一種加環(huán)旋流板分離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種加環(huán)旋流板分離器，屬于物質(zhì)分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于煙氣濕 法凈化工程中的氣液分離，特別是設(shè)及一種加環(huán)旋流板分離器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理與定量設(shè)計(jì) 時(shí)的理論計(jì)算過(guò)程W及在物質(zhì)分離方面的特性。
【背景技術(shù)】
[0002] 旋流板分離器是利用旋流葉片使氣體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離屯、力的作用下，達(dá)到氣液 與氣固分離的目的。由于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)與良好的分離效率使其廣泛的運(yùn)用于化工、礦冶、食 品、醫(yī)藥、電力與環(huán)保等行業(yè)，如用于丙締臘與Ξ聚氯胺等化工生產(chǎn)過(guò)程中氣液分離，用于 煙氣濕法凈化過(guò)程中的除霧，W及水泥生產(chǎn)過(guò)程中生料的預(yù)熱。
[0003] 在濕法脫硫塔中，由于除霧效率不高，而引起的后續(xù)管道與GGH裝置中的結(jié)垢問(wèn) 題時(shí)常發(fā)生，運(yùn)嚴(yán)重影響整個(gè)濕法脫硫工藝的運(yùn)行。同時(shí)，煙畫(huà)中下雨的現(xiàn)象也是由于除霧 效率不高而引起的。旋流板分離器對(duì)霧化噴嘴所產(chǎn)生的較大霧滴具有很好的脫除性能，但 由于噴嘴、霧滴碰撞、煙氣冷凝與霧滴蒸發(fā)而生成的小粒徑霧滴具有很強(qiáng)的煙氣跟隨性，因 此很難被除去。
[0004] 目前對(duì)旋流板分離器的研究主要集中在對(duì)旋流葉片的布置上，或通過(guò)增加構(gòu)件來(lái) 減少二次夾帶，運(yùn)些都不能從根本上增加旋流板分離器對(duì)較小粒徑顆粒的脫除性能。 陽(yáng)0化]中國(guó)專利CN202983913U通過(guò)并聯(lián)組合多個(gè)小的旋流板除霧器，來(lái)減小氣流旋轉(zhuǎn) 半徑，從而實(shí)現(xiàn)增大離屯、力的效果，促進(jìn)小粒徑霧滴的脫出效率。也有研究者通過(guò)設(shè)計(jì)內(nèi)外 雙程通道，來(lái)縮短兩相分離距離，來(lái)促進(jìn)小粒徑霧滴的分離效率。運(yùn)些設(shè)計(jì)促進(jìn)了小粒徑液 滴的分離效率，同時(shí)也增加了裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)意味著其建設(shè)難度越大，也 意味著越容易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。一般的旋風(fēng)分離器靈活性都很差，面對(duì)不同的處理量或不同 的分離效率，都需要大范圍的重新設(shè)計(jì)，再安裝，不能在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化與改造，來(lái) 達(dá)到既滿足分離效率又節(jié)省時(shí)間與成本的目的。因此，旋流板分離器的設(shè)計(jì)在促進(jìn)小粒徑 顆粒分離效率的同時(shí)，也需要簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與增加其運(yùn)用的靈活性，W及降低其運(yùn)行壓 降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種加環(huán)旋流板分離器，該分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能從原理上徹底解 決小粒徑顆粒分離效率低的問(wèn)題，又能降低運(yùn)行壓降，并且能根據(jù)需求進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)與升 級(jí)改造，便于推廣。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種加環(huán)旋流板分離器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括
[0009] -筒狀的外壁，其頂端具有出口，
[0010] -內(nèi)部實(shí)體，其豎向設(shè)置在外壁內(nèi)，用來(lái)促使氣流更靠近外壁壁面流動(dòng)并加快流 體速度；
[0011] -旋流板，其固定連接在外壁與內(nèi)部實(shí)體之間，用于攔截顆粒并促使氣流旋轉(zhuǎn)，W 及
[0012] -分離環(huán)，其用于縮短顆粒離屯、運(yùn)動(dòng)的距離；
[0013] 所述分離環(huán)環(huán)向固定在所述旋流板上。
[0014] 由此，內(nèi)部實(shí)體用來(lái)促使氣流更靠近壁面流動(dòng)與加快流體速度，旋流葉片用來(lái)攔 截顆粒與促使氣流旋轉(zhuǎn)，分離環(huán)用來(lái)縮短顆粒離屯、運(yùn)動(dòng)的距離。分離環(huán)維持了旋流板分離 器內(nèi)流體流動(dòng)的流楊性，因此，能在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上輕松的實(shí)現(xiàn)升級(jí)改造。分離環(huán)使分離區(qū)域內(nèi) 無(wú)差異達(dá)到設(shè)計(jì)的臨界分離粒徑要求，因此本發(fā)明降低了臨界分離粒徑，實(shí)現(xiàn)能在更低壓 降范圍內(nèi)設(shè)計(jì)旋流板分離器。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還可W對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的優(yōu)化，W下為優(yōu)化后形成的技 術(shù)方案：
[0016] 優(yōu)選地，所述內(nèi)部實(shí)體包括從上至下依次銜接的上部錐體、中間圓柱和倒置的下 部錐體。優(yōu)選上部錐體的底端外徑、中間圓柱的外徑和下部錐體的頂端外徑相等。優(yōu)選所 述中間圓柱的半徑r為外壁半徑R的1/5-1/3。
[0017]優(yōu)選地，所述上部錐體的母線與水平面之間的夾角α為45° -80°，所述下部錐 體的母線與水平面之間的夾角β為45° -60°。
[0018] 為了進(jìn)一步提高分離效果，所述外壁的頂端設(shè)有收縮壁，該收縮壁的出口 口徑小 于外壁的頂端口徑。同時(shí)，分離環(huán)與收縮壁可W附著被離屯、出來(lái)的顆粒，分離環(huán)與收縮壁上 各設(shè)環(huán)形罩，用于防止被附著的顆粒再次被氣流帶走。
[0019] 為了防止大粒徑液滴被二次夾帶，所述收縮壁和分離環(huán)上均設(shè)有環(huán)形罩，該環(huán)形 罩用于防止被附著的顆粒再次被氣流帶走。
[0020] 優(yōu)選地，所述環(huán)形罩相對(duì)分離環(huán)和收縮壁突出的長(zhǎng)度為5cm-10cm，該環(huán)形罩與分 離環(huán)之間的夾角為30° -60°，該環(huán)形罩與收縮壁的夾角為30° -60°。
[0021] 所述收縮壁設(shè)置在分離環(huán)頂部的相同高度區(qū)域，該收縮壁的收縮坡面與豎直方向 的夾角丫為40。-50°。
[0022] 優(yōu)選地，所述分離環(huán)的數(shù)量η、高度L與安裝位置通過(guò)W下公式來(lái)確定；
[0023]
[0024] 其中：dp為臨界分離粒徑；μ為動(dòng)力粘度；Ρd為顆粒密度；Ρg為流體密度；Ut為 流體切向速度；U。為流體軸向速度；L為分離環(huán)高度；X為顆粒距中屯、的距離；y為相鄰分離 環(huán)的間距；S為相鄰兩個(gè)分離環(huán)之間的距離，S1+S2+. .Si. . . +S"+Swi=R，R為外壁的半徑。
[0025] 優(yōu)選地，所述旋流板主要由多個(gè)旋流板葉片組成，每個(gè)旋流板葉片相對(duì)水平面的 傾斜角度為45。-60°。
[00%] 相鄰兩塊旋流板葉片之間具有重疊區(qū)域，且相鄰兩片重疊區(qū)域的內(nèi)外寬度一致， 且同一片重疊區(qū)域的左右邊界之間的夾角Θ為5° -15°。
[0027] 優(yōu)選所述環(huán)形罩一側(cè)設(shè)有沖洗噴嘴。噴水覆蓋面位于環(huán)形罩下方，且覆蓋環(huán)形罩 區(qū)域。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0029] (1)由旋流板、分離環(huán)、收縮壁組成的顆粒分離附著體與導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加附著 面與縮短顆粒離屯、運(yùn)動(dòng)的距離，解決了旋流板分離器分離效率不高、臨界分離粒徑大、運(yùn)行 壓降高等問(wèn)題。
[0030] (2)分離環(huán)的數(shù)量、高度與確切的安裝位置能根據(jù)設(shè)計(jì)的臨界分離粒徑與流體在 不同區(qū)域內(nèi)各個(gè)方向上的速度大小，通過(guò)運(yùn)用牛頓定律、斯托克斯定律，按照設(shè)計(jì)的計(jì)算過(guò) 程來(lái)確定，從而實(shí)現(xiàn)分離區(qū)域內(nèi)無(wú)差異達(dá)到設(shè)計(jì)的臨界分離粒徑要求。不同區(qū)域內(nèi)各個(gè)方 向上的速度大小可W利用C抑技術(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算獲得。
[0031] (3)可W直接在原有旋流板分離器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)分離效率要求，設(shè)計(jì)加裝分 離環(huán)，提高原旋流板分離器的分離效率，且不會(huì)對(duì)原有凈化系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生大的影響，因?yàn)?分離環(huán)的存在不會(huì)對(duì)原流體的流場(chǎng)產(chǎn)生影響。
[0032] (4)分離環(huán)與收縮壁上的環(huán)形罩通過(guò)阻擋與限制分離環(huán)與收縮壁的近壁面區(qū)域流 體速度，防止被附著的液滴顆粒被氣流二次夾帶的發(fā)生。
[0033] (5)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建造難度不大，能在原旋流板除霧器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上輕松實(shí)現(xiàn)升 級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)提高分離效率的同時(shí)，還能降低運(yùn)行的壓降。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖（正剖視圖）； 陽(yáng)035] 圖2為圖1中徑向截面A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖3為加環(huán)旋流板分離器的一種旋流葉片正視圖。
[0037] 在圖中：1、出口；2、收縮壁；3、沖洗噴嘴；4、分離環(huán)；5、旋流板；6、外壁面；7、入 口；8、上部錐體；9、中間圓柱體；10、下部錐體；11、環(huán)形罩；12、重疊區(qū)域；13、外壁面邊界； 14、上部邊界；15下部邊界；16、中間圓柱體邊界。
[00測(cè)公式（1-1)
中：dp為臨界分離粒徑；μ為動(dòng)力 粘度；Ρd為顆粒密度；Ρg為流體密度；Ut為流體切向速度；U。為流體軸向速度；L為分離 環(huán)高度；X為顆粒距中屯、的距離；y為相鄰分離環(huán)的間距；S為相鄰兩個(gè)分離環(huán)間的距離， S1+S2+. .Si. . +Sn+Sn+i=R;n為分罔環(huán)的數(shù)重。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 一種加環(huán)旋流板分離器，如圖1所示，一種加環(huán)旋流板分離裝置包括旋流板5,固 定于旋流板5上的分離環(huán)4,收縮壁2,分離環(huán)4與收縮壁2上的環(huán)形罩11，沖洗噴