旋風(fēng)分離器的分離原理比較簡(jiǎn)單。煙氣攜帶物料以一定的速度（一般大于20m/s ）沿切線方向進(jìn)人分離器，在內(nèi)部作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，固體顆粒在離心力和重力的作用下被分離下來(lái)，落人料倉(cāng)或立管，經(jīng)飛灰回送裝置返回爐膛，分離出顆粒后的煙氣由分離器上部進(jìn)人尾部煙道。旋風(fēng)分離器布置在爐膛外部，屬外循環(huán)分離器。

旋風(fēng)分離器一般由進(jìn)氣管、筒體、排氣管、圓錐管等幾部分構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)尺寸包括：筒體直徑、進(jìn)口高度、進(jìn)口寬度、排氣管直徑、排氣管插人深度、筒體高度、總高度、排料口直徑等，一般用筒體直徑表示其相對(duì)大小。表4 一1 給出了目前工業(yè)循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器的主要結(jié)構(gòu)尺寸與特性參數(shù)。
旋風(fēng)分離器進(jìn)氣管常采用切向進(jìn)口。由于普通切向進(jìn)口＜平頂蓋）結(jié)構(gòu)布置方便，循環(huán)流化床鍋爐大多采用這種方式。另外，蝸殼式切向進(jìn)口可以減小分離器的阻力，提高處理的煙氣流量，應(yīng)用也較多．排氣管布置．則有上排氣與下排氣兩種．參見(jiàn)圖4 , 15 。
旋風(fēng)分離器的優(yōu)點(diǎn)是分離效率高，特別是對(duì)細(xì)小顆粒的分離效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于慣性分離器；其缺點(diǎn)是體積比較大，使得鍋爐廠房占地面積較大。另外，大容量的鍋爐因受分離器直徑和占地面積的限制，往往需要布置多臺(tái)分離器。譬如，220t / h 鍋爐布置兩臺(tái)直徑為6 ? 7m 的旋風(fēng)分離器，400t/h 鍋爐布置共臺(tái)直徑更大的旋風(fēng)分離器。因此，旋風(fēng)分離器的布置對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐的大型化顯得非常重要。
根據(jù)分離器的下作條件，旋風(fēng)分離器可分為高溫、中溫和低溫三種。
1 ．高溫旋風(fēng)分離器
高溫旋風(fēng)分離器通過(guò)一段煙道與爐膛連接，其布置根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu)及分離器數(shù)量的不同而有所變化，大多布置于爐膛后部，也有的布置在爐膛前墻或兩側(cè)墻，并多采用上排氣形式。
高溫旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種，一種是由鋼板和耐火材料構(gòu)成不冷卻的絕熱旋風(fēng)筒，另一種是由膜式壁構(gòu)成通過(guò)水（或蒸汽）冷卻的水（汽）冷卻式旋風(fēng)筒。
< 1 ）高溫絕熱旋風(fēng)分離器
高溫絕熱旋風(fēng)分離器的筒體結(jié)構(gòu)示。高溫旋風(fēng)分離器內(nèi)煙氣和物料溫度高( 850 ℃ 左右），甚至有顆粒在分離器內(nèi)繼續(xù)燃燒，同時(shí)物料在分離器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，故絕熱分離器內(nèi)襯有較厚（80mm 以上）的高溫耐火材料，外設(shè)保溫層隔熱。
表列出了220t/h 及以下容量循環(huán)流化床鍋爐燃燒室和高溫絕熱旋風(fēng)分離器的主要尺寸以及兩者的匹配情況，表中尺寸說(shuō)明參。
應(yīng)用絕熱旋風(fēng)筒作為分離器的循環(huán)流化床鍋爐稱為第一代循環(huán)流化床鍋爐。德國(guó)魯奇公司較早地開(kāi)發(fā)出采用保溫、耐火及防磨材料砌成筒身的該型分離器，并為魯奇公司、奧斯龍公司以及由其技術(shù)轉(zhuǎn)移的公司設(shè)計(jì)制造的循環(huán)流化床鍋爐所采用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前有78 ％的循環(huán)流化床鍋爐采用了絕熱高溫旋風(fēng)分離器。但這種分離器也存在一些問(wèn)題，主要是旋風(fēng)筒體積龐大，鋼材耗量較高，密封和膨脹系統(tǒng)復(fù)雜，耐火材料用量較大，分離器熱慣性大，啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。另外，在姍用揮發(fā)分較低或活性較差的強(qiáng)后燃性煤種時(shí)，旋風(fēng)筒內(nèi)的燃燒將導(dǎo)致分離后的物料溫度上升，從而引起旋風(fēng)筒內(nèi)或立管及飛灰回送裝置內(nèi)的超溫結(jié)焦，
( 2 ）水（汽）冷卻式高溫旋風(fēng)分離器
為保持絕熱式旋風(fēng)筒的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有效地克服其缺陷，福斯特，惠勒公司開(kāi)發(fā)了水（汽）冷卻式旋風(fēng)分離器。該型分離器外殼由水冷壁或蒸汽管彎制焊接而成．取消了絕熱旋風(fēng)筒的高溫絕熱層，受熱面管子內(nèi)側(cè)布滿銷釘并涂一層較薄的高溫耐磨澆注料。殼外側(cè)班蓋一定厚度的保溫層，內(nèi)側(cè)只教設(shè)一薄層防磨材料，整個(gè)分離器的外殼，包括煙氣人口通道、分離器頂棚、簡(jiǎn)體和倒錐形料斗均由水（汽）冷卻的膜式壁構(gòu)成，水（汽）流過(guò)分離器膜式壁受熱面時(shí)可以是串聯(lián)布置．也可以為并聯(lián)布置。實(shí)際上，水（汽）冷卻式分離器已成為鍋?zhàn)o(hù)的一個(gè)壓力部件，是鍋爐爐膛受熱面的延伸，因而可以采取頂部吊掛的設(shè)計(jì)，使其在受熱膨脹時(shí)和爐膛一起向下膨脹，從而大大地減小了它與爐膛和尾部受熱面熱膨脹的差別，使?fàn)t膛與分離器、分離器與尾部受熱面接口處的機(jī)械設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化。
由于與鍋爐的水（汽）系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)整體，冷卻型分離器有許多優(yōu)點(diǎn)。譬如，在燃燒難燃燃料，如無(wú)煙煤、煤殲石、石油焦及垃圾制成的燃料時(shí)，燃燒可能會(huì)在分離器中發(fā)生，此時(shí)水（汽）分離器的膜式壁受熱面可吸收燃燒釋出的部分熱量，從而防止分離器內(nèi)因以）和殘?zhí)己笕荚斐蓽囟壬�高而引起的結(jié)渣；可以節(jié)省大量保溫和耐火材料，縮短鍋爐的啟停時(shí)間等。另外，由于有水（汽）冷卻，分離器的外殼可采用與爐膛相同的保溫材料，使其外壁溫度維持在54 ℃ 左右的正常值（非冷卻的鋼板耐火材料分離器的外壁溫度可高達(dá)110 ℃ ）, 較低的分離器外壁溫度可以改善鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)和安全性；但缺點(diǎn)是容易造成飛灰可燃物升高，制造工藝復(fù)雜，初投資比較高。
要注意的是，由于采用水冷卻的分離器是將鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)和分離器的膜式壁相連，形成一個(gè)自然循環(huán)的水冷分離器，與蒸汽冷卻式分離器相比，水冷卻式分離器不利于達(dá)到最佳的自然水循環(huán)工況。因此，設(shè)計(jì)采用自然循環(huán)方式的水冷分離器時(shí)，必須重視水循環(huán)的安全性，對(duì)于高壓鍋爐尤為重要，
( 3 ）方形高溫旋風(fēng)分離器（離心式緊湊型分離器）
正如前述，循環(huán)流化床鍋爐大多采用圓形的高溫絕熱旋風(fēng)簡(jiǎn)分離器。用鋼板耐火材料制作的旋風(fēng)筒，不但造成分離器的體積和重量過(guò)大，而且存在著耐火材料的熱膨脹、磨損壽命和內(nèi)部結(jié)渣的可能性。水（汽）冷卻式旋風(fēng)筒雖然可以避免鋼板耐火材料旋風(fēng)簡(jiǎn)的缺憾，但結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，制造成本較高。為克服這類旋風(fēng)簡(jiǎn)分離器的不足，又保持其分離效率高的優(yōu)點(diǎn)，福斯特· 惠勒公司開(kāi)發(fā)出一種水冷方形離心分離器的專利技術(shù)，其最大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是外形為非圓形，如正方形、長(zhǎng)方形或多邊形，一般采用方形。方形離心分離器由膜式壁構(gòu)成，與鍋爐爐膛共用，實(shí)際上成為爐膛受熱面的組成部分，在爐膛和分離器之間不存在熱膨脹的間題，它使整個(gè)鍋爐的布置顯得非常緊湊。因此，方形分離器又稱緊湊型分離器。緊湊型循環(huán)流化床鍋爐的流程，為一容量為7oMw ．帶有旋風(fēng)筒分離器的循環(huán)流化床鍋爐與同容量的緊湊型循環(huán)流化床鍋爐尺寸的比較。由圖可見(jiàn)，方形分離器使得循環(huán)流化床鍋爐的布置大為緊湊。由于方形高溫旋風(fēng)分離器（離心式緊湊型分離器）的優(yōu)越性，方形分離器在循環(huán)流化床鍋爐中具有良好的應(yīng)用發(fā)展前景：福斯特，惠勒公司和奧斯龍公司合并后即將方形分離器循環(huán)流化床鍋爐作為大型化方向進(jìn)行重點(diǎn)發(fā)展。另外，由于緊湊型循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)形狀上的特點(diǎn)，它還特別適合用于將老的煤粉爐改裝成更高效低污染物排放的循環(huán)流化床鍋爐，例如波蘭圖羅電站的200MW 。煤粉爐改造為260Nn 從緊湊型循環(huán)流化床鍋爐。
清華大學(xué)在福斯特，惠勒公司方形離心分離器的基礎(chǔ)上，發(fā)展了改進(jìn)型的帶加速段的方形分離器，即“水冷異型分離器”, 1995 年獲得專利，并成功應(yīng)用于75t / h 完善化循環(huán)流化床鍋爐上。這種方形分離器人口處增加了一曲面導(dǎo)流板，該導(dǎo)流板與其入口處的一直壁面形成了漸縮形加速段，并在分離器內(nèi)部用膜式水冷壁或耐火材料將其方形拐角處填充成圓弧 \a循環(huán)流化床鍋爐采用圓形旋風(fēng)簡(jiǎn)分離器．b循環(huán)流化床鍋爐采用方形分離器形．

這些改進(jìn)措施可減小流動(dòng)阻力，使氣流容易形成離心旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高分離效率，有效地克服了絕熱旋風(fēng)分離器的后燃結(jié)焦問(wèn)題；另外，與圓形水（汽）冷卻式旋風(fēng)分離器相比，降低了制造成本。
2 ，中溫旋風(fēng)分離器
中溫旋風(fēng)分離器人口煙氣溫度較低，一般為400 ? 500 ℃ ，通常布置在過(guò)熱器之后。與高溫旋風(fēng)分離器相比，中溫旋風(fēng)分離器有如下優(yōu)點(diǎn)：① 由于人口煙氣溫度較低，煙氣總?cè)莘e相對(duì)降低，分離器尺寸可以減小，加之煙氣茹度降低，利于顆粒分離，可以提高分離器效率；② 由于分離器溫度降低，可以采用較薄的保溫層，從而縮短鍋爐的啟停時(shí)間，另外，在保溫相同的條件下，散熱損失減��；③ 分離器內(nèi)不會(huì)發(fā)生嫩燒，也不會(huì)造成超溫結(jié)焦；④ 對(duì)保溫材料的耐高溫要求降低，可以降低成本；⑤ 分離下來(lái)的物料溫度較低，這對(duì)控制床層溫度，防止床內(nèi)發(fā)生結(jié)渣以及調(diào)整負(fù)荷有利。但是，由于中溫分離器與高溫分離器不同，后者布里在過(guò)熱器前而前者布置在過(guò)熱器后，過(guò)熱器處的煙氣含物料量較大，固體顆粒也較粗，增加了過(guò)熱器的磨損，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。因此，中溫分離器一般應(yīng)用于低倍率循環(huán)流化床鍋爐上，并且對(duì)分離器前受熱面采取有效的防磨措施，以提高其使用壽命．目前應(yīng)用較多的中溫旋風(fēng)分離器是一種下排氣的分離器。采用下排氣分離器是為了克服常規(guī)上排氣旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)與尾部煙道的協(xié)調(diào)布置問(wèn)
題。下排氣分離器可以縮小鍋爐的外部尺寸，簡(jiǎn)化煙道布置，從而降低鍋爐造價(jià)。為下排氣分離器旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖．
3 ．低溫旋風(fēng)分離器低溫分離器的工作溫度一般小于300 ℃ ，通常布置在省煤器或空氣預(yù)熱器之后。實(shí)際上，采用低溫分離器的鍋爐是飛灰回燃型鼓泡流化床鍋爐，并不是真正意義上的循環(huán)流化床鍋爐，故此處不做詳細(xì)討論。