影响旋风分离器性能的主要因素.pdf

学ww.ututu.com
余热锅炉2011.1
影响旋风分离器性能的主要因素
邯郸市技术监督局特检所马爱民
旋风分离器是利用离心力把固体颗粒或
液滴从含尘气体中分离出来的静止机械设
1结构尺寸
备,其内部无运动部件。
从结构尺寸上(见图1),旋风分离器的
旋风分离器广泛应用于轻工业和重工直径、高度、气体进口、排气管的形状和大小
业,可用于粉末、涂料、塑料粉、锯屑、木片、金以及排灰管(灰斗)是影响旋风分离器性能的
属颗粒、岩石、矿物碎片及煤粉、谷类、煤和煤主要因素。
灰、催化剂颗粒和石油焦粉的分离和分级,也
可用于各种工艺过程中除雾以及洗涤与钻井
操作中的液体组分的分离。近几年来,在能
源行业,特别是循环流化床(CFB)锅炉这一
清洁环保型动力发电领域、旋风分离器有了
更为广泛的应用。
CFB锅炉独特的流体动力特性和结构使
其具备许多独特的优点:燃料适应性广;燃烧
6
效率高;高效脱硫;氮化物排放低;其它污染
物(CO、HCI、HF等)排放低;负荷调节范围
大,负荷调节快;炉膛面积小,给煤点少等。
其独特的优点使其近十几年在我国得到广泛
的使用,取得较快的发展。
从目前的发展情况来看,循环流化床分
1ー排气管;2-顶盖;3-排灰管;
离装置的种类很多,但主要分为两大类:旋风
4-进气管;5-圆筒体;6-圆锥体
分离器和惯性分离器。旋风分离器结构简
图1旋风分离器
单,分离效率高,广泛用于循环流化床锅炉
中。旋风分离器性能的好坏直接影响到CFB(1)旋风分离器的直径(筒体直径)Do
锅炉的总体设计、系统布置及锅炉运行性能,
般旋风分离器的直径越小,粉尘颗粒
故旋风分离器的性能越来越显得重要,影响所受的离心力越大,旋风分离器的分离效率
旋风分离器性能的因素越来越被重视。
也就越髙。但过小的筒体直径,由于旋风分
影响旋风分离器性能的主要因素分为三离器距离排气管太近,会造成粉尘颗粒反弹
类:结构尺寸、运行条件、固体粉尘的物理性至中心气流而被带走,使分离效率降低。而
质
且,筒体太小容易引起堵塞,尤其是对于粘性
学免兔ww,ututu.com
余热锅炉2011.1
物料。因此,一般筒体直径不宜小于(50
次夹带的机会就更多。再则,旋流核心为负
75)rm。工程上常用的旋风分离器的直径是压,如果设计不当,造成灰斗漏气,就会使粉
在200m以上。如今,旋风分离器的直径也尘的二次飞扬加剧,严重影响分离效率。
日趋大型化,已出现大于1000m,甚至
2运行条件
2000m的大型旋风分离器。
(2)旋风分离器的高度H
(1)进口气速
通常有较髙分离效率的旋风分离器都有
在一定的范围内,进口气速越高,分离效
较大的长度比例。它不但使进入筒体的尘粒率也越高。进口气速っ越大,临界粒径duo越
停留时间增长,有利于分离,而且能使尚未到
分离性能越好。但气速太高,气流的湍
达排气管的颗粒,有更多的机会从旋流核心动程度增加,二次夹带严重。而且,如果气速
中分离出来,减少二次夹带,以提高分离效率。太高,加剧粉尘微粒与旋风分离器壁的摩擦
足够长的旋风分离器,还可以避免旋转气流对使粗颗粒(大于40m)破碎,造成细粉尘含量
灰斗顶部的磨损。但是过长的旋风分离器,会增加。过高的气速,对具有凝聚性质的粉尘
占据较大的空间,对于工程建设不利。
也会起分散作用,这些对分离都是不利的。
(3)旋风分离器的进口旋风分离器的进口主而且气速过大时,压力损失也会急剧上升,能
要有两种型式:轴向进口和切向进口。其中量损耗大大增加。因此,进口气速的选择应
切向进口为最普通的一种进口型式,制造简慎重考虑。
单,用的较多。这种进口型式的旋风分离器(2)气体流量Q
的外形尺寸紧凑。本文第二章所用的设备就
气体流量对总分离效率的影响可以用下
是切向进口。对进口管来说,可以制成矩形式近似计算:
和圆形两种型式。但由于圆形进口管与旋风
7a_/9a
分离器只有一点相切,而矩形进口管其整个
100-7b
高度均与筒壁相切,故一般多采用矩形进口式中:na,ー分别为条件a,b情况下的总
管
分离效率,%;
(4)排气管
Qa,Q。一分别为条件a,b情况下的气体
常见的排气管有两种型式,一种是正常体积流量
的圆筒型,还有一种是下端有收缩型式,这种(3)气体的密度、粘度、压力P
型式的好处是既不影响旋风分离器的分离效
气体的密度越大,临界粒径越大,故分离
率,又可以降低阻力损失。一定范围内,排气效率下降。但是,气体的密度和固体密度相
管直径越小,则旋风分离器的分离效率越高,比,特别是在低压下几乎可以忽略。所以,其
压力损失也越大。反之,分离效率越低,压力对分离效率的影响较之固体密度,也可以忽
损失也越小。
路不计。粘度的影响在计算分离器压力损失
(5)排灰管(灰斗)
也常怱略不计。
排灰管(灰斗)是旋风分离器中最容易被(4)气体含尘浓度
忽视的部分。一般都把它仅看作是排出粉尘
旋风分离器的分离效率,随粉尘浓度的
的装置。其实在分离器的锥度处,气流非常增加而提高。这是因为含尘浓度大时,粉尘
接近高湍流,而粉尘正是由此排出。因此,二
(下转第18页)