[发明专利]烟气轮机工质中的颗粒分离装置

说明书

技术领域

本发明属于能源利用领域，涉及一种烟气轮机工质中的颗粒分离装置。

技术背景

在石油、化工、冶金、水泥等行业，经常会产生不同组分的废气、烟气、低品质蒸汽等副产品。这些副产品简称为烟气，这些烟气如果直接排入大气，不但会浪费大量的能源，而且会对环境造成污染，目前一般采用不同形式的烟气涡轮加以回收和利用。

烟气轮机是能量回收型透平机械，它的工质为炼油、化工、电力和冶金行业工艺过程中产生的具有一定压力的高温废烟气，工质通过烟气轮机膨胀输出轴功，用以驱动其它机械或带动发电机发电。

但由于烟气这种工质中含有大量的微米级尘埃颗粒、大分子团催化剂颗粒、含硫粉末颗粒等，这些颗粒在烟气轮机内流动过程中，对烟气轮机的叶片冲蚀问题非常严重。通常烟气轮机在运行一段时间后，就需要进行大修，更换由于由冲蚀原因而损坏的叶片。例如，上世纪中后期，美国某公司生产的第一台工业用烟气轮机，在俄亥俄州炼厂仅运转了750小时就因冲蚀而报废；我国某大型石化炼油厂在催化裂化工艺过程中使用某型烟气轮机回收能量，在实际运行中由于冲蚀问题，其动叶、静叶更换周期也只有两个月，严重影响了生产装置安全平稳运行，也减低了节能降耗的效能。

工质中的颗粒对叶片的冲蚀问题造成烟气轮机运行周期短、运行成本高、工作不稳定，因此如何解决这一问题对于节能环保意义重大。

发明内容

为解决工质中的颗粒对烟气轮机叶片的冲蚀问题，提出烟气轮机工质中的颗粒分离装置。

本发明的技术方案如下：

一种烟气轮机工质中的颗粒分离装置，包括轴、内环体、连接杆件、外环体、外环内衬套、出气蜗壳和进气管段。轴、内环体、连接杆件组合成为一个整体后，与外环体通过连接杆件共同组成旋转部件；外环内衬套安装在外环体的内壁上；出气蜗壳、进气管段是静止部件，分别安装在两侧，安装时需要保证各部件密封结构的配合。

轴是整个装置的旋转轴，轴的一端与烟气轮机主轴相连，另一端通过过盈配合与内环体相连接。

内环体是一个圆环形状的旋转部件，内环体的一侧带有高低齿式密封结构。

连接杆件是横截面形状为圆形的杆件，3个一组，在内环体的圆周方向成120度方向布置，共计2组。

外环体是由直径不等的两段圆环组成，在两段圆环之间形成阶梯式结构，外环体的两端都带有高低齿式密封结构。

外环内衬套是一个圆环，材料为软金属，其硬度小于烟气中颗粒的硬度。

出气蜗壳是径向出气蜗壳，在蜗壳的内圆上带有高低齿式密封结构。

进气管段的一侧为法兰结构，另一侧带有高低齿式密封结构。

本发明的有益效果是将烟气轮机工质中的大部分颗粒分离出去，减弱了颗粒对烟气轮机叶片的冲蚀程度，烟气轮机的叶片寿命得到延长，不需要频繁地更换叶片，解决了烟气轮机的工作周期短、运行成本高问题，提高了烟气轮机的经济性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1(a)为烟气轮机工质中的颗粒分离装置的结构示意图。

图1(b)为烟气轮机工质中的颗粒分离装置的剖视图。

图2(a)为轴、内环体、连接杆件的连接示意图。

图2(b)为连接剖视图。

图3(a)为内环体的外形图。

图3(b)为内环体的剖视图。图中3-1为内环体的高低齿式密封结构。

图4(a)为外环体的外形图。

图4(b)为外环体的剖视图。图中4-1部分为密封结构，图中4-2为两段圆环之间的阶梯式结构。

图5(a)为外环内衬套的外形图。

图5(b)为外环内衬套的剖视图。

图6(a)为出气蜗壳的外形图。

图6(b)和图6(c)为出气蜗壳的剖视图。

图7(a)为进气管段的外形图。

图7(b)为进气管段的剖视图。

图8为装置的工作示意图。图中A处箭头代表烟气的流动方向，N处箭头代表轴旋转的方向，B处箭头代表颗粒受到的离心力方向，C处为密封结构，D处为阻挡颗粒进入烟气轮机内部的外环体阶梯式结构。

图中：1轴，2内环体，3连接杆件，4外环体，5外环内衬套，6出气蜗壳，7进气管段。

具体实施方式