1、煤粉分離器研究階段報告,報告人：楊龍濱 哈工大燃燒工程研究所,內 容,分離器綜述 試驗臺的建立 試驗結果及分析 一些問題,分離器綜述,在一切伴有氣固兩相的生產過程中，氣固分離是不可缺少的一個環(huán)節(jié)，在電力、化工、石油、煤炭、冶金、化肥、水泥、紡織、食品、輕工等行業(yè)及環(huán)境保護工程中有著廣泛的應用。氣固分離的工業(yè)應用按照其目的的要求可以歸納成三大類： 1) 回收有用的物料。比如發(fā)電廠中制粉系統通過粗粉分離器得到合格細度的煤粉，把不合格煤粉返回磨煤機重新研磨；又如在有色金屬冶煉工程中回收貴重的金屬粉末等。,2) 獲得潔凈的氣體。例如在硫酸生產中，通過硫鐵礦烙燒制備的原料氣必須除去砷、硒等微粒，保證后道

2、生產工序的順利進行。煉油廠催化裂化再生煙氣的能量回收，需將高溫煙氣中大于10mm的顆粒除凈，才能保證高溫煙氣輪機的長周期安全運行。 3)凈化廢氣保護環(huán)境。各國對于燃煤鍋爐、煉鋼爐、有色金屬冶煉爐、礦燒結機、水泥窯以及炭黑生產、石灰煅燒、顏料、復合磷肥等生產中的尾氣排放要求都有明確的規(guī)定，因此需要通過氣固分離技術對尾氣進行凈化。,任何一種氣固分離裝置都是利用一種或數種氣固分離的物理過程來達到分離氣固混合物中固體顆粒的目的。例如，沉降室勢力用固體顆粒的重力沉降機理達到氣固分離的目的，電除塵器是利用固體顆粒的機理來實現氣固分離，而重力沉降機理對電除塵器來說處于次要地位。在氣固分離技術中，常見的分離機

3、理有重力沉降、慣性分離、離心分離、攔截捕獲、荷電分離等，此外有熱泳力、擴散泳力、磁場力和輻射力等的作用，人們還常常利用顆粒的凝聚特性、潤濕特性等來提高或達到分離的目的。,四種常見的分離機理,重力分離機理 慣性分離機理 離心分離機理 荷電分離機理,重力分離機理,重力分離機理是最基本的一種分離方式，氣固混合物中的固體顆粒的分離主要借助于重力作用，而固體顆粒在重力沉降過程中必然要受到氣體介質對它產生的阻力。一般簡化為一個球形顆粒在流體中自由下落的情形，按力平衡關系有下式： 式中： 顆粒的重力； 顆粒上的浮力； 顆粒上的沉降阻力。,當顆粒在氣流中加速直至達到最終的穩(wěn) 態(tài)速度（即）時有 則可由上式求出顆

4、粒終端沉降速度。當顆粒終端沉降速度大于流體向上運動的速度時，顆粒就能夠沉降下來；兩個速度相等時顆粒懸浮在流體中；顆粒終端沉降速度大于流體向上運動的速度時，顆粒則被流體帶走。,水平流型重力分級器,I粗粉；II中細粉；III細粉；IV超細粉 1超細粉塵與空氣出口；2分級室；3粉料入口；4空氣入口,“之”字型重力分離裝置,分離器由曲曲折折的“之”字型方筒構成。兩相流每轉折一次，撞擊器壁，使顆粒重新分散，大顆粒因撞擊器壁后失去向上運動的動能而沿器壁下滑，較細顆粒則隨氣流繼續(xù)上升，因而使粒徑大小不同的顆粒實現了分離。,慣性分離機理,兩相流中固體離子隨氣流運動時遇到固體分離部件時，由于固體顆粒比氣體分子具

5、有更大的慣性，氣流中的固體顆粒將脫離氣體流線，并與分離部件發(fā)生碰撞，從而使粒子從氣流中分離出來。兩相氣流中固體粒子的運動軌跡可用下述方程式來描述：,百葉窗煤粉濃縮器,一次風在穿過濃縮器時，氣流繞流經過葉片，氣流中的煤粉顆粒在慣性力的作用下，力圖保持其原有的流動方向從而直接打到葉片上，向與原來相反的方向被彈出。因此大量的煤粉被彈到濃側，從濃一次風噴口噴出，淡側只有少量的煤粉隨著大量的風噴出。,離心分離機理,氣固兩相流體在作旋轉流動的同時，氣流向旋轉中心流出，粒子在離心力場作用下脫離氣體流線，并與分離部件發(fā)生碰撞而被捕集，使粒子從氣流中分離出來。離心分離中粒子的受力如下式： 式中： 為離心力； 為

6、斯托克斯阻力。 對某一指定粒徑的粒子，在某一直徑的運動圓周上其離心速度與其向心速度相等，此時這一直徑的運動圓周稱為分級圓，這一粒徑的粒子稱為臨界粒子,旋風分離器,兩相氣流從旋風筒切向進入，氣流作旋轉流動同時向旋轉中心流出，氣流實際的運行運行軌跡為一螺旋線 。粒子在離心力場作用下除作圓周運動外，又具有向外的離心速度，由于空氣粘滯阻力的作用，使粒徑小的粒子離心速度小而粒徑大的粒子離心速度大。大于臨界粒徑的粒子便能從氣流中分離出去，形成離心分離。,荷電分離機理,氣體中粉塵粒子的電力分離有兩種形式：一種形式是帶電粒子或凝聚后的帶電粒子在分離構件上產生的電力沉降；另一種形式是在外加電場力作用下，使荷有電

7、暈電荷的粉塵粒子在集塵極上發(fā)生的電力沉降。電廠所用的電除塵器就是基于這種機理來除塵 。,葉片式分級機,靜止葉片式 旋轉葉片式 組合式,靜止葉片式,靜止葉片式分級機是指在分級機工作過程中葉片與分級機徑向保持某一角度不動,1排氣管；2導向葉片；3內錐殼體；4外錐殼體；5反射棱錐體；6進風管；7粗粉出口管,旋轉葉片式,旋轉平面式 圓錐狀葉輪 圓柱狀葉輪,旋轉平面式,1氣流入口管 2返料管 3二次風導管 4氣流分布器 5軸承 6內殼體 7回轉葉片 8外殼 9主軸 10細顆粒出口管,日本NARA MACHINERY公司生產的 New Cosmomizer粉碎分級機（簡稱N-COS）,圓錐狀葉輪-1,1進

8、風管 2粗顆粒返料管 3圓錐殼體 4錐形分級轉子 5出風蝸殼 6傳動裝置 7電機,圓錐狀葉輪-2,1主軸 2細顆粒出口管 3錐形分離轉子 4圓柱形殼體 5氣流分布錐 6二次風入口 7可調風管 8進料管 9返料管 10篩板,圓柱狀葉輪,轉子形式不同，旋轉時使周圍氣流產生旋轉的強度也不同，分級能力也就不同。圓柱狀轉子造成氣流旋轉的能力最強，而平面轉子造成氣流旋轉的能力最弱， 柱面狀轉子分級粒度最小，分離效率最高。同時中空的轉子在分離的過程中葉片相當于條柵，隨著轉子轉速的增加圓柱面上的可通過面積相應地減小也增強了分離的效果。,德國Alpine公司研制的ATP型分級機，葉輪通常是水平式安裝于分級機頂部

9、。分級葉輪的轉速最高可達到22000r/min以上，產品細度d97可達到2.5mm。,組合式,組合式就是既有靜止葉片又有旋轉葉片，氣固兩相氣流先經過靜止葉片的引導然后經過轉子葉片的分離，其分離能力和分離效率都是最好的，但是阻力損失也是最大的。,中速磨上配用的分離器,中速磨上配用的分離器就是上面所提的三種形式葉片分離器，包括離心式分離器（靜止葉片式）、旋轉式分離器和組合式分離器。接下來的兩個圖為德國BABCOCK公司生產的MPS中速磨煤機，給出了兩種分離器的形式。,靜態(tài)（SLK）分離器,動態(tài)（SLS)分離器,試驗臺的建立,主要部件 系統的連接 測量設備,試驗臺主要部件,給粉裝置 下入料式動靜轉子

10、分離器 側入料式動態(tài)轉子分離器 轉子 離心式風機 布袋除塵器 電氣控制柜,試驗臺系統連接,試驗臺系統采用負壓方式連接，在已經進行過的試驗中分別采取了兩臺分離器串聯的連接方式和下入料式動靜態(tài)轉子分離器單獨連接的方式。,串聯連接,單臺連接,測量設備,標準皮托管 斜管微壓計 激光粒度分析儀 皮托管和U型管壓力計 等速取樣裝置,試驗結果及分析,分別進行了單相和氣固兩相的試驗。單相試驗測量了不同流量下轉速與阻力損失的變化關系。氣固兩相的試驗則考察了轉子不同轉速下的分離能力。,轉子轉速與阻力損失的關系,對1794 m3/h流量下的情況作了回歸得到轉速（X）和阻力損失（Y）的關系式： Y=603.40216 +0.27901X +9.2913910-5 X2。,入料煤粉的累積分布,入料