[发明专利]一种粉煤气化用旋风分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业气固分离装置，尤其是涉及一种粉煤气化用旋风分离器。

背景技术

煤炭清洁高效利用是解决世界能源供应问题的重要方向。我国已经将大型粉煤气化技术列入“十三五”国家科技创新规划重大工程。外置旋风分离器是粉煤气化炉反应器系统的核心部件，目前，工业上大部分旋风分离器主要用于常压或中低压工况条件下。在大型粉煤加压气化工艺中，旋风分离器不仅要面临高温工况，同时还要叠加高压条件。高温高压同时存在的工况条件对旋风分离器的设计使用提出了更加苛刻的要求。

中国专利CN103817022A公开了一种设有径向入口、内置防冲蚀导向挡板及多层螺旋导流叶片的新型旋风分离器。该旋风分离器主要用于IGCC发电系统中煤炭的气固分离。

中国专利CN103623943A公开了一种带拱形顶、双锥体、过渡灰斗和排料腿的高温高压旋风分离器。该发明主要通过结构优化降低了其在高温高压条件下的设备局部几何应力集中问题。

以上两种旋风分离器的使用场所均局限于类似煤的增压流化燃烧联合循环(PFBC-CC)和整体煤气化联合循环(IGCC)工艺。该类工艺的典型特点是，工作压力一般在1-4MPa，温度在700-750℃，关键是粉体含尘浓度较低。但在几种恶劣工况同时存在的条件下，旋风的性能和寿命会遭到严重挑战。

中国专利CN101648169A公开了一种高温高压夹套式旋风分离器，将旋风分离器置于密闭压力容器外壳内，为了提高耐磨和耐高温性能，在常规旋风分离器内壁设置隔热耐磨衬里。该专利的旋风分离器整体内置于某一个压力容器当中，要将旋风分离器非规则部分全部内置在压力容器当中，由于旋风分离器一般为切向或者蜗壳进口，该结构将会造成外部压力容器尺寸巨大，不仅占用空间巨大，而且质量大，制造成本极高。尤其是多级旋风分离器内置的时候。在高达70～100m高的气化平台上，不仅要求旋风分离器本身质量小，而且其所占据空间不宜大。该专利的夹套介质为气相或者液相(本专利为固相耐磨隔热衬里)，该工艺不仅增加了额外的操作费用，而且很难克服高温高压同时存在的工况下的危险性。常规压力容器材料在高温条件下的许用应力极低，尤其是在1000-1200℃条件下，还要满足3.0MPaG的工作压力，该材料几乎不可能。因此夹套中气相或液相介质的选用尤为关键，该材料既要能保护内置旋风分离器温度不向外传导，又要维持与旋风分离器内部压力平衡。常规的气相和液相材料都难以胜任，而且还需要外部设施辅助实现其功能。可见，该专利所述工艺成本极高。在实际工程中几乎不可能应用。

目前，在粉煤气化高温(850℃)、高压(3.5-7.1MPa)、高含尘条件下的气固两相分离用外置承压旋风分离器的应用研究，尚无相关报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种粉煤气化用旋风分离器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种粉煤气化用旋风分离器，包括：

承压壳体，该承压壳体的底部设有下灰口，上部设有切向入口，顶部设有出口管，

旋风分离器内模流场，由内置于承压壳体的耐磨隔热衬里包围形成，

出口中心管，该出口中心管顶部通向出口管，下部伸入旋风分离器内模流场上部。

工作时，高温带压含尘气体从切向入口进入旋风分离器，经过离心分离后，洁净气体从出口中心管流出，所收集的粉尘从旋风分离器下灰口排出。

优选地，所述的耐磨隔热衬里由衬里材料整体浇筑成型。

承压壳体主要用于内置耐磨隔热衬里包括形成的旋风分离器内模流场，以及承担强度要求。

优选地，所述的耐磨隔热衬里为双层浇筑结构，由依次设置在承压壳体内壁的隔热衬里和耐磨衬里组成，所述的隔热衬里和耐磨衬里通过Y型组合锚固钉连接。

优选地，耐磨层的厚度根据承压壳体及旋风分离器内模流场尺寸而定，隔热层的厚度根据旋风分离器内外温差而定。

优选地，所述的隔热衬里采用耐碱浇注料，所述的耐磨衬里采用六铝酸钙浇注料。

优选地，所述的出口中心管为耐高温钢结构，与承压壳体挂接连接。

优选地，所述的出口中心管通过挂接机构与出口管挂接连接，所述的挂接机构包括沿周向设置在出口管内壁的多个垫板及设置在各垫板上的定位支撑板，所述的定位支撑板一端与垫板连接，另一端挂接出口中心管。

采用本发明挂接连接的结构，不仅防止了承压壳体导热致使局部超温，而且有利于旋风分离器出口中心管的更换。