專利名稱：一種前級分離器排氣分級凈化的多級旋風(fēng)分離器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣固、氣液非均相分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于氣固、氣液兩相分離的多級旋風(fēng)分離器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
旋風(fēng)分離器具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、幾乎免維護、壓降適中、分離效率較高以及能夠在高溫、高壓、高濃度條件下長周期連續(xù)運行等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于煉油、化工、發(fā)電、建材、冶金、食品、環(huán)保等眾多的行業(yè)，并且是石油催化裂化、煤粉氣化、循環(huán)流化床燃燒、粉料產(chǎn)品干燥等許多生產(chǎn)裝置的一項關(guān)鍵設(shè)備。在許多場合，僅用一級旋風(fēng)分離器已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及日益嚴格的環(huán)保排放要求，往往需要將多臺旋風(fēng)分離器串聯(lián)或旋風(fēng)分離器與過濾、電除塵等串聯(lián)起來，以獲得更好的分離效率、更低的粉塵排放量。如，發(fā)明專利CN1259404公布了一種丙烯腈流化床反應(yīng)器用的兩級旋風(fēng)分離器組，通過在常規(guī)的旋風(fēng)分離器排氣管下口加一開有多條縱縫的分流型排氣管使兩級串聯(lián)分離器達到常規(guī)三級串聯(lián)方案的分離效率，簡化了設(shè)備。但該方案獲得高效率是以增大壓降為代價的，其兩級的壓降也與常規(guī)三級結(jié)構(gòu)的基本相同；發(fā)明專利申請CN101748980A，CN101451069A公布的兩級串聯(lián)分離器系統(tǒng)由以下幾部分組成一個大尺寸的旋風(fēng)分離器作為第一級，多個小尺寸的旋風(fēng)分離器作為第二級。該方案雖然能夠有效提高分離效率，但增加了設(shè)備數(shù)量，總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，所占空間大，不利于現(xiàn)有裝置的改造。對旋風(fēng)分離器內(nèi)流場和顆粒濃度分布的研究發(fā)現(xiàn)在排氣管內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)強度依然很大，顆粒在旋轉(zhuǎn)氣流離心力的作用下被甩向排氣管邊壁，最終形成排氣管中心低、邊壁高的顆粒濃度分布，最大和最小濃度的差距可達十倍以上，即排氣管內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流將大部分顆粒都濃集到排氣管邊壁。但現(xiàn)有的多級旋風(fēng)分離器串聯(lián)系統(tǒng)未能有效的利用分離器排氣管的這種旋流濃集顆粒的作用，在級間連接管中上級分離器排氣管中已濃集到排氣管邊壁的顆粒又重新與排氣管中心區(qū)較潔凈的氣流混合，然后一起進入下一級旋風(fēng)分離器。顯然，這種排氣管邊壁顆粒濃度相對較高的氣流與排氣管中心區(qū)較潔凈的氣流重新混合是不合理的，應(yīng)當(dāng)進行分離器串聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，充分利用上級分離器排氣管中旋流對顆粒的濃集作用，提高下一級分離器的效率，從而提高多級旋風(fēng)分離器串聯(lián)系統(tǒng)的總分離效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的多級旋風(fēng)分離器串聯(lián)系統(tǒng)中上一級旋風(fēng)分離器排氣管中已濃集到排氣管邊壁的顆粒在下級旋風(fēng)分離器入口又重新與排氣管中心區(qū)較潔凈的氣流混合的問題，利用上級分離器排氣管中旋流對顆粒的濃集作用提高下一級旋風(fēng)分離器的分離效率，從而提高多級串聯(lián)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)的總效率。本發(fā)明是通過下面的技術(shù)方案來實現(xiàn)的在多級串聯(lián)旋風(fēng)分離器的級間連接通道中增設(shè)一個或數(shù)個分隔板，將上級分離器排氣管到下級分離器入口的連接通道分隔兩條或多條通道，結(jié)果使下級旋風(fēng)分離器變成多入口分離器，使上級分離器排氣管排出的含塵氣流分流，即分別沿不同的通道流入下級分離器；上級排氣管邊壁區(qū)較濃的含塵氣流由靠近下級分離器外壁的通道流入下級分離器，貼著下級分離器壁面旋轉(zhuǎn)下行，這部分氣流入口離下級分離器中心的排氣管距離較大，氣流的離心旋轉(zhuǎn)半徑大，顆粒容易被分離；上級排氣管中心區(qū)較潔凈的氣流則沿靠近下級旋風(fēng)分離器中心一側(cè)的通道流向下級旋風(fēng)分離器，可將邊壁高濃度的塵流與中心排氣管隔開，從而減少顆粒走短路進入排氣管逃逸。該多級串聯(lián)旋風(fēng)分離器的上級分離器可以是單入口或多入口的切流返轉(zhuǎn)式旋風(fēng)分離器，也可以是軸流式旋風(fēng)分離器；上級旋風(fēng)分離器的排氣管出口結(jié)構(gòu)可以是直切式，蝸殼式，或直角彎頭結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是1、上級旋風(fēng)分離器排氣管蝸殼或直切的出口結(jié)構(gòu)與帶分隔板的級間連接通道相組合可以有效利用上級排氣管中旋流的能量，實現(xiàn)排氣管排氣分流，使上級排氣管邊壁高濃度的塵流由離下級分離器中心較遠的外側(cè)通道進入下級分離器，不與上級排氣管中心區(qū)低塵濃度的氣流混合，從而提高下級旋風(fēng)分離器的效率和多級串聯(lián)的總效率；2、上級分離器排氣管邊壁高濃度的塵流沿離下級分離器中心較遠的外側(cè)通道進入下級分離器，貼著下級分離器壁面旋轉(zhuǎn)下行，顆粒容易到達氣壁，有利于效率提高。同時，顆粒濃度高，有利于增加細顆粒的團聚，提高對細顆粒的捕集；3、上級排氣管中心區(qū)較潔凈的氣流進入下級分離器，離排氣管較近，有利于隔開下級分離器邊壁的高濃度塵流，減少顆粒走短路從排氣管的逃逸，也有利于提高下級分離器的效率；此外，本發(fā)明對各級旋風(fēng)分離器本身未做改動，因而不會損害各級分離器原有的分離性能；未改變多級旋風(fēng)分離器串聯(lián)系統(tǒng)、未增加設(shè)備，因而不增加系統(tǒng)占用空間、操作維護的難度。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述圖1多級串聯(lián)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)示意2常規(guī)級間連接結(jié)構(gòu)圖3本發(fā)明所設(shè)計的新級間連接結(jié)構(gòu)圖4冷態(tài)性能對比試驗裝置流程5本發(fā)明與常規(guī)結(jié)構(gòu)的一級效率對比圖6本發(fā)明與常規(guī)結(jié)構(gòu)的二級效率對比圖7本發(fā)明與常規(guī)結(jié)構(gòu)的總效率對比圖8本發(fā)明與常規(guī)結(jié)構(gòu)的兩級總壓降對比
具體實施例方式為更清楚的理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及效果，下面舉一實施例進行詳細說明一種前級分離器排氣分級凈化的多級旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，它包括兩個0300、180°蝸殼切向進氣口的逆流反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)分離器，一級分離器的排氣管頂部排氣口為蝸殼式出口結(jié)構(gòu)，通過級間通道與下一級旋風(fēng)分離器入口相連；在一級出口到二級入口的級間連接通道內(nèi)加設(shè)一塊縱向擋板，將級間連接通道分成兩部分，擋板首端位于一級排氣管邊壁，末端延伸到二級分離器蝸殼附近。采用圖4所示的實驗室冷模試驗系統(tǒng)進行試驗，對比本發(fā)明與常規(guī)兩級旋風(fēng)分離器串聯(lián)系統(tǒng)的分離性能。試驗所用的兩級旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)及尺寸完全相同，一級KA = 5.5，i=0.53 (KA為筒體對入口截面積比、泛是排氣管對筒體半徑比)，二級 KA = 7. 5,^=0.4o試驗在常溫下進行，試驗裝置采用吸風(fēng)式負壓操作。氣體直接從大氣吸入，經(jīng)分離器、出口通道由風(fēng)機抽出排空。氣體流量由安裝在旋風(fēng)分離器的排氣管道上的畢托管測定。壓降由連接在分離器出口的U型管直接讀出。試驗粉料為800目滑石粉。試驗粉料先稱量后，由人工通過加料斗加入進氣管，在進氣管中分散后被氣流帶入分離器內(nèi)分離。在15m/s，17m/s, 19m/s,21m/s四個氣速下測定兩種串聯(lián)系統(tǒng)的性能。氣流的含塵濃度由加料時間控制，試驗中固定為10g/m3。含塵氣流由旋風(fēng)分離器入口進入分離器內(nèi)，顆粒在離心力的作用下移向邊壁分離下來，并收集。粉塵由收灰斗收集，稱重，計算分離器本身的除塵效率n。每一實驗條件下至少重復(fù)3次，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，取其平均值作為該實驗條件下常規(guī)兩級串聯(lián)系統(tǒng)與本發(fā)明的帶有一級排氣管排氣分流凈化的兩級串聯(lián)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)分離性能試驗對比結(jié)果如圖5、圖6、圖7及圖8所示?？梢?，在同一氣速下，一級旋風(fēng)分離器排氣是否分流對一級分離 器效率基本沒有影響(圖5)，二級分離器的效率則隨進口氣速的不同而有所不同。一級分離器排氣管排氣分流后進入二級分離器凈化，在高氣速下二級效率可以比常規(guī)無排氣分流的串聯(lián)系統(tǒng)的二級效率提高約10% (圖6)，由此本發(fā)明的兩級串聯(lián)總效率也高于常規(guī)的兩級串聯(lián)的總效率(圖7)。如圖8所示，本發(fā)明未對旋風(fēng)分離器本體做改動，所以所消耗的壓降與常規(guī)結(jié)構(gòu)基本相同?？梢姳景l(fā)明的帶有一級排氣管排氣分流凈化的兩級串聯(lián)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢明顯。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾同樣涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種前級分離器排氣分級凈化的多級旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，包括多個旋風(fēng)分離器(I)(6)(7) (8)，其前一級旋風(fēng)分離器的排氣管出口和后一級旋風(fēng)分離器入口相聯(lián)，其特征在于前級分離器排氣管出口(2) (4) (5)與后級分離器入口之間的級間連接通道(3)內(nèi)設(shè)有一塊或多塊分隔板(9)，將級間連接通道(3)分隔成等間距或不等間距的兩條或多條通道，前級旋風(fēng)分離器排氣管排出的氣體被分為多股，分別進入后一級旋風(fēng)分離器。
2.如權(quán)利要求1所述的前級分離器排氣分級凈化的多級旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，其特征在于各級之間的連接通道(3)中所設(shè)置的分隔板(9)由前級分離器排氣管(4)邊緣起，其長度可以等于或小于級間連接通道的長度，隔板間距可以相等，也可以不相等。
3.如權(quán)利要求1所述的前級分離器排氣分級凈化的多級旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，其特征在于前級旋風(fēng)分離器為單進口或多進口切流返轉(zhuǎn)式，或直流旋風(fēng)分離器。
4.如權(quán)利要求1所述的前級分離器排氣分級凈化的多級旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，其特征在于前一級分離器的排氣管出口形式為直切式(4)、或蝸殼式(5)、或直角彎頭(2)，將經(jīng)一級分離器排出的氣體由自下而上的旋流轉(zhuǎn)變?yōu)榱飨蛳录壭L(fēng)分離器入口的直管流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可應(yīng)用于煉油、化工、環(huán)保等行業(yè)的多級串聯(lián)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)。它包括兩個或多個旋風(fēng)分離器，其特征在于多級分離器級間連接通道內(nèi)設(shè)置一塊或多塊分隔板，將級間連接通道分隔成兩條或多條等間距或不等間距通道，使后級分離器變成為多入口旋風(fēng)分離器；使前級旋風(fēng)分離器排氣管排出的氣流按含塵濃度高低分流，分別沿不同的通道進入后級旋風(fēng)分離器中進行分離凈化，從而在不增加分離器壓降的情況下顯著提高后級旋風(fēng)分離器的效率及串聯(lián)系統(tǒng)的總效率。前級旋風(fēng)分離器可以是單進口、多進口的切流反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)分離器，也可以是直流式旋風(fēng)分離器；前級分離器排氣管頂部排氣出口形式可以是直切式，蝸殼式，或直角彎頭結(jié)構(gòu)。
文檔編號B04C5/26GK103056048SQ20111031812
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者孫國剛, 楊景軒, 李傳 申請人:中國石油大學(xué)(北京)