[发明专利]一种蜗壳式高效分离器

说明书

本发明公开了一种蜗壳式高效分离器，包括直段、锥体段、芯筒和蜗壳，直段和锥体段壁面选用膜式壁结构，膜式壁的冷却管内通入冷却水或冷却蒸汽。蜗壳入口设置在直段的一侧边壁，亦为分离器入口。直段横截面为正多边形；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。蜗壳按照出口截面烟气风速大于25m/s设置。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。锥体段呈三面直立一面倾斜的梯形台状或多面正棱台。本发明具有结构紧凑，分离效率高等优点。

技术领域

本发明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。

发明内容

本发明旨在提供一种蜗壳式高效分离器。

本发明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。

本发明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为本发明所涉及的一种方形蜗壳式高效分离器示意图。