一种旋风分离器的双筒内涡轮中心筒结构的制作方法

本实用新型属于循环流化床锅炉技术领域，涉及一种旋风分离器的双筒内涡轮中心筒结构。

技术背景

旋风分离器是循环流化床锅炉的重要部件，旋风分离器内部的气体流动是一种复杂的三维漩涡流动，携带固体颗粒的气体沿切向进入分离器筒体后，将在分离空间产生强烈的旋流运动。这种旋流运动可以视作兰金组合涡，其外旋流是一种准自由涡，而内旋流的涡核则类似于刚体旋转的涡核。在旋流的外部，气体从上向下运动，然后在中心处从下向上运动。其中，旋流外部区域的气体向下运动对于将分离到壁面的固体颗粒带到旋风分离器底部的排尘口具有重要的作用。对于进入分离空间的颗粒，将受到径向向内的阻力和径向向外的离心力的共同作用。含尘气体自一进入旋风分离器就产生旋转流动，而气体中携带的固体颗粒由于受到离心力的作用，自一进入分离器气固就开始发生分离。

随着循环流化床锅炉容量的增加，分离器结构尺寸，特别是分离器的筒体直径显著提高，大炉型一般采用多个分离器并联布置，对单个分离器的优化设计方面不同设计厂家的处理方式略有不同，但总的出发点都是希望通过改善分离器内的流场来减少颗粒的卷吸和夹带。但从实际应用情况来看，普遍存在分离效率低的问题。因此提高分离器分离效率，加强对细微颗粒的捕捉能力，对于提高循环流化床锅炉的运行水平意义重大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种旋风分离器的双筒内涡轮中心筒结构，提高旋风分离器的分离效率，改善循环流化床锅炉运行的环保性和运行经济性。

为达到上述目的，本实用新型通过如下技术方案实现：

一种旋风分离器的双筒内涡轮中心筒结构，包括插入分离器筒体2顶部的中心筒外筒5，设置在中心筒外筒5内的中心筒内筒6，设置在中心筒外筒5和中心筒内筒6间的中心筒内涡轮7，设置在中心筒内筒6内底部的中心筒导流罩8；

所述中心筒内涡轮7采用螺旋流线型结构，中心筒内涡轮7的叶片旋向与气流旋转方向相异，中心筒内涡轮7的叶片数目为1-8片，叶片切线与圆周方向的夹角即“叶片安放角”为10°～100°；所述中心筒导流罩8为弹头状。

所述的中心筒外筒5插入分离器筒体2的深度h是分离器筒体2高度的5％～20％，中心筒外筒5的直径是分离器筒体2直径的40～70％，中心筒内筒6是中心筒外筒5直径10％～60％。

所述的中心筒外筒5、中心筒内筒6、中心筒内涡轮7、中心筒导流罩8为耐热不锈钢整体铸造而成，耐热不锈钢材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚8～20mm。

所述中心筒外筒5顶部固定方式为自由吊挂式固定，中心筒外筒5和分离器筒体2之间为自由配合，能够相对滑动。

所述中心筒导流罩8的弹头状形状为平头、圆头或椭圆头。

所述的旋风分离器整体阻力为0.5～1.5kPa，分离效率大于99.9％。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.双筒内涡轮中心筒减缓了气流的周期性摆尾，减轻了二次扬尘，改善了旋风分离器内的流场分布，显著提高了分离效率。

2.中心筒内涡轮借鉴了航空发动机的设计原理，分离器运行阻力低，分离效率高；中心筒内涡轮的叶片旋向与气流旋转方向相异，这样可以对气流进行有效的整流，降低阻流和二次涡流。

3.中心筒筒体长度仅为常规设计的一半，制造成本低，中心筒不易变形，整体倾斜中心筒使用寿命长，免更换、免维护。

4.加工制造和现场安装难度低，新建机组和在役机组均易于实现。

附图说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的整体结构示意图(俯视图)。

图3为本实用新型的中心筒内涡轮示意图，其中，图3a为4叶片，图3a为6叶片，图3a为8叶片。

图4为本实用新型的中心筒导流罩示意图，其中，图4a为椭圆头，图4a为平头，图4a为圆头。

图5为本实用新型的整体倾斜中心筒自由吊挂式固定方式示意图。

图6为本实用新型的中心筒内涡轮示意图。

图7为本实用新型与传统中心筒气流摆尾范围的比较，其中，图7a为本实用新型中心筒气流摆尾范围，图7b为传统中心筒气流摆尾范围。

图中：

1——分离器入口烟道 2——分离器筒体 3——分离器椎体

4——分离器立管 5——中心筒外筒 6——中心筒内筒

7——中心筒内涡轮 8——中心筒导流罩

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。但本领域技术人员理解，本实用新型并非只限于这些具体实施方式，任何在本实用新型基础上做出的改进和变化，都在本实用新型的保护范围之内。

具体实施方式一：

某新建480t/h循环流化床锅炉，参见图1至图7，该锅炉2个旋风分离器中心筒采用双筒内涡轮中心筒。分离器筒体2分别与入口烟道1和分离器锥体3相连接，分离器立管4设置在分离器锥体3下部，中心筒外筒5从上部插入分离器筒体2内，中心筒外筒5顶部固定方式为自由吊挂式固定，和分离器筒体2之间为自由配合，热态时能够相对滑动，无膨胀死点。

为提高分离效率，中心筒外筒5和中心筒内筒6内部的中心筒内涡轮7采用4叶片。中心筒外筒5插入分离器的深度是分离器筒体2高度的10％，中心筒外筒5直径是分离器筒体2直径的60％。

为提高强度和使用寿命，中心筒外筒5、中心筒内筒6和中心筒内涡轮7采用耐热不锈钢整体铸造而成，耐热不锈钢材质为Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚15mm。

上述旋风分离器整体阻力为1.2kPa，分离效率99.9％。

具体实施方式二：

某在役240t/h循环流化床锅炉，该锅炉2个旋风分离器中心筒采用常规设计。运行期间带负荷能力不足，原中心筒插入深度是分离器筒体2高度的30％，直径是分离器筒体2直径的40％。

采用双筒内涡轮中心筒方式对锅炉旋风分离器中心筒进行了更换改造，中心筒外筒5插入分离器的深度是分离器筒体2高度的12％，中心筒外筒5直径是分离器筒体2直径的50％，中心筒外筒5顶部固定方式为自由吊挂式固定。

通过上述改造，锅炉可以实现满负荷运行，运行状况和环保特性显著改善。