一种蜗壳式高效分离器的制作方法

本实用新型涉及一种蜗壳式高效分离器，尤其涉及蜗壳式高效水冷或汽冷分离器，属于分离技术领域。

背景技术：

在循环流化床(cfb)锅炉中,分离器对维持炉膛上部快速床流态，实现物料的循环利用起着至关重要的作用,是cfb锅炉得以稳定安全运行的关键部件之一。分离器的性能直接影响着cfb锅炉的燃烧及传热特性,因而其选型与优化历来是cfb锅炉设计中的重要环节。

上世纪90年代以来，清华大学提出的一种带入口加速段的水冷方形分离器(专利号：cn2189491)因其加工简单、结构紧凑和流动阻力小等特点在我国得到了较为广泛的应用。但随着节能与环保要求的提高，其分离效率偏低的缺陷逐步凸显，配备该种分离器的锅炉在不同程度上出现了床温不均(超温)、带负荷能力差和nox原始排放较高等问题。而近年来我国日益严格的环保标准更是为该类锅炉的运行带来了严峻的挑战。

正是在这样的背景下，着眼于水冷方形分离器的分离原理和结构特点，对原有设备进行改造和优化，在不破坏其原有特性的基础上，最大限度地提高它的分离效率，从而显著地降低其nox的原始排放，对于该类循环流化床锅炉就显得至关重要和紧迫。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种蜗壳式高效分离器。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种蜗壳式高效分离器，包括直段、连接在所述直段下端的锥体段、设置在直段中心的芯筒以及内嵌式设置在直段内的蜗壳，所述直段和锥体段壁面选用膜式壁结构，膜式壁结构的冷却管内通入冷却水或冷却蒸汽作为冷却工质；所述蜗壳入口作为分离器入口设置在所述直段的一侧边壁，其出口设置在所述直段内部，且位于所述芯筒外侧，所述直段横截面为正多边形；所述蜗壳呈渐缩式弧形通道，其出口最小宽度b与入口最大宽度a的关系为b<0.2a。

上述技术方案中，所述蜗壳按照出口截面烟气风速大于25m/s设置。

上述技术方案中，所述蜗壳高度h是其出口最小宽度b的4～10倍，且其高度h是所述直段边长d的0.5～1倍。

上述技术方案中，所述芯筒直径d是所述直段边长d的0.3～0.5倍，其插入深度s是所述直段边长d的0.5～0.7倍。

上述技术方案中所述直段高度h是其边长d的1.8～2.8倍。

当所述直段横截面为正四边形，所述锥体段呈三面直立一面倾斜的梯形台状；所述锥体段斜边长度l是所述直段边长d的2～3倍，且与直段所夹锐角α为15～30°，所述锥体段底面宽b是所述直段边长d的0.2～0.4倍。

当所述直段横截面为正n边形，其中n>4，所述锥体段呈正棱台状；正棱台的高hz为边长d的1.7～2.6倍，正棱台状底部边长b为d的0.25-0.3倍。

上述技术方案中，所述分离器按照整体阻力为1～2kpa设置。

本实用新型具有以下优点及有益效果：结构紧凑，分离效率高，从而改善了床温的均匀性，增强了锅炉的带负荷能力，减小了nox的原始排放和脱硝还原剂用量。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的一种方形蜗壳式高效分离器示意图。

图2为本实用新型所涉及的方形蜗壳式高效分离器蜗壳布置示意图。

图3为本实用新型所涉及的一种多边形蜗壳式高效分离器示意图。

图4为本实用新型所涉及的多边形蜗壳式高效分离器蜗壳布置示意图。

图中：1–蜗壳；2–芯筒；3–直段；4–锥体段。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

一种蜗壳式高效分离器，能够用于燃烧设备(尤其是锅炉)的含尘烟气的气固分离，分离器能够紧贴着炉膛出口设置。如图1和图3所示，分离器包括直段3、锥体段4、芯筒2和蜗壳1。分离器的直段3和锥体段4的壁面均采用膜式壁结构，膜式壁结构包括若干连接成膜式壁面的冷却管，膜式壁结构的冷却管内通入冷却水或冷却蒸汽作为冷却工质。蜗壳1作为分离器入口通道设置在直段3上，从直段3的一面水平切入式设置在直段3内，呈内嵌式布置。芯筒2设置在直段3中心，作为分离器的气体出口通道。锥体段4连接在直段3下端，作为分离器的固体物料的分离和汇集段。高温含尘气体从蜗壳1进入分离器直段3，在直段3内部形成倾斜向下的旋流，并沿着锥体段4下旋到达底部后翻转上行，在这个过程中实现气固分离，并与冷却工质换热降温。

如图2和图4所示，直段3横截面为正多边形，正多边形记为正n边形，其中至少包括n＝4、5、6、7、8，即至少包括正四边形、正五至正八边形。蜗壳1入口即为分离器入口设置在多边形直段3的一侧边壁，该边直接贴着炉膛出口设置，与炉膛出口对接。不同于普通分离器的是，本实用新型所述的分离器入口设置在分离器的直段3壁面上，没有设置外接的水平入口段。蜗壳1出口设置在直段3内部，且位于芯筒2外侧。蜗壳1为上下平行的渐缩式弧形通道，蜗壳1的外侧面采用2～3片平直膜式壁固定连接，然后通过在膜式壁内表面使用浇筑料浇筑形成渐缩式弧形通道的外弧形面。渐缩式弧形通道的内弧形面则为内置弧形膜式壁外敷浇筑料而成。

在实施过程中，尤其在对现有四边形分离器改造时，通过将与直段上分离器入口侧相邻一侧边壁向外扩展，与内置弧形膜式壁构成涡壳入口。向外扩展的外展部分由两块以上(优选2～3块)膜式壁构成，内敷浇筑料后呈弧形。

蜗壳1渐缩式弧形通道的出口最小宽度b与入口最大宽度a的关系为b<0.2a。蜗壳1高度h是其出口最小宽度b的4～10倍，且其高度h是直段3边长d的0.5～1倍。

蜗壳1按照出口截面烟气风速大于25m/s设置。

芯筒2直径d是直段3边长d的0.3～0.5倍，其插入深度s是直段边长d的0.5～0.7倍。

直段3高度h是其边长d的1.8～2.8倍。

锥体段有两种实施方式，一种如图1所示。当直段3横截面为正四边形时，锥体段呈三面直立一面倾斜的梯形台状。此时锥体段4倾斜边的长度l是直段3边长d的2～3倍，且与直段3所夹锐角α为15～30°，锥体段4底面宽b是直段3边长d的0.2～0.4倍。

另一种实施方式如图3所示。当直段横截面为正n边形，其中n>4，锥体段呈正棱台状；正棱台的高hz为边长d的1.7～2.6倍，正棱台状底部边长b为d的0.25-0.3倍。

分离器按照整体阻力为1～2kpa设置。

在锅炉运行过程中，炉膛出口的高温烟气经分离器蜗壳1的渐缩弧形通道，流通截面逐渐减小，流速逐渐增加，进入分离器直段3后，烟气气流的绝大部分将呈螺旋状向下即锥体段4运动，其中较大的颗粒在旋转过程中还将因离心力与分离器壁面碰撞并直接沿壁面下落，被分离器捕集。而当烟气气流下降到锥体段4中的某一高度时，将在分离器中心处以同样的旋向向上作螺旋状运动，并携带少量较小的颗粒从芯筒2中排出。

本实用新型的蜗壳式分离器结构尤其适用于改造现有的方形或多边形分离器。现有入口加速段太短，效率低。而且由于入口紧贴炉膛出口，空间限制无法延长入口段长度。但采用涡壳结构，向侧面扩大空间，形成较长入口加速段，从而大大提高了其分离效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。