循環(huán)流化床分離器

1、循環(huán)流化床分離裝置摘要：氣固兩相流中的氣固分離氣固分離器是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵部件，循環(huán)流化床鍋爐采用高溫氣固分離還是中溫氣固分離是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，氣固分離器需要滿足下述要求才能被循環(huán)流化床鍋爐采用：（1） 能有效地連續(xù)工作；（2） 適應(yīng)顆粒濃度變化；（3） 具有較低 的運(yùn)行阻力和較高的分離效率。氣固分離器在循環(huán)流化床中起著重要作用。 它用在循環(huán)流化床鍋爐中不同位置，則起著不同作用。用于循環(huán)流化床鍋爐主循環(huán)回路的氣固分離器主要有旋風(fēng)分離器、慣性分離器兩類。關(guān)鍵字 ：旋風(fēng)分離器、高溫方形分離器、慣性分離器、組合分離器、分離器的性能指標(biāo)、分離器的影響因素引言： 在循環(huán)流化床鍋爐里，通常將分

2、離器布置在鍋爐爐膛出口，以便將高溫?zé)煔饬髦械臒峁腆w物料分離下來進(jìn)入回料斗，再通過回料閥進(jìn)人爐膛繼續(xù)循環(huán)，以便保證爐膛內(nèi)一定的灰濃度同時(shí)也提高了鍋爐的燃燒效率。由于旋風(fēng)筒是裝在爐膛出口，煙溫較高，鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐膛出口溫度一般為800850攝氏度,因此旋風(fēng)簡要求由耐熱材料制作這就是常說的高溫溫旋風(fēng)分離器。除在爐膛出口安裝旋風(fēng)筒的布置方式外，也可采用過熱器、再熱器、 省煤器之后布置旋風(fēng)筒的半塔式布置，此處煙溫較低，一般 400450左右攝氏度，這就是常說的中溫旋風(fēng)分離器。采用中溫旋風(fēng)分離，可以減少分離器體積和避免分離器在高溫下的惡劣條件。旋風(fēng)分離器的缺點(diǎn)是體積大，造價(jià)高。慣性分離器多采用耐溫耐

3、磨的非金屬材料作成，組合成特殊煙氣通道，安裝在循環(huán)流化床鍋爐出口，煙氣流通過分離器各內(nèi)壁時(shí)，固體顆粒被分離下來進(jìn)入料斗再通過回料閥，將分離下來的固體顆粒返回爐膛進(jìn)行循環(huán)。與旋風(fēng)分離器相比， 這類分離器體積較小，適合于循環(huán)流化床鍋爐整體化，但通常分離效率不佳，需要串聯(lián)一個(gè)效率更高的分離器作為性能補(bǔ)償。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)興起之前，氣固分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、建材、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域，在電力行業(yè)則著重于煤粉爐或?qū)尤紶t的煙氣除塵。與循環(huán)流化床鍋爐分離器不同的是，前者的目的是凈化煙氣，盡可能降低粉塵排放，其所處理的流動(dòng)介質(zhì)（ 煙氣 ） 一般含塵濃度不高（大多小于0. 1kg/m3）,溫度較低（小于20

4、0。C）,粉塵粒度較細(xì)微（多在15 tm 以下 ） ；循環(huán)流化床鍋爐分離器的目的是分離、收集循環(huán)灰，注重物料的順暢流動(dòng)與可靠回送，所處理的兩相流煙氣介質(zhì)固體成分含量非常高 （約為2 5kg/Nm城更高），溫度比較高（一般約為850。C）,固體顆粒粒度分布也很寬（從 幾近零微米至幾百微米） 。所有這些差異使得循環(huán)流化床鍋爐氣固分離技術(shù)有自己的獨(dú)特性。多年來，借鑒煙氣除塵器和化工用分離器的設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，眾多電力設(shè)備生產(chǎn)商開發(fā)出了多種多樣的循環(huán)流化床鍋爐氣固分離器。下面按一般習(xí)慣對其作分類介紹一、氣固分離器的分類用于氣固分離的分離器種類非常多，按不同的分離機(jī)理、工作環(huán)境等有不同的分類方法。如按工作

5、溫度不同可分為高溫分離、中溫分離、常溫分離和低溫分離； 按排灰的情況可以分成干式和濕式。最常見的分類是按作用力的情況分成四大類：機(jī)械力分離、靜電分離、過濾分離和濕法分離。機(jī)械力分離中主要包括重力沉降、慣性力分離、離心分離（ 主要有旋風(fēng)分離器、旋轉(zhuǎn)分離器等）。循環(huán)流化床鍋爐中最常用的是慣性分離器和旋風(fēng)分離器。（ 一 ） 旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器是目前在循環(huán)流化床燃燒技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用最多的氣固分離裝置。該裝置最常見的型式由圓柱形旋流筒體和圓錐形加速段兩部分構(gòu)成。兩相流氣體沿切向引入簡體后主體部分以筒壁為邊界作螺旋向下運(yùn)動(dòng)，此為外旋氣流。旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使重度大于氣體的固體顆粒脫離氣體主流匯聚到筒壁，并在進(jìn)

6、VI 動(dòng)量和重力的作用下沿筒壁下滑至加速段由其下口排出后經(jīng)料腿、回灰閥等回送到爐膛。旋轉(zhuǎn)下降的外旋氣流到達(dá)錐體后受圓錐形壁面制約而向分離器中心收縮， 由于旋轉(zhuǎn)矩不變，故其切向速度不斷提高。當(dāng)氣流到達(dá)錐形加速段下端某一位置時(shí)，開始以同樣的旋轉(zhuǎn)方向反彈上升，繼續(xù)作螺旋形流動(dòng)，形成內(nèi)旋氣流。失去所攜固體成分的內(nèi)旋氣流經(jīng)排氣芯管離開分離器，少部分未被捕集的細(xì)小顆粒也隨之逃逸。旋風(fēng)分離器內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣固分離的氣體運(yùn)動(dòng)可以分為切向速度和徑向速度。通常測量旋風(fēng)分離器內(nèi)部特性時(shí)還要包括全壓和靜壓分布。（1） 切向速度口切向速度主導(dǎo)著氣固分離。排氣管以下任一截面切向速度沿著半徑方向的變化可分為三個(gè)區(qū)，靠近器壁的I 區(qū)

7、內(nèi)切向速度為常數(shù)，稱為自由旋流區(qū)。該區(qū)中:%=2. 15V：式中Ui 進(jìn)口速度；Fi 旋風(fēng)分離器進(jìn)口截面積;Do排氣筒直徑；De分離器直徑。在分離器中心到具有最大切向速度處，v/r=常數(shù)vt/r二常數(shù), 在這兩個(gè)區(qū)之間，vt/rn二常數(shù)式中，r指半徑，n稱為速度分布指數(shù)，一般在0.50. 9之間。n=1一(1 0. 668Doo 14)(T/283)o - 3徑向速度1%理想條件下，平面旋轉(zhuǎn)流可近似看作平面勢流與平面點(diǎn)匯組成假設(shè)徑向速度分布均勻就有：叫工(2 3)式中q進(jìn)人分離器的氣體流量；H1半彳全為r的理想圓柱高；分離效率和分離器阻力氣固分離器效率 定義為分離器捕集的顆粒量與進(jìn)入分離器顆粒

8、量之比。 為進(jìn)一步表明分離器的工 作能力，引進(jìn)分級效率的概念。分級效率是分離器對某一尺寸顆粒的分離效率，兩者之間有如F關(guān)系：用=£?；騐 =八 d”&)(2-4)式中71(d.) 分離器的分級效率。循環(huán)流化床鍋爐有一個(gè)特殊定義的參數(shù)一一循環(huán)倍率。在其類型鍋爐上，循環(huán)倍率是一個(gè)工質(zhì)循環(huán)方面的概念， 而在循環(huán)流化床鍋爐上，循環(huán)倍率R指的是 單位時(shí)問經(jīng)過氣固分離器送回爐膛的顆粒量與給煤量的比值。 因此，氣固分離器 的分離效率是一個(gè)與循環(huán)倍率緊密關(guān)聯(lián)的參數(shù)。氣固分離器分離效率和循環(huán)倍率之間的關(guān)系可由下式表述式中耳分離器效率；G 單位時(shí)間分離器送回爐膛的顆 粒量：ailLBAm + G

9、c = Ge單位時(shí)間逸出爐膛的顆粒??；1 - ctaR循環(huán)倍率；- Cf#飛灰含碳量；4飛灰份額：收到基灰分。分離器效率是一個(gè)十分重要的運(yùn)行參數(shù)， 它發(fā)生變化后，會(huì)相繼影響到主顆粒循 環(huán)回路中各處的顆粒尺寸分布、顆粒停留時(shí)間、燃盡程度、脫硫效果、運(yùn)行床溫, 甚至鍋爐負(fù)荷。當(dāng)一個(gè)分離器無法滿足分離效率要求時(shí)，可以串聯(lián)一個(gè)分離器， 此時(shí)的分離效率為：牛二次十（1 -分離器工作阻力是衡量分離器 性能的重要參數(shù)，它取決于分離器結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件。通常用離心分離原理經(jīng)驗(yàn)公 式表達(dá)Ap 二/2式中 Ap分離器阻力；e阻力系數(shù)；p算氣流密度； u氣流速度口用于循環(huán)流化床鍋爐的旋風(fēng)分離器處于高溫狀態(tài)工作，可以分為

10、絕熱型和冷卻型 兩大類。絕熱型分離器最外層的殼體由鋼板卷制而成，內(nèi)襯由絕熱材料和耐磨耐 火材料組成，厚度一般為300mm分離器本身不吸熱。具特點(diǎn)是制造簡單、初投 資較低，但可靠性差、運(yùn)行維修費(fèi)用高和冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間長。冷卻型又稱為吸熱型, 分為水冷和汽冷兩種。殼體由蒸汽或水冷卻的膜式壁組成，內(nèi)襯僅為耐磨耐火材 料，厚度一般為 50mm絕熱型分離器和冷卻型分離器的結(jié)構(gòu)如圖所示。E3J 2 一二*1A和 R MS SI# 0 KiJ E 步步 *5 號界 Ml tA 3e : -f “ *t.采用水冷時(shí)，分離器和爐膛的連接不需膨脹節(jié)； 采用汽冷時(shí)，需要補(bǔ)償熱膨脹量 較小的膨脹節(jié)。其特點(diǎn)是制造復(fù)雜、造價(jià)

11、較高，但運(yùn)行可靠，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間短、 效率高，壽命長。給出了絕熱型和冷卻型分離器的技術(shù)特點(diǎn)比較比較內(nèi)容扃溫絕熱型旋風(fēng)分離器高溫掙卻型旋風(fēng)分離器水冷汽冷能形水除初始投賁費(fèi)用較低高較高盾行可靠性較好內(nèi)襯組成絕語+耐磨耐火材料耐搟耐火材料熱慣性較大較小使用壽命較短長冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間長'較短運(yùn)行散熱極失較大r較小系統(tǒng)復(fù)雜性簡單校復(fù)雜分隔器月重重較輕與爐原的關(guān)系分開布置分開布置整體布置內(nèi)襯厚度_ 300mm-50nun內(nèi)村施工難度較X較小蟒脹節(jié)需蹙1需要不需要鍋爐模塊放大性差差好檢修維護(hù)T作量較大較小內(nèi)襯磨損率|較大較小_結(jié)渣可能性較大較小有人將絕熱型分離器稱為第一代，冷卻型分離器稱為第二代，而將方形

12、分離器稱 為第三代圓筒形高溫旋風(fēng)氣固分離器典型的高溫氣固分離器包括旋風(fēng)分離器 （絕 熱式和冷卻式）和慣性分離器。旋風(fēng)分離器是利用離心原理進(jìn)行氣固分離的裝置，主要分為高效分離器和大流量 分離器兩大類。在結(jié)構(gòu)上主要分為長錐體、圓筒體、擴(kuò)散式和旁通型。分離器的 主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-3和表2-5所示。投人運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐的旋風(fēng)分離器的主要工作特性包括入口顆粒濃度、入口顆粒尺寸及其分布、d50 d90給出了已經(jīng)投運(yùn)的典型循環(huán)流化床鍋爐使用的旋風(fēng)分離器的定性尺寸和主要性能。表 2-6循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器性能表2/循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器性能用戶和煤種鍋於容量 /t * h - 1分離器直徑/m/d

13、 如/jim大連春海集團(tuán)，煙煤I 1304.2ig47湖北松木杯公司，客質(zhì)貧煤1304,2545_洛陽華潤熱電公司，無煙煤2205.024M山東恒通北工集團(tuán)，黃煤2405.42156濟(jì)寧華能電廠,煙煤4008.02547烏達(dá)熱電公司，海煤4808.02277旋風(fēng)分離器與循環(huán)流化床鍋爐爐膛匹配是一個(gè)重要的幾何和鍋爐性能要求。圖24和表2-7給出了旋風(fēng)分離器與鍋爐爐膛之間的配合。影響分離器工作性能的因素包括：簡體直徑、進(jìn)口風(fēng)速、煙氣溫度、顆粒尺寸、顆粒濃度、進(jìn)口通道結(jié)圖214 分離*尺寸與構(gòu)和尺寸中脖尺寸的配合絕熱式高溫氣固分離器存在以下幾個(gè)問題： 一是絕熱結(jié)構(gòu)使得未燃可燃物可以在分離器中繼續(xù)燃燒

14、，通常不希望分離器受到結(jié)焦的威脅；二是保溫層厚度較厚， 要求鍋爐的啟動(dòng)時(shí)間較長，且保溫材料容易脫落，體積龐大，支架的鋼材消耗量 較大。為克服這些問題，F(xiàn)osterWheeler公司設(shè)計(jì)了冷卻式旋風(fēng)分離器（水冷或 汽冷）。冷卻式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、成本高，除了大型循環(huán)流化床 鍋爐外采用的比較少。循環(huán)流化床鍋爐所使用的主要是旋風(fēng)分離器。除此之外，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和整體布置的不同，旋風(fēng)分離器還有其它的型式，如臥式旋風(fēng)分離器、下排氣旋風(fēng)分離器等等，這些分離器多為專利。方形高溫氣周旋風(fēng)分離器方形高溫分離器可以是正方形、矩形或多邊形結(jié)構(gòu)。由于采用較多的是正方形，故稱為方形分離器。采用冷卻結(jié)構(gòu)時(shí)可以大

15、大降低制造困難和制造成本。方形分 離器有一個(gè)單獨(dú)定義的參數(shù)一一圓形度，其定義為:%二分離器氣相空間周長/包含氣相空間的圓周長（28）由此定義可知,形分離器的薪=1.方形分離器的九16 / 141*273白設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證演L1,最好大于L 15口方形分離器可 以十分緊湊地在循環(huán)流化床鍋爐上布置，返料器與分離器的聯(lián)系也卜分方便口方形分離器的結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，主要2構(gòu)參數(shù)有8個(gè)，分別是：人口高度（n） 和寬度（b）、特征尺寸（D）、直段高度（h）、總高度（H）、芯筒直徑（d）、芯筒插入深度（s）和排灰口寬度（B）圖2-5 人口帶加速段:的方形分離需結(jié)構(gòu)事數(shù)旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器是典型的氣固分離設(shè)備

16、，應(yīng)用最多的是低溫氣固分離。循環(huán)流化床鍋爐的旋風(fēng)分離器在高溫條件下工作，按照低溫設(shè)計(jì)的旋風(fēng)分離器的性能會(huì)發(fā) 生很大變化。高溫工作時(shí)，旋風(fēng)分離器有如下特點(diǎn)：（1）采用較短的渦旋導(dǎo)向管； （2）螺旋人口優(yōu)于切向人口 ；（3）雷諾數(shù)太高分離效率會(huì)下降；（4）為返料方便，分離器直段通常較短。為滿足這些特殊要求，在運(yùn)行阻力和分離效率適當(dāng)折中的 條件下，可按下述步驟設(shè)計(jì)循環(huán)流化床鍋爐的旋風(fēng)分入口氣體速度：/=18 35mzs按下式計(jì)算旋風(fēng)分離器的直徑：= W %皿）式中q氣體流量； N分離器個(gè)數(shù)。按表2-8確定相關(guān)尺寸。（4）計(jì)算分離器的下錐角。（5）校核分離器下部立管直徑，保證返料量：返料量 =2. 2

17、9X立管中固體的表觀 密度X/立管直徑（6）計(jì)算沉降速度，檢查是否有再夾帶。旋風(fēng)分離器的顆（7）按圖選取旋轉(zhuǎn)圈數(shù)IV c,用下式計(jì)算顆粒的切割直徑d引4不歷必叵麗遢二M（243）（8）按圖選取某一粒徑顆粒的分離效率，顆粒濃度的影響按圖進(jìn)行修正?？偟姆?離效率都是采用經(jīng)驗(yàn)公式或?qū)嶒?yàn)結(jié)果確定。（二）慣性分離器慣性分離器是利用某種特殊的通道使介質(zhì)流動(dòng)的路線突然改變，固體顆粒依靠自身慣性脫離氣體軌跡從而實(shí)現(xiàn)氣固分離。這種特殊通道可以專門設(shè)計(jì)成型 （如S型分離器、U刑外套裝、十b可以誦1葉布謝墻豐元件央空瑚f加槽玨!J 分離器、百葉窗分離器）。型分離器），也可以通過布設(shè)撞擊元件來實(shí)現(xiàn)（如槽型 分離器、百

18、葉窗分離器）。慣性分離器結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，與鍋爐匹配性好，熱慣性小，流動(dòng)阻力一般也不高。缺點(diǎn)主要是分離效果欠佳，特別是對慣性小、跟蹤性好的細(xì)微顆粒捕 集效果差。因此，在循環(huán)流化床鍋爐中幾乎不可能利用單獨(dú)的慣性分離器來滿足 工程要求。目前慣性分離器主要作為預(yù)分離裝置應(yīng)用于小型循環(huán)流化床鍋爐，或改進(jìn)型鼓泡流化床鍋爐。（三）組合分離器組合式分離器不是一個(gè)單獨(dú)的分離裝置，它常由二級甚至三級分離器串聯(lián) （有時(shí)還有并聯(lián)）布置而成。用以構(gòu)成組合式分離器的基本元件一般仍是前面介紹 的兩種裝置，布置方式可以采用兩級旋風(fēng)分離器用聯(lián)、或兩級慣性分離器串聯(lián)， 也可以安排先慣性分離器、再旋風(fēng)分離器的組合方式，等等。精

19、心設(shè)計(jì)的組合式 分離器能達(dá)到令人滿意的分離效率，B&W公司在大型循環(huán)流化床鍋爐中有采用兩 級槽型分離器加尾部多管旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)。不過，組合式分離器提高分離效率 的代價(jià)是系統(tǒng)復(fù)雜、成本增加、可靠性降低、適用性變差，所以難以推廣。從現(xiàn) 有經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件與國家環(huán)保要求來看，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是我國電力及其它 相關(guān)行業(yè)最切合實(shí)際的選擇。當(dāng)前循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)是大型化，而大型化的主要難點(diǎn)則在于大型分離器的研制。根據(jù)國內(nèi)外普遍的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 作綜合比較，可以看出旋風(fēng)分離器因在眾多分離裝置中最成熟可靠而備受青睞， 世界各國的動(dòng)力設(shè)備生產(chǎn)商所進(jìn)行的改進(jìn)和創(chuàng)新也大都以此為基礎(chǔ)。Fw公司（及

20、其合并的Ahlstrom公司）在循環(huán)流化床燃燒技術(shù)領(lǐng)域、特別是在氣固分離器制造 方面現(xiàn)占據(jù)著國際領(lǐng)先地位，Ahlstrom開發(fā)的Pyroflow Compact緊湊型分離器 給旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)注入了新思想。二、分離器性能的評價(jià)指標(biāo)評價(jià)分離設(shè)備的主要性能有：表示分離效果的分離效率叩以及分級分離效率 r/i ;表示能耗指標(biāo)的壓降 p；表示生產(chǎn)能力的處理氣量 Q。；表示經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的 單位處理量的造價(jià)、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用以及壽命等。其中分離效率和分級分離效率是 最主要的評價(jià)指標(biāo)。（一）分離效率對每臺分離設(shè)備而言，分離效率的定義為單位時(shí)間內(nèi)捕集的題粒重量 以蛆n 曲q=藪麗內(nèi)矍人研（腳福陰（一）岳,出口蟆-CJ

21、g小m3）匕.必）史1-1 人口氣體中面粒濃度小mD有時(shí)因分離效率很高，不便比較，而且主要目標(biāo)是要控制出口濃度Co（gANm3）,所以也可以采用另外一些指標(biāo)來表示分離效果，如有帶出率F 士*=1 - q（2-70）凈化揖數(shù)D L二認(rèn)同各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的關(guān)系如衣？5所示。V f M )<*<*1 二二!10*1 .F ”j1 11o, . _ F -多 ,一芬如內(nèi)于+ J 足工汨（二）分級分離效率設(shè)進(jìn)入分離器的物料中，某一粒徑咖i的顆粒在全部物料內(nèi)所占的重量比例 為fi ,出口凈化氣中的物料中該粒徑顆粒所占的重量比例為廠fe,捕集下來的物料中該種顆粒所占的重量比例率為fc ,則該顆粒的分

22、離效率稱為“分級分離效率”，定義為一部力-2）?(2-72)由上可知,分離效率是對進(jìn)入分離器的整個(gè)物料群而言的，所以它不僅隨分離器的不同而變 化，而且對于同一分離器，還隨人口物料的粗細(xì)而變化。為此，分離效率不宜用 來比較分離器本身性能的高低，除非所用的人 日物料完全一樣。分級分離效率 則是對某個(gè)粒徑而言的，這樣就與入口物料的粗細(xì)無關(guān)，只取決于分離級分離效 率則是對某個(gè)粒徑而言的，這樣就與入口物料的粗細(xì)無關(guān)，只取決于分離器本身 性能及單個(gè)顆粒的本身性質(zhì)，所以用它來衡量分離器的性能比較適宜。（三）兩種效率的關(guān)系分離器的總分離效率和分級分離效率之間存在下面的關(guān)系式，即7 . 1 -（ 1 7）方 -

23、 17 夕（2 - 73）5 - t a/4舟-中（2 - 74）i 1 Vv yJ d式中 /, 物料的分布密度.!>顆粒的IS積分布一三、分離器的影響因素影響氣固分離器性能的主要因素包括： 分離器進(jìn)口結(jié)構(gòu)、中心管尺寸、筒體直徑 等結(jié)構(gòu)因素和進(jìn)口速度、運(yùn)行溫度和顆粒濃度等操作因素。 從運(yùn)行角度看，運(yùn)行 溫度的影響是通過煙氣物性（密度和黏度）改變顯示的。煙氣的黏度是溫度的單值函數(shù)，煙溫升高時(shí)，煙氣的黏度隨之升高，對顆粒的裹挾作用加強(qiáng)，致使分離效率下降。有數(shù)據(jù)顯示，某旋風(fēng)分離器20下工作時(shí)，對lOla,m 顆粒的分離效率為84%,而在5000c下工作時(shí)，對101山m顆粒的分離效率降為78%

24、。煙氣的密度也是溫度的單值函數(shù)，但由于煙氣密度與飛灰顆粒密度相比太小，其變化對分離效率影響很小。但煙氣密度變化對分離器運(yùn)行阻力影響較大，煙氣密度變化與溫度變化成反比，分離器阻力與氣體密度成正比。因此， 煙溫升高時(shí)分離器阻力下降。隨著顆粒濃度提高，分離效率隨之提高，但達(dá)到一定濃度后，排出的粉塵量也隨之升高。同一旋風(fēng)分離器分離效率田隨顆粒濃度C的變化旋風(fēng)分離器存在一個(gè)臨界顆粒濃度。在低于某一濃度前，隨著顆粒濃度上升，分離效率隨之升高。超過臨界濃度后，分離效率下降。該臨界值與分離器類型和操作條件有關(guān)。進(jìn)口煙氣速度說到底是一個(gè)分離器結(jié)構(gòu)問題。由于鍋爐容量一定，產(chǎn)生的煙氣量是固定的。分離器是鍋爐爐膛后的

25、第一個(gè)裝置，煙氣量沒有機(jī)會(huì)降低， 煙氣進(jìn)口速度就是分離器進(jìn)口面積的單值函數(shù)。煙氣進(jìn)口速度對分離效率和運(yùn)行阻力都有重大影響。實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)行阻力與煙氣進(jìn)口速度的1 5 2 次方成正比。進(jìn)口速度越高分離效率越高，但運(yùn)行阻力也越大。但達(dá)到一定速度后，分離效率開始下降，顯示氣固分離器有一個(gè)臨界進(jìn)口速度。為獲得分離器的最佳分離效率和最低運(yùn)行阻力，即獲得可以接受的分離器阻力和分離效率的折中，需要研究分離器的主要結(jié)構(gòu)尺寸。通常認(rèn)為旋風(fēng)分離器的主要結(jié)構(gòu)包括筒體直徑、進(jìn)口結(jié)構(gòu)、中心筒尺寸、分離器高度等。(1) 簡體直徑的影響。筒體直徑是旋風(fēng)分離器的核心尺寸。一些重要的設(shè)計(jì)參數(shù)都被整理成與筒體直徑的比值。隨著筒體直

26、徑增大，氣固分離的離心力減弱，分離效率下降。決定筒體直徑的首要因素是處理的煙氣量多少。當(dāng)處理的煙氣量達(dá)到一定量后，分離效率和運(yùn)行阻力都不允許進(jìn)一步增大筒體直徑，解決的辦法就是采用多個(gè)并聯(lián)的旋風(fēng)分離器。(2) 進(jìn)口結(jié)構(gòu)的影響。旋風(fēng)分離器進(jìn)口結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)方面的因素：個(gè)是進(jìn)口結(jié)構(gòu)，一個(gè)是進(jìn)口尺寸。進(jìn)口結(jié)構(gòu)分為切向式和蝸殼式。前者簡單后者復(fù)雜，但后者可以使進(jìn)口氣流平滑，降低運(yùn)行阻力，提高分離效率，采用的比較多。進(jìn)口尺寸指的是煙氣進(jìn)口的高寬比。通常取進(jìn)口寬度為口=( 筒體直徑一排氣筒直徑)2,圖寬比為23。(3)中心筒的影響。一定范圍內(nèi)，中心筒直徑越小，分離效率越高而運(yùn)行阻力越 高。通常取中心筒直徑為簡

27、體直徑的 30%50%。中心筒長度的關(guān)鍵在于中心 筒在分離器上的插入深度。插入深度過大或過小對分離效率和運(yùn)行阻力都有明顯 影響。隨著插入深度增加，分離效率提高而運(yùn)行阻力下降。當(dāng)中心筒插人深度達(dá) 到進(jìn)口管高度的40%50%時(shí)，分離效率達(dá)到最高值而運(yùn)行阻力達(dá)到最低值然 后分別下降和升高。研究表明中心筒插入深度的最佳值為進(jìn)口管高度的近一半 處。分離器高度的影響。分離器高度指的是分離器筒體高度和錐體高度之和。但 分離器高度不是一個(gè)孤立的參數(shù)，它受制于循環(huán)系統(tǒng)高度，即返料器高度、立管 高度和分離器高度。這三個(gè)高度的總和要與鍋爐爐膛相配合。以循環(huán)流化床鍋爐為目標(biāo)的旋風(fēng)分離器研究，目前還沒有公認(rèn)的優(yōu)秀方法。但相似?；碚撌浅?熟的，旋風(fēng)分離器曾進(jìn)行過大量理論和實(shí)驗(yàn)研究。在高溫實(shí)爐上進(jìn)行旋風(fēng)分離器 詳細(xì)研究幾乎沒有可能性，但在實(shí)驗(yàn)室中，特別是冷態(tài)下的研究可以達(dá)到所有的