專利名稱：冷卻型旋風分離器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于循環流化床(CFB)鍋爐設備領域，具體涉及一種循環流化床鍋爐的水冷和汽冷的冷卻型旋風分離器。
現有技術中，循環流化床鍋爐采用園筒形旋風分離器，其內部大多采用非金屬耐火材料制成，這種分離器體積龐大，笨重且易出現內部結焦。
為解決上述問題，最近又出現了一種汽冷旋風分離器，其特點是用膜式汽冷壁組成旋風筒代替耐火材料承受高溫，該種分離器雖避免了上述問題，但由于用汽冷壁制成傳統的旋風筒，其工藝復雜，制造困難，且與鍋爐不能很好配合，因此很難在工業上普遍采用。
為解決上述問題，1993年清華大學申請了帶加速段的水冷方形旋風分離器(專利號93235842.X)，該分離器仍采用膜式水冷壁構成，采用方形甚至是多邊形截面，在煙氣入口處增加了一個與壁面形成加速段的曲面導流板，下方為斜向收縮的集灰錐段，內壁拐角處用多邊形水冷壁或耐火材料填充成圓弧形。該分離器雖然克服了傳統絕熱型分離器體積龐大、笨重的缺陷，又避免了水冷壁制成圓筒所帶來的制造上的困難。但用耐火材料填充部分仍然易結焦和脫落，下部斜向收縮的集灰錐段使分離器內部旋轉氣流旋轉至下部時發生偏轉，使一部分已被分離下來的顆粒被氣流重新卷吸而流出分離器。另外通過試驗結果表明，該分離器由于旋轉段形狀不合理導致阻力變大，顆粒加速不夠，影響氣體的流動，使分離效率不能達到最佳效果，分離性能不穩定。實際循環流化床鍋爐采用水冷方形分離器的實踐表明，由于分離效率不佳而導致鍋爐飛灰含碳量較高，直接影響鍋爐熱效率。
本實用新型的目的是提供一種布置緊湊、分離效率高的冷卻型旋風分離器。
該冷卻型旋風分離器，包括分離段10和錐段9，其特征在于由兩個結構相同的分離器作為整體并聯布置，每個分離器至少有一個煙氣入口2和一個煙氣出口芯管8，分離器分離段10和錐段9的外殼采用全膜式壁管冷卻結構，分離器并聯布置采用膜式壁管分隔板5分隔。
所述的分離器分離段內沿煙氣旋轉方向，依次布置有煙氣入口區(A區)、次分離區(B區)和主分離區(C、D區)，主分離區(C、D區)采用圓滑過渡的橢圓弧面4，所述的橢圓形弧面4的長短軸比在1～1.4之間，次分離區(B區)布置有膜式壁管導流板1，使分離器由膜式壁管導流板1、后膜式壁管3、橢圓形弧面4、膜式壁管分隔板5、前膜式壁管6組成橢圓形分離段10，在分離段的上部有分離器頂部7和裝在頂部的出口芯管8，出口芯管8采用沿煙氣流向截面漸擴的錐形結構，出口芯管插入分離段的深度為煙氣入口2的高度的0.3～0.8倍。所述的膜式壁管錐段9為近正錐體，以分離器橢圓截面長軸對稱布置無偏折。所述的膜式壁管導流板1的弧度隨鍋爐容量的變化而變化。
本實用新型具有以下優點1．本實用新型在結構上比汽冷圓形旋風分離器更為簡單，制造成本更低，且整體化布置更加緊湊，應用于循環流化床鍋爐時布置方便，可滿足各種爐型的布置要求。同水冷方型旋風分離器相比，本實用新型采用主分離區的橢圓形弧面、近正錐體錐段和截面漸擴的錐形出口芯管可進一步提高分離效率，克服了水冷方型旋風分離器分離效率偏低(97％～98.5％)的問題。
2．制造成本較單個分離器分別布置的鍋爐低，同時分離器的外殼采用水冷或汽冷，防磨耐火材料減少，耐火材料厚度小于傳統的絕熱型旋風分離器，使鍋爐的啟動時間縮短。
3．對不同容量的鍋爐，膜式壁管導流板的彎曲半徑有所變化，以保證不同容量下循環流化床鍋爐的分離效率；4．兩分離器并聯布置，采用膜式壁管分隔板分隔，使分離器布置更加緊湊并使分離效率不受影響；5．根據循環流化床鍋爐的容量和具體要求，膜式壁管內流動冷卻介質可采用水冷或汽冷。
6．利用本實用新型的具體結構，分離器的分離效率能夠使循環流化床鍋爐的運行性能與傳統的帶絕熱型旋風分離器的循環流化床鍋爐的運行性能達到相同水平。
本實用新型的實施例參見下列各圖。
圖1為本實用新型的立體圖；圖2為本實用新型的半剖視圖；圖3為圖2的H-H向剖視圖；圖4為圖2的K-K向剖視圖；圖5為采用水冷并聯布置分離器的75t/h循環流化床鍋爐總圖；圖6為采用汽冷并聯布置分離器的220t/h循環流化床鍋爐總圖。
本實用新型的具體結構見
圖1、圖2、圖3、圖4，由膜式壁管導流板1、入口段2、后膜式壁管3、橢圓形弧面4、膜式壁管分隔板5、前膜式壁管6、分離器頂部7、錐形出口芯管8、膜式壁管錐段9等組成，兩個水冷或汽冷分離器并聯布置圖5、圖6。
本實用新型分離段四周由膜式壁管組成，具體結構為分離器兩側由橢圓形弧面4包覆；分離器后部由次分離區(B區)的膜式壁管導流板1和后膜式壁管3包覆，兩端與橢圓形弧面4連接；分離器前部由前膜式壁管6包覆，其中煙氣入口處(A區)由前膜式壁管6部分拉伸彎曲成入口段2；兩分離器由膜式壁管分隔板5分隔；分離器頂部7由后膜式壁管3和膜式壁管導流板1延長彎曲形成，頂部還與橢圓形弧面4、前膜式壁管6和膜式壁管分隔板5連接密封；錐形出口芯管8置于分離器頂部7的開孔上。
膜式壁管錐段9為正錐體形狀，由橢圓形弧面4、膜式壁管分隔板5、前膜式壁管6、后膜式壁管3和膜式壁管導流板1向下延伸或彎折組成。
整個分離器內部敷設有一定厚度的耐磨耐熱材料，耐磨耐熱材料將并置式分離器的主、次分離區構成橢圓形弧面。
本實用新型的基本原理同常規的絕熱型旋風分離器。由于在結構上采用主分離區的橢圓形弧面，使本實用新型的煙氣流動接近圓形旋風分離器，從而避免了水冷方形旋風分離器在其四角上特別是主分離區(C區和D區)產生的殘余旋轉，從而使大部分固體顆粒在主分離區(C、D區)被有效分離。分離器錐段9采用正錐體形狀，使煙氣在分離器下部的旋轉與分離器軸線基本一致，以避免細顆粒被重新卷吸入上升氣流，有利于細顆粒的分離。因此，本實用新型的分離器分離效率能夠達到圓形絕熱型旋風分離器的水平(99％～99.6％)，較方形分離器的分離效率高1％～2％。
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步說明。
實施例一，當鍋爐容量不大于130t/h時，采用水冷并置式分離器。
圖5為采用水冷型旋風分離器的75t/h循環流化床鍋爐總圖。并聯布置的分離器11將爐膛22和尾部煙道上部12連成整體。具體結構為分離器錐段前部13膜式水冷壁向上通過三通管與爐膛后墻14膜式水冷壁連接共同組成爐膛后墻上部，爐膛后墻在分離器煙氣入口處由部分管子彎曲成入口段15；分離器錐段后部16向上組成分離器導流板和后膜式壁管，并構成尾部上煙道前墻17，尾部上煙道前墻向前彎折進入水冷壁后墻出口集箱組成分離器頂部18；分離器側墻除包覆分離器兩側外還組成水平煙道的兩側墻，并與尾部煙道兩側側墻分別會聚到同一集箱19；尾部煙道后墻20向前彎折構成水平煙道頂部21；分離器膜式壁管分隔板穿過分離器頂部18和水平煙道頂部21，將兩個分離器分隔開，水平煙道也分為左右兩部分。
實施例二，當鍋爐容量大于130t/h時，采用汽冷并置式分離器。
圖6為采用汽冷型旋風分離器的220t/h循環流化床鍋爐總圖，并聯式布置的分離器23和尾部煙道上部24連成整體。具體結構為分離器錐段前部25向上構成分離器前膜式壁管26，前膜式壁管26部分彎曲成入口段27，并向上構成水平煙道前墻，過熱蒸汽進入水平煙道前墻集箱33；分離器錐段后部28向上組成分離器導流板和后膜式壁管，并構成尾部上煙道前墻29，尾部上煙道前墻29一部分向前彎折組成分離器頂部30，并通過三通管與前膜式壁管26連接后進入水平煙道前墻集箱33，一部分直接向上進入尾部煙道前墻集箱34；過熱蒸汽從水平煙道前墻集箱33向后、向下構成水平煙道頂部31和尾部煙道后墻32進入∏形尾部煙道出口集箱35。
分離器側墻除包覆分離器兩側外還組成水平煙道的兩側墻，并進入水平煙道側墻出口集箱36；
分離器膜式壁管分隔板穿過分離器頂部30和水平煙道頂部31進入分隔墻出口集箱37，將兩個分離器分隔開，水平煙道也分為左右兩部分。尾部煙道前墻集箱34、水平煙道側墻出口集箱36、分隔墻出口集箱37與尾部煙道側墻入口集箱38合為整體，過熱蒸汽通過尾部煙道側墻入口集箱38向下構成尾部煙道側墻并進入∏形尾部煙道出口集箱35；
權利要求1．冷卻型旋風分離器，包括分離段(10)和錐段(9)，其特征在于由兩個結構相同的分離器作為整體并聯布置，每個分離器至少有一個煙氣入口(2)和一個煙氣出口芯管(8)，分離器分離段(10)和錐段(9)內部采用全膜式壁管冷卻結構，分離器并聯布置采用膜式壁管分隔板(5)分隔。
2．根據權利要求1所述的旋風分離器，其特征在于所說的分離器分離段內沿煙氣旋轉方向，依次布置有煙氣入口區(A區)、次分離區(B區)和主分離區(C、D區)，主分離區(C、D區)采用圓滑過渡的橢圓弧面(4)，次分離區(B區)布置有膜式壁管導流板(1)，使分離器由膜式壁管導流板(1)、后膜式壁管(3)、橢圓形弧面(4)、膜式壁管分隔板(5)、前膜式壁管(6)組成橢圓形分離段(10)，在分離段的上部有分離器頂部(7)和裝在頂部的出口芯管(8)。
3．根據權利要求2所述的旋風分離器，其特征在于所說的橢圓形弧面(4)的長短軸比在1～1.4之間。
4．根據權利要求1所述的旋風分離器，其特征在于膜式壁管錐段(9)為近正錐體，以分離器橢圓截面長軸對稱布置無偏折。
5．根據權利要求1所述的旋風分離器，其特征在于出口芯管(8)采用沿煙氣流向截面漸擴的錐形結構，出口芯管(8)插入分離段的深度為煙氣入口(2)的高度的0.3～0.8倍。
6．根據權利要求2所述的旋風分離器，其特征在于所說的膜式壁管導流板(1)的弧度隨鍋爐容量的變化而變化。
7．根據權利要求1或2所述的旋風分離器，其特征在于所說的膜式壁管內流動冷卻介質可采用水冷或汽冷。
專利摘要冷卻型旋風分離器,用于循環流化床鍋爐。該實用新型的特點是在現有的水冷方形分離器的基礎上,在次分離區(B區)和主分離區(C、D區)采用了更為特殊的截面結構,在分離器內壁形成光滑的橢圓形的內壁表面,該分離器下部采用正錐體結構并按分離器中心線對稱布置,出口芯管采用錐形結構,兩分離器并聯,通過以上結構達到更高的分離器分離效率,滿足循環流化床鍋爐物料穩定循環和物料平衡的要求,鍋爐布置更加緊湊,使該分離器更有利于循環流化床鍋爐的大型化。
文檔編號B04C5/23GK2463055SQ0120094
公開日2001年12月5日 申請日期2001年1月10日 優先權日2001年1月10日
發明者孫獻斌, 王智微, 蔣敏華 申請人:國家電力公司熱工研究院