СЕПАРАТОР ЦИКЛОННОГО ТИПА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ИЗ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ГАЗОВОГО ПОТОКА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к теплоэнергетике, а также к металлургической, химической и другим отраслям промышленности и может быть использована для очистки высокотемпературных газообразных продуктов сгорания от твердых частиц преимущественно от летучей золы в котлах с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС).
Уровень техники
Циклонные сепараторы широко известны и применяются в различных отраслях промышленности. В них используется принцип отделения твердых частиц из газового потока за счет центробежных сил, возникающих при вихревом движении потока в цилиндрическом корпусе.
Известен выбранный в качестве ближайшего аналога сепаратор циклонного типа для отделения твердых частиц из высокотемпературного газового потока, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с конусообразной нижней частью для отвода твердых частиц, тангенциальным входным патрубком для подвода запыленного высокотемпературного газового потока и частично расположенным внутри верхней части корпуса по меньшей мере на участке зоны расположения указанного входного патрубка цилиндрическим выхлопным парубком для отвода очищенного газа (RU 2427755, F23B 90/00, 2010, фиг.3). Недостатком указанного известного сепаратора является ненадежная работа из-за быстрого износа и коробления неохлаждаемого выхлопного патрубка для отвода очищенных газов, а также недостаточно эффективное улавливание твердых частиц и повышенное гидравлическое сопротивление выхлопного патрубка из-за высоких скоростей поступающего в него газового потока.
Раскрытие полезной модели
Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение надежности и эффективности работы сепаратора циклонного типа для отделения твердых частиц из высокотемпературного газового потока.
Указанный технический результат обеспечиваются тем, что в сепараторе циклонного типа для отделения твердых частиц из высокотемпературного газового потока, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с конусообразной нижней частью для отвода твердых частиц, тангенциальным входным патрубком для подвода запыленного высокотемпературного газового потока и частично расположенным внутри верхней части корпуса по меньшей мере на участке зоны расположения указанного входного патрубка цилиндрическим выхлопным парубком для отвода очищенного газа, согласно полезной модели выхлопной патрубок выполнен в виде расположенных по окружности цилиндра продольных прямых U-образных или многозаходно спирально витых труб, объединенных со стороны выходного торца патрубка двумя кольцевыми коллекторами соответственно для подвода и отвода охлаждающей среды и соединенных вдоль образующих указанных труб дуговыми пластинчатыми проставками. При этом на участке выхлопного патрубка ниже зоны расположения входного патрубка между трубами оставлены свободные от проставок проходы или в указанных проставках выполнены окна для пропуска очищенного газа так, чтобы суммарное проходное сечение между трубами или окон в проставках удовлетворяло условию равенства скоростей газа в указанных проходах или окнах и внутри выхлопного патрубка.
Причинно-следственная связь между указанным техническим результатом и отличительными признаками полезной модели состоит в том, что выполнение выхлопного патрубка охлаждаемым с указанной выше конструкцией обеспечивает равномерное эффективное охлаждение указанного патрубка при минимальной металлоемкости охлаждающего средства, что предотвращает коробление патрубка и позволяет увеличить его диаметр для уменьшения скорости газового потока с соответствующим снижением гидравлического сопротивления указанного патрубка. Организация боковых проходов в нижней части выхлопного патрубка с проходным сечением, равным проходному сечению внутри патрубка, исключает турбулизацию потока на входе в него, что дополнительно уменьшает его гидравлическое сопротивление.
Краткое описание фигур чертежа
На фиг.1 изображена в качестве одного из примеров принципиальная схема котла с ЦКС, оборудованного сепаратором циклонного типа согласно полезной модели в варианте с использованием для образования выхлопного патрубка прямых U-образных охлаждающих труб; на фиг.2 - возможное выполнение указанного сепаратора с использованием для образования выхлопного патрубка многозаходно спиральновитых охлаждающих труб; на фиг.3 - нижняя часть выхлопного патрубка указанного сепаратора в варианте фиг.1 в увеличенном масштабе; на фиг.4 - разрез по А-А фиг.3.
Подробное описание полезной модели
Подробное описание полезной модели выполнено для примера котла с ЦКС (фиг.1). Котел содержит топочную камеру 1, сепаратор 2 циклонного типа для отделения твердых частиц из высокотемпературного газового потока, опускной стояк 3 со слоевым затвором 4 и соединяющую сепаратор 2 с топочной камерой 1 возвратную течку 5 контура циркуляции твердых золовых частиц. Сепаратор 2 (фиг.1, 2) согласно полезной модели содержит вертикальный цилиндрический корпус 6 с конусообразной нижней частью 7 для отвода твердых частиц, тангенциальным входным патрубком 8 для подвода запыленного высокотемпературного газового потока и частично расположенным внутри верхней части корпуса 6 по меньшей мере на участке зоны расположения указанного входного патрубка 8 цилиндрическим выхлопным парубком 9 для отвода очищенного газа. Для организации охлаждения выхлопного патрубка 9 последний выполнен в виде расположенных по окружности цилиндра (фиг.3) продольных прямых (фиг.1, 3) U-образных или многозаходно спирально витых (фиг.2) труб 10, объединенных со стороны выходного торца патрубка 9 двумя кольцевыми коллекторами 11 и 12 соответственно для подвода и отвода охлаждающей среды, например, водяного пара. Трубы 10 вдоль своих образующих соединены дуговыми пластинчатыми проставками 13 с образованием газоплотной цилиндрической стенки патрубка 9. На участке длиной L (фиг.3) выхлопного патрубка 9 ниже зоны расположения входного патрубка 8 между трубами 10 оставлены свободные от проставок 13 проходы 14 или в указанных проставках могут быть выполнены окна для пропуска очищенного газа (на чертеже не показано) так, чтобы суммарное проходное сечение между трубами 10 или окон в проставках 13 удовлетворяло условию равенства скоростей газа в указанных проходах или окнах и внутри выхлопного патрубка 9.
Работа сепаратора согласно полезной модели
Сепаратор согласно полезной модели работает следующим образом. Из топочной камеры 1 котла с ЦКС во входной патрубок 8 сепаратора 2 поступает поток газообразных продуктов сгорания с частицами золы и недогоревшего кокса. За счет закрутки потока внутри цилиндрического корпуса 6 сепаратора 2 в зоне входного патрубка 8 образуется тангенциально направленный поток с преимущественным движением частиц у стен по спирали вниз. Внутри корпуса 6 на высоте входного патрубка 8 газовый поток также движется по спирали вниз и его поступление в выхлопной патрубок 9 невозможно, так как он выполнен в виде газоплотного цилиндра из труб 10 с проставками 13. При дальнейшем движении вниз очищенный от твердых частиц газовый поток проходит в проходы 14 между трубами 10 или в необозначенные на чертеже окна в проставках 13 в нижней части длиной L выхлопного патрубка 9 и к нижнему открытому его торцу. В результате равномерного прохода газов в выхлопной патрубок 9 не образуется значительной зоны обратного потока у его открытого торца. При этом скорости в проходах 14 между трубами 10 или в указанных окнах в проставках 13 нижней части длиной L выхлопного патрубка 9 равны скорости в открытом его торце. Это приводит к снижению вторичного уноса частиц и, как следствие, к повышению эффективности их улавливания при снижении сопротивления сепаратора 2. Уловленные частицы, двигаясь вниз в конусообразной части 7 сепаратора 2, через опускной стояк 3 со слоевым затвором 4 и возвратную течку 5 поступают в топочную камеру 1 котла с ЦКС.