一種下排氣式旋風氣固分離器的製作方法

2023-12-04 00:56:11 2

專利名稱：一種下排氣式旋風氣固分離器的製作方法
技術領域：
本發明屬氣體中夾帶飛灰的氣固分離裝置，特別涉及用於煤粉鍋爐改循環流化床鍋爐尾部煙道中的煙氣夾帶飛灰的分離、新建的循環流化床鍋爐尾部煙道中的煙氣夾帶飛灰的分離，以及煤和生物質循環流化床氣化後產生的燃氣中夾帶飛灰的分離。
背景技術：
在鍋爐以及循環流化床氣化爐的結構布置中，傳統的旋風分離裝置由於煙氣的走向及支承的緣故，使整臺鍋爐及氣化爐外型尺寸龐大。而下排氣分離器本身相當於一個轉彎煙道，這樣的布置不僅與煙氣或煤氣的流程完全吻合，而且又能使未完全反應的飛灰分離後方便地進入鍋爐燃燒室或氣化爐內繼續反應，加之上述設備尾部一般尚有足夠的高度布置受熱面及其它設備，所以採用這種分離器可以縮小鍋爐或氣化系統的外部尺寸，從而降低造價。
下排氣分離器是利用離心沉降原理從氣流中分離顆粒的設備，氣流中所夾帶的飛灰在隨氣流旋轉的過程中，在離心力的作用下逐漸趨向器壁，碰到器壁後形成灰環沿器壁旋轉地滑向出灰口。本申請的發明者在中國專利CN1063241A和CN2092025U中提供了一種下排氣式循環流化床鍋爐飛灰分離器，這種下排氣式循環流化床鍋爐飛灰分離器保持整臺鍋爐П型的結構特點，提高了飛灰分離效果，分離器直徑減小，結構緊湊。但在分析這種下排氣分離器的模型以及冷模試驗後，發現底部斜錐部分以上的排氣管設計不甚合理，分離器圓筒內壁形成的灰環在滑入傾斜落灰鬥的過程中，由於氣流的突然轉向，灰環及氣流的切向速度衰減較大，導致氣流紊亂，影響了灰環進入傾斜落灰鬥而被氣流重新捲走產生底部的二次夾帶，使飛灰的分離效率受到影響。

發明內容
為克服現有技術的缺點，本發明在CN1063241A和CN2092025U的基礎上進行改進，對分離器進行重新設計，優化分離器整體結構尺寸，提供一種新型的用於夾帶飛灰分離的下排氣式旋風氣固分離器。
本發明所採用的技術方案是一種下排氣式旋風氣固分離器(參見附圖1)，它包括進口管1、導流棒2、筒體3、排氣管4以及傾斜落灰鬥5，排氣管4伸入到筒體3中，且伸入到筒體中的排氣管段上開有小孔6，筒體內徑為D0，進口管的寬度為0.22D0～0.35D0，高度為0.44D0～0.75D0，導流棒與排氣管的直徑均為0.5D0。
本下排氣式旋風氣固分離器中伸入到筒體3中的排氣管段上開的小孔為正三角形均勻布置，小孔的直徑為5～10毫米，所有小孔的面積之和與排氣管入口面積相等。
本下排氣式旋風氣固分離器的排氣管伸入筒體中的高度為h2＝D0。
本下排氣式旋風氣固分離器的導流棒與排氣管頂端的距離為h1＝(0.5～1)D0。
傾斜落灰鬥的傾斜角度α為50～75°。
夾帶飛灰的氣流以15-25m/s的速度從下排氣式旋風氣固分離器的入口切向進入，進入分離器中的氣流在導流棒的作用下旋轉向下，由於飛灰的密度比氣體大，在離心力的作用下，飛灰在分離器筒體內壁形成灰環，氣流與灰環沿分離器筒體內壁一同旋轉向下直至進入到排氣管與筒體內壁的間隙中。氣流與灰環在向下旋轉運動過程中，由於導流棒與排氣管之間的間距以及排氣管上的小孔的作用，旋轉向下的氣流是逐步減少的，直至底部全部氣流全部進入排氣管中，而灰環在逐步減少的旋轉氣流作用下以及自身的慣性進入傾斜落灰鬥。旋轉的氣流通過排氣管上的小孔進入到排氣管中，這樣克服了原有的下排氣分離器(CN1063241A)需要氣流旋轉到底部後再折向上轉到排氣管上端面進入排氣管中的現象，從而不會產生氣流切向速度底部衰減很大，引起氣流紊亂，導致灰環進入傾斜落灰鬥而被氣流重新捲走產生底部的二次夾帶的問題。採用這種開有小孔排氣管的下排氣式旋風氣固分離器產生的灰環，在滑入傾斜落灰鬥的過程中不會產生二次夾帶，從而分離器的效率得到進一步提高，阻力壓降比CN1063241A的下排氣分離器也有所減少。
本發明有以下突出的特點1、本發明的下排氣式旋風氣固分離器運用在循環流化床鍋爐、循環流化床氣化爐以及煤粉鍋爐改循環流鍋爐中，可以縮小鍋爐或氣化系統的外部尺寸，結構更為合理，從而降低造價。
2、由於採用了自帶小孔的排氣管，減少了飛灰的二次夾帶，使氣流中飛灰的分離效率進一步提高。
3、由於氣流向下旋轉過程中，通過自帶小孔的排氣管的作用使氣流是逐步減小的，克服了CN1063241A下排氣分離器因氣流到底部後的突然轉向，灰環及氣流的切向速度衰減較大，導致氣流紊亂，從而使氣流在分離器中的流場更為合理，流動力阻力較先前有所下降。


圖1是本發明的下排氣式旋風氣固分離器結構示意2為本發明的下排氣式旋風氣固分離器應用於75噸/時循環流化床鍋爐總體布置3為應用本下排氣式旋風氣固分離器的75噸/時循環流化床鍋爐壓降與鍋爐負荷的關係曲線圖4為75噸/時循環流化床鍋爐應用本下排氣式旋風氣固分離器分離出的飛灰粒徑分布曲線圖中標號含義1.進氣口 2.導流棒 3.分離器外筒 4.排氣管 5.傾斜落灰鬥，6.小孔，7排氣管展開示意圖樣，8爐膛，9高溫過熱器，10低溫過熱器，11循環流化床的返料裝置，12省煤器、13空氣預熱器，D0筒體內徑，h2排氣管伸入筒體中的高度，h1導流棒與排氣管頂端的距離，α傾斜落灰鬥的傾斜角度。
具體實施例方式
本發明的下排氣式旋風氣固分離器結構如圖1所示，它包括進口管1、導流棒2、筒體3、排氣管4以及傾斜落灰鬥5，排氣管4伸入到筒體3中，伸入筒體中的高度為h2，且伸入到筒體中的排氣管段上開有小孔6，小孔為正三角形均勻布置，小孔的直徑為7毫米，所有小孔的面積之和與排氣管入口面積相等。筒體內徑為D0，進口管的寬度為0.30D0，高度為0.6D0，導流棒與排氣管的直徑均為0.5D0，導流棒與排氣管頂端的距離為h2，傾斜落灰鬥的傾斜角度α為50度。
本下排氣式旋風氣固分離器安裝在75噸/時循環流化床鍋爐上的總體布置如圖2所示，圖中從爐膛8出來的高溫煙氣與高溫過熱器9和低溫過熱器10中的水蒸汽換熱後，以15-25米/秒的速度從本分離器的入口1切向進入分離器中，煙氣中夾帶的飛灰通過分離器的作用分離下來，再進入循環流化床的返料裝置11中，重新返回爐膛循環燃燒，煙氣則通過周圍開有小孔的排氣管進入下面的省煤器12、空氣預熱器13後，經煙道排出。由於煙氣中二次夾帶的飛灰少，減少了夾帶飛灰對後部省煤器及空氣預熱器換熱面的摩損，一方面進一步提高鍋爐的燃燒效率，另一方面提高鍋爐的運行時間與使用壽命。其中壓降與鍋爐負荷的關係見圖3所示，壓力降隨鍋爐的負荷的增加而增加，這主要是因為負荷增加，給煤量加大，配風量加大，進入分離器的氣速加大，導致分離器的壓降增大。而後趨於一定值。下排氣式旋風氣固分離器分離的飛灰粒徑分布見圖4，從圖4中可以看出本發明提供的下排氣式旋風氣固分離器對1.2毫米以上的顆粒有100％的分離效率，且分離的飛灰粒徑主要集中在0.195～0.5毫米附近。
權利要求
1.一種下排氣式旋風氣固分離器，它包括進口管(1)、導流棒(2)、筒體(3)、排氣管(4)以及傾斜落灰鬥(5)，其特徵是排氣管(4)伸入到筒體(3)中，且伸入到筒體中的排氣管段上開有小孔(6)，筒體內徑為D0，進口管寬度為0.22D0～0.35D0，高度為0.44D0～0.75D0，導流棒與排氣管的直徑均為0.5D0。
2.如權利要求1所述的下排氣式旋風氣固分離器，其特徵是所述的伸入到筒體(3)中的排氣管段上開的小孔為正三角形均勻布置，小孔直徑為5～10毫米，所有小孔的面積之和與排氣管入口面積相等。
3.如權利要求1所述的下排氣式旋風氣固分離器，其特徵是所述的排氣管(4)伸入筒體(3)中的高度為h2＝D0。
4.如權利要求1所述的下排氣式旋風氣固分離器，其特徵是所述的導流棒(2)與排氣管(4)頂端的距離為h1＝(0.5～1)D0。
5.如權利要求1所述的下排氣式旋風氣固分離器，其特徵是所述的傾斜落灰鬥(5)的傾斜角度α為50～75°。
全文摘要
一種下排氣式旋風氣固分離器。它包括進口管(1)、導流棒(2)、簡體(3)、排氣管(4)和傾斜落灰鬥(5)，排氣管伸入到筒體中，伸入高度為D
文檔編號B04C5/103GK1927469SQ200610124750
公開日2007年3月14日 申請日期2006年10月12日 優先權日2006年10月12日
發明者吳正舜, 陳漢平, 李學慧, 慄薇, 王儲備, 劉雪蓮, 陳義峰 申請人:華中師範大學