CN101549329B

CN101549329B - 一种多入口高效耐磨水力旋流器装置

Info

Publication number: CN101549329B
Application number: CN2009100837316A
Authority: CN
Inventors: 黄军; 安连锁; 吴智泉
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2029-05-08
Also published as: CN101549329A

Abstract

本发明涉及旋流器设备领域，具体涉及一种多入口高效耐磨水力旋流器装置。旋流器圆锥段的上方连接旋流器圆柱段，旋流器圆柱段的顶部与上顶盖连接；上顶盖的顶部中心位置安装溢流管；在上顶盖的侧壁设置4根入口管，切向进入旋流器内部；在上顶盖的腔内设置4片均匀分布的导流片。预分离的浆液由入口管进入旋流器内部，在旋流器圆锥段完成分离和浓缩，分离后浓度低的浆液通过溢流管进入溢流箱，浓度高的浆液通过底流管进入底流浆液箱。解决了单入口旋流器流场不稳定以及入口处磨损严重等问题，浆液分配均匀，流场稳定，减少短路流影响；极大的降低了水力旋流器运转所需要的入口压力，降低电耗；结构简单，提高分离效率；异形件单独设立，制造方便。

Description

一种多入口高效耐磨水力旋流器装置

技术领域

本发明涉及旋流器设备领域，具体涉及一种多入口高效耐磨水力旋流器装置。

背景技术

旋流器自1891年问世以来，已广泛应用于矿山、石油、化工、轻工、环保、食品、医药等领域的分离、分级与分选。与其他分离操作相比，具有以下特点：结构简单，成本低廉；操作方便，维修和操作费用低；体积小，占地面积少，处理能力大；旋流中存在较高的剪切力，可以减少颗粒间的凝聚，有利于固相颗粒的分级与洗涤；用途广泛。目前在电厂湿法石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)系统中得到广泛应用。在WFGD中，旋流器应用很广泛也扮演着很重要的角色：石灰石浆液旋流器起到为吸收塔提供特定范围粒度的石灰石浆液；水力旋流器的作用是将吸收塔中浓度为10％左右的石膏浆液进行一次脱水，保证底流浓度达到50％左右；废水旋流器主要为了保证排放废水达到环保要求。

旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置。若流体以静压力、初速度沿切向给入旋流器，按通常的研究方法，在柱坐标系内，旋流器的流体速度u可分解为径向速度u_r、切向速度u_t、及轴向速度u_z，则：

u^{2} = u_{r}^{2} + u_{t}^{2} + u_{z}^{2}

沿切向输入的流体在不计损失的情况下，其旋转动量矩将保持不变。即

u_trⁿ＝C

式中指数n，在0.5～0.9之间，视工作条件而定。

由此可见，随回转半径的减小，切向速度增大，流体的静压头转化为速度头，或者说流体产生了旋转运动。在旋转运动的浆液中，在离心力的作用下，其中的固体颗粒以速度u向着旋流器壁运动，同时受到向内运动的液流径向速度u_r的作用。粒度粗的矿粒，受到的离心力大，u＞u_r颗粒向着壁部运动，进入下降液流区域，被其带往沉砂嘴排出，为粗粒产物。u＜u_r的颗粒向着中心运动，被上升液流带往溢流管中排出，是细粒产物。u＝u_r的颗粒将在距中心半径为r处作回旋运动。若r在下降液流区域，它们将成为底流；r在上升液流区则进入溢流。如果恰好在轴向速度u＝0的包络面上，这些固体颗粒将有50％进入溢流，另有50％进入底流，这种颗粒的粒度就是分级的分离粒度，这就是旋流器分级的基本原理。

旋流器在长期的应用实践中，得到了国内外许多专家学者的重视，而且对流场特性、分离机理、结构对分离性能的影响、数值模拟计算等方面进行了深入的研究，并得出了许多有益的研究成果：双入口旋流器在流场状态、分离效率、防磨功能、节能降耗等方面都比单入口旋流器要好。通过数值仿真模拟计算，得到多入口高效耐磨水力旋流器在规范流场状态、提高分离效率、节能降耗以及消减每个入口的磨损量等方面的优势更明显。而且易磨部件导流片更换方便，制造简单。

发明内容

本发明的目的是提供一种多入口高效耐磨水力旋流器装置，其特征在于，所述旋流器的结构为：旋流器圆锥段5的上方连接旋流器圆柱段4，下方连接底流管6；旋流器圆柱段4的顶部设置圆柱段上表面13，并将圆柱段上表面13与上顶盖12通过螺栓14连接；上顶盖12的顶部封闭，并在顶部中心位置安装溢流管1；在上顶盖12的侧壁设置4根相同的入口管3，切向进入旋流器内部；在上顶盖12的腔内设置4片均匀分布的导流片7；预分离的浆液由入口管3进入旋流器内部，在旋流器圆锥段5完成分离和浓缩，分离后浓度低的浆液通过溢流管1进入溢流箱，浓度高的浆液通过底流管6进入底流浆液箱。

所述入口管3为异形件，其端部设置入口管法兰盘2，并由通过入口管法兰盘2的圆形入口过渡到与上顶盖12相连接的矩形入口。

所述入口管3的相邻入口管道相互垂直，并且在一个平面上。

所述上顶盖12上设置4个上顶盖内凹槽10，圆柱段上表面13上设置位置与上顶盖内上凹槽10对应的4个圆柱段上表面凹槽11，导流片7通过导流片上凸块8和导流片下凸块9分别与上顶盖内凹槽10和圆柱段上表面凹槽11相互契合，固定在腔室内部。

所述导流片7形成的内圆直径与旋流器圆柱段4的直径相同。

所述导流片7采用陶瓷烧制并在表面上釉处理。

所述旋流器圆锥段5采用陶瓷烧制并在内表面上釉处理。

本发明的有益效果是：本发明能有效解决单入口旋流器在流场状态、分离效率、防磨功能、短路流的影响、节能降耗等方面的缺陷等问题；入口磨损量分布在多个导流片上，减少每一个入口的磨损，从而提高整个设备的使用寿命；而且通过多个导流片将浆液均匀分成多股浆液流进入旋流器腔室内部，这对稳定流场、减少短路流的影响等方面都起到其他入口方式所无法企及的作用；能有效的降低水力旋流器运行所需要的入口压力，减少浆液泵的电耗，对于节能减排起到良好的作用；将复杂的异形结构单独制造，使整个设备在设计和制作等方面得到有效的简化，提高效率，降低制造成本。

附图说明

图1是多入口高效耐磨水力旋流器装置的主视图；

图2是多入口高效耐磨水力旋流器装置的半剖面图；

图3是A-A面的断面图；

图4是导流片结构示意图；

图5是圆柱段上表面结构示意图；

图6是上顶盖结构示意图。

图中标号：

1-溢流管；2-入口管法兰盘；3-入口管；4-旋流器圆柱段；5-旋流器圆锥段；

6-底流管；7-导流片；8-导流片上凸块；9-导流片下凸块；10-上顶盖内凹槽；

11-圆柱段上表面凹槽；12-上顶盖；13-圆柱段上表面；14-螺栓。

具体实施方式

本发明提供了一种多入口高效耐磨水力旋流器装置，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1是多入口高效耐磨水力旋流器装置的主视图；图2是多入口高效耐磨水力旋流器装置的半剖面图。旋流器圆锥段5的上方连接旋流器圆柱段4，下方连接底流管6，其中，旋流器圆锥段5采用陶瓷烧制并在内表面上釉处理；旋流器圆柱段4的顶部设置圆柱段上表面13，并将圆柱段上表面13与上顶盖12通过螺栓14连接；上顶盖12的顶部封闭，并在顶部中心位置安装溢流管1；在上顶盖12的侧壁设置4根相同的入口管3，切向进入旋流器内部，其中，入口管3为异形件，相邻入口管道相互垂直且在一个平面上，其端部设置入口管法兰盘2，并通过入口管法兰盘2的圆形入口过渡到与旋流器圆柱段4相连接的矩形入口；在上顶盖12上设置4个均匀分布的上顶盖内凹槽10，圆柱段上表面13上设置位置与上顶盖内上凹槽10对应的4个圆柱段上表面凹槽11，采用陶瓷烧制并在表面上釉处理的导流片7通过导流片上凸块8和导流片下凸块9分别与上顶盖内凹槽10和圆柱段上表面凹槽11相互契合，固定在腔室内部；导流片7形成的内圆直径与旋流器圆柱段4的直径相同。

在旋流器圆锥段5完成分离和浓缩，分离后浓度低的浆液通过溢流管1进入溢流箱，浓度高的浆液通过底流管6进入底流浆液箱。

本发明所述装置的运行流程为：预分离的浆液经由浆液泵通过4根入口管3进入旋流器顶部腔室，浆液沿旋流器上顶盖12内壁与导流片7外壁所形成的流道通过两导流片7所形成的楔形流道进入旋流器内部；在导流片7的作用下，将浆液均匀分为4部分进入旋流器圆柱段4内部进行浆液预分离，预分离完成后的浆液继续在旋流器圆锥段5进行分离，并形成内外两个旋流，内旋流携带浓度低的浆液通过溢流管1进入到溢流浆液箱；而外旋流则携带浓度高的浆液通过底流管6进入到底流浆液箱。

这种多入口方式的水力旋流器使流场更稳定，可以均匀分布浆液对旋流器的磨损，提高旋流器的分离效率，从而防止磨损过程中的“水桶短板效应”，延长水力旋流器的使用寿命，而且这种入口方式还能极大的降低了水力旋流器运行所需要的入口压力，即是降低了浆液泵的电耗，这对于节能降耗也是非常有益的；整个浆液的固液分离过程全部完成。

Claims

1.一种多入口高效耐磨水力旋流器装置，其特征在于，所述旋流器的结构为：旋流器圆锥段(5)的上方连接旋流器圆柱段(4)，下方连接底流管(6)；旋流器圆柱段(4)的顶部设置圆柱段上表面(13)，并将圆柱段上表面(13)与上顶盖(12)通过螺栓(14)连接；上顶盖(12)的顶部封闭，并在顶部中心位置安装溢流管(1)；在上顶盖(12)的侧壁设置4根相同的入口管(3)，切向进入旋流器内部；在上顶盖(12)的腔内设置4片均匀分布的导流片(7)；所述上顶盖(12)上设置4个上顶盖内凹槽(10)，圆柱段上表面(13)上设置位置与上顶盖内凹槽(10)对应的4个圆柱段上表面凹槽(11)，导流片(7)通过导流片上凸块(8)和导流片下凸块(9)分别与上顶盖内凹槽(10)和圆柱段上表面凹槽(11)相互契合，固定在腔室内部；所述导流片(7)形成的内圆直径与旋流器圆柱段(4)的直径相同；预分离的浆液由入口管(3)进入旋流器内部，在旋流器圆锥段(5)完成分离和浓缩，分离后浓度低的浆液通过溢流管(1)进入溢流箱，浓度高的浆液通过底流管(6)进入底流浆液箱。

2.根据权利要求1所述的一种多入口高效耐磨水力旋流器装置，其特征在于，所述入口管(3)为异形件，其端部设置入口管法兰盘(2)，并由通过入口管法兰盘(2)的圆形入口过渡到与上顶盖(12)的侧壁相连接的矩形入口。

3.根据权利要求1所述的一种多入口高效耐磨水力旋流器装置，其特征在于，所述入口管(3)的相邻入口管道相互垂直，并且在一个平面上。

4.根据权利要求1所述的一种多入口高效耐磨水力旋流器装置，其特征在于，所述导流片(7)采用陶瓷烧制并在表面上釉处理。

5.根据权利要求1所述的一种多入口高效耐磨水力旋流器装置，其特征在于，所述旋流器圆锥段(5)采用陶瓷烧制并在内表面上釉处理。