеме, включающий (a) введение потока газа с захваченными частицами, имеющего температуру выше, чем 500^oC, в газовый объем (31) в виде струи, направленной тангенциально к вертикальной оси закрученного газового вихря, образованного в газовом объеме, при этом струя и вихрь пересекаются в точке пересечения, (b) удаление очищенного газа из верхней части газового вихря, и (c) удаление отделенных частиц из нижней части газового вихря, отличающийся тем, что дополнительно (d) плавно изменяют направление движения любых частиц, отделенных из вихря в окрестности первой стенки (32), от направления, по существу, вдоль первой стенки до, по существу, в направлении струи.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что этап (d) осуществляют в пределах 270 - 315^o от точки пересечения для предотвращения оседания частиц.

21. Способ по п.19, отличающийся тем, что этап (a) осуществляют путем введения газа с захваченными частицами в конфигурацию потока, имеющего высоту, по меньшей мере вдвое большую, чем его ширина.

22. Способ по п. 19, отличающийся тем, что газовое впускное отверстие (30) имеет ширину W, при этом этап (a) осуществляют таким образом, чтобы струя была введена в газовый объем (31) на расстоянии от первой стенки (32), составляющем 0,2 - 5 W.

23. Способ по п.19, отличающийся тем, что газовый объем (31) имеет, по существу, квадратное поперечное сечение, при этом размер ширины проходит от впускного газового отверстия (30), и этап (a) осуществляют таким образом, чтобы струя была введена в газовый объем (31) на расстоянии от первой стенки (32), которое больше, чем 50 мм, но меньше, чем 25% от размера ширины.