煤粉分离器的研究

1、煤粉分离器研究阶段报告,报告人：杨龙滨 哈工大燃烧工程研究所,内 容,分离器综述 试验台的建立 试验结果及分析 一些问题,分离器综述,在一切伴有气固两相的生产过程中，气固分离是不可缺少的一个环节，在电力、化工、石油、煤炭、冶金、化肥、水泥、纺织、食品、轻工等行业及环境保护工程中有着广泛的应用。气固分离的工业应用按照其目的的要求可以归纳成三大类： 1) 回收有用的物料。比如发电厂中制粉系统通过粗粉分离器得到合格细度的煤粉，把不合格煤粉返回磨煤机重新研磨；又如在有色金属冶炼工程中回收贵重的金属粉末等。,2) 获得洁净的气体。例如在硫酸生产中，通过硫铁矿烙烧制备的原料气必须除去砷、硒等微粒，保证后道

2、生产工序的顺利进行。炼油厂催化裂化再生烟气的能量回收，需将高温烟气中大于10mm的颗粒除净，才能保证高温烟气轮机的长周期安全运行。 3)净化废气保护环境。各国对于燃煤锅炉、炼钢炉、有色金属冶炼炉、矿烧结机、水泥窑以及炭黑生产、石灰煅烧、颜料、复合磷肥等生产中的尾气排放要求都有明确的规定，因此需要通过气固分离技术对尾气进行净化。,任何一种气固分离装置都是利用一种或数种气固分离的物理过程来达到分离气固混合物中固体颗粒的目的。例如，沉降室势力用固体颗粒的重力沉降机理达到气固分离的目的，电除尘器是利用固体颗粒的机理来实现气固分离，而重力沉降机理对电除尘器来说处于次要地位。在气固分离技术中，常见的分离机

3、理有重力沉降、惯性分离、离心分离、拦截捕获、荷电分离等，此外有热泳力、扩散泳力、磁场力和辐射力等的作用，人们还常常利用颗粒的凝聚特性、润湿特性等来提高或达到分离的目的。,四种常见的分离机理,重力分离机理 惯性分离机理 离心分离机理 荷电分离机理,重力分离机理,重力分离机理是最基本的一种分离方式，气固混合物中的固体颗粒的分离主要借助于重力作用，而固体颗粒在重力沉降过程中必然要受到气体介质对它产生的阻力。一般简化为一个球形颗粒在流体中自由下落的情形，按力平衡关系有下式： 式中： 颗粒的重力； 颗粒上的浮力； 颗粒上的沉降阻力。,当颗粒在气流中加速直至达到最终的稳 态速度（即）时有 则可由上式求出颗

4、粒终端沉降速度。当颗粒终端沉降速度大于流体向上运动的速度时，颗粒就能够沉降下来；两个速度相等时颗粒悬浮在流体中；颗粒终端沉降速度大于流体向上运动的速度时，颗粒则被流体带走。,水平流型重力分级器,I粗粉；II中细粉；III细粉；IV超细粉 1超细粉尘与空气出口；2分级室；3粉料入口；4空气入口,“之”字型重力分离装置,分离器由曲曲折折的“之”字型方筒构成。两相流每转折一次，撞击器壁，使颗粒重新分散，大颗粒因撞击器壁后失去向上运动的动能而沿器壁下滑，较细颗粒则随气流继续上升，因而使粒径大小不同的颗粒实现了分离。,惯性分离机理,两相流中固体离子随气流运动时遇到固体分离部件时，由于固体颗粒比气体分子具

5、有更大的惯性，气流中的固体颗粒将脱离气体流线，并与分离部件发生碰撞，从而使粒子从气流中分离出来。两相气流中固体粒子的运动轨迹可用下述方程式来描述：,百叶窗煤粉浓缩器,一次风在穿过浓缩器时，气流绕流经过叶片，气流中的煤粉颗粒在惯性力的作用下，力图保持其原有的流动方向从而直接打到叶片上，向与原来相反的方向被弹出。因此大量的煤粉被弹到浓侧，从浓一次风喷口喷出，淡侧只有少量的煤粉随着大量的风喷出。,离心分离机理,气固两相流体在作旋转流动的同时，气流向旋转中心流出，粒子在离心力场作用下脱离气体流线，并与分离部件发生碰撞而被捕集，使粒子从气流中分离出来。离心分离中粒子的受力如下式： 式中： 为离心力； 为

6、斯托克斯阻力。 对某一指定粒径的粒子，在某一直径的运动圆周上其离心速度与其向心速度相等，此时这一直径的运动圆周称为分级圆，这一粒径的粒子称为临界粒子,旋风分离器,两相气流从旋风筒切向进入，气流作旋转流动同时向旋转中心流出，气流实际的运行运行轨迹为一螺旋线 。粒子在离心力场作用下除作圆周运动外，又具有向外的离心速度，由于空气粘滞阻力的作用，使粒径小的粒子离心速度小而粒径大的粒子离心速度大。大于临界粒径的粒子便能从气流中分离出去，形成离心分离。,荷电分离机理,气体中粉尘粒子的电力分离有两种形式：一种形式是带电粒子或凝聚后的带电粒子在分离构件上产生的电力沉降；另一种形式是在外加电场力作用下，使荷有电

7、晕电荷的粉尘粒子在集尘极上发生的电力沉降。电厂所用的电除尘器就是基于这种机理来除尘 。,叶片式分级机,静止叶片式 旋转叶片式 组合式,静止叶片式,静止叶片式分级机是指在分级机工作过程中叶片与分级机径向保持某一角度不动,1排气管；2导向叶片；3内锥壳体；4外锥壳体；5反射棱锥体；6进风管；7粗粉出口管,旋转叶片式,旋转平面式 圆锥状叶轮 圆柱状叶轮,旋转平面式,1气流入口管 2返料管 3二次风导管 4气流分布器 5轴承 6内壳体 7回转叶片 8外壳 9主轴 10细颗粒出口管,日本NARA MACHINERY公司生产的 New Cosmomizer粉碎分级机（简称N-COS）,圆锥状叶轮-1,1进

8、风管 2粗颗粒返料管 3圆锥壳体 4锥形分级转子 5出风蜗壳 6传动装置 7电机,圆锥状叶轮-2,1主轴 2细颗粒出口管 3锥形分离转子 4圆柱形壳体 5气流分布锥 6二次风入口 7可调风管 8进料管 9返料管 10筛板,圆柱状叶轮,转子形式不同，旋转时使周围气流产生旋转的强度也不同，分级能力也就不同。圆柱状转子造成气流旋转的能力最强，而平面转子造成气流旋转的能力最弱， 柱面状转子分级粒度最小，分离效率最高。同时中空的转子在分离的过程中叶片相当于条栅，随着转子转速的增加圆柱面上的可通过面积相应地减小也增强了分离的效果。,德国Alpine公司研制的ATP型分级机，叶轮通常是水平式安装于分级机顶部

9、。分级叶轮的转速最高可达到22000r/min以上，产品细度d97可达到2.5mm。,组合式,组合式就是既有静止叶片又有旋转叶片，气固两相气流先经过静止叶片的引导然后经过转子叶片的分离，其分离能力和分离效率都是最好的，但是阻力损失也是最大的。,中速磨上配用的分离器,中速磨上配用的分离器就是上面所提的三种形式叶片分离器，包括离心式分离器（静止叶片式）、旋转式分离器和组合式分离器。接下来的两个图为德国BABCOCK公司生产的MPS中速磨煤机，给出了两种分离器的形式。,静态（SLK）分离器,动态（SLS)分离器,试验台的建立,主要部件 系统的连接 测量设备,试验台主要部件,给粉装置 下入料式动静转子

10、分离器 侧入料式动态转子分离器 转子 离心式风机 布袋除尘器 电气控制柜,试验台系统连接,试验台系统采用负压方式连接，在已经进行过的试验中分别采取了两台分离器串联的连接方式和下入料式动静态转子分离器单独连接的方式。,串联连接,单台连接,测量设备,标准皮托管 斜管微压计 激光粒度分析仪 皮托管和U型管压力计 等速取样装置,试验结果及分析,分别进行了单相和气固两相的试验。单相试验测量了不同流量下转速与阻力损失的变化关系。气固两相的试验则考察了转子不同转速下的分离能力。,转子转速与阻力损失的关系,对1794 m3/h流量下的情况作了回归得到转速（X）和阻力损失（Y）的关系式： Y=603.40216 +0.27901X +9.2913910-5 X2。,入料煤粉的累积分布,入料