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由于循环流化床锅炉旋风分离器所处的运行条件不同,并受锅炉整体结构布置上的限制,具有如下结构特点:

(1)筒体直径D大,最大可达8~11m;

(2)筒体高度h矮,通常h≈(1~2)D;

(3)圆锥体高度H-h矮,一般H-h=(1~2)D;

(4)排气管插入深度hc浅,一般hc为进口高度a的50%~100%,即hc=(0.5~1)a｡

旋风分离器通常都是由下部圆锥段与上部筒体组成,就设计原理而言,分离器高度设置的越高,那么烟气流在炉膛中停留的时间也就越长,转圈的次数也就越多,分离的效率也更佳｡但是因为增加了炉膛内分离器的高度,那么分离的效率若想增加就会略微缓慢｡倘若筒体安置的太高,那么旋转烟气流在下降到圆锥段时,离心力将会全部消失,所以,通常情况下,设置筒体高度不超过2D｡考虑到炉膛高度的限制以及分离器的经济性,来确保有足够的返料腿高度等情况｡

圆柱直径能够直接影响分离效率｡筒体的直径越小,那么就会产生越大的离心力,由此,分离效率也会更佳｡筒体直径通常是根据烟气量来决定的｡如果烟气量较大,那么一般情况下,筒体直径也相对较大,因为筒体直径比较大,那么也应该相应的提高进口流速,来确保分离效率｡但是因为进口烟气流速的平方和阻力降成正比,如果要控制阻力,那么进口流速要与其相应,也不能太高,所以在设计过程中限制了增加圆筒体的直径｡这是应该考虑同时使用几个不同类型的分离器,来满足对分离阻力与效率的设计要求｡也要确保在并联的各个分离器中,气流应该属于均匀分布的状态,如若不然,会降低总分离器的效率｡

对分离器的性能来说,圆锥段还是有一定的存在意义的,应用圆锥段能够令主气流变成向上流,而不是最初由下向上的气流,因为在向下的过程中,截面积会一直缩小,在离心力的作用之下,颗粒下移向边界的距离也随之缩短,这样一来,会增加许多阻力,但是却对分离颗粒有着正面的作用｡

因为在循环流化床锅炉当中限制了炉膛的高度,所以圆锥段的高度也随之受到了限制,高度通常为1.5D~2.5D｡

排料口直径的大小能够直接影响锅炉的分离效率｡据实践过程来看,以旋风分离器为例,炉膛中内漩涡核心区的气流直径通常都是中心筒子直径的四分之一｡一般情况下,理论上认为,只要中心筒直径De小于圆锥段的锥顶直径d即可｡这样能够有效防止锥壁接触到漩涡核心区域,避免二次夹带的情况发生｡目前基本都是加大d值,d值通常取1De~1.2De｡过去D值通常取d≤(0.5~0.8)De｡这样能够在圆筒体直径和圆锥段高度之比在一定角度时,形成一个比较大的锥角,这样就能有效避免二次夹带的情况产生｡最后确定锅炉的排料口直径d还应该考虑要和返料机构的立管直径等同,这样能够留有余量,保证返料量的比重｡一般情况下,立管直径通常采用重力流动下与其相关的公式进行计算,固体颗粒流量Qp为因为发生漏风这种情况能够直接影响分离效率,所以立管中料腿的高度需要有足够多的料腿来进行密封工作,还要确保锅炉运作中物料的正常循环｡

从整体结构来讲,设计切向进口的高宽时,要采用比较适当的比例,通常都是应用扁高的矩形｡扁高的进口能够有效地避免过高的压降,还有利于提高分离效率,减少颗粒径向分离的距离,令导入的气流在径向逐渐减弱｡但是又窄又高的进口带来的不方便也有很多,因为设计中增加了进口的高度,那么如果要维持固定的气流旋转圈数,必须要增加筒体的长度,不然也不能提高分离的效率,一般情况下为a/b=2~3,a的值为0.4D~0.75D,b的值为0.2D~0.25D｡

原标题：水(汽)冷分离器设计优化及模块化探讨

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