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CN100574845C - 分离液体的离心分离机 - Google Patents

分离液体的离心分离机 Download PDF

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CN100574845C CN200710105309A CN200710105309A CN100574845C CN 100574845 C CN100574845 C CN 100574845C CN 200710105309 A CN200710105309 A CN 200710105309A CN 200710105309 A CN200710105309 A CN 200710105309A CN 100574845 C CN100574845 C CN 100574845C
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Abstract

本发明涉及一种离心分离机(1)，用于从一种气流中分离液体，尤其是用于从水蒸汽中分离水，具有第一管(2)和后接于第一管的第二管(11)，在第一管中设置涡旋产生器(6)，其中第二管(11)在第一端部(12)处的内径(D1)大于第三管(13)在其第一端部(14)处的外径(D2)，第二管的第一端部朝向在其后与之同轴地设置的第三管(13)的第一端部(14)。第二管(11)和第三管(13)以一个径向的间距形成分离腔(16)的条件下、由外壳(17)包绕，外壳设有液体排出口(19)。其中，离心分离机(1)具有至少一个长度补偿件(50)，以用之改变离心分离机(1)的轴向长度(L1、L2、L3)，从而即使在狭窄的位置条件下，也可以简单地进行设备改装。

Description

分离液体的离心分离机
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的从气流分离液体尤其是从水蒸汽分离水的离心分离机。
背景技术
这样的离心分离机例如用于具有蒸汽连接管线的蒸汽产生设备中，并且支持常规的水分离机/中间过热器的功能。这样的一种常规水分离机设置在一个高压与低压涡轮机之间，并且在蒸汽进入低压涡轮机之前起干燥蒸汽的作用。由于在发电站的系统技术或者运行方式中的改变可能出现向水分离机/中间过热器输送的蒸汽不再对应于原来的设计数据的情况，从而需要附加地加热蒸汽以蒸发剩余水分，不然“湿”蒸汽就会流入所述低压。在此会降低设备的功率并且会在后置的设备部件中出现侵蚀问题和腐蚀问题。采用例如在DE10129198B4中公开的设置在所述水分离机/中间过热器前的附加的离心分离机，以可靠和经济的方式实现进一步的水分离。还有，采用其它的结构形式的例如在EP0002235A1中或者EP023332中公开的高速分离机，也可以实现进一步且可靠的水分离。
然而，如果要改装现有的设备却可能会出现困难。常常可供使用的安装空间非常有限，从而只能够安装相对较差尺寸的附加的水分离机。在这种情况下有时不能够达到提高设备效率的目的。
发明内容
因此本发明的任务是，构成一种根据所属技术领域的离心分离机，所述离心分离机可以在狭窄的位置条件下安装改装的设备，其中可以附加地提高设备的效率。
该任务通过主权利要求的特征完成。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中说明。
如本发明所述的离心分离机用于从一种气流中分离液体，尤其是用于从水蒸汽中分离水，具有一个第一管和一个后接于所述第一管的第二管，在所述第一管中设置一个涡旋产生器，其中第二管在第一端部处的内径大于第三管在其第一端部的外径，第二管的所述第一端部朝向一个在其后与之同轴地设置的第三管的第一端部，其中所述第二管和所述第三管以一个径向的间距形成一个分离腔的条件下、由一个外壳包绕，所述外壳设有一个液体排出口。通过如本发明所述的离心分离机，由于所述离心分离机具有至少一个长度补偿件完成上述的任务。从而实现可以依据可供使用的安装空间改变所述离心分离机的轴向长度。从而能够简单地进行改装，从而可以按足够的尺寸设置一个离心分离机，从而可以实现设备效率的提高。
优选地所述长度补偿件是一种皮老虎、一种曲管或者其它的管形件。这使之能够灵活地适应预先给定的位置条件。尤其是通过一个曲管还可以实现把所述离心分离机的轴向偏转90°或者90°以上，从而可以在较低的总结构高度的情况下，所述离心分离机具有大的轴向长度。适当的是在所述第一管与所述第二管之间设置一个长度补偿件。在这种情况下，把含涡旋产生器的所述第一管用作一种第一模件，并且把含分离腔的所述第二管和所述第三管用作第二模件。于是，所述长度补偿件在这两个模件之间起连接作用。通过这样一种模件构成方式，能够简单地适应于预先给定的位置条件。此外可以视可供使用的结构空间而异，优化地制定所述模件的尺寸。
所述第一管还可以至少具有一个锥体形构成的部分，其中在所述部分中设置所述涡旋产生器。通过这种圆锥体形的几何形状可以降低流入的蒸汽的轴向速度，从而在所述涡旋产生器上出现较少的压力损耗，并且可以进一步提高所述离心分离机的效率。可以在不影响轴向的结构条件下采取该措施，从而能够简单地在狭窄的结构空间中进行改装。
根据本发明的另一个实施方式，所述第二管和所述第三管彼此以一个轴向的间距设置。所述轴向间距与所述第二管在其第一端部的内径的比例优选地在0.1至0.2的范围内。从而使之能够可靠地把由所述涡旋产生器向第一管和第二管加速的水滴导入进所述分离腔中。如果所述离心分离机还有一个后接于所述第一分离腔的整流器，可以在流出所述离心分离机以前，使脱离了水的蒸汽流退出旋转。
为了提高效率，可以在上述分离腔后设置一个附加的分离腔，所述附加的分离腔具有一个后接于所述第三管的第四管。在所述第四管上接着一个与之同轴地设置的第五管，其中所述第五管至少部分地如此插入所述第四管：使得在所述第四管与所述第五管之间得出一个环形缝隙。所述第四管与所述第五管以一个径向的间距由一个附加的外壳包绕，从而形成一个附加的分离腔，所附加的分离腔设置一个液体排出口，用于导出分离的水。如果所述附加的分离腔具有一个连接管，所述连接管可以用于在所述附加分离腔中施加一个负压。从而可以更进一步地提高分离度并且从而进一步提高效率。如果设置一个附加的分离腔，可以后接一个整流器，从而使得流出的蒸汽流脱离旋转。
进一步提高效率的一种有效措施在于，在所述第一管的内部设置具有旋转叶片的涡旋产生器，所述旋转叶片从涡旋产生器轮毂向所述第一管的内壁延伸并且在截面具有一种弯曲的轮廓。优选的是所述弯曲的轮廓构成为圆弧。尤其优选的是，所述圆弧的半径与所述第一管在背离所述第二管的一个第一端部的内径之间比例在0.1至0.3的范围内。在此，事实表明，如果所述圆弧的开角在20°至60°的范围内可以非常有效地把流入的水滴偏转进所述离心分离机中。在此方面，如果第二管在所述第一端部的内径与所述第一管在其第一端部的内径之间的比例在1.0至1.5的范围内是有利的。
此外还可以通过所述圆弧的开角从涡旋产生器轮毂向所述第一管的内壁减小，使得能够在狭窄的位置条件下提高效率。从而在相对地接近涡旋产生器轮毂流到旋转叶片上的液滴上，作用相对强的旋转力，以输送到所述第一管的内壁上。相对接近所述第一管的内壁击打在所述旋转叶片上的液滴不需要这样强的偏转力，从而所述圆弧可以设有很小的开角。这总体上导致一种很小的压力损耗，并且提高离心分离机的效率。一个可供选择地替代或者附加的措施在于，从涡旋产生器轮毂向所述第一管的内壁增加所述圆弧的半径。
附图说明
下面借助于附图中所示的实施例进一步地说明本发明。
图1用纵剖面示出带有多个模件的离心分离机的示意图；
图2示出安装在一个涡旋产生器上的旋转叶片的俯视图；
图3示出一种第一旋转叶片的透视图；和
图4示出一个第二旋转叶片的透视图。
具体实施方式
在图1中用纵剖面示出一种带有多个模件的离心分离机1的示意图。离心分离机1具有一个第一管2，所述第一管具有一个圆锥形的部分3。在该部分3中多个旋转叶片4轮圈形地围绕一个轮毂5设置，并且与所述轮毂以及包绕着的第一管2内壁牢固地连接。旋转叶片4和轮毂5一起构成一个涡旋产生器6。如果蒸汽从用箭头40标出的方向从前置的高压涡轮机(图中未示出)流入离心分离机1的第一管2中，它击打在轮毂5和绕之设置的旋转叶片4上。借助于旋转叶片4把水滴导到所述第一管的内壁上，并且可以在所述内壁处排出。轮毂5是空心地构成的并且具有一个迎流侧封装的轮毂底7。在对置的出流侧8轮毂5是开放的。在此处形成的负压可以用于在后接的分离模件中方便抽吸，如下文中进一步说明地那样。
所述圆锥形的部分3前接一个圆柱形的连接件9，所述连接件9用于使得能够以较简单的方式连接在一个已有的管线上。为此所述连接件例如具有与要连接的管线相同的直径D。作为可供选择的替代方案是所述圆锥形的部分3后接一个圆柱形的部分10，从而可以简单地进行与后接的圆柱形管部分的连接。这种第一管2可以实施成一个单个的模件，其中尚未确定所述离心分离机的后接的部件的长度。
第一管2与一个第二管11联接，所述第二管具有一个第一端部12。具有一个内径D1的该第二管11后接一个与第二管11同轴地设置的第三管13，所述第三管13具有一个第一端部14。适当的是，如此限定第二管11的第一端部12与第三管13的第一端部14之间的间距15：使之数值对应于第二管11的内径D1的0.1倍至0.2倍。第二管11的内径D1大于第三管13的外径D2，从而从第一管2的内壁引出的和由此处在第二管11的内壁排出的水可以从该构成的环形缝隙中流出并且抵达到一个分离腔16中。分离腔16具有一个包绕第二管11和第三管13的外壳17。此外，在分离腔16中的嵌入件18有效地通过收集的水挡住蒸汽流，可以通过在分离腔16的底20的区域中的水排出口19取出所述收集的水。这样在很大程度上与水分离开的蒸汽流入进第三管13中并且可以在其对置的离心分离机1的端部离开。
参见图1，在第一管2与第二管11之间可以在区域“A”中装入一个长度补偿件50。所述长度补偿件例如可以是一个皮老虎或者一个曲管(后者在图1中未示出)，从而在作为第一模件的第一管2与作为第二模件的分离腔16之间的相对长度可以适应于局部的位置条件。从而可以是有角度地或者对分离腔16轴线错开地联接第一管2。
为了提高效率，可以在所述分离腔16上后接一个附加的分离腔21，所述附加的分离腔具有一个第四管22和一个与之同轴地设置的第五管23。第五管23至少部分地如此插入第四管22：使得在第四管22与第五管23之间具有一个环形缝隙24，从而可以收集还存在于所述第一管的内壁上并且从此处排出的水，并且所收集的水可以抵达所述附加的分离腔21中。附加的分离腔21通过这两个管22、23和一个径向地包绕它们的外壳25形成，其中在底26的区域中有一个水排出口27，以能够取出收集的水。如果附加的分离腔21还有一个连接件28，可以在其上连接一个抽吸管线，以方便从所述第四管22抽吸出水。所述抽吸管线优选地与一个回输管线29连接，所述管线29与一个在第一管2内部的作为轮毂5的延长件的轮毂延长件30联接。从而可以灵巧地利用存在于轮毂5的出流侧8的负压。
如果只设置一个第一分离腔16，可以供选择地在其后连接一个整流器31，整流器引起蒸汽流脱离旋转。为此所述整流器31具有旋转叶片32，所述旋转叶片固定地安装在一个轮毂33上，其中所述整流器31的旋转叶片32的旋转方向与涡旋产生器6的旋转叶片4的旋转方向相反。如果设置第二分离腔21，就把整流器31后接于该第二分离腔21。干燥的蒸汽沿向着后接的低压涡轮机的方向离开整流器31。
如从图1中可见，具有一个作为第一模件的第一管2和一个作为第二模件的分离腔16的离心分离机的长度L1可以如此地借助于一个在这两个模件之间的长度补偿件改变：使得还可以在狭窄的结构空间的情况下理想地利用空间。有选择地还可以在分离腔16与附加的腔21之间设置一个长度补偿件，从而可以改变所述离心分离机的长度L2。这对于分离腔16、21与一个后接的整流器31之间的空间也同样适用，从而可以调节长度L3。
为了提高离心分离机1的效率，所述旋转叶片此外还可以在截面具有弯曲的轮廓。这优选地是一种圆弧，如从图2中可见。图2用俯视图示出一个涡旋产生器6的轮毂5和一个旋转叶片4(另一个存在的旋转叶片4在图中没有示出)。所述圆弧具有一个半径R，所述半径优选的是第一管2的连接件3的直径D的0.1倍至0.3倍。旋转叶片4的开角α优选地在20°至60°的范围内。从用箭头40标记的流动方向击打旋转叶片4上的水滴，通过所述弯曲的轮廓沿朝向包绕的第一管2的方向偏转。参见图3，如果所述旋转叶片具有一种从涡旋产生器轮毂5沿朝向第一管2的内壁的方向减小的开角，可以达到更高的效率。在此，所述角从α1减小至α2。另一个可能性或者附加的可能性在于，一个旋转叶片4的圆弧的半径从涡旋产生器轮毂5向第一管2的内壁增加。另一种结构形式同样是有利的，参见图4，图中示出一个具有恒定的开角α1等于α2的旋转叶片。在最后的情况下旋转叶片4具有一个圆锥段的几何形状。

Claims (17)

1、一种离心分离机(1)，用于从一种气流中分离液体，该离心分离机(1)具有一个第一管(2)和一个后接于所述第一管的第二管(11)，在所述第一管中设置一个涡旋产生器(6)，其中第二管(11)在其第一端部(12)处的内径(D1)大于在其后与之同轴地设置的第三管(13)在其第一端部(14)处的外径(D2)，所述第二管的所述第一端部朝向第三管(13)的第一端部(14)，其中所述第二管(11)和所述第三管(13)以一个径向的间距形成一个分离腔(16)的条件下、由一个外壳(17)包绕，所述外壳设有一个液体排出口(19)，其特征在于，所述离心分离机(1)具有至少一个长度补偿件(50)，以用之改变所述离心分离机(1)的轴向长度(L1、L2、L3)。
2、如权利要求1所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述长度补偿件(50)是皮老虎或者曲管。
3、如权利要求2所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述长度补偿件(50)设置在所述第一管(2)与所述第二管(11)之间。
4、如权利要求1至3中任一项所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述第一管(2)可以还至少具有一个锥体形构成的部分(3)，其中在所述部分(3)中设置所述涡旋产生器(6)。
5、如权利要求4所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述第二管(11)和所述第三管(13)彼此以一个轴向的间距(15)设置。
6、如权利要求5所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述轴向间距(15)与所述第二管(11)在其第一端部(12)处的内径(D1)的比例在0.1至0.2的范围内。
7、如权利要求1至3中任一项所述的离心分离机(1)，其特征在于，设置一个后接于所述分离腔(16)的整流器(31)。
8、如权利要求1至3中任一项所述的离心分离机(1)，其特征在于，一个第四管(22)后接于所述第三管(13)，其中在所述第四管(22)上接有一个与之同轴设置的第五管(23)，并且所述第五管(23)至少部分地如此插入所述第四管(22)：使得在所述第四管(22)与所述第五管(23)之间具有一个环形缝隙(24)，其中，所述第四管(22)与所述第五管(23)以一个径向的间距由一个附加的外壳(25)包绕，从而形成一个附加的分离腔(21)，所附加的分离腔具有一个液体排出口(27)。
9、如权利要求8所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述附加的分离腔(21)具有一个连接管(28)，所述连接管用于在所述附加分离腔(21)中施加一个负压。
10、如权利要求8所述的离心分离机(1)，其特征在于，设置一个后接于所述附加的分离腔(21)的整流器(31)。
11、如权利要求1至3中任一项所述的离心分离机(1)，其特征在于，涡旋产生器(6)在第一管(2)的内部具有旋转叶片(4)，所述旋转叶片从涡旋产生器轮毂(5)向所述第一管(2)的内壁延伸并且在截面具有一种弯曲的轮廓。
12、如权利要求11所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述弯曲的轮廓构成为圆弧。
13、如权利要求12所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述圆弧的半径与所述第一管(2)在其背离所述第二管(11)的第一端部(34)处的内径(D)之间比例在0.1至0.3的范围内。
14、如权利要求12所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述圆弧的开角(α)在20°至60°的范围内。
15、如权利要求11所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述第二管(11)在其第一端部(12)处的内径(D1)与所述第一管(2)在其第一端部(34)处的内径(D)之间的比例在1.0至1.5的范围内。
16、如权利要求12所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述圆弧的开角(α)从涡旋产生器轮毂(5)向所述第一管(2)的内壁减小。
17、如权利要求12所述的离心分离机(1)，其特征在于，所述圆弧的半径(R)从涡旋产生器轮毂(5)向所述第一管(2)的内壁增加。
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