专利名称：冷却型旋风分离器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于循环流化床(CFB)锅炉设备领域，具体涉及一种循环流化床锅炉的水冷和汽冷的冷却型旋风分离器。
现有技术中，循环流化床锅炉采用园筒形旋风分离器，其内部大多采用非金属耐火材料制成，这种分离器体积庞大，笨重且易出现内部结焦。
为解决上述问题，最近又出现了一种汽冷旋风分离器，其特点是用膜式汽冷壁组成旋风筒代替耐火材料承受高温，该种分离器虽避免了上述问题，但由于用汽冷壁制成传统的旋风筒，其工艺复杂，制造困难，且与锅炉不能很好配合，因此很难在工业上普遍采用。
为解决上述问题，1993年清华大学申请了带加速段的水冷方形旋风分离器(专利号93235842.X)，该分离器仍采用膜式水冷壁构成，采用方形甚至是多边形截面，在烟气入口处增加了一个与壁面形成加速段的曲面导流板，下方为斜向收缩的集灰锥段，内壁拐角处用多边形水冷壁或耐火材料填充成圆弧形。该分离器虽然克服了传统绝热型分离器体积庞大、笨重的缺陷，又避免了水冷壁制成圆筒所带来的制造上的困难。但用耐火材料填充部分仍然易结焦和脱落，下部斜向收缩的集灰锥段使分离器内部旋转气流旋转至下部时发生偏转，使一部分已被分离下来的颗粒被气流重新卷吸而流出分离器。另外通过试验结果表明，该分离器由于旋转段形状不合理导致阻力变大，颗粒加速不够，影响气体的流动，使分离效率不能达到最佳效果，分离性能不稳定。实际循环流化床锅炉采用水冷方形分离器的实践表明，由于分离效率不佳而导致锅炉飞灰含碳量较高，直接影响锅炉热效率。
本实用新型的目的是提供一种布置紧凑、分离效率高的冷却型旋风分离器。
该冷却型旋风分离器，包括分离段10和锥段9，其特征在于由两个结构相同的分离器作为整体并联布置，每个分离器至少有一个烟气入口2和一个烟气出口芯管8，分离器分离段10和锥段9的外壳采用全膜式壁管冷却结构，分离器并联布置采用膜式壁管分隔板5分隔。
所述的分离器分离段内沿烟气旋转方向，依次布置有烟气入口区(A区)、次分离区(B区)和主分离区(C、D区)，主分离区(C、D区)采用圆滑过渡的椭圆弧面4，所述的椭圆形弧面4的长短轴比在1～1.4之间，次分离区(B区)布置有膜式壁管导流板1，使分离器由膜式壁管导流板1、后膜式壁管3、椭圆形弧面4、膜式壁管分隔板5、前膜式壁管6组成椭圆形分离段10，在分离段的上部有分离器顶部7和装在顶部的出口芯管8，出口芯管8采用沿烟气流向截面渐扩的锥形结构，出口芯管插入分离段的深度为烟气入口2的高度的0.3～0.8倍。所述的膜式壁管锥段9为近正锥体，以分离器椭圆截面长轴对称布置无偏折。所述的膜式壁管导流板1的弧度随锅炉容量的变化而变化。
本实用新型具有以下优点1．本实用新型在结构上比汽冷圆形旋风分离器更为简单，制造成本更低，且整体化布置更加紧凑，应用于循环流化床锅炉时布置方便，可满足各种炉型的布置要求。同水冷方型旋风分离器相比，本实用新型采用主分离区的椭圆形弧面、近正锥体锥段和截面渐扩的锥形出口芯管可进一步提高分离效率，克服了水冷方型旋风分离器分离效率偏低(97％～98.5％)的问题。
2．制造成本较单个分离器分别布置的锅炉低，同时分离器的外壳采用水冷或汽冷，防磨耐火材料减少，耐火材料厚度小于传统的绝热型旋风分离器，使锅炉的启动时间缩短。
3．对不同容量的锅炉，膜式壁管导流板的弯曲半径有所变化，以保证不同容量下循环流化床锅炉的分离效率；4．两分离器并联布置，采用膜式壁管分隔板分隔，使分离器布置更加紧凑并使分离效率不受影响；5．根据循环流化床锅炉的容量和具体要求，膜式壁管内流动冷却介质可采用水冷或汽冷。
6．利用本实用新型的具体结构，分离器的分离效率能够使循环流化床锅炉的运行性能与传统的带绝热型旋风分离器的循环流化床锅炉的运行性能达到相同水平。
本实用新型的实施例参见下列各图。
图1为本实用新型的立体图；图2为本实用新型的半剖视图；图3为图2的H-H向剖视图；图4为图2的K-K向剖视图；图5为采用水冷并联布置分离器的75t/h循环流化床锅炉总图；图6为采用汽冷并联布置分离器的220t/h循环流化床锅炉总图。
本实用新型的具体结构见
图1、图2、图3、图4，由膜式壁管导流板1、入口段2、后膜式壁管3、椭圆形弧面4、膜式壁管分隔板5、前膜式壁管6、分离器顶部7、锥形出口芯管8、膜式壁管锥段9等组成，两个水冷或汽冷分离器并联布置图5、图6。
本实用新型分离段四周由膜式壁管组成，具体结构为分离器两侧由椭圆形弧面4包覆；分离器后部由次分离区(B区)的膜式壁管导流板1和后膜式壁管3包覆，两端与椭圆形弧面4连接；分离器前部由前膜式壁管6包覆，其中烟气入口处(A区)由前膜式壁管6部分拉伸弯曲成入口段2；两分离器由膜式壁管分隔板5分隔；分离器顶部7由后膜式壁管3和膜式壁管导流板1延长弯曲形成，顶部还与椭圆形弧面4、前膜式壁管6和膜式壁管分隔板5连接密封；锥形出口芯管8置于分离器顶部7的开孔上。
膜式壁管锥段9为正锥体形状，由椭圆形弧面4、膜式壁管分隔板5、前膜式壁管6、后膜式壁管3和膜式壁管导流板1向下延伸或弯折组成。
整个分离器内部敷设有一定厚度的耐磨耐热材料，耐磨耐热材料将并置式分离器的主、次分离区构成椭圆形弧面。
本实用新型的基本原理同常规的绝热型旋风分离器。由于在结构上采用主分离区的椭圆形弧面，使本实用新型的烟气流动接近圆形旋风分离器，从而避免了水冷方形旋风分离器在其四角上特别是主分离区(C区和D区)产生的残余旋转，从而使大部分固体颗粒在主分离区(C、D区)被有效分离。分离器锥段9采用正锥体形状，使烟气在分离器下部的旋转与分离器轴线基本一致，以避免细颗粒被重新卷吸入上升气流，有利于细颗粒的分离。因此，本实用新型的分离器分离效率能够达到圆形绝热型旋风分离器的水平(99％～99.6％)，较方形分离器的分离效率高1％～2％。
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。
实施例一，当锅炉容量不大于130t/h时，采用水冷并置式分离器。
图5为采用水冷型旋风分离器的75t/h循环流化床锅炉总图。并联布置的分离器11将炉膛22和尾部烟道上部12连成整体。具体结构为分离器锥段前部13膜式水冷壁向上通过三通管与炉膛后墙14膜式水冷壁连接共同组成炉膛后墙上部，炉膛后墙在分离器烟气入口处由部分管子弯曲成入口段15；分离器锥段后部16向上组成分离器导流板和后膜式壁管，并构成尾部上烟道前墙17，尾部上烟道前墙向前弯折进入水冷壁后墙出口集箱组成分离器顶部18；分离器侧墙除包覆分离器两侧外还组成水平烟道的两侧墙，并与尾部烟道两侧侧墙分别会聚到同一集箱19；尾部烟道后墙20向前弯折构成水平烟道顶部21；分离器膜式壁管分隔板穿过分离器顶部18和水平烟道顶部21，将两个分离器分隔开，水平烟道也分为左右两部分。
实施例二，当锅炉容量大于130t/h时，采用汽冷并置式分离器。
图6为采用汽冷型旋风分离器的220t/h循环流化床锅炉总图，并联式布置的分离器23和尾部烟道上部24连成整体。具体结构为分离器锥段前部25向上构成分离器前膜式壁管26，前膜式壁管26部分弯曲成入口段27，并向上构成水平烟道前墙，过热蒸汽进入水平烟道前墙集箱33；分离器锥段后部28向上组成分离器导流板和后膜式壁管，并构成尾部上烟道前墙29，尾部上烟道前墙29一部分向前弯折组成分离器顶部30，并通过三通管与前膜式壁管26连接后进入水平烟道前墙集箱33，一部分直接向上进入尾部烟道前墙集箱34；过热蒸汽从水平烟道前墙集箱33向后、向下构成水平烟道顶部31和尾部烟道后墙32进入∏形尾部烟道出口集箱35。
分离器侧墙除包覆分离器两侧外还组成水平烟道的两侧墙，并进入水平烟道侧墙出口集箱36；
分离器膜式壁管分隔板穿过分离器顶部30和水平烟道顶部31进入分隔墙出口集箱37，将两个分离器分隔开，水平烟道也分为左右两部分。尾部烟道前墙集箱34、水平烟道侧墙出口集箱36、分隔墙出口集箱37与尾部烟道侧墙入口集箱38合为整体，过热蒸汽通过尾部烟道侧墙入口集箱38向下构成尾部烟道侧墙并进入∏形尾部烟道出口集箱35；
权利要求1．冷却型旋风分离器，包括分离段(10)和锥段(9)，其特征在于由两个结构相同的分离器作为整体并联布置，每个分离器至少有一个烟气入口(2)和一个烟气出口芯管(8)，分离器分离段(10)和锥段(9)内部采用全膜式壁管冷却结构，分离器并联布置采用膜式壁管分隔板(5)分隔。
2．根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于所说的分离器分离段内沿烟气旋转方向，依次布置有烟气入口区(A区)、次分离区(B区)和主分离区(C、D区)，主分离区(C、D区)采用圆滑过渡的椭圆弧面(4)，次分离区(B区)布置有膜式壁管导流板(1)，使分离器由膜式壁管导流板(1)、后膜式壁管(3)、椭圆形弧面(4)、膜式壁管分隔板(5)、前膜式壁管(6)组成椭圆形分离段(10)，在分离段的上部有分离器顶部(7)和装在顶部的出口芯管(8)。
3．根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于所说的椭圆形弧面(4)的长短轴比在1～1.4之间。
4．根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于膜式壁管锥段(9)为近正锥体，以分离器椭圆截面长轴对称布置无偏折。
5．根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于出口芯管(8)采用沿烟气流向截面渐扩的锥形结构，出口芯管(8)插入分离段的深度为烟气入口(2)的高度的0.3～0.8倍。
6．根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于所说的膜式壁管导流板(1)的弧度随锅炉容量的变化而变化。
7．根据权利要求1或2所述的旋风分离器，其特征在于所说的膜式壁管内流动冷却介质可采用水冷或汽冷。
专利摘要冷却型旋风分离器,用于循环流化床锅炉。该实用新型的特点是在现有的水冷方形分离器的基础上,在次分离区(B区)和主分离区(C、D区)采用了更为特殊的截面结构,在分离器内壁形成光滑的椭圆形的内壁表面,该分离器下部采用正锥体结构并按分离器中心线对称布置,出口芯管采用锥形结构,两分离器并联,通过以上结构达到更高的分离器分离效率,满足循环流化床锅炉物料稳定循环和物料平衡的要求,锅炉布置更加紧凑,使该分离器更有利于循环流化床锅炉的大型化。
文档编号B04C5/23GK2463055SQ0120094
公开日2001年12月5日 申请日期2001年1月10日 优先权日2001年1月10日
发明者孙献斌, 王智微, 蒋敏华 申请人:国家电力公司热工研究院