CN102615005A - 带减阻装置的旋风分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种带减阻装置的旋风分离器，减阻装置设置在旋风分离器顶部的芯管内；减阻装置设有一段与芯管同轴设置的圆管状叶片根，沿着叶片根周向设有多个叶片；叶片是连续光滑的曲面，叶片在圆管状叶片根外壁展开面上的内准线由上部的直线段和下部的光滑曲线构成，该直线段与圆管状叶片根的轴线平行。圆管状叶片根和叶片整体构成减阻装置。该带减阻装置的旋风分离器，能够将芯管中气流的旋转运动，部分转为直线运动，将部分气流的旋转动能转化为静压能，可有效减少旋风分离器的总压降，进而达到减阻增效的作用。该减阻装置制做成本较低，结构简单，无运动部件，带该减阻装置的旋风分离器在复杂工况下能够长时间稳定工作。
Description
技术领域
本发明是关于一种切流返转式旋风分离器，尤其涉及一种从气固混合气流中分离固体颗粒的带减阻装置的旋风分离器。
背景技术
旋风分离器是一种常见的气固分离设备，如图5A、图5B所示，现有的切流返转式旋风分离器9一般是由芯管91、筒体92、锥体93、灰斗94、料腿95组成；含尘气流由进气管96进入旋风分离器时，气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒呈螺旋形向下，朝锥体93流动，通常称为外旋气流。含尘气流在旋转过程产生离心力，将密度大于气体密度的尘粒甩向器壁；尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管(灰斗94)。旋转下降的外旋气流在到达锥体93下端某个位置时，即以同样的旋转方向从旋风分离器中部，由下而上继续做螺旋形流动，即内旋气流；最后净化气流经芯管91排出分离器外部，一部分未被捕集的尘粒也由此逃逸。
旋风分离器的主要性能指标有两个，分别是分离效率和压降。分离效率表明了旋风分离器捕集颗粒的能力，压降则反映了旋风分离器消耗的能量。
旋风分离器能在高温、高压、高浓度、高腐蚀性等苛刻工况下长期稳定运行，因此在石油化工、电力环保等各行业得到广泛的研究和应用。但是在高温、高浓度条件下或捕集5μm以下的颗粒时，常是多级串联运行，能耗明显偏大，而且随着旋风分离器尺寸的增加，压降急剧增大。
经过长期的研究发现，旋风分离器的压降是由以下五部分的能量损失造成的：(1)进、出口管道的摩擦损失；(2)气体进入分离器内，因膨胀或压缩而造成的能量损失；(3)气体在分离器内与器壁摩擦所引起的能量损失；(4)分离器内因气体旋转而产生的能量损失；(5)芯管内气流强烈旋转静压能的损失等。在这五部分中，后两项气流的旋转运动是旋风分离器压降的主要组成部分，特别是芯管中气流的旋转运动，占到总压降的50％以上，因此，旋风分离器减阻增效还有相当大的潜力可以挖掘。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种带减阻装置的旋风分离器，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带减阻装置的旋风分离器，可以较好的将芯管中气流旋转动能转化为静压能，从而减少旋风分离器的总压降，达到减阻增效的作用。
本发明的目的是这样实现的，一种带减阻装置的旋风分离器，所述减阻装置设置在旋风分离器顶部的芯管内；所述芯管内设有一段与芯管同轴设置的圆管状叶片根，沿着所述叶片根周向设有多个叶片；叶片在叶片根外壁展开面上的内准线由上部的直线段和下部的光滑曲线构成，该直线段与圆管状叶片根的轴线平行。圆管状叶片根和叶片整体构成所述的减阻装置。
在本发明的一较佳实施方式中，所述叶片外侧与芯管内壁接触或连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述叶片为正交直母线圆弧型叶片。
在本发明的一较佳实施方式中，所述叶片内准线中直线段的长度与圆管状叶片根的轴向长度的比值大于0小于等于0.8。
在本发明的一较佳实施方式中，所述圆管状叶片根的半径与芯管半径的比值大于0小于等于0.8。
在本发明的一较佳实施方式中，所述芯管的下部形成渐缩的锥面。
在本发明的一较佳实施方式中，所述叶片设置数量为3～24个。
在本发明的一较佳实施方式中，叶片内准线下部曲线底端处的切线方向与圆管状叶片根底面水平线的夹角大于0°小于等于60°。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋风分离器为切流返转式旋风分离器。
由上所述，本发明带减阻装置的旋风分离器，能够将芯管中气流的旋转运动，部分转为直线运动，将部分气流的旋转动能转化为静压能，可有效减少旋风分离器的总压降，进而达到减阻增效的作用。该减阻装置制做成本较低，结构简单，无运动部件，带该减阻装置的旋风分离器在复杂工况下能够长时间稳定工作。
附图说明
以下附图仪旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明中的减阻装置的结构示意图。
图2：为本发明中圆管状叶片根和一个叶片的连接结构示意图。
图3：为本发明中相邻两条内准线在圆管状叶片根外壁上的展开结构示意图。
图4：为本发明带减阻装置的旋风分离器剖面结构示意图。
图5A：为现有旋风分离器的结构示意图。
图5B：为图5A中A-A剖面示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供一种带减阻装置的旋风分离器，所述减阻装置100设置在旋风分离器顶部的芯管1内；所述芯管1内设有一段与芯管1同轴设置的圆管状叶片根2，该叶片根2的两端贯通，沿着所述叶片根2周向设有多个叶片3；所述叶片3是连续光滑的曲面，如图3所示，叶片3在叶片根2外壁展开面上的内准线31由上部的直线段311和下部的光滑曲线312构成；该直线段311与圆管状叶片根的轴线平行。所述内准线31为叶片与圆管状叶片根外壁的交线。如图4所示，圆管状叶片根2和叶片3整体构成所述的减阻装置100。所述减阻装置100安装在旋风分离器的顶部出口处，所述旋风分离器为切流返转式旋风分离器，该切流返转式旋风分离器除上述减阻装置100，还包括有筒体4、锥体5、灰斗6和料腿7。
使用时，含尘气流由筒体4的进气管8进入旋风分离器，芯管1中的气流运动方向由下至上，气流为强烈的旋转运动，经过多个叶片3的导流后，部分气流转为直线运动，将部分气流的旋转动能转化为静压能，有效减少了旋风分离器的总压降，进而达到减阻增效的作用。该减阻装置制做成本较低，结构简单，无运动部件，带减阻装置的旋风分离器在复杂工况下能够长时间稳定工作。
进一步，在本实施方式中，所述叶片3的设置数量为3～24个；如图2所示，所述叶片3的径向宽度为b，叶片3外侧与芯管1的内壁接触设置。作为本实施方式的另一实施例，叶片3外侧也可与芯管1的内壁连接为一体。
在本实施方式中，如图2所示，所述圆管状叶片根2的半径R与芯管1半径的比值大于0小于等于0.8。
进一步，在本实施方式中，如图1所示，所述芯管1的下部形成渐缩的锥面。
所述叶片内准线31中直线段311的长度h与圆管状叶片根2的轴向长度H的比值大于0小于等于0.8。
如图3所示，在本实施方式中，叶片内准线31下部光滑曲线312底端处的切线方向与圆管状叶片根2底面水平线的夹角β大于0°小于等于60°。
在本实施方式中，所述叶片3为正交直母线圆弧型叶片。
以下为带减阻装置的旋风分离器的一具体实例：如图4所示，筒体4直径为300mm，芯管1顶部内直径为150mm，底部内直径为96mm，入口气速20m/s，芯管1中叶片根2的外直径为96mm，叶片根2上连接有8个正交直母线圆弧型叶片3，内准线下端点处的切线方向与水平线夹角为30°，叶片3和叶片根2整体固定安装在芯管1内部，芯管1中的气流运动方向由下至上，气流为强烈的旋转运动，经过叶片3的导流后，部分气流转为直线运动，安装减阻装置100前，测得旋风分离器总压降为4510Pa，安装减阻装置100后，测得旋风分离器总压降为3900Pa，降幅达13.3％，实验证明，部分气流的旋转动能转化为了静压能，有效地减少了旋风分离器的总压降，进而达到了减阻增效的目的。
以上所述仪为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：所述减阻装置设置在旋风分离器顶部的芯管内；所述芯管内设有一段与芯管同轴设置的圆管状叶片根，沿着所述叶片根周向设有多个叶片；叶片在叶片根外壁展开面上的内准线由上部的直线段和下部的连续光滑曲线构成，该直线段与圆管状叶片根的轴线平行。
2.如权利要求1所述的带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：所述叶片外侧与芯管内壁接触或连接。
3.如权利要求1所述的带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：所述叶片为正交直母线圆弧型叶片。
4.如权利要求1所述的带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：所述叶片内准线中直线段的长度与圆管状叶片根的轴向长度的比值大于0小于等于0.8。
5.如权利要求1所述的带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：所述圆管状叶片根的半径与芯管半径的比值大于0小于等于0.8。
6.如权利要求1所述的带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：所述芯管的下部形成渐缩的锥面。
7.如权利要求1所述的带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：所述叶片设置数量为3～24个。
8.如权利要求1所述的带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：叶片内准线下部曲线的底端处的切线方向与圆管状叶片根底面水平线的夹角大于0°小于等于60°。
9.如权利要求1所述的带减阻装置的旋风分离器，其特征在于：所述旋风分离器为切流返转式旋风分离器。
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