CN100490984C - 一种旋风分离装置 - Google Patents

Abstract

一种旋风分离装置，涉及一种气固两相流或气液两相流中使用的旋风分离装置。该旋风分离装置的特点在于入口段由带有下倾角的上下平面和内外曲面构成，中心筒由上部的直段、中间的收缩段和下部的扩张段构成。在考虑旋风分离机理的基础上，充分利用进口段对分离效率的影响，下倾流向为旋风分离提供了初始条件，加上中心筒的结构和位置的优化，使不同粒径的颗粒均得到相应的加速，因此各种粒径的颗粒均能有较高的分离效率，不仅比目前流行的旋风分离器提高了较大颗粒的分离效率，而且有效地提高了小颗粒的分离效率。

Description

一种旋风分离装置

技术领域

本发明涉及一种分离装置，尤其涉及一种气固两相流或汽液两相流中使用的旋风分离装置。

背景技术

在化工、冶金、能源、环保等行业的生成或工艺过程中，经常需要分离效率较高的分离装置，以捕集气固两相流中的固体颗粒或汽液两相流中的液滴。例如，在催化裂化中，需要利用分离器将催化剂分离出来以便进行回收循环利用；在循环流化床锅炉中，分离器将大量高温固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室的快速流态化状态，保证燃料和脱硫剂的多次循环使用，反复燃烧和反应，因此分离装置的性能将直接影响到循环流化床锅炉的整体性能。

目前，现有技术中使用的旋风分离器一般由进口段、筒体、锥体加速段、中心筒四部分组成。通常，进口段为水平蜗壳进口，两侧平面收缩，中心筒为几何对称轴线布置或者偏心布置，中心筒为圆柱体或锥体。此种旋风分离器由于未能充分考虑到旋风分离器的分离机理，其进口段结构对于不同粒径的颗粒不能得到充分的加速，从而使分离效率受到了不同程度的影响；进口水平气流在进入筒体后向下旋转，这一过程中流向随结构非连续变化，影响了颗粒的离心力，降低了分离效率；中心筒的形状没有能够配合筒体和锥体加速段的形状使颗粒在分离器下半部具有更大的离心力，因此分离效率有待于进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋风分离装置，在充分考虑旋风分离机理的基础上，充分利用进口段对分离效率的影响，使不同粒径的颗粒均得到相应的加速，因此提高各种粒径的颗粒的分离效率。

为了实现本发明的上述目的，本发明的技术方案如下：

一种旋风分离装置，包括筒体，筒体入口段，筒体内的中心筒和筒体下部的锥体加速段，其特征在于：所述的筒体入口段由下倾上平面、下倾下平面、外曲面和内曲面构成；所述的中心筒由上部的直段、中间的收缩段和下部的扩张段构成，且相对于筒体的中心线偏置布置。

本发明的技术特征还在于：所述中心筒的喉部收缩段的收缩角α₁为：68°<α₁<87°，所述中心筒的喉部扩张段的扩张角α₂为：65°<α₂<85°；所述中心筒直段的高度h₀与筒体直径D的关系为：0.8D<h₀<D；所述喉部收缩段的高度h₁与筒体直径D的关系为：0.15D<h₁<0.22D；所述喉部扩张段的高度h₂与筒体直径D的关系为：0.16D<h₂<0.26D；所述喉部收缩直径D₁与筒体直径D的关系为：0.35D<D₁<0.45D。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明由于考虑旋风分离的机理，充分利用进口段对分离效率的影响，不同粒径的颗粒均得到相应的加速，下倾流向为旋风分离提供了初始条件，因此各种粒径的颗粒均能有较高的分离效率，不仅比目前流行的旋风分离器提高了较大颗粒的分离效率，而且有效地提高了小颗粒的分离效率。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本图1的俯视图。

图3为筒体入口段的立体结构图。

图4为筒体中心筒结构示意图。

图中：1.—筒体入口段；2.—筒体；3.—中心筒；4.—锥体加速段；5.—下倾上平面；6.—下倾下平面；7.—外曲面；8.—内曲面；9.—直段；10.—喉部收缩段；11.—喉部扩张段；a—横向偏心距离；b—纵向偏心距离；α₁—喉部收缩角；α₂—喉部扩张角；h₀—中心筒直段高度；h₁—喉部收缩段高度；h₂—喉部扩张段高度；D₁—喉部收缩直径；D₂—喉部扩张直径。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施和工作过程作进一步的说明：

图1为本发明提供的一种旋风分离装置的总体结构示意图。该分离器由筒体2，筒体入口段1，设置在筒体内的中心筒3和设置在筒体下部的锥体加速段4组成。所述的筒体入口段由下倾上平面5、下倾下平面6、外曲面7和内曲面8构成；中心筒3由上部的直段9、喉部收缩段10和喉部扩张段11构成，且中心筒3相对于筒体2的中心线偏置布置。即中心筒相对于筒体中心线的横向偏心距离a为：0<a<0.01D，纵向偏心距离b为：0<b<0.01D(如图2所示)。偏置的中心筒，有利于气流的整体切向速度均匀，分离效果好。

图3为筒体入口段的立体结构图，该筒体入口段1由下倾上平面5、下倾下平面6、外曲面7和内曲面8构成，所述下倾上平面和下倾下平面与水平面成5°<β<25°角；实验证明，下倾角β对分离效果具有明显的影响。

含有一定浓度的高温烟气从筒体入口段1进入筒体2中，得到良好加速的气流携带固体颗粒向下旋转流动，由于中心筒3喉部的收缩和扩张，使气流在筒体内旋转加速，小颗粒能够获得更大的速度和离心力，流经筒体2及锥体加速段4时颗粒碰壁后分离下来，气流从带有喉部的中心筒3中流出。本发明充分利用旋风分离装置进口段结构对分离效果的影响，利用内外两侧曲面，使气流在流进分离器筒体的过程中，不同粒径的颗粒都得到充分的加速，从而使颗粒都有相应的离心力，利于分离效率的进一步提高；利用进口段上下平面向下倾斜，气流在进入分离器筒体之前就已经形成旋转向下的流向，使颗粒有向下的速度分量，利于颗粒尽快达到筒壁分离下来。为使中心筒的结构更好地配合筒体和锥体加速段的结构，以改善颗粒在分离器下部的加速运动碰壁分离，提高分离效率，中心筒的结构尺寸，包括喉部收缩角α₁、喉部扩张角α₂、中心筒直段高度h₀、喉部收缩段高度h₁、喉部扩张段高度h₂、喉部收缩直径D₁及喉部扩张直径D₂均有严格的匹配要求，即中心筒的喉部收缩段的收缩角α₁为：68°<α₁<87°，中心筒的喉部扩张段的扩张角α₂为：65°<α₂<85°；中心筒直段的高度h₀与筒体直径D的关系为：0.8D<h₀<D；中心筒喉部收缩段的高度h₁与筒体直径D的关系为：0.15D<h₁<0.22D；中心筒喉部扩张段的高度h₂与筒体直径D的关系为：0.16D<h₂<0.26D；中心筒喉部收缩直径D₁与筒体直径D的关系为：0.35D<D₁<0.45D。

Claims (3)

1、一种旋风分离装置，包括筒体(2)，筒体入口段(1)，筒体内的中心筒(3)和筒体下部的锥体加速段(4)，其特征在于：所述的筒体入口段由下倾上平面(5)、下倾下平面(6)、外曲面(7)和内曲面(8)构成；所述的中心筒由上部的直段(9)、喉部收缩段(10)和喉部扩张段(11)构成，且相对于筒体的中心线偏置布置；所述中心筒的喉部收缩段的收缩角α₁为：68°<α₁<87°，所述中心筒的喉部扩张段的扩张角α₂为：65°<α₂<85°；所述中心筒直段的高度h₀与筒体直径D的关系为：0.8D<h₀<D；所述喉部收缩段的高度h₁与筒体直径D的关系为：0.15D<h₁<0.22D；所述喉部扩张段的高度h₂与筒体直径D的关系为：0.16D<h₂<0.26D；所述喉部收缩直径D₁与筒体直径D的关系为：0.35D<D₁<0.45D。

2.按照权利要求1所述的旋风分离装置，其特征在于：所述筒体入口段的下倾上平面和下倾下平面与水平面成5°<β<25°角。

3.按照权利要求1所述的旋风分离装置，其特征在于：所述的中心筒相对于筒体中心线的横向偏心距离a为：0<a<0.01D，纵向偏心距离b为：0<b<0.01D。

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