第一篇：旋風(fēng)分離器技術(shù)協(xié)議書20070910

技 術(shù) 協(xié) 議 書

旋風(fēng)分離器(V1315A/B/C)

甲方：滕州鳳凰化肥有限公司

乙方：青島康泰重工機(jī)械有限公司

2007年9月10日

滕州鳳凰化肥有限公司（以下簡(jiǎn)稱甲方）與青島康泰重工機(jī)械有限公司（以下簡(jiǎn)稱乙方）就1.3條所列設(shè)備的技術(shù)事宜進(jìn)行洽談，經(jīng)雙方友好協(xié)商，達(dá)成如下協(xié)議。本技術(shù)協(xié)議作為商務(wù)合同的一部分，與商務(wù)合同具有同等法律效力。

1、總說明

1.1本技術(shù)協(xié)議適用于滕州鳳凰化肥有限公司氣化系統(tǒng)旋風(fēng)分離器的供貨范圍和制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收采用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和必須遵循的相關(guān)文件以及招、投標(biāo)技術(shù)要求。

1.2本協(xié)議提出的是最低限度的要求，并未對(duì)一切細(xì)節(jié)作出規(guī)定，也未充分引述有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的條文，乙方應(yīng)保證提供符合本技術(shù)協(xié)議和施工圖的產(chǎn)品。

1.3 甲方采購的設(shè)備基本數(shù)據(jù): 類別(級(jí)別)主要受壓元件材料 設(shè)計(jì)壓力/MPa 設(shè)計(jì)溫度/設(shè)℃?zhèn)鋬糁?Kg 數(shù)量 二類（D2）16MnR+00Cr17Ni14Mo2 7.2 280 56980 三臺(tái) 1.4乙方對(duì)所供設(shè)備及工作的質(zhì)量負(fù)有全部責(zé)任。乙方的設(shè)備應(yīng)完全符合本協(xié)議規(guī)定的條款和甲方提供的施工圖要求。

1.5乙方應(yīng)接受甲方或其指定的第三方監(jiān)檢，但甲方或其指定的第三方的監(jiān)檢并不解除乙方的責(zé)任。甲方對(duì)乙方文件的審核，不能減輕或取消乙方對(duì)所供設(shè)備應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任和義務(wù)。

1.6乙方提供的技術(shù)文件中的文字和計(jì)量單位，均采用簡(jiǎn)體中文和中華人民共和國法定計(jì)量單位。

1.7雙方有關(guān)設(shè)備的變更單（如果有）作為該協(xié)議的有效部分。

1)原材料和外購件檢查及復(fù)驗(yàn) 2)產(chǎn)品試板

3)主焊縫RT，UT，MT，PT 4)設(shè)備最終水壓或氣壓試驗(yàn)

4.2 乙方在達(dá)到監(jiān)造點(diǎn)前一周通知甲方現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)檢，甲方代表應(yīng)按時(shí)參加監(jiān)檢，并簽署監(jiān)檢意見，甲方代表未認(rèn)可前，乙方不得進(jìn)行下道工序制作。否則，甲方代表有權(quán)令其返工，費(fèi)用及工期由乙方負(fù)責(zé)。如甲方不能按時(shí)參加監(jiān)檢，乙方有權(quán)按其質(zhì)保體系進(jìn)行監(jiān)檢，簽字，甲方應(yīng)予確認(rèn)。不管甲方是否簽字確認(rèn)，事后如甲方對(duì)上道工序提出異議，乙方應(yīng)予配合重新檢查，如檢查合格，則甲方應(yīng)付給乙方檢查費(fèi)用并順延工期；如不合格，則整臺(tái)設(shè)備需重新檢查，直至各監(jiān)造點(diǎn)都合格，發(fā)生的費(fèi)用及工期由乙方負(fù)責(zé)。

4.3甲方或委托代表有權(quán)親自觀察任何一項(xiàng)試驗(yàn)和檢驗(yàn)，代表在場(chǎng)觀察試驗(yàn)的進(jìn)行并不免除乙方對(duì)本設(shè)備承擔(dān)的責(zé)任。

4.4 設(shè)備的最終驗(yàn)收在甲方安裝施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

5、技術(shù)文件交接和技術(shù)交底 甲方聯(lián)系人的方式：

趙瑞同 手機(jī)：*** 電 話：0632-2366659 傳 真： 0632-2366271 郵 箱： fhgsjsb@sina.com 乙方聯(lián)系人的方式：

劉繼成 手機(jī)：*** 電 話：0532-85066311

6.3設(shè)備在質(zhì)保期滿前，如因乙方原因造成的質(zhì)量問題，乙方應(yīng)免費(fèi)修復(fù)、更換；修復(fù)、更換后的零部件保質(zhì)期為12個(gè)月；如因甲方原因造成的問題，乙方也應(yīng)及時(shí)修復(fù)和更換，其費(fèi)用由甲方承擔(dān)。

6.4乙方應(yīng)承擔(dān)因制造缺陷而造成的設(shè)備不能正常操作或操作條件惡化的責(zé)任，如出現(xiàn)應(yīng)及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行修復(fù)或整體更換，并承擔(dān)因此而發(fā)生的一切費(fèi)用。

6.5設(shè)備及其附件所使用的材料、制造工藝及檢驗(yàn)要求，均應(yīng)不低于國家和行業(yè)等制定頒發(fā)的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。材料的選擇應(yīng)按施工圖紙中的要求進(jìn)行，材料變更必須征得甲方的同意，乙方應(yīng)做好記錄，并附在相應(yīng)的資料中。

7、供貨范圍和工作范圍 7.1乙方的供貨范圍 1)設(shè)備本體 2)基礎(chǔ)模板

3)施工圖明細(xì)欄中注明的所有附件（注明不包括的除外）4)設(shè)備銘牌（不銹鋼）及支架 5)特殊工具（如果需要）6)設(shè)備本體墊片備用2套

7）與外部連接的配對(duì)法蘭及緊固件和密封件。8)10%設(shè)備本體法蘭及接管法蘭連接螺栓、螺母； 9）設(shè)備拆裝專用工具（如果有）。7.2 乙方的工作范圍

第二篇：旋風(fēng)分離器工作原理

旋風(fēng)分離器工作原理

當(dāng)含塵氣體由切向進(jìn)氣口進(jìn)入旋風(fēng)除塵器時(shí)，氣流由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿除塵器內(nèi)壁呈螺旋形向下、朝向錐體流動(dòng)，通常稱此為外旋氣流。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，將相對(duì)密度大于氣體的粉塵粒子甩向除塵器內(nèi)壁面。粉塵粒子一旦與除塵器壁面接觸，便失去徑向慣性力而依靠向下的動(dòng)量和重力作用沿壁面下落，進(jìn)入排灰管。旋轉(zhuǎn)下降的外旋氣流到達(dá)錐體時(shí)，因圓錐形的收縮而向除塵器中心靠攏。根據(jù)旋矩不變?cè)?，其切向速度不斷提高，粉塵粒子所受離心力也不斷加強(qiáng)。當(dāng)氣流到達(dá)錐體下端某一位置時(shí)，即以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從除塵器中部由下反轉(zhuǎn)向上繼續(xù)做螺旋形運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成內(nèi)旋氣流。最后凈化氣體經(jīng)排氣管排出，但仍有小部分未被捕集的粉塵粒子也隨之排出。自進(jìn)氣管流入的另一小部分氣體則向除塵器頂蓋流動(dòng)，然后沿排氣管外側(cè)向下流動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)排氣管下端時(shí)，即反轉(zhuǎn)向上跟隨上升的內(nèi)旋氣流一同從排氣管排出，分散在這一部分氣流中的粉塵粒子也隨同被帶走。

旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣固分離裝置。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無運(yùn)動(dòng)部件、制造安裝投資較少、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定、受含塵氣體的濃度和溫度影響較少、壓損中等、動(dòng)力消耗不大，所以廣泛用于許多領(lǐng)域。

第三篇：旋風(fēng)分離器的工藝計(jì)算

旋風(fēng)分離器的工藝計(jì)算

目錄

一.前言...........................................................................................................................3 1.1應(yīng)用范圍及特點(diǎn)...................................................................................................3 1.2分離原理.............................................................................................................3 1.3分離方法.............................................................................................................4 1.4性能指標(biāo)............................................................................................................4 二.旋風(fēng)分離器的工藝計(jì)算...............................................................................................4 2.1旋風(fēng)分離器直徑的計(jì)算.......................................................................................5 2.2由已知求出的直徑做驗(yàn)算....................................................................................5 2.2.1計(jì)算氣體流速.............................................................................................5 2.2.2計(jì)算旋風(fēng)分離器的壓力損失........................................................................5 2.2.3旋風(fēng)分離器的工作范圍...............................................................................6 2.3進(jìn)出氣管徑計(jì)算..................................................................................................6 三.旋風(fēng)分離器的性能參數(shù)...............................................................................................6 3.1分離性能............................................................................................................6 3.1.1臨界粒徑dpc...............................................................................................7 3.1.2分離效率....................................................................................................8 3.2旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降...........................................................................................8 四.旋風(fēng)分離器的形狀設(shè)計(jì)...............................................................................................9 五．入口管道設(shè)計(jì)..........................................................................................................10 六.塵粒排出設(shè)計(jì)...........................................................................................................10 七.算例（以天然氣作為需要分離氣體）.........................................................................11 7.1工作原理............................................................................................................11 7.2基本計(jì)算公式....................................................................................................12 7.3算例..................................................................................................................13 八.影響旋風(fēng)分離器效率的因素.......................................................................................15 8.1氣體進(jìn)口速度...................................................................................................15 8.2氣液密度差.......................................................................................................15 8.3旋轉(zhuǎn)半徑..........................................................................................................15 參考文獻(xiàn)........................................................................................................................15

旋風(fēng)分離器的工藝計(jì)算

摘要：分離器已經(jīng)使用十分廣泛無論在家庭生活中還是工業(yè)生產(chǎn)，而且種類繁多每種都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)?，F(xiàn)階段旋風(fēng)分離器運(yùn)用比較廣泛，它的性能的好壞主要決定于旋風(fēng)分離器性能的強(qiáng)弱。這篇文章主要是討論旋風(fēng)分離器工藝計(jì)算。旋風(fēng)分離器是利用離心力作用凈制氣體,主要功能是盡可能除去輸送介質(zhì)氣體中攜帶的固體顆粒雜質(zhì)和液滴，以達(dá)到氣固液分離，以保證管道及設(shè)備的正常運(yùn)行。在本篇文章中，主要是對(duì)旋風(fēng)分離器進(jìn)行工藝計(jì)算。

關(guān)鍵字：旋風(fēng)分離器、工藝計(jì)算

一.前言

旋風(fēng)分離器設(shè)備的主要功能是盡可能除去輸送介質(zhì)氣體中攜帶的固體顆粒雜質(zhì)和液滴，達(dá)到氣固液分離，以保證管道及設(shè)備的正常運(yùn)行。它是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力將塵粒從氣流中分離出來。旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部分制造方便、分離效率高，并可用于高溫含塵氣體的分離，而得到廣泛運(yùn)用。

旋風(fēng)分離器采用立式圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部沿軸向分為集液區(qū)、旋風(fēng)分離區(qū)、凈化室區(qū)等。內(nèi)裝旋風(fēng)子構(gòu)件，按圓周方向均勻排布亦通過上下管板固定；設(shè)備采用裙座支撐，封頭采用耐高壓橢圓型封頭。設(shè)備管口提供配對(duì)的法蘭、螺栓、墊片等。

通常，氣體入口設(shè)計(jì)分三種形式：

a)上部進(jìn)氣

b)中部進(jìn)氣

c)下部進(jìn)氣

對(duì)于濕氣來說，我們常采用下部進(jìn)氣方案，因?yàn)橄虏窟M(jìn)氣可以利用設(shè)備下部空間，對(duì)直徑大于300μm或500μm的液滴進(jìn)行預(yù)分離以減輕旋風(fēng)部分的負(fù)荷。而對(duì)于干氣常采用中部進(jìn)氣或上部進(jìn)氣。上部進(jìn)氣配氣均勻，但設(shè)備直徑和設(shè)備高度都將增大，投資較高；而中部進(jìn)氣可以降低設(shè)備高度和降低造價(jià)。

1.1應(yīng)用范圍及特點(diǎn)

旋風(fēng)分離器適用于凈化大于1-3微米的非粘性、非纖維的干燥粉塵。它是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、耐高溫、設(shè)備費(fèi)用和阻力較高（80~160毫米水柱）的凈化設(shè)備，旋風(fēng)分離器在凈化設(shè)備中應(yīng)用得最為廣泛。改進(jìn)型的旋風(fēng)分離器在部分裝置中可以取代尾氣過濾設(shè)備。

1.2分離原理

旋風(fēng)分離器的分離原理有兩種：

一、利用組分質(zhì)量（重量）不同對(duì)混合物進(jìn)行分離（如分離方法1、2、3、6）。

二、利用分散系粒子大小不同對(duì)混合物進(jìn)行分離（如分離方法4、5）。

1.3分離方法

旋風(fēng)分離器的分離方法有：

1、重力沉降：由于氣體與液體的密度不同，液體在與氣體一起流動(dòng)時(shí)，液體會(huì)受到重力的作用，產(chǎn)生一個(gè)向下的速度，而氣體仍然朝著原來的方向流動(dòng)，也就是說液體與氣體在重力場(chǎng)中有分離的傾向，向下的液體附著在壁面上匯集在一起通過排放管排出。

2、折流分離：由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí)，如果遇到阻擋，氣體會(huì)折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個(gè)向前的速度，向前的液體附著在阻擋壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。

3、離心力分離：由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起旋轉(zhuǎn)流動(dòng)時(shí)，液體受到的離心力大于氣體，所以液體有離心分離的傾向，液體附著在分離壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。

4、絲網(wǎng)分離：由于氣體與液體的微粒大小不同，液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí)，如果必須通過絲網(wǎng)，就象過篩一樣，氣體通過了，而液體被攔截而留在絲網(wǎng)上，并在重力的作用下下流至分離器底部排出。

5、超濾分離：由于氣體與液體的微粒大小不同，液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí)，如果必須通過微孔過濾，就象過篩一樣，氣體通過了，而液體被攔截而留在微孔過濾器上，并在重力的作用下下流至分離器底部排出。

6、填料分離：由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí)，如果遇到阻擋，氣體會(huì)折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個(gè)向前的速度，向前的液體附著在阻擋填料表面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。

1.4性能指標(biāo)

（1）分離精度

旋風(fēng)分離器的分離效果：在設(shè)計(jì)壓力和氣量條件下，均可除去≥10μm的固體顆粒。在工況點(diǎn)，分離效率為99%，在工況點(diǎn)±15%范圍內(nèi)，分離效率為97%。

（2）壓力降

正常工作條件下，單臺(tái)旋風(fēng)分離器在工況點(diǎn)壓降不大于0.05MPa。（3）設(shè)計(jì)使用壽命

旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)使用壽命不少于20年。

二.旋風(fēng)分離器的工藝計(jì)算

關(guān)于液滴在旋風(fēng)分離器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的嚴(yán)密理論尚未建立，因而在計(jì)算時(shí)常利用基于試驗(yàn)研究所得的經(jīng)驗(yàn)公式。

旋風(fēng)分離器的工藝計(jì)算包括：確定旋風(fēng)分離器的筒體直徑、驗(yàn)算在選定直徑下旋風(fēng)分離器的最大流量和最小流量及相應(yīng)的壓力降，計(jì)算進(jìn)、出口管線直徑、確定分離器的其他各部分尺寸等。

詳細(xì)計(jì)算程序如下：

2.1旋風(fēng)分離器直徑的計(jì)算

旋風(fēng)分離器筒體直徑的計(jì)算公式由水力損失方程和流量公式聯(lián)立求解得到：

D?0.536式中

D—旋風(fēng)分離器筒體直徑，m；

Q1—工作條件下的氣體流量，m3/s；

ξ—阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，一般取180；

rG—工作條件下的氣體重度，kg/m3；

△P—水力損失（分離器內(nèi)的壓力降），mmH2O（1mmH2O=9.8Pa）。

由實(shí)驗(yàn)得知，當(dāng)△P/rG值在55~180m范圍內(nèi)時(shí)，氣體凈化度可達(dá)到95%以上；若小于55m，則凈化度降低；高于180m，凈化度提高不明顯，但壓力損失大增。因此，設(shè)計(jì)時(shí)一般取△P/rG =70m，計(jì)算出分離器筒體直徑，然后進(jìn)行圓整。

2.2由已知求出的直徑做驗(yàn)算

由已知求出的直徑D取整，并選取旋風(fēng)分離器的直徑后，再做如下驗(yàn)算

2.2.1計(jì)算氣體流速

V?4Q14Q1?rG?P

2（2-1）

?D2（m/s）

（3-1）

式中

V—?dú)怏w在分離器內(nèi)的流速，m/s；

D—旋風(fēng)分離器筒體直徑，m；

Q1—工作條件下的氣體流量，m3/s； 2.2.2計(jì)算旋風(fēng)分離器的壓力損失

V2?P??rG2g（kgf/m2）

（3-2）

式中

g —重力加速度，m/s2；

△P—水力損失（分離器內(nèi)的壓力降），mmH2O（1mmH2O=9.8Pa）；

V—?dú)怏w在分離器內(nèi)的流速，m/s；

rG—工作條件下的氣體重度，kg/m3；

ξ—阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，一般取180；

2.2.3旋風(fēng)分離器的工作范圍

根據(jù)計(jì)算出的D，取△P/rG =55m，即可計(jì)算出旋風(fēng)分離器的最小流速Vmin、最小流量Q1min和最小流速下的壓力損失△Pmin。由式（3-2）可知：

Vmin?△P2g?55?2?9.81?2.45(m/s)rG?180Q1min??D42?Vmin?1.924D(m/s)

23△Pmin=55 rG kg/m2

同樣，當(dāng)取△P/rG =180m，則可得到最大流速Vmax、最大流量Q1max和最大流速下的壓力損失△Pmax。同樣由式（3-2）知：

Vmax?△P2g?180?2?9.81?4.43(m/s)rG?180Q1max??D42?Vmax?3.48D(m/s)

23△Pmax=55 rG kg/m2

2.3進(jìn)出氣管徑計(jì)算

計(jì)算方法與重力分離器相同，即：出口管線直徑取0.67D，出口管線直徑取0.47D，（D為旋風(fēng)分離器的直徑）。

由多年的試驗(yàn)和實(shí)踐可知，計(jì)算所得的進(jìn)口流速應(yīng)在15~25m/s之間，出口流速應(yīng)在5~15m/s之間，在這之間則視為所設(shè)計(jì)的旋風(fēng)分離器負(fù)荷要求，否者不合格，重新選擇管徑進(jìn)行速度校核。

選取管徑后，應(yīng)核算在最大流量和最小流量時(shí)，氣體在進(jìn)口和出口處的流速是否在允許流速范圍內(nèi)。

三.旋風(fēng)分離器的性能參數(shù)

在滿足氣體處理量的前提下，評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)是塵粒的分離性能和氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降。

3.1分離性能

分離性能的好壞常用理論上可以完全分離下來的最小顆粒尺寸：臨界粒徑dpc及分離效率η表示。3.1.1臨界粒徑dpc

臨界粒徑是指在與重力降塵室的情況相同，旋風(fēng)分離器能100%除去的最小顆粒直徑。推導(dǎo)臨界粒徑計(jì)算式的假設(shè)有以下幾個(gè)。

1.進(jìn)入旋風(fēng)分離器的氣流在器內(nèi)按入口形狀（即寬度為b）沿圓筒旋轉(zhuǎn)n圈，沉降距○離為b，即由內(nèi)旋轉(zhuǎn)半徑r=（0.5D-b）沉降到D/2處。

2.器內(nèi)顆粒與氣流的流速相同，它們的平均切向速度等于進(jìn)口氣速ui。

○3.顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)服從斯托克斯定律。

○斯托克斯定律:

drd??dp(?p??)18?2r?

（8-1）

2其中：

ω—圓筒旋轉(zhuǎn)的角速度，rad/s； ρ—筒內(nèi)混合物的密度，kg/m； ρp—混合物中顆粒物的密度，kg/m3； μ—混合物的黏度，Pa?s；

dp—在半徑r=（0.5D-b）處的粒徑，m；

3可知，在半徑r=（0.5D-b）處粒徑dp的顆粒向筒壁半徑方向的沉降速度為：

drd??dp(?p??)18?2r??2dp(?p??)18u2?uir

2（8-2）

由此式可知，r小而u一定時(shí)，沉降速度最大，對(duì)與氣流以切向流入的旋風(fēng)分離器，時(shí)間τ=0，顆粒（0.5D-b）處；τ=τε時(shí)，顆粒沉降到器壁，即D/2處，則有

D?積分得

2D2rdr??d(?p??)dp18u2ui2??10d?

（8-3）

?t?9ub(D?b)(?p??)du2p2i

（8-4）

式中τ為沉淀時(shí)間。氣流的平均旋轉(zhuǎn)半徑rm =（D-b）/2，則旋轉(zhuǎn)n圈的停留時(shí)間為

??2?rmnui

（8-5）

若在各種不同粒徑的塵粒中，有一種粒徑的兇狠里所需沉降時(shí)間τε等于停留時(shí)間τ，則該粒徑就是理論上能完全分離的最小粒徑，即臨界粒徑，用dpc表示。由式（8-4）與（8-5）等號(hào)右邊值相等可求得

dpc?3ub?n(?p??)ui

（8-6）

計(jì)算時(shí)通常取n=5 dpc愈小，分離效率愈高，由估算式可見dpc隨b的加大而增大，即效率隨b增大而減小。當(dāng)氣體處理量很大又要求較高的分離效果時(shí)，常將若干小尺寸的旋風(fēng)分離并聯(lián)使用，稱為旋風(fēng)分離器組。粘度減小，進(jìn)口氣速提高有利于提高分離效率。

3.1.2分離效率

分離效率通常有兩種表示方法

總效率：指被除去的顆粒占?xì)怏w進(jìn)入旋風(fēng)分離器時(shí)帶入的全部顆粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)

?0?其中

C1?C2C

1（8-7）

C1—旋風(fēng)分離器入口氣體含塵濃度，%；

C2—旋風(fēng)分離器出口氣體含塵濃度，%；

總效率是工程上最常用的，也是最易測(cè)定的分離效率，其缺點(diǎn)是不能表明旋風(fēng)分離器對(duì)不同粒子的不同分離效果。

粒級(jí)效率：粒級(jí)效率指按顆粒大小分別表示出其被分離的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

含塵氣體中的顆粒通常是大小不均的，通過旋風(fēng)分離器后，各種尺寸的顆粒被分離下來的百分率也不相同。通常把氣流中所含顆粒的尺寸范圍等分成幾個(gè)小段，則其中平均粒徑為di的第i小段范圍顆粒的粒級(jí)效率定義為：

?P1?(C11?C21)/C11

（8-8）

不同粒徑的顆粒，其粒級(jí)效率是不同的。根據(jù)臨界粒徑的定義，粒徑大于或等于臨界粒徑dc的顆粒，ηp =100%。粒級(jí)效率為50%的顆粒直徑稱為分割直徑:

d50?0.27[?D/ui(?s??)]12

（8-9）

對(duì)于同一型式且尺寸比例相同的旋風(fēng)分離器，無論大小，皆可通用同一條粒級(jí)曲線。標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器的ηp與d/d50的關(guān)系：

總效率η0=Σxiηpi，xi為進(jìn)口處第i段顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率。3.2旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降

氣體通過旋風(fēng)分離器的壓力損失△Px（單位為Pa），可用進(jìn)口氣體壓力ρu2／２的某一倍數(shù)。

壓強(qiáng)降可表示為進(jìn)口氣體動(dòng)能的倍數(shù)：

?Px???ui22

（8-10）

其中ξ—阻力系數(shù)，計(jì)算公式為

30(D5)2)(35D)D??(D2；

D?2D

ρ—筒內(nèi)混合物的密度，kg/m3；

u—混合物進(jìn)入的速度,m/s； 式中的阻力系數(shù)用下式計(jì)算

??30bhd2D

（8-11）

L?H其中b——旋風(fēng)分離器進(jìn)口的寬，m；

h——旋風(fēng)分離器進(jìn)口的高，m； D——旋風(fēng)分離器的直徑，m d——旋風(fēng)分離器進(jìn)氣口管徑，m L——旋風(fēng)分離器的寬度，一般和D相等，m H——旋風(fēng)分離器的高，m；

由于分離器各部分的尺寸都是D的倍數(shù)，所以只要進(jìn)口氣速ui相同，不管多大的旋風(fēng)分離器，其壓力損失都相同。因此，壓力損失相同時(shí)，小型分離器的b=D/5值較小，由于式（8-6）可知小型分離器的相比大型分離器，可以提高分離效率。旋風(fēng)分離器的壓力一般約為1～2 Pa。

四.旋風(fēng)分離器的形狀設(shè)計(jì)

旋風(fēng)分離器的形狀是影響分離效率的重要因素。例如，如果入口尺寸，錐體尺寸，排氣管，以及排放口不一樣，兩個(gè)相同筒徑的旋風(fēng)分離器會(huì)有相當(dāng)大的效 9

圖一 分離器形狀區(qū)別

在圖一中，分離器A的設(shè)計(jì)形式會(huì)造成一些問題：

入口設(shè)計(jì)可能不能提供充分的入口速度和想要的速度分布。切線式入口可能造成排氣管的磨損和因?yàn)榕艢夤艿母蓴_造成入口氣流紊亂。還有就是可能會(huì)造成入口氣流和排出氣流的短路，夾帶塵粒而出造成分離效率下降?？紤]不周的內(nèi)部設(shè)計(jì)會(huì)造成氣流紊亂。這種情況下就會(huì)把本來應(yīng)被收集的塵粒裹挾到向上的排出氣流中而逃出分離器。急速的錐體直徑變化，會(huì)造成筒體和錐體連接處的磨損。它也阻止了收集到的塵粒平滑地從筒體到錐體的運(yùn)動(dòng)。這樣的錐體下部很容易被磨損。很明顯，在分離器和卸灰閥之間沒有用以幫助分離的灰斗。五．入口管道設(shè)計(jì)

不合適的管道設(shè)計(jì)是最常見的造成進(jìn)入旋風(fēng)分離器流量不足的重要原因。事實(shí)上，有一個(gè)普遍現(xiàn)象，那就是配置的風(fēng)機(jī)不能滿足系統(tǒng)的流量要求。因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的壓降超過了風(fēng)機(jī)能滿足的壓頭，這樣風(fēng)機(jī)就自動(dòng)移到高壓降，低流量的狀態(tài)工作。

另外，很多設(shè)計(jì)人員因?yàn)橐恍┰驎?huì)在分離器入口前放一個(gè)彎頭（如圖二）。

圖二 分離器入口前放一個(gè)彎頭

實(shí)際上，為了達(dá)到好的分離效果，氣體應(yīng)該通過直管進(jìn)入分離器，直管的長(zhǎng)度約為6-8倍入口管直徑（也有資料上說4-10倍的）。這樣做主要是為了防止塵粒濃聚在彎頭外側(cè)再進(jìn)入分離器，氣體中的塵粒在氣流中分配不均。六.塵粒排出設(shè)計(jì)

不恰當(dāng)?shù)男痘以O(shè)計(jì)能造成粉塵的二次夾帶。比如許多人認(rèn)為風(fēng)機(jī)設(shè)在分離器上游時(shí)，分 離器進(jìn)行正壓運(yùn)行，此時(shí)不必設(shè)灰斗或卸灰閥。這是不對(duì)的。事實(shí)上，旋風(fēng)分離器內(nèi)部向上的旋流不管是由正壓或負(fù)壓產(chǎn)生的，都具有夾帶粉塵的能力。在任何情況下，灰斗和卸灰閥都必須納入設(shè)計(jì)考慮之中。

設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)特別注意防止旋風(fēng)分離器底部漏風(fēng)，因?yàn)樾L(fēng)分離器通常是負(fù)壓運(yùn)行。實(shí)踐證明，旋風(fēng)分離器漏風(fēng)5%，效率降低50%，旋風(fēng)分離器漏風(fēng)15%，效率接近于零。因而，必須采用氣密性好的卸灰閥（如圖三）。

圖三 灰斗和卸灰閥

七.算例（以天然氣作為需要分離氣體）

若以天然氣作為分離原料，則可變?yōu)槿缦碌墓に囉?jì)算過程：

7.1工作原理

凈化天然氣通過設(shè)備入口進(jìn)入設(shè)備內(nèi)旋風(fēng)分離區(qū)，當(dāng)含雜質(zhì)氣體沿軸向進(jìn)入旋風(fēng)分離管后，氣流受導(dǎo)向葉片的導(dǎo)流作用而產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，氣流沿筒體呈螺旋形向下進(jìn)入旋風(fēng)筒體，密度大的液滴和塵粒在離心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出 旋風(fēng)管排塵口至設(shè)備底部?jī)?chǔ)液區(qū)，從設(shè)備底部的出液口流出。旋轉(zhuǎn)的氣流在筒體內(nèi)收縮向中心流動(dòng)，向上形成二次渦流經(jīng)導(dǎo)氣管流至凈化天然氣室，再經(jīng)設(shè) 備頂部排出。

圖四

旋風(fēng)分離器的原理示意圖

7.2基本計(jì)算公式

由于旋風(fēng)分離器的流動(dòng)狀態(tài)較為復(fù)雜，在目前旋風(fēng)分離器所使用的公式中，主要設(shè)計(jì)參數(shù)均是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故其計(jì)算公式可簡(jiǎn)化如下：

D?3.39?10?5(TZQnp)0.5?K

（9-1）

式中K?4?gCD；

?P△P—分離器壓力損失，Pa； T—分離溫度，K； Z—壓縮系數(shù)； Qn—需處理氣量，m2/d P—分離絕對(duì)壓力，MPa； 其余符號(hào)與前相同。

由于此處阻力系數(shù)CD為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故K值的取值范圍一般為1~1.345，在設(shè)計(jì)計(jì)算中，可先取K=1.266或K=1進(jìn)行試算。

出口管線直徑取0.67D（按流速10m/s計(jì)）； 出口管線直徑取0.47D（按流速20m/s計(jì)）。

在驗(yàn)算時(shí)，需使進(jìn)口管線的天然氣流速在15~25m/s范圍內(nèi)，出口管線的天然氣流速在5~15m/s的范圍內(nèi)。

使分離器筒體的平均流速保持在2.45~4.43m/s的范圍內(nèi)。

在計(jì)算天然氣流速時(shí)，可利用下列公式：

天然氣工況下流量為：

Qg?4?10?9TZQpn

（9-2）

天然氣流速為

vg?Qg0.785D2

（9-3）

或者

vg?5.096?10?9TZQpDn2

（9-4）

接下來可以利用式（9-5）計(jì)算旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降：

2?P???ui

（9-5）

2其中ξ—阻力系數(shù)，30(D5)2)(35D)D計(jì)算方法：??(D2；

D?2D

3ρ—筒內(nèi)混合物的密度，kg/m；

u—混合物進(jìn)入的速度,m/s；

平均流量可用式（9-6）進(jìn)行計(jì)算：

Qg?vg?0.785D

（9-6）

分離器的結(jié)構(gòu)參考尺寸如圖一所示。

圖一

旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)示意圖

1—橢圓形封頭；2—進(jìn)氣管；3—矩形

34567加強(qiáng)板；4—筒體；5—墊板；6—錐形筒；7—錐形封頭；8—墊板；9—手孔；10—集液筒；11—排污管；12—裙座；13—出氣管

7.3算例 【例1】

89101112已知需處理天然氣氣量為106m2/d，進(jìn)入分離器的天然氣密度為ρ=1.29kg/ m3，分離壓力為4.6MPa（絕），分離溫度為288k，壓縮系數(shù)為0.9，要求壓強(qiáng)將小于2MPa，試求該旋風(fēng)分離器有關(guān)工藝計(jì)算。

解：（1）求筒體直徑D： 已知：分離溫度T=288k，壓縮系數(shù)Z=0.9，需處理氣量為Qn =106m2/d，分離絕對(duì)壓力P=4.6Mpa 將已知值代入公式（9-1），并假設(shè)K=1，則

D?3.39?10?56?(288?0.9?104.6)0.5?1?0.2545(m)

（2）由 7.2計(jì)算基本公式 中可知：設(shè)進(jìn)口管線直徑為

D1=0.47D=0.47×0.2545=0.12（m）

則進(jìn)口管線的速度可按公式（9-4）計(jì)算，將已知數(shù)值代入得：

vg?5.096?10?9?288?0.9?104.6?0.1226?19.9(m/s);

（3）同樣由7.2節(jié)可知： 設(shè)出口管徑取D2=0.67D=0.67×0.2545=0.17（m）

代入已知數(shù)值，由公式（9-4）得：

vg2?5.096?10?9?288?0.9?104.6?0.1725?9.9(m/s)

由此可算得筒體，平均流速為Vg=14.9m/s。

(4)分離器壓強(qiáng)降

已知：進(jìn)入分離器的密度ρ=1.29 kg/ m，分離器中的平均流速為u

=14.9m/s，計(jì)算阻力系數(shù)ξ：

30(D5)23)(35D)D?30((0.25452??(D2D?2D50.25452)(35?0.2545)0.2545?8.3)0.2545?2?0.2545

將已知數(shù)值代入公式（9-5）可得該旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降：

?P???ui22?8.3?1.29?14.922?1.19MPa

(5)分離器平均流量

已知：分離器內(nèi)平均流速vg=14.9m/s，分離器直徑D有（1）可知：

D=0.2545m

將已知數(shù)值代入公式（9-6）可得該旋風(fēng)分離器的平均流量：

Qg?vg?0.785D?14.9?0.785?0.2545?2.98(m/s)

2從上述計(jì)算可得知，進(jìn)出口管線直徑、壓強(qiáng)降及平均流量均能滿足要求。無需再利用K值進(jìn)行修正，但筒體平均流速略靠上限，故可適當(dāng)加大筒體直徑。

八.影響旋風(fēng)分離器效率的因素

8.1氣體進(jìn)口速度

由于離心分離力與氣體旋轉(zhuǎn)線速度成二次方關(guān)系，因而氣體進(jìn)口的線速度對(duì)分離器效果影響很大。入口線速度一般宜在15~25m/s之間。因線速過低，分離力不夠，而線速過高則會(huì)破壞旋風(fēng)分離流動(dòng)系統(tǒng)的正常壓力平衡，并形成局部渦流，產(chǎn)生二次夾帶，使分離效率降低。

8.2氣液密度差

由旋風(fēng)分離器的分離原理可知，氣液密度差越大，分離效果越好。由旋風(fēng)分離器的氣流狀態(tài)可知，旋風(fēng)分離器適用于氣液（或氣、固）分離，而對(duì)于油水兩液相的分離則不宜于采用。一般在正常負(fù)荷量范圍內(nèi)工作的旋風(fēng)分離器，基本上可除去40μm以上的液滴或機(jī)械微粒。

8.3旋轉(zhuǎn)半徑

由向心力的公式可知，旋轉(zhuǎn)半徑越大，離心力越小。當(dāng)處理氣量較大時(shí)，設(shè)計(jì)計(jì)算所得的分離器直徑也較大，故旋轉(zhuǎn)半徑不宜超過0.5m，否則需要提高氣流入口線速度。當(dāng)用于大氣量時(shí)可采用多個(gè)旋風(fēng)分離器。當(dāng)用于小氣量或負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，則可采用可調(diào)節(jié)多管式旋風(fēng)分離器。由于多管式旋風(fēng)分離器的每根旋風(fēng)子，其旋轉(zhuǎn)半徑均較小，可在氣流線速度較低的情況下獲得較大的氣液分離能力。

參考文獻(xiàn)

林存瑛，《天然氣礦場(chǎng)集輸》[M].北京:石油工業(yè)出版社.1997

譚天佑、梁鳳珍，《工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù)》[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.1984 方劍藻（譯），Chemical Age of India[S].北京：北京東方紅煉油廠.1976 北京東方紅煉油廠譯，《旋風(fēng)分離器的工藝計(jì)算》[M].北京：北京東方紅煉油廠.1974 北京鋼鐵學(xué)院，《氣力輸送裝置》[M].北京：北京鋼鐵學(xué)院.1974 李功祥，陳蘭英，崔英德，《常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社.2003 15

第四篇：論文題目 循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器分析循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器分析

自循環(huán)流化床燃燒技術(shù)出現(xiàn)以來，循環(huán)床鍋爐在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，大容量的循環(huán)床鍋爐已被發(fā)電行業(yè)所接受。循環(huán)流化床低成本實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格的污染排放指標(biāo)，同時(shí)燃用劣質(zhì)燃料，在負(fù)荷適 應(yīng)性和灰渣綜合利用等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，為煤粉爐的節(jié)能環(huán)保改造提供了一條有 效的途徑主循環(huán)回路是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵，其主要作用是將大量的高溫固體物 料從氣流中分離出來，送回燃燒室，以維持燃燒室穩(wěn)定的流態(tài)化狀態(tài)，保證燃料和 脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)，以提高燃燒效率和脫硫效率。主循環(huán)回路是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵，其主要作用是將大量的高溫固體物料從氣流中 分離出來，送回燃燒室，以維持燃燒室的穩(wěn)定的流態(tài)化狀態(tài)，保證燃料和脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)，以提高燃燒效率和脫硫效率。主循環(huán)回路不僅直接影響整個(gè)循環(huán)流化床 鍋爐的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)布置，而且與其運(yùn)行性能有直接關(guān)系。分離器是主循環(huán)回路的主要 部件，因而人們通常把分離器的形式，工作狀態(tài)作為循環(huán)流化床鍋爐的標(biāo)志。分離器是主循環(huán)回路的關(guān)鍵部件，其作用是完成含塵氣流的氣固分離，并把收 集下來的物料回送至爐膛，實(shí)現(xiàn)灰平衡及熱平衡，保證爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高效。從 某種意義上講，CFB 鍋爐的性能取決于分離器的性能，所以循環(huán)床技術(shù)的分離器研 制經(jīng)歷了三代發(fā)展，而分離器設(shè)計(jì)上的差異標(biāo)志了 CFB 燃燒技術(shù)的發(fā)展歷程。循環(huán)流化床循環(huán)流化床 循環(huán)流化床 循環(huán)流化床 1．1 循環(huán)流化床鍋爐簡(jiǎn)介 循環(huán)流化床(CFB)燃燒技術(shù)是一項(xiàng)近二十年發(fā)展起來的清潔煤燃燒技術(shù)。流化床 燃燒是床料在流化狀態(tài)下進(jìn)行的一種燃燒，其燃料可以是化石燃料（如煤、煤矸石）、工農(nóng)業(yè)廢棄物（如可燃垃圾、高爐煤氣）和各種生物質(zhì)燃料（如秸稈）。流化燃燒是一種介于層狀燃燒與懸浮燃燒之間的燃燒方式。煤預(yù)先經(jīng)破碎加工成一 定大小的顆粒（一般為＜8mm）后置于布風(fēng)板上，煤經(jīng)給煤機(jī)進(jìn)入燃燒室，燃燒室 內(nèi)料層的靜止高度約在 350～500mm，空氣則通過布風(fēng)板由下向上吹送。當(dāng)空氣以 較高的氣流速度通過料層時(shí)，煤粒間的空隙加大，料層膨脹增高，所有的煤粒、灰 渣紛亂混雜，上下翻騰不已，顆粒和氣流之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈。這種處于沸騰 狀態(tài)的料床，稱為流化床。這種燃燒方式即為流化燃燒。流化燃燒后的細(xì)小顆粒燃 料隨高溫?zé)煔怙w出爐膛，大部分被固態(tài)物料分離器捕捉，經(jīng)返料器送回爐膛循環(huán)燃 燒，這就是循環(huán)流化燃燒技術(shù)，采用循環(huán)流化燃燒技術(shù)生產(chǎn)的鍋爐即為循環(huán)流化床 鍋爐。從已投運(yùn)流化床鍋爐分折，流化床鍋爐具有獨(dú)特的優(yōu)越性：（1）燃燒效率高： 國外循環(huán)流化床鍋爐，燃燒效率高達(dá) 99％；我國設(shè)計(jì)，投運(yùn)流化床鍋爐效率也高達(dá) 95－98％。該爐型燃燒效率高的主要原因是煤燃燼率高。煤粒燃燼率分三種情況分 析：較小的顆粒（小于 0．04mm），隨煙氣速度進(jìn)行流動(dòng)，它們未達(dá)到對(duì)流受熱面 就完全燃燼了，在爐膛高度有效范圍內(nèi)，它們?nèi)紶a時(shí)間是足夠的；對(duì)于較大一些煤 粒（大于 0．6mm），其沉降速度高，只有當(dāng)其直徑進(jìn)一步燃燒或相互磨擦碎裂而 減小時(shí)，才能隨煙氣逸出，較大顆粒經(jīng)分離器分離返回爐膛循環(huán)燃燒；對(duì)于中等粒 度煤，其燃燒時(shí)間要比停留時(shí)間長(zhǎng)，這給顆粒燃燼提供了足夠時(shí)間，未燃燼顆粒循 環(huán)燃燒，達(dá)到燃燼的目的。（2）、煤種適應(yīng)性強(qiáng)：流化床爐可燃用低熱值的劣質(zhì)煙 煤、頁炭、爐渣矸石甚至垃圾、秸稈等，對(duì)煤種適應(yīng)性比煤粉爐、層燃爐好。在循 環(huán)床鍋爐中，通過粒子的循環(huán)回燃，爐膛溫度能被控制，煤粒著火和燃燼較好。流 化床鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)是爐膛高，給煤、布風(fēng)、出渣等設(shè)計(jì)都適應(yīng)劣質(zhì)煤的燃燒，布風(fēng) 裝置將空氣分別送入一次風(fēng)的風(fēng)室及分布板，送入二次風(fēng)的風(fēng)道噴咀。一次風(fēng)約占 總風(fēng)量 60％，由燃燒室底部送入，二次風(fēng)由密相區(qū)的不同高度送入，給高效燃燒提 供了條件。由于采用了分離回料裝置，為劣煤分級(jí)燃燒、回燃提供了條件，循環(huán)流 化床鍋爐有兩種類型分離裝置，一種是慣性分離，一種是旋風(fēng)分離；現(xiàn)在生產(chǎn)的鍋 爐多采用一級(jí)高溫分離器。國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐采用較低流化速度（一般 4．5m／s －5．5m／s）、較低循環(huán)倍率約（10－20），因此，分離受熱面磨損較小。（3）、添加石灰石，有較高脫硫效果：流化床鍋爐脫硫原理是：煤燃燒過程中產(chǎn)生氧化硫 與流化床爐燃燒添加劑一氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的硫酸鈣隨爐渣排出，脫硫效果可 800－900低溫下燃燒，可控制NOx 生成。流化床爐 NOx 生成原理是 空氣中氮?dú)夂脱鯕?，在燃燒時(shí)產(chǎn)生 NO。在流化床爐燃燒過程中，燃料中 90％的氮 原素轉(zhuǎn)化成 NO2，大約 10％的氮元素反應(yīng)生成 NO。在燃燒過程中，生成的 NOx CaO還原，減少了 NOx 排放。（5）、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行操作方便。（6）、灰渣綜合利用，前途廣泛：由于流化床爐渣可燃物極低（約 1－1．5％），而且具有較經(jīng)濟(jì)的脫硫效果，增加了灰中硫酸鈣含量，這對(duì)綜合利用提供了有利條 件?；以勺龈鞣N建材的最好摻合料，水泥行業(yè)、制磚行業(yè)利用灰渣前途最廣泛該 爐型推廣應(yīng)用，可減少除灰渣場(chǎng)地，對(duì)無灰場(chǎng)條件的中，小城市而言不僅可以大大 改善環(huán)境條件，而且可以推進(jìn)建材行業(yè)發(fā)展，變廢為寶，使煤碳發(fā)揮綜合效益。1.1.1 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu) 鍋爐采用單鍋筒，自然循環(huán)方式，總體上分為前部及尾部?jī)蓚€(gè)豎井。前部豎井 為總吊結(jié)構(gòu)，四周有膜式水冷壁組成。自下而上，依次為一次風(fēng)室、濃相床、懸浮 段、蒸發(fā)管、高溫過熱器、低溫過熱器及高溫省煤器。尾部豎井采用支撐結(jié)構(gòu)，由 上而下布置低溫省煤器及管式空氣預(yù)熱器。兩豎井之間由立式旋風(fēng)分離器相連通，分離器下部聯(lián)接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內(nèi)部均設(shè)有防磨內(nèi)襯，前部 豎井用敖管爐墻，外置金屬護(hù)板，尾部豎井用輕型爐墻，由八根鋼柱承受鍋爐全部 重量。鍋爐采用床下點(diǎn)火（油或煤氣），分級(jí)燃燒，一次風(fēng)率占 50—60%飛灰循環(huán)為 低倍率，中溫分離灰渣排放采用干式，分別由水冷螺旋出渣機(jī)、灰冷卻器及除塵器 灰斗排出。爐膛是保證燃料充分燃燒的關(guān)鍵，采用湍流床，使得流化速度在 3.5—4.5m/s,并設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臓t膛截面，在爐膛膜式壁管上鋪設(shè)薄內(nèi)襯（高鋁質(zhì)磚），即使鍋爐燃燒用不同燃料時(shí)，燃燒效率也可保持在 98—99%以上。分離器入口煙溫在 450 度左右，旋風(fēng)筒內(nèi)徑較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，筒內(nèi)僅需一層薄 薄的防磨內(nèi)襯（氮化硅磚）。其使用壽命較長(zhǎng)。循環(huán)倍率為 10—15 左右。循環(huán)灰輸送系統(tǒng)主要由回料管、回送裝置，溢流管及灰冷卻器等幾部分組成。床溫控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程是自動(dòng)的。在整個(gè)負(fù)荷變化范圍內(nèi)始終保持濃相床床 860度的恒定值，這個(gè)值是最佳的脫硫溫度。當(dāng)自控制不投入時(shí)，靠手動(dòng)也能維 持恒定的溫床。保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源是各個(gè)國家長(zhǎng)期發(fā)展首要考慮的問題，循環(huán)流化床鍋爐正 是基于這一點(diǎn)而發(fā)展起來，其高可靠性，高穩(wěn)定性，高可利用率。最佳的環(huán)保特性 以及廣泛的燃應(yīng)性，越來越受到廣泛關(guān)注，完全適合我國國情及發(fā)展優(yōu)勢(shì)。1.1.2 當(dāng)固體顆粒中有流體通過時(shí)，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開始運(yùn)動(dòng)，且固體顆粒之間的摩擦力也越來越大，當(dāng)流速達(dá)到一定值時(shí)，固體顆粒之間的摩擦力 與它們的重力相等，每個(gè)顆?？梢宰杂蛇\(yùn)動(dòng)，所有固體顆粒表現(xiàn)出類似流體狀態(tài)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為流態(tài)化。對(duì)于液固流態(tài)化的固體顆粒來說，顆粒均勻地分布于床層中，稱為“散式”流態(tài)化。而 對(duì)于氣固流態(tài)化的固體顆粒來說，氣體并不均勻地流過床層，固體顆粒分成群體作紊流運(yùn) 動(dòng)，床層中的空隙率隨位置和時(shí)間的不同而變化，這種流態(tài)化稱為“聚式”流態(tài)化。循環(huán)流 化床鍋爐屬于“聚式”流態(tài)化。固體顆粒（床料）、流體（流化風(fēng)）以及完成流態(tài)化過程的設(shè)備稱為流化床。1.1.3 臨界流化速度 對(duì)于由均勻粒度的顆粒組成的床層中，在固定床通過的氣體流速很低時(shí)，隨著風(fēng) 速的增加，床層壓降成正比例增加，并且當(dāng)風(fēng)速達(dá)到一定值時(shí)，床層壓降達(dá)到最大 值，該值略大于床層靜壓，如果繼續(xù)增加風(fēng)速，固定床會(huì)突然解鎖，床層壓降降至 床層的靜壓。如果床層是由寬篩分顆粒組成的話，其特性為：在大顆粒尚未運(yùn)動(dòng)前，床內(nèi)的小顆粒已經(jīng)部分流化，床層從固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰驳慕怄i現(xiàn)象并不明顯，而 往往會(huì)出現(xiàn)分層流化的現(xiàn)象。顆粒床層從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)化進(jìn)所需的最低速度，稱為臨界流化速度。隨著風(fēng)速的進(jìn)一步增大，床層壓降幾乎不變。循環(huán)流化床鍋爐 一般的流化風(fēng)速是 倍的臨界流化速度。1.1.4 影響臨界流化速度的因素（1）料層厚度對(duì)臨界流速影響不大。（2）料層的當(dāng)量平均料徑增大則臨界流速增加。（3）固體顆粒密度增加時(shí)臨界流速增加。提高循環(huán)流化床鍋爐熱效率的措施提高循環(huán)流化床鍋爐熱效率的措施 提高循環(huán)流化床鍋爐熱效率的措施 提高循環(huán)流化床鍋爐熱效率的措施 適當(dāng)提高燃燒溫度，碳粒子的燃燼時(shí)間與燃燒溫度有關(guān)，提高燃燒溫度能明顯的縮短 碳粒子的燃燼時(shí)間。如下式 16 exp(10 77 其中:τp為碳粒子的 燃燼時(shí)間s；T 為燃燒溫度；dp為碳粒子直徑cm。當(dāng)τp 從800升高到950時(shí)，碳粒子的燃燼時(shí)間縮短6 倍左右。當(dāng)燃燒溫度從870提高到920，燃燒溫度增加50 時(shí)，鍋爐燃燒效率提高了2 個(gè)百分點(diǎn)左右。降低飛灰含碳量提高鍋爐燃燒效率，影響飛灰含碳量的因素有如下方面：燃燒溫度、煤的種類、分離飛灰的循環(huán)倍率、燃燒室上部燃燒偏斜、燃燒氧量的供給、分離器的分離 效率、除塵灰再循環(huán)燃燒。（1）溫度的影響：經(jīng)試驗(yàn)證明當(dāng)燃燒溫度從900提高到950 時(shí)，飛灰含碳量從22.5%降到10%左右，降低了12.5 個(gè)百分點(diǎn)。燃燒溫度提高1，飛灰 含碳量降低0.25 個(gè)百分點(diǎn)，這個(gè)影響程度的不同是由煤的燃燒反應(yīng)性差異所決定的。（2）揮發(fā)分低的難燃煤種,飛灰含碳量較高，揮發(fā)分高的易燃煤種，飛灰含碳量較低，一般無 煙煤的飛灰含碳量比煙煤要高5-10 個(gè)百分點(diǎn)。(3)分離灰循環(huán)倍率的影響： 1-1從圖上可以看出分離灰循環(huán)倍率為5 時(shí)，飛灰含碳量為12.5%左右，而分離灰循環(huán)倍率從 提高到4，飛灰含碳量降低約2.5個(gè)百分點(diǎn)，7 提高到8 時(shí)，降低了1 個(gè)百分點(diǎn)，14 18時(shí)，只降低了 0.5 個(gè)百分點(diǎn)，離灰循環(huán)倍率在 2-6 之間變化，對(duì)飛灰含碳量的影 響是最有效的。（4）器分離效率：分離器的分離效率與分離灰循環(huán)倍率的關(guān)系為 為分離灰循環(huán)倍率，ηc為分離器分離效率，Ay 為燃煤灰分含量，α 灰份額。分離效率高，分離灰循環(huán)倍率大；煤中灰份含量高，分離灰循環(huán)倍率大；燃燒 室出口飛灰份額大，分離灰循環(huán)倍率高。（5）優(yōu)化燃燒調(diào)整和控制：提高燃燒效果，900-950；改善脫硫效果，830-880；控制 NOX 的生成量 200mg/Nm3-400 mg/Nm3 間，(830-930)；煙氣成分包括O2、NO2（NO）、N2O、SO2（SO3）、CO2、CO、N2等，根據(jù)O2，CO 和CO2 含量控制空氣量，根據(jù)SO2 含量控制石灰石加入量，根據(jù)NOX 含量控制燃燒溫度。降低床底渣含碳量，粗粒子在濃相床內(nèi)的停留時(shí)間： Hb 靜止床料高度，m；Fd 布風(fēng)板面積，m2；ρb--靜止床料的堆積密度,kg/m3； 為燃煤消耗量，kg/h；δ為燃煤中粗粒子的份額。通過試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行可以高熱值煤的停留時(shí)間比低熱值煤長(zhǎng)很多，這就是 CFB 鍋爐燒低熱值煤床底渣含碳量高的原因。故需 要維持合理燃燒溫度，適當(dāng)提高料層厚度。制備合適粒度及大小分布的燃煤，防止燃燒分 層，并注意在燒低熱值煤的時(shí)候，減少一次風(fēng)的使用，降低流化的速度。降低排煙溫度，減少排煙熱損失，影響排煙損失的因素有：排煙溫度，包括尾部煙道 受熱面積灰，煙氣含塵量大；過?？諝庀禂?shù)大。而降低排煙溫度就可以從提高尾部煙道的 受熱面；提高分離器效率，降低煙氣含塵量；加強(qiáng)尾部煙道的吹灰效率；合理搭配一二次 風(fēng)量，在保證流化和燃燒的情況下，盡可能減少風(fēng)的使用。1.3循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能改造技術(shù) 加裝燃油，經(jīng)燃油節(jié)能器處理之碳?xì)浠衔铮肿咏Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細(xì)小分子增 多，分子間距離增大，燃料的粘度下降，結(jié)果使燃料油在燃燒前之霧化、細(xì)化程度 大為提高，噴到燃燒室內(nèi)在低氧條件下得到充分燃燒，因而燃燒設(shè)備之鼓風(fēng)量可以 減少 15％至 20％，避免煙道中帶走之熱量，煙道溫度下降 10。燃燒設(shè)備之燃油經(jīng)節(jié)能器處理后，由于燃燒效率提高，故可節(jié)油 4.87％至 6.10％，并且明顯看 到火焰明亮耀眼，黑煙消失，爐膛清晰透明。徹底清除燃燒油咀之結(jié)焦現(xiàn)象，并防 止再結(jié)焦。解除因燃料得不到充分燃燒而爐膛壁積殘?jiān)F(xiàn)象，達(dá)到環(huán)保節(jié)能效果。大大減少燃燒設(shè)備排放的廢氣對(duì)空氣之污染，廢氣中一氧化碳（CO）、氧化氮（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）等有害成分大為下降，排出有害廢氣降低 50％以上。同時(shí)，廢 30％—40％。安裝位置：裝在油泵和燃燒室或噴咀之間，環(huán)境溫度不宜超過 360。安裝冷凝型燃?xì)忮仩t節(jié)能器，燃?xì)忮仩t排煙中含有高達(dá) 18%的水蒸氣，其蘊(yùn)含 大量的潛熱未被利用，排煙溫度高，顯熱損失大。天然氣燃燒后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。減少燃料消耗是降低成本的最佳途徑，冷凝型燃?xì)忮仩t節(jié) 能器可直接安裝在現(xiàn)有鍋爐煙道中，回收高溫?zé)煔庵械哪芰浚瑴p少燃料消耗，經(jīng)濟(jì) 效益十分明顯，同時(shí)水蒸氣的凝結(jié)吸收煙氣中的氮氧化物，二氧化硫等污染物，降 低污染物排放，具有重要的環(huán)境保護(hù)意義。采用冷凝式余熱回收鍋爐技術(shù)，傳統(tǒng)鍋爐中，排煙溫度一般在 160～250，煙 氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。眾所周知，鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計(jì)算所得，未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱的熱 損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到 87%～91%。而冷凝式余熱回收鍋爐，它 把排煙溫度降低到 50～70，充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結(jié)潛熱，提升 了熱效率；冷凝水還可以回收利用。鍋爐尾部采用熱管余熱回收技術(shù)，余熱是在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，在能源利用 設(shè)備中沒有被利用的能源，也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻 介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和 廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消 耗總量的 17%~67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的 60%。1．4 循環(huán)流化床的脫硫脫硝技術(shù) 煙氣脫硫是世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法，是控制酸雨和二氧化硫 污染的最為有效的和主要的技術(shù)手段。目前，世界上各國對(duì)煙氣脫硫都非常重視，已開發(fā)了數(shù)十種行之有效的脫硫技 術(shù)，但是，其基本原理都是以一種堿性物質(zhì)作為 SO 的吸收劑，即脫硫劑。按脫硫劑的種類劃分，煙氣脫硫技術(shù)可分為如下幾種方法。MgO為基礎(chǔ)的鎂法； 為基礎(chǔ)的氨法；（5）以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法。世界上普遍使用的商業(yè)化技術(shù)是鈣法，所占比例近90%。煙氣脫硫裝置相對(duì)占有率最大的國家是日本。日本的燃煤和燃油鍋爐基本上都 裝有煙氣脫硫裝置。眾所周知，日本的煤資源和石油資源都很缺乏，也沒有石膏資 源，而其石灰石資源卻極為豐富。因此，F(xiàn)GD 的石膏產(chǎn)品在日本得到廣泛的應(yīng)用。這便是鈣法在日本得到廣泛應(yīng)用的原因。因此，其他發(fā)達(dá)國家的火電廠鍋爐煙氣脫 硫裝置多數(shù)是由日本技術(shù)商提供的。在美國，鎂法和鈉法得到了較深入的研究，但實(shí)踐證明，它們都不如鈣法。在我國，氨法具有很好的發(fā)展土壤。我國是一個(gè)糧食大國，也是化肥大國。氮 肥以合成氨計(jì)，我國的需求量目前達(dá)到 33Mt/a（百萬噸/年），其中近45%是由小型 氮肥廠生產(chǎn)的，而且這些小氮肥廠的分布很廣，每個(gè)縣基本上都有氮肥廠。因此，每個(gè)電廠周圍 100km 內(nèi)，都能找到可以提供合成氨的氮肥廠，SO 吸收劑的供應(yīng)很豐富。更有意義的是，氨法的產(chǎn)品本身就是化肥，就有很好的應(yīng)用價(jià)值。在電力界，尤其是脫硫界，還有兩種分類方法，一種方法將脫硫技術(shù)根據(jù)脫硫 過程是否有水參與及脫硫產(chǎn)物的干濕狀態(tài)分為濕法、干法和半干（半濕）法。另一 種分類方法是以脫硫產(chǎn)物的用途為根據(jù)，分為拋棄法和回收法。在我國，拋棄法多 的工藝。氨法脫硫工藝具有很多別的工藝所沒有的特點(diǎn)。氨是一種良好的堿性吸收劑:從吸收化學(xué)機(jī)理上分析，SO 的吸收是酸堿中和反應(yīng)，吸收劑堿性越強(qiáng)，越利于吸收，氨的堿性強(qiáng)于鈣基吸收劑；而且從吸收物理機(jī)理上分析，鈣基吸收劑 吸收 SO 是一種氣－固反應(yīng)，反映速率慢，反應(yīng)完全，吸收劑利用率高，可以做到很高的脫硫效率。同時(shí)相對(duì)鈣基脫硫工藝來說系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)備體積小，能耗低。另 外，其脫硫副產(chǎn)品硫酸銨在某些特定地區(qū)是一種農(nóng)用肥料，副產(chǎn)品的銷售收入能降 低一部分因吸收劑價(jià)格高造成的高成本。氨法脫硫工藝主要由兩部分反應(yīng)組成:吸收過程,煙氣經(jīng)過吸收塔，其中的 SO 被吸收液吸收，并生成亞硫酸銨與硫酸氫銨；中和結(jié)晶，由吸收產(chǎn)生的高濃度亞硫酸銨與 硫酸氫銨吸收液，先經(jīng)灰渣過濾器濾去煙塵，再在結(jié)晶反應(yīng)器中與氨起中和反應(yīng)，同時(shí)用水間接攪拌冷卻，使亞硫酸銨結(jié)晶析出。燃燒脫硫+ 尾部增濕活化（半干法），燃燒脫硫+尾部增濕活化系指循環(huán)流化 床爐內(nèi)加入石灰石進(jìn)行燃燒脫硫，然后利用爐內(nèi)未完全反應(yīng)的脫硫劑（石灰），在 鍋爐尾部煙道噴入水或水蒸汽，適當(dāng)降低煙氣溫度（高于煙氣絕熱飽和溫度），尾 部進(jìn)一步進(jìn)行煙氣脫硫。脫硫產(chǎn)物呈現(xiàn)干態(tài)固體物，易于處理，沒有污水處理及腐蝕等問題。該脫硫工藝適合與靜電除塵器或布袋除塵器配套。降低 排放主要技術(shù)措施改變?nèi)紵龡l件：包括低過量空氣燃燒法，空氣分級(jí)燃燒法，燃料分級(jí)燃燒法，煙氣再循環(huán)法。爐膛噴射脫硝：包括噴氨及尿素，噴入水蒸汽，噴入二次燃料。煙 氣脫硝：干法脫硝，(煙氣催化脫硝，電子束照射煙氣脫硝)濕法脫硝。而在燃燒上： 凡通過改變?nèi)紵龡l件來控制燃燒關(guān)鍵參數(shù)，以抑制生成或破壞已生成的 達(dá)到減少排放的技術(shù)稱為低 燃燒技術(shù)是采用最廣、相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)并且是有效的方法低過量空氣燃燒、空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)。低過量空氣燃燒：使燃燒過程盡可能地在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行，隨著 煙氣中過量氧的減少，可以抑制 含量的關(guān)系如圖顯示，不過爐內(nèi)氧的濃度過低，低于 3%以下時(shí)，會(huì)造成 CO 濃度的急劇增加，從而大 大增加化學(xué)未完全燃燒熱損失。同時(shí)，也會(huì)引起飛灰含碳量的增加，燃燒效率將會(huì) 降低；此外，低氧濃度會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)的某些地區(qū)成為還原性氣氛，從而降低灰熔點(diǎn)，引起爐壁結(jié)渣與腐蝕?？諝夥旨?jí)燃燒：基本原理——將燃料的燃燒過程分階段完成一級(jí)燃燒：將供入 爐膛的空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?70%~75%，使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件 下燃燒。過量空氣系數(shù) a＜1，降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平，而且在還原 性氣氛中降低了生成 的反應(yīng)率，抑制了NOx 的生成量。二級(jí)燃燒：其余空氣與 一級(jí)燃燒區(qū)產(chǎn)生的煙氣混合，在 的條件下完成全部燃燒過程。爐膛噴射脫硝：向爐膛噴射某種物質(zhì)來還原已生成的 放量。包括噴水、噴射二次燃料和噴氨等。

1、噴水法，但一氧化氮氧化較困難，需噴入臭氧或高錳酸鉀，不現(xiàn)實(shí)。

2、噴二次燃料：即前述燃料分級(jí)燃燒，但二次燃料 不會(huì)僅選擇 反應(yīng)，還會(huì)與氧氣反應(yīng)，使煙氣溫度上升

3、噴氨法（尿素等氨基 還原劑）4NH 反應(yīng)，而一般不和氧反應(yīng)，這種方法亦稱選擇性非催化劑吸收（SNCR）法。但不用催化劑，氨還原 ~1050這一狹窄范圍內(nèi)進(jìn)行，故噴氨點(diǎn)應(yīng)選擇在爐膛上部對(duì)應(yīng)位置。采用爐膛噴射脫硝，噴射點(diǎn)必須在 950 ~1050之間。噴入的氨與煙氣良好混合 是保證脫硝還原反應(yīng)充分進(jìn)行、使用最少量氨達(dá)到最好效果的重要條件。若噴入的 氨未充分反應(yīng)，則泄漏的氨會(huì)到鍋爐爐尾部受熱面，不僅使煙氣飛灰容易沉積在受 熱面，且煙氣中氨遇到三氧化硫會(huì)生成硫酸氨（粘性，易堵塞空氣預(yù)熱器，并有腐蝕危險(xiǎn)）。爐內(nèi)噴氨脫硝優(yōu)缺點(diǎn)：非催化噴氨脫硝法投資少，運(yùn)行費(fèi)用也低.但反應(yīng) 溫度范圍狹窄；要有良好的混合及反應(yīng)空間和反應(yīng)時(shí)間的條件；當(dāng)要求較高的脫除 率時(shí)，會(huì)造成 NH 泄漏量過大等問題。10 循環(huán)流化床鍋爐分離器2.1 分離器簡(jiǎn)介 循環(huán)流化床(CFB)鍋爐要求達(dá)到的一系列技術(shù)參數(shù)，如：循環(huán)倍率、燃燒效率、脫琉 效率、床溫床壓以及對(duì)燃料的適應(yīng)性等，都必須通過氣固分離器的可靠性和高效率來實(shí)現(xiàn)。目前，我國多采用旋風(fēng)分離器作氣固分離，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造技術(shù)比較成熟，運(yùn)行人 員也比較熟悉。但多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，旋風(fēng)分離器用于CFB 鍋爐主要存在的問題有：保 溫材料耐高溫和耐磨能力不強(qiáng)，造成旋風(fēng)分離器內(nèi)襯磨損嚴(yán)重；常壓CFB 鍋爐雖規(guī)程上 不允許有后燃現(xiàn)象，但實(shí)際運(yùn)行中，旋風(fēng)分離器內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)后燃現(xiàn)象，甚至將分離器自身 燒壞；對(duì)增壓CFB 鍋爐，因其出口煙氣將送到燃?xì)廨啓C(jī)作功，為了燃盡CO 象并非不允許，這對(duì)旋風(fēng)分離器的材料將提出更高的要求；保溫材料的熱慣性很大，導(dǎo)致啟停時(shí)間延長(zhǎng)，負(fù)荷變化適應(yīng)能力低；旋風(fēng)分離器自身體積大，不利于CFB 鍋爐大型化，超大的體積將給鍋爐帶來許多不易解決的問題等。氣固分離器分離煤燃燒后產(chǎn)物和脫硫劑脫琉后產(chǎn)物的固體顆粒。這兩種顆粒的粒度分 布不同于入爐煤和入爐石灰石的粒度分布。完全只根據(jù)入爐煤粒度分布來選擇氣固分離器 已不甚合理，制造廠按自身習(xí)慣，將用于一般煤粉爐的傳統(tǒng)產(chǎn)品選作CFB 鍋爐的氣固分 離器則問題會(huì)更多。下面介紹幾種國內(nèi)外氣固分離器，并提出CFB 鍋爐如何選用氣固分離器的個(gè)人看法。2.2 爐膛出口幾何結(jié)構(gòu) 清華大學(xué)做了個(gè)試驗(yàn)，圖2-1 為試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。主床面積90mm90mm，有效高 5.25m；試驗(yàn)物料為樹脂，其平均粒徑為500m，物料真實(shí)密度1400kg／m，終端速度2.7m／s。圖1-2 表示試驗(yàn)中采用3 種典型的出口幾何結(jié)構(gòu)。H 指凸起部分高度(m)。ehit表示爐膛出口面積為44mm88mm，循環(huán)顆粒流率為8．46g／m s。光滑形出口如圖2-2a 所示，爐膛出口的固體顆粒，由于導(dǎo)向板的作用隨著變向氣流而進(jìn)入水平煙道，在出口附近的顆粒密度保持不變。平直出口結(jié)構(gòu)如圖2-2b 所示，氣固兩相流中的 固體顆粒一部分隨氣流離開爐膛，另一部分在與爐頂碰撞后，將沿爐膛內(nèi)壁碰回并下降，在內(nèi)壁面附近形成下降的顆粒層在爐膛內(nèi)循環(huán)，它們不進(jìn)入氣固分離器。當(dāng)采用圖2-2c 的出口結(jié)構(gòu)時(shí)，凸起高度在爐膛頂部形成一個(gè)空腔。部分顆粒在向上運(yùn)動(dòng)過程中由于慣性 而從爐膛進(jìn)入此空腔，在空腔內(nèi)密集起來形成一個(gè)較濃的區(qū)域。聚集的顆粒沿內(nèi)壁回落稱 之為空腔效應(yīng)，形成的顆粒在爐膛內(nèi)循環(huán)。與光滑出口相比，實(shí)際上減少了氣固分離器的 負(fù)荷。試驗(yàn)的目的是要最大地增加這一爐膛內(nèi)循環(huán)量。上述爐膛內(nèi)循環(huán)量與圖2-2c 值有關(guān)。如凸起高度(H)小于顆粒慣性能達(dá)到的最大高度，則空腔內(nèi)上升的顆粒將與爐頂相碰撞，碰撞后的顆粒將沿爐膛內(nèi)壁落下，稱之為碰 撞效應(yīng)。也和空腔效應(yīng)一樣，將導(dǎo)致爐膛頂部密度增加。如果H 大于顆粒所能達(dá)到的最 大高度時(shí)，則頂部密度不再增加。圖2-3 為爐膛出口幾何結(jié)構(gòu)對(duì)流化床爐膛密度分布的影 響。這種現(xiàn)象不僅可減少流向氣固分離器的顆粒量，還有利于增強(qiáng)氣固兩相的混合。從圖 2-3 可看出，H 增至0．15m，兩條曲線的距離大于H＝0．15m和H＝0．35m 之間 的間距。也就是說空腔和碰撞的綜合效應(yīng)并非與H 成正比增加。對(duì)CFB 鍋爐，H 實(shí)際取 0．5m 即可，即將爐頂升高0．5m 就夠了。12 2-3 2-4 取H＝0．5m，用采樣探頭法，按各種流率G 測(cè)得爐膛頂部的分離效率η，如圖2-4所示。該試驗(yàn)仍在A ehit ＝44mm88mm ＝5．14m／s下進(jìn)行。從圖2-4 可看出：(1)當(dāng)H 在0．3～0．4m 之間，3 根曲線都趨向飽和；(2)隨著G 可達(dá)70％。這說明出13 口結(jié)構(gòu)作為初級(jí)內(nèi)分離具有很大的應(yīng)用價(jià)值，而且爐頂提高僅0．5m，無論是新建或舊 爐改造都不會(huì)花太多的錢。這里要說明的是，η 并非全爐的效率，也不是氣固分離器的效 系指爐膛內(nèi)測(cè)出下降顆粒量與上升顆粒量之比。改變爐頂幾何結(jié)構(gòu)這一措施除減少爐膛后氣固分離器負(fù)荷外，還有利于減輕旋風(fēng)分離器和尾部受熱面的磨損。2.3 槽形分離器 槽形分離器屬撞擊式分離器。圖2-5 為埃賓斯別爾格電廠的CFB 鍋爐系統(tǒng)圖。2-5 CFB 9.10.11.L 12.13.14.15.16.17.18.埃賓斯別爾格電廠的CFB 鍋爐210t／h，510和10．6MPa，滿負(fù)荷時(shí)煙氣流速6m ／s。槽形分離器的槽形部件交錯(cuò)排列，它們被懸掛在爐膛出口后的爐頂，對(duì)煙氣和固體 顆粒的通道形成迷宮，如圖2-6 所示。兩排一次除塵器布置在水平煙道入口處，部分固體 顆粒撞擊槽形部件后沿槽板下落，收集來的灰粒沿后墻返回如圖2-5 由水平煙道中另一排分離器(圖2-5之10)收集的固體顆粒進(jìn)入灰斗，見圖2-6 之3，再經(jīng) 閥(亦稱J閥)即圖2-5 之11，返回下部爐膛。14 2-6 經(jīng)槽形分離器仍未分離出而進(jìn)入豎井的固體顆粒，通過布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間的多管式除塵器分離后的灰塵收集在灰斗內(nèi)，再用氣力輸送設(shè)備從圖2-5 之13 部輸送到下部爐膛，多余的灰從灰斗經(jīng)排灰閥(16)排入專用容器。槽形分離器除對(duì)比于旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)上可降低CFB 鍋爐的高度外，還有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)由于分離器的阻力小，風(fēng)壓損失較小，下部爐膛的氣流擴(kuò)散密度甚低，因而減少 了廠用電。經(jīng)測(cè)試，風(fēng)壓可降低25％，經(jīng)計(jì)算300t／h 的CFB 鍋爐，可降低鍋爐廠用電 的15％。(2)爐膛內(nèi)的顆粒分離，強(qiáng)化了顆粒內(nèi)部的再循環(huán)，促使沿爐膛高度的濃度變化較均(3)借助于L閥顆粒一次回收，爐膛內(nèi)顆粒質(zhì)量含量的調(diào)節(jié)范圍增大。(4)新分離器的結(jié)構(gòu)能采用新型耐熱材料，由于其熱容量小，對(duì)加快啟停和負(fù)荷變化 的反應(yīng)均較快速。(5)由于配套采用了低溫高效小直徑的多管式除塵器，能分離顆粒直徑小的灰塵，改 善爐膛的熱交換、燃燒條件和吸附劑的利用。(6)國外CFB 鍋爐多采用外置式灰熱交換器以回收灰渣的物理熱，并對(duì)負(fù)荷及床溫進(jìn) 行快速控制和調(diào)節(jié)，故外置式熱交換器是形成CFB 鍋爐的重要設(shè)備。

第五篇：旋風(fēng)除塵技術(shù)原理

旋風(fēng)集塵器的工作原理

旋風(fēng)除塵器是利用含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力將塵粒從氣體中分離并捕集下來的裝置。旋風(fēng)除塵器與其他除塵器相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無運(yùn)動(dòng)部件、造價(jià)便宜、除塵效率較高、維護(hù)管理方便以及適用面寬的特點(diǎn)主要用于捕集5~10μm以上的非黏性、非纖維性的干燥塵粒。影響除塵器效率的因素主要包括兩個(gè)方面一是旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)參數(shù)二是旋風(fēng)除塵器的運(yùn)行管理。對(duì)于使用者來說設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)業(yè)已確定運(yùn)行管理便是影響旋風(fēng)除塵器的重要因素。因此研究運(yùn)行管理方法對(duì)旋風(fēng)除塵器的影響?yīng)畬?duì)提高旋風(fēng)除塵器的凈化能力具有更加重要的意義。旋風(fēng)除塵器運(yùn)行管理和重要性是 1穩(wěn)定運(yùn)行參數(shù)  2防止漏風(fēng) 

3預(yù)防關(guān)鍵部位磨損  4避免粉塵堵塞。

因?yàn)樾L(fēng)除塵器構(gòu)造簡(jiǎn)單沒有運(yùn)動(dòng)部件卸灰閥除外運(yùn)行管理相對(duì)容易但是一但出現(xiàn)磨損、漏風(fēng)、堵塞等故障時(shí)將嚴(yán)重影響除塵效率。

1、穩(wěn)定運(yùn)行參數(shù)

1.1 入口氣速 氣體流量或者說旋風(fēng)除塵器入口氣速對(duì)旋風(fēng)除塵器的壓力損失、除塵效率都有很大影響。一般來說在一定范圍內(nèi)入口氣速越高除塵效率也就越高這是因?yàn)樵黾尤肟跉馑侏茉黾訅m粒在運(yùn)動(dòng)中的離心力使塵粒易于分離使以除塵效率提高。但氣速太高氣流的湍動(dòng)程度增加二次夾帶嚴(yán)重。另外氣速過高易使粉塵微粒與器壁磨擦加劇導(dǎo)致粗顆粒粉碎使細(xì)粉塵含量增加。過高的入口氣速對(duì)具有凝聚性質(zhì)的粉塵也會(huì)起分散作用當(dāng)入口流速超過監(jiān)界值時(shí)紊流的影響就比分離作用增加得更快以至于除塵效率隨入口氣速增加的指數(shù)小于1。若入口的氣速進(jìn)一步增加除塵效率反而降低因此旋風(fēng)除塵器的入口氣速不宜太高。另一方面從理論可以分析可知旋風(fēng)除塵器的壓力損失與氣體流量的平方成正比。所以進(jìn)氣口氣速成太大雖然除塵效率會(huì)稍有提高有時(shí)不提高甚至下降但壓力損失卻急劇上升即能耗增大同時(shí)入口氣速過大也會(huì)加劇旋風(fēng)除塵器筒體的磨損降低使用壽命。因此在設(shè)計(jì)除塵器的進(jìn)口截面時(shí)必須使進(jìn)入口氣速為一適應(yīng)值一般為18~20m/s最好不要超過30m/s 濃度高和顆粒粗的粉塵入口速度應(yīng)選小些反之可選大些。

1.2 含塵氣體的物理性質(zhì)和進(jìn)氣狀態(tài) 影響旋風(fēng)除塵器性能的含塵器體的物理性質(zhì)主要是氣體的密度和黏度。而含塵氣體的密度隨進(jìn)口溫度增加而降低隨進(jìn)口壓力增大而增大。氣體密度越大臨界粒徑也就越大故除塵效率下降。但是氣體的密度和塵粒密度相比特別是在低壓下幾乎可以忽略所以其對(duì)除塵效率的影響與塵粒密度來說可以忽略不計(jì)。另一方面是氣體的密度變小使壓降也變小。旋風(fēng)除塵器的效率隨氣體黏度的增加而降低氣體黏度變化直接與溫度的改變有關(guān)當(dāng)氣體溫度增加時(shí)氣體黏度增大使顆粒受到的向心力加大因此在入口風(fēng)速一定的情況下除塵器效率隨溫度的增加而上降。所以高溫條件下運(yùn)行的除塵器應(yīng)有較大入口氣速和較小的截面氣速這在與旋風(fēng)除塵器的運(yùn)行管理中也應(yīng)予以注意。

1.3氣體含塵濃度 氣體的含塵濃度對(duì)旋風(fēng)除塵器效率和壓力損失都有影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明處理含塵氣體的壓力損失要比處理清潔空氣時(shí)小且壓力損失隨含塵負(fù)荷的增加而減小這是因?yàn)閺较蜻\(yùn)動(dòng)的大量塵粒拖曳了大量空氣粉塵從速度較高的氣流向外運(yùn)動(dòng)到速度較低的氣流中時(shí)把能量傳遞給旋轉(zhuǎn)氣流的外層減少其需要的壓力從而降低了壓力損失。旋風(fēng)除塵器的除塵效率隨粉塵濃度增加而提高。但是除塵效率提高的速度要比含塵濃度增加的速度慢得多因此要根據(jù)氣體的含塵濃度不斷調(diào)整氣體的流量和速度始終保證較高的除塵率。在選擇含塵氣體的容量時(shí)除濃度外還要考慮粉塵的黏結(jié)性粉塵的黏結(jié)強(qiáng)度。用于中等黏度結(jié)性粉塵凈化時(shí)含塵氣體的容量應(yīng)為允許容量的1/4用于高等黏結(jié)性粉塵凈化時(shí)含塵氣體的容量應(yīng)為允許容量的1/8以保證設(shè)備的可靠性。1.4 固體粉塵的物理性質(zhì) 固體粉塵物理性質(zhì)主要有顆粒大小、密度與粉塵粒徑分布是影響旋風(fēng)除塵器的重要因素。含塵氣流中固體顆粒粒徑越大在旋風(fēng)除塵器中產(chǎn)生的離心力越大越有利于分離。所以大顆粒粉塵中所占有的百分?jǐn)?shù)越大則除塵效率越高。顆粒密度的大小直接影響到臨界直徑。顆粒密度越大臨界直徑越小除塵效率越高。但顆粒密度對(duì)壓力損失影響很小設(shè)計(jì)計(jì)算中可以忽略不計(jì)。在處理粗顆粒腐蝕性粉塵時(shí)其濃度比允許濃度低1/2~1/3為此可設(shè)計(jì)前一級(jí)預(yù)除塵器。在處理腐蝕性粉塵時(shí)必須增加除塵器的壁厚或者在旋風(fēng)除塵器下覆蓋橡膠板、人造石板等其它抗腐蝕材料。

1.5 含濕量 氣體的含塵量對(duì)旋風(fēng)除塵器工況有較大影響。如分散度很高而黏著性很小的粉塵氣體在旋風(fēng)除塵器中凈化不好。若細(xì)顆粒量不變含濕量增加5%~10%顆粒在旋風(fēng)除塵器內(nèi)相互黏結(jié)比較大顆粒這些大顆粒被猛烈沖擊在器壁上氣體凈化將大為改善。所以有往除塵器內(nèi)加些蒸汽來提高效率的做法。但是必須注意的是水蒸汽的量不宜過大將會(huì)引起粉塵粘壁甚至堵塞以致大大降低旋風(fēng)除塵器的性能。影響旋風(fēng)除塵器性能的因素除上述外除塵器內(nèi)壁粗糙度也會(huì)影響除塵器的性能。

2、防止漏風(fēng) 除塵器的漏風(fēng)對(duì)凈化效率有顯著影響?yīng)绕湟猿龎m器的排灰口的漏風(fēng)更為顯著。因?yàn)樾L(fēng)除塵器無論是在正壓下還是在負(fù)壓下運(yùn)行其底部總是處于負(fù)壓狀態(tài)如果除塵器底部密封不嚴(yán)密從外部滲入的空氣會(huì)把正在落入灰斗的粉塵重新帶走使除塵器效率顯著下降。除塵器漏風(fēng)原因主要有三種 

1)除塵器進(jìn)出口連接處漏風(fēng)主要是由于連接件使用不當(dāng)引起的例如螺栓沒有擰緊墊片不夠均勻法蘭面不平整等 

2)除塵器本體漏風(fēng)主要原因是灰斗因?yàn)楹瑝m氣流在旋轉(zhuǎn)或沖擊除塵器本體時(shí)磨損十分嚴(yán)重根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)當(dāng)氣體含量真超過10g/m3時(shí)在不到100天時(shí)間里就可以磨壞3mm厚的鋼板 

3)旋風(fēng)除塵器卸風(fēng)裝置的漏風(fēng)卸灰閥多用于機(jī)械自動(dòng)式這些閥密封性較差稍有不慎就可能產(chǎn)生漏風(fēng)這是除塵器管理的重要環(huán)節(jié)。除塵器一但漏風(fēng)將嚴(yán)重影響除塵效率。據(jù)估算旋風(fēng)除塵器灰斗或卸灰閥漏風(fēng)1%除塵效率下降10%。沉降室入口或出口的漏風(fēng)對(duì)除塵效率影響不大如果沉降室本體漏風(fēng)則對(duì)除塵效率有較大影響。因此必須保持旋風(fēng)除塵器線管的氣密性不允許有漏風(fēng)正壓操作時(shí)和吸風(fēng)現(xiàn)象負(fù)壓操作時(shí)。一般在制造前后要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。

3、關(guān)鍵部位的磨損 3.1 影響磨損的因素 

1)磨損與負(fù)荷關(guān)系。在高濃度、高速度含塵氣體不斷沖刷下旋風(fēng)除塵器極易被磨損。除塵器一般先在鋼板上磨出溝槽然后被加速磨損直至磨穿。除塵器的磨損隨灰塵負(fù)荷、灰塵密度和硬度以及氣體速度的增加需加快隨構(gòu)成除塵器壁的材料的硬度的增加而減慢。灰塵濃度低時(shí)一般有較輕磨損濃度增大被磨損的面積也增大。 2)磨損與氣體速度成指數(shù)關(guān)系。磨損和氣體速度成指數(shù)關(guān)系。矩形彎頭指數(shù)為2垂直射流的沖擊大約是2.5~3.在相同的氣流速度下20~30度時(shí)是磨損最嚴(yán)重的沖擊角度。就低碳鋼而言磨損就會(huì)迅速增加。 31))磨損與粒徑關(guān)系。流體動(dòng)力學(xué)理論認(rèn)為空氣中的小粒子造成的磨損應(yīng)當(dāng)較小。因?yàn)榱Ｗ拥馁|(zhì)量隨直徑的立方而變化所以小粒子的動(dòng)量和動(dòng)能要比相同速度的大粒子小得多。也有人認(rèn)為小粒徑粉塵因其總表面積較大產(chǎn)生的磨擦面積也大因此會(huì)隨粒度的減小而增加。

3.2磨損部位  1) 殼體。除塵器殼體的內(nèi)部沿著縱向氣流給殼壁以相當(dāng)大的沖擊。在這沖擊區(qū)產(chǎn)生最大的縱向磨損。焊接金屬通常比基底金屬硬靠近焊接處的金屬常因?yàn)橥嘶鸲浻诨捉饘侏捕鹊牟町愂管浀耐嘶鹛幈绕渌课荒p快。這些都是造成縱向磨損的條件。橫向磨損是沿著殼體壁一條或幾條圓圈形磨損。在圓筒和圓錐部分任何圓周焊縫或法蘭連接都可能產(chǎn)生斷續(xù)流動(dòng)和不同的金屬硬度。因此在制造和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意保證連接處的內(nèi)表面真正光滑并且同心。在圓筒變?yōu)閳A錐處貼近殼壁部分產(chǎn)生的最大斷續(xù)流動(dòng)因而橫向磨損增加。2)圓錐和排塵口的磨損。旋風(fēng)除塵器圓錐部分直徑逐漸減小所以通單位面積表面的灰塵量和流動(dòng)速度都逐漸增加。這就使圓錐部分比圓筒部分磨損更嚴(yán)重。旋風(fēng)除塵器從排塵口倒流進(jìn)去的氣體到臨界點(diǎn)運(yùn)行情況就會(huì)惡化。這時(shí)將沒有多少灰塵排出而只是在圓錐的較低部位形成旋轉(zhuǎn)塵環(huán)能使磨損的速度加快好幾倍。這樣的磨損可以利用防止氣體流入灰斗的辦法來減輕。如果排塵口堵塞或灰斗裝得過滿妨礙正常排塵則圓錐部分旋轉(zhuǎn)的灰塵特別容易磨損圓錐。倘若這種情況持續(xù)下去磨損范圍就上升到除塵壁愈來愈高的位置。解決磨損的辦法。是防止灰斗中灰塵的沉積到接近排塵口的高度。

3)葉片磨損。慣性除塵器的葉片磨損是最主要的磨損部位所以應(yīng)定期檢查葉片完好程度。為了防止葉片磨損優(yōu)良的設(shè)計(jì)應(yīng)該把葉片截面制成圓形-矩形而不應(yīng)該是片狀。3.3 防止除塵器磨損的技術(shù)措施 

1)防止排塵口堵塞。選用優(yōu)質(zhì)的卸灰閥加強(qiáng)調(diào)節(jié)和檢修。

2)防止過多的氣體倒流入排塵口。使用卸灰閥要嚴(yán)密配合得當(dāng)減輕磨損口。3)就當(dāng)常檢修除塵器有無因磨損而漏氣的現(xiàn)像以便及時(shí)采取措施。 4)盡量減少焊縫和接頭。必須要有焊縫應(yīng)磨平法蘭連接處應(yīng)仔細(xì)裝配好。

5)在灰塵沖擊部位使用可以更換的抗磨板或增加耐磨層也可以用耐磨材料制造除塵器。

6)除塵器的壁面的切向速度和入口流速應(yīng)當(dāng)保持在臨界范圍以下。

7)采取有效的防腐措施在除塵器的外殼一般要刷一層紅丹二層耐腐漆或耐熱漆。

4、避免灰塵堵塞和積灰 旋風(fēng)除塵器的堵塞和積灰主要發(fā)生在排塵口附近其次發(fā)生在排塵的管道里。

4.1排塵口堵塞和預(yù)防措施 引起排塵口堵塞通常有兩個(gè)原因一是大塊物料或雜物二是灰斗內(nèi)灰塵堆積過多不能及時(shí)排出。排塵口的堵塞會(huì)增加磨損降低除塵效率和加大設(shè)備壓力損失。預(yù)防排塵口堵塞的措施預(yù)防排塵口堵塞的措施 

1) 在吸氣口增加?xùn)啪W(wǎng)既不影響吸風(fēng)效果又能防止雜物吸入。

2) 在排塵口上部增加手掏孔其位置應(yīng)在易堵部位大小以150×150mm的方孔即可。手掏孔的法蘭處應(yīng)加墊片并涂密封膏避免漏風(fēng)。平時(shí)檢查中可用小錘易堵處聽其聲音以檢查是否有堵塞。

4.2 進(jìn)排氣口堵塞及預(yù)防 進(jìn)、排氣口堵塞現(xiàn)象多是設(shè)計(jì)不理想造成的。與袋式吸塵器、電除器不同旋風(fēng)除塵器的進(jìn)氣口或排氣口形式通常不進(jìn)行專門設(shè)計(jì)所以在進(jìn)氣出氣口略有粗糙直角、斜角等就會(huì)形成粉塵粘附、加厚直至堵塞。避免和預(yù)防堵塞的第一個(gè)環(huán)節(jié)是從設(shè)計(jì)中考慮設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)粉塵性質(zhì)和氣體特點(diǎn)使除塵器進(jìn)、出口光滑避免容易形成堵塞的直角、斜角。加工制造設(shè)備時(shí)要打光除突出的焊瘤、結(jié)疤等。運(yùn)行管理旋風(fēng)除塵器要時(shí)常觀察壓力、流量的異常變化并根據(jù)這些變化找出原因及時(shí)消除。總之防止旋風(fēng)除塵器的堵塞和積灰要做到 

1)灰斗內(nèi)的粉塵要在允許范圍內(nèi)  2)排灰運(yùn)灰工具良好  3)及時(shí)清除灰斗中的灰塵

4)防止貯灰和集灰系統(tǒng)中的粉塵接塊硬化。

5、結(jié)束語

旋風(fēng)除塵器的運(yùn)行管理對(duì)除塵器的效率有重要影響?yīng)虼霜仨毤訌?qiáng)對(duì)旋風(fēng)除塵器的運(yùn)行管理健全運(yùn)行管理制度督促管理者和操作者嚴(yán)格按規(guī)程管理和操作。嚴(yán)密監(jiān)視旋風(fēng)除塵器的運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除運(yùn)行故障定期進(jìn)行檢查和維護(hù)。除此之外還需要從設(shè)計(jì)、制造和安裝入手。優(yōu)化除塵器結(jié)構(gòu)、合理匹配除塵器的相關(guān)尺寸提高除塵器的制造尺寸精度尤其是關(guān)鍵尺寸提高安裝質(zhì)量。只有這樣才能確保旋風(fēng)除塵器高效、安全、可靠運(yùn)行提高空氣凈化程度。我們相信。隨著各種新技術(shù)的出現(xiàn)旋風(fēng)除塵器的性能將會(huì)越來越好應(yīng)用前景會(huì)更加廣泛