一种旋风分离器的制作方法

本发明涉及锅炉技术领域，特别涉及一种旋风分离器。

背景技术

旋风分离器是循环流化床锅炉中的重要设备，其作用是通过气体与固体颗粒间离心力的差异将固体颗粒与气体进行分离，分离后的固体颗粒可以重新加入炉膛参与燃烧，提高燃料的燃烧效率、减少污染物的排放。因此，旋风分离器的分离效率是影响循环流化床锅炉工作效率和污染物排放量的重要影响因素。

综上所述，如何提高旋风分离器的分离效率是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种旋风分离器，其中心筒的直径由上向下逐渐减小，能够减少短路流的流量，进而提高旋风分离器的分离效率。

为实现上述目的，本发明提供一种旋风分离器，包括壳体，所述壳体包括圆柱状的筒体，所述筒体的侧壁设有入口，所述筒体的上端设有顶板，所述壳体还包括用以供气体上行流出的中心筒，所述中心筒位于所述顶板中央，所述中心筒呈锥状，其直径由上向下逐渐缩小。

优选地，所述中心筒的外周设有用以降低涡流强度的减涡器。

优选地，所述减涡器包括沿水平方向设置的支撑板，所述支撑板的前端沿竖直方向设有平行于所述中心筒轴线的挡块，所述挡块与所述中心筒的侧壁间设有耐火填料。

优选地，所述支撑板的下侧面还连有沿竖直方向设置的筋板。

优选地，所述减涡器在同一水平高度上沿所述中心筒的外周均匀分布、以形成减涡器组。

优选地，所述中心筒的外周沿轴向设有两组或两组以上的所述减涡器组。

优选地，相邻两所述减涡器间具有预设间隙，相邻两所述减涡器组间的预设间隙交错分布。

优选地，所述耐火填料为陶瓷耐火填料。

优选地，所述筒体下端连有圆锥状的上锥段，所述上锥段的直径由上向下逐渐缩小，所述上锥段下端连有圆柱状的直筒段，所述直筒段的下端连有圆锥状的下锥段，所述下锥段的直径由上向下逐渐缩小，所述下锥段下端为用以排出固体颗粒的排料口。

优选地，所述下锥段的锥度大于所述上锥段的锥度。

本发明所提供的旋风分离器包括壳体，壳体包括圆柱状的筒体和圆锥状的中心筒，筒体的侧壁设有入口，筒体的上端设有顶板，中心筒位于顶板中央、且与筒体同轴，中心筒的直径由上向下逐渐缩小。

旋风分离器的入口位于筒体的侧壁，中心筒位于顶板的中央。通常情况下，气流由入口流入旋风分离器，并沿旋风分离器的侧壁流动至壳体底部，气体到达底部后沿旋风分离器的中央形成中心流，中心流的流向竖直向上最后从中心筒中流出。而固体颗粒的惯性较大，其随气流流动至旋风分离器的底部后穿过排料口与气流分离。但部分夹带有固体颗粒的气体会由入口直接从中心筒流出，这一部分气流被称为短路流，短路流是造成旋风分离器效率下降的一个主要原因。

本发明所提供的旋风分离器中，中心筒呈圆锥状，且其直径由上向下逐渐减小，一方面能够减小气体出口的面积，降低气体通量，进而保证由中心筒流出的气体主要为流速较高的中心流；另一方面，中心筒的侧壁为锥面，能够增加短路流的行程，降低短路流的能量，降低其由中心筒流出的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的旋风分离器的结构示意图；

图2为图1中a-a截面的示意图；

图3为图1中v的放大图。

其中，图1至图3中的附图标记为：

筒体1、中心筒2、顶板3、减涡器4、上锥段5、直筒段6、下锥段7、支撑板41、挡块42、耐火填料43、筋板44。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的旋风分离器的结构示意图；图2为图1中a-a截面的示意图；图3为图1中v的放大图。

本发明所提供的旋风分离器包括壳体，其结构如图1所示，壳体包括圆柱状的筒体1和圆锥状的中心筒2，中心筒2的直径由上向下逐渐缩小，筒体1的上端设有顶板3，中心筒2位于顶板3的中央、并与筒体1同轴设置。筒体1的侧壁设有入口，入口沿筒体1的切向延伸，且入口的上部与顶板3平齐。

混有固体颗粒的气体由入口进入壳体中，沿壳体的侧壁流动，进而产生旋流，壳体的下部设有圆锥段，圆锥段的直径由上向下逐渐减小，气体由筒体1进入圆锥段后其切向速度越来越大，进而使固体颗粒的离心力越来越大。当气体流动至圆锥段的下部后转而沿壳体的中央向上旋转流动，此时的气流被称为中心流。而固体颗粒由于惯性较大，无法随中心流向上流动，其在离心力的作用下由壳体下部的排料口飞出，实现气体与固体相分离。中心流向上流动直至从中心筒2中流出。

中心筒2的直径由上向下逐渐减小，为避免旋风分离器的压降过大，其最下端的直径可大于或等于排料口的直径。

本实施例中，旋风分离器中心筒2的直径由上向下逐渐减小，通过减小气体出口的横截面积，降低中心流带出的固体颗粒的质量。另外，其侧壁的长度相对延长，增加了短路流的行程，使短路流因到达气体出口时能量降低而无法由中心筒2中流出，达到了降低短路流流量的目的，进一步提高了旋风分离器的分离效率。

另外，气体绕中心筒2外周流动会形成涡流，涡流中夹带大量的固体颗粒，这些固体颗粒会由二次流带到中心筒2的外周，并沿中心筒2的外侧壁向下移动，最后到达中心筒2的入口，而固体颗粒具有一定的径向速度，因而其会从中心筒2的入口被带出，该涡流是造成短路流的主要原因，其会导致旋风分离器的分离效率下降。中心筒2的外周设有减涡器4，减涡器4可具体为沿竖直方向设置的挡板或挡块42。由于涡流的切向速度较大，减涡器4能够极大地降低涡流的切向速度，进而使其因能量下降而无法流入中心筒2的入口。

可选的，减涡器4包括支撑板41、挡块42和耐火填料43，如图2所示，支撑板41沿水平方向设置，其后端与中心筒2的外侧壁固定连接、前端与挡块42相连，挡块42呈板状、且沿竖直方向设置，挡块42的两侧与支撑板41的两侧平齐，挡块42的下端与支撑板41的前端焊接，耐火填料43固定于挡块42与中心筒2的侧壁之间。耐火填料43的两侧与支撑板41的两侧平齐，耐火填料43的上端面与中心筒2的侧壁间的夹角通常大于90°。夹角大于90°一方面能够减少涡流对耐火填料43上端面的冲击，减缓耐火填料43磨损速度，延长其使用寿命；另一方面当气流与耐火填料43上端面接触后，会向远离中心筒2的方向流动，进而避免其流入中心筒2的入口造成短路流。

耐火填料43可具体为耐火砖、氧化铝耐火填料或陶瓷耐火填料等，由于涡流中夹带有大量的固体颗粒，其对耐火材料的磨损十分严重，因此耐火填料43选优为氧化铝或陶瓷等高强度耐火填料43。

涡流具有切向、径向和竖直向下三个方向的速度分量，其中竖直向下的速度分量会在支撑板41上产生剪切力，长时间的使用过程中容易造成支撑板41断裂，进而导致减涡器4失效。因此支撑板41的下侧面还连有筋板44，筋板44沿竖直方向设置。可选的，筋板44呈三角形，其一侧边与中心筒2的侧壁固定连接，另一侧边与支撑板41的下端面固定连接，筋板44的长度等于支撑板41的宽度，从而承受支撑板41整个宽度方向上的剪切力。

中心筒2的外周可设置多个减涡器4，形成减涡器组，通过减涡器组持续降低涡流的切向速度，从而达到快速减涡的目的。具体的，同一减涡器组中的全部减涡器4均位于同一水平高度，且沿中心筒2的外周均匀分布。一个减涡器组中可设置20个减涡器4，进而连续降低涡流的切向速度。当然，用户也可根据需要增加或减少一个减涡器组中减涡器4的数量。

涡流在中心筒2的外周分布，中心筒2还可沿轴向设有两组或两组以上的减涡器组。中心筒2外周设置多个减涡器组，中心筒2外周涡流的高度无法确定，因此为对涡流进行消除，中心筒2的外周沿轴向设置多组减涡器组，从而达到最大限度减弱涡流的目的。

另外，涡流还具有竖直向下的速度分量，同一减涡器组中相邻两减涡器4间具有预设间隙，为避免气流沿预设间隙流动至中心筒2的入口，相邻两减涡器组间的预设间隙交错分布。如果气流穿过一个预设间隙向下流动，其必然会与下一层的减涡器4相接触，该减涡器4会使其向远离中心筒2侧壁的方向流动，进而避免其流入中心筒2的入口。

本实施例中，中心筒2的外周沿轴向设有多个减涡器组，每个减涡器组中具有多个位于同一高度的减涡器4。当气流绕中心筒2的外周流动时，减涡器4能够降低气流的切向速度和竖直向下的速度，使气流向远离中心筒2的方向流动。达到消除涡流，避免夹带有固体颗粒的气流流入中心筒2入口的目的，进一步提高旋风分离器的分离效率。

此外，气流到达圆锥段下部之后固体颗粒与气流分离，但固体颗粒具有一定的径向速度，因而造成一部分颗粒混入中心流中，导致分离效率下降。

可选的，圆锥段包括上锥段5和下锥段7，上锥段5连接与筒体1的下端且直径由上向下逐渐缩小。上锥段5和下锥段7间设有直筒段6，上锥段5的下端与直筒段6的上端相连，直筒段6的下端与下锥段7的上端相连，下锥段7的直径由上向下逐渐缩小，排料口位于下锥段7的下端。

气流经过上锥段5后继续沿直筒段6流动，从而使气流竖直向下的速度分量增加，流过直筒段6后经过下锥段7气体与固体颗粒分离，此时固体颗粒竖直向下的速度分量较大，能够快速与气体分离，进而避免返混现象的发生。

可选的，下锥段7的锥度大于上锥段5的锥度，进而使气流能够更快流过下锥段7，减少颗粒在下锥段7的停留时间，加快固体颗粒与气流的分离速度。

本实施例中，圆锥段包括上锥段5和下锥段7，二者之间还设有直筒段6，直筒段6能够增加气流竖直向下的速度分量，进而使固体颗粒能够快速与气流分离，避免返混现象的发生，进一步提高旋风分离器的分离效率。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的旋风分离器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。