CN104128267A - 具有下排气结构的高效旋风分离器 - Google Patents

具有下排气结构的高效旋风分离器 Download PDF

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杨洪征
董敏
刘淑良
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Abstract

一种具有下排气结构的高效旋风分离器,它包括分离器本体以及分别位于分离器本体上端和下端的入料口和集料仓,分离器本体包括上壳体以及通过连接法兰固定连接在上壳体下部的下壳体,上壳体上设有与入料口连通的螺旋通道,它用于引导从入料口进入的气流旋转;所述上壳体在位于螺旋通道的螺旋轴线上设有冷凝稳流管;所述下壳体上连接排气管,位于排气管上端的排气口向上开放并延伸到下壳体内,且位于冷凝稳流管的正下方,排气管的下端位于下壳体外。本发明特别适合气液固分离,它能在利用离心作用分离出气液的同时,还通过冷凝稳流管内部通入冷媒介质使其保持低温,进而能够有效对气体中的水蒸气进行冷凝分离,并且压力损失小,分离效率高。

Description

具有下排气结构的高效旋风分离器
技术领域
[0001] 本发明涉及旋风分离器,尤其涉及一种具有下排气结构的高效旋风分离器。
背景技术
[0002] 旋风分离器是用于气固体系或者液固体系分离的一种设备,其工作原理为通过气流切向引入造成的旋转运动,使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外壁面而使之分离。它是工业上广泛应用的一种分离设备。
[0003] 现有的旋风分离器,一般为上部排气,下部回收粉料,气体从入料口进入后轴向速度需要改变180°才能排出,这使得分离气体的压力损失加大,极易形成湍流而降低流速,进而降低整个过程的分离效率,尤其是对水分的分离效果不明显。
[0004] 目前也出现了一些下排气结构的旋风分离器,如中国专利ZL200610124750.5公开的一种下排气式旋风气固分离器,但这种结构仅对气固分离比较有效,而对于气液分离还是存在很大的不足之处;根据旋风分离器工作的原理,与气体密度相差较大的固体更容易被离心,而与气体密度相差较小的液体,尤其是水蒸气,就难被分离;此专利在设计下排气结构时,“排气管⑷伸入到筒体⑶中,且伸入到筒体中的排气管段上开有小空格(6) ”,其功能显然正如此专利说明书中记载的“烟气则通过周围开有小孔的排气管进入到下面的省煤器”,这种顶端封闭,而通过侧壁小孔排气的方式既不符合空气动力学原理,也不利于位于中心部位最为清洁的气体的顺畅扩散。含有液体或固体的空气高速旋转,被离心后液体或固体就会向切线速度最高的边缘集中,即从中心轴向边缘的空气中液体或固体的密度逐渐增大,因此沿中心轴附近的气体分离的效果最好,而上述专利显然不利于最为清洁的气体快速排出;因此上述排气管的结构显然是非常不合理的。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种具有下排气结构的高效旋风分离器,它具有去除水分及回收粉料效果好,压力损失小和分离效率高的优点。
[0006] 本发明的技术方案是:一种具有下排气结构的高效旋风分离器,它包括分离器本体以及分别位于分离器本体上端和下端的入料口和集料仓,其结构特点是,所述分离器本体包括上壳体以及通过连接法兰固定连接在上壳体下部的下壳体,上壳体上设有与入料口连通的螺旋通道,螺旋通道的截面为双螺旋结构,它用于引导从入料口进入的气流旋转;所述上壳体在位于螺旋通道的螺旋轴线上设有冷凝稳流管;所述下壳体上连接排气管,位于排气管上端的排气口延伸到下壳体内,且位于冷凝稳流管的正下方,所述排气的下端位于下壳体外。
[0007] 所述入料口与上壳体的圆筒相切连接,分离器本体相切,这保证了来自入料口的气体平顺地进入到螺旋通道内,以减少气压的损失;所述入料口的截面为矩形,入料口还设有用于连接外部件的入料口法兰。
[0008] 所述集料仓为下部缩小的锥形结构,集料仓的下端设有用于连接外部卸料阀的落料口法兰。
[0009] 所述冷凝稳流管为由内管和外管构成的套管结构,内管和外管之间的空间为热交换室,冷凝稳流管的顶部设有用于通入和排出冷凝介质的冷凝介质循环管,通过不断通入冷凝介质使得冷凝稳流管保持低温状态,所述内管的底部设有用于连通内管和外管的冷介质入口。所述冷凝稳流管的下端为向下缩小的锥形结构,其锥度为5〜15°,并且冷凝稳流管的直径小于排气管的直径。,这利于位于冷凝稳流管和排气管的螺旋轴线附近的清洁气体顺利进入排气口。
[0010] 所述下壳体的外壁固定连接有若干个用于固定分离器的旋流器支撑连接件,它可以方便地将整个旋流器固定安装相应的接口处。
[0011] 优选的结构是:所述排气管上具有使其下端轴线水平的弧形过渡段,这个弧形过渡段使得排气管的上端与下端轴线垂直或呈一定的角度,利于气体在排气管内平顺的流动。排气管的下端设有用于连接外部件的排气管法兰;排气管的排气口与冷凝稳流管下表面垂直距离为350〜500mm。
[0012] 本发明技术方案的关键特点是:
[0013] 1.排气管位于旋风分离器的下部,由传统旋风分离器的上部排气改为下部排气。排气口向上开放,避免气流转向带来的压力损失。
[0014] 2.增加冷凝稳流管,冷凝稳流管直径小于排气管直径,下部带锥度。内部使用冷介质,使冷凝稳流管保持低温,使旋流器中的水汽在冷凝稳流管表面凝结为水滴,在重力作用下通过排气口排出。
[0015] 3.旋流器上部中心增加冷凝稳流管,起到引导气流运动,消除紊流,促进不同物料分层作用。
[0016] 4.冷凝稳流管通入冷媒介质,介质可以是低温冷却水,冷却液,油或者冷气体等,使冷凝稳流管温度控制在O到25摄氏度,使液滴在冷凝稳流管壁面上凝结,并在重力作用下通过排气口 7排出。
[0017] 5.与上壳体入料口连通的螺旋通道具有双螺旋结构,此结构配合冷凝稳流管共同使用,起到引导气流向下旋转,消除紊流区,避免在壁面上堆积物料的作用。
[0018] 本发明的有益效果为:本发明工作于正压环境,可广泛应用于射流干燥系统回收粉料,去除水分。本发明采用下排气结构以及上壳体和下壳体的分体式设计,不仅使得整个装置结构更加紧凑,还利于根据不同工作环境进行固定安装;本发明特别适合气液固分离,它能在利用离心作用分离气液的同时,还通过冷凝稳流管内部通入冷媒介质使其保持低温,能够有效地对气体中的水蒸气进行冷凝分离,进而减少气体中水蒸气的含量,提高排除水分的效果;因此本发明去除水分和回收粉料的效果非常好,而且压力损失小,分离效率高,并能在去除其中的水分(液滴和水蒸气)的同时回收其中的固体颗粒。
附图说明
[0019] 图1为本发明的结构主视图。
[0020] 图2为图1的A-A向剖面图。
[0021] 图3为本发明的等轴结构示意图。
[0022] 附图标记说明:1、冷凝稳流管 2、旋流器支撑连接件 3、冷凝介质循环管 4、热交换室5、排气管6、集料仓7、排气口 8、冷介质入口 9、入料口 10、螺旋通道
11、连接法兰12、排气管法兰13、落料口法兰14、下壳体15、上壳体16、入料口法
ΛΑ
~O
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
[0024] 如图1、图2和图3所示,本发明是这样来实现的,它包括分离器本体以及分别位于分离器本体上端和下端的入料口 9和集料仓6,其结构特点是,所述分离器本体包括上壳体15以及通过连接法兰11固定连接在上壳体15下部的下壳体14,上壳体15上设有与入料口 9连通的螺旋通道10,螺旋通道10的截面为双螺旋结构,它用于引导从入料口 9进入的气流旋转;所述上壳体15在位于螺旋通道10的螺旋轴线上设有冷凝稳流管I ;所述下壳体14上连接排气管5,位于排气管5上端的排气口 7延伸到下壳体14内,且位于冷凝稳流管I的正下方,所述排气管5的下端位于下壳体14外。
[0025] 所述入料口 9与上壳体15的圆筒相切连接,这保证了来自入料口 9的气体平顺地进入到螺旋通道10内,以减少气压的损失;所述入料口 9的截面为矩形,入料口 9还设有用于连接外部件的入料口法兰16。
[0026] 所述集料仓6为下部缩小的锥形结构,集料仓6的下端设有用于连接外部卸料阀的落料口法兰13。
[0027] 所述冷凝稳流管I为由内管和外管构成的套管结构,内管和外管之间的空间为热交换室4,冷凝稳流管I的顶部设有用于通入和排出冷凝介质的冷凝介质循环管3,通过不断通入冷凝介质使得冷凝稳流管I保持低温状态,所述内管的底部设有用于连通内管和外管的冷介质入口 8。冷凝稳流管I的下端为向下缩小的锥形结构,其锥度为5〜15°,并且冷凝稳流管I的直径小于排气管5的直径,它一方面利于位于冷凝稳流管I和排气管5的螺旋轴线附近的清洁气体顺利进入排气口 7,另一方面利于凝结在冷凝稳流管I上的液体汇集,从而顺利排出。
[0028] 所述下壳体14的外壁固定连接有若干个用于固定分离器的旋流器支撑连接件2,它可以方便地将整个旋流器固定安装相应的接口处。
[0029] 所述排气管5上具有使其下端轴线水平的弧形过渡段,这个弧形过渡段使得排气管5的上端与下端轴线垂直或呈一定的角度,利于气体在排气管5内平顺的流动。排气管5的下端设有用于连接外部件的排气管法兰12 ;排气管5的排气口 7与冷凝稳流管I下表面垂直距离为350〜500mm。
[0030] 本发明将传统旋风分离器的上部排气改为下部排气,通过CFD计算对结构参数进行优化,在提高分离效率的基础上,大幅较低压力损失。
[0031] 本发明的工作原理是这样的,首先按照上述装置的结构连接安装,上壳体15和下壳体14由连接法兰11通过螺栓连接,从入料口 9通入风速在15〜25m/s的混合气体,此混合气体中包含气、液滴、固体颗粒,其中气体当也中包含大量水蒸气;气体进入螺旋通道10内,沿螺旋通道10的螺旋旋转,此时,由冷凝介质循环管3向冷凝稳流管I不断通入冷凝介质,介质可以是低温冷却水,冷却液,油或者冷气体等;冷凝介质由冷介质入口 8进入热交换室4,并通过冷凝介质循环管3循环排出,冷凝介质的作用是保持冷凝稳流管I始终处于O到25摄氏度的工作温度内;原料气体在接触冷凝稳流管I后,低温使原料气体中的水蒸气在冷凝稳流管I的壁面上凝结;同时原料气体在离心作用下,物料按照密度高低分层,密度高的、粒径大的固体颗粒靠近外壁面,包含水蒸气的气体及微小水滴靠近旋流器中心,排气口位于旋流器中心轴线且向上开放,将靠近中心的气体和微小水滴通过排气口 7排出;而分离的固体则通过集料仓6排出。通过大量的实验和监测,本发明相比传统旋风分离器,其气压损失非常微小,气固分离效果明显提高,气液分离的效果和效率得到显著提高。
[0032] 本发明与传统旋风分离器的结构相比,其创新特征如下:1.排气管5位于旋风分离器的下部,由传统旋风分离器的上部排气改为下部排气。排气口 7向上开放,避免气流转向带来的压力损失。2.增加冷凝稳流管1,冷凝稳流管直径小于排气管直径,下部带锥度。内部使用冷介质,使冷凝稳流管保持低温,使旋流器中的水汽在冷凝稳流管表面凝结为水滴,在重力作用下通过排气口 7排出。3.旋流器上部中心增加冷凝稳流管1,起到引导气流运动,消除紊流,促进不同物料分层作用。4.冷凝稳流管I通入冷媒介质,介质可以是低温冷却水,冷却液,油或者冷气体等,使冷凝稳流管温度控制在O到25摄氏度,使液滴在冷凝稳流管壁面上凝结,并在重力作用下通过排气口 7排出。5.上壳体入料口 9之后为上下具有双螺旋结构的螺旋通道10,此通道配合冷凝稳流管I共同使用,起到引导气流向下旋转,消除紊流区,避免在壁面上堆积物料的作用。

Claims (9)

1.一种具有下排气结构的高效旋风分离器,它包括分离器本体以及分别位于分离器本体上端和下端的入料口(9)和集料仓¢),其特征在于,所述分离器本体包括上壳体(15)以及固定连接在上壳体(15)下部的下壳体(14),上壳体(15)上设有与入料口(9)连通的螺旋通道(10),所述上壳体(15)在位于螺旋通道(10)的螺旋轴线上设有冷凝稳流管(I);所述下壳体(14)上连接排气管(5),位于排气管(5)上端的排气口(7)延伸到下壳体(14)内,且位于冷凝稳流管(I)的正下方,所述排气管(5)的下端位于下壳体(14)夕卜。
2.如权利要求1所述的具有下排气结构的高效旋风分离器,其特征在于,所述冷凝稳流管(I)为由内管和外管构成的套管结构,内管和外管之间的空间为热交换室(4),冷凝稳流管(I)的顶部设有用于通入和排出冷凝介质的冷凝介质循环管(3),所述内管的底部设有用于连通内管和外管的冷介质入口(8)。
3.如权利要求1或2所述的具有下排气结构的高效旋风分离器,其特征在于,所述冷凝稳流管(I)的下端为向下缩小的锥形结构,其锥度为5〜15°,并且冷凝稳流管(I)的直径小于排气管(5)的直径。
4.如权利要求1或2所述的具有下排气结构的高效旋风分离器,其特征在于,所述入料口(9)与上壳体(15)的圆筒相切连接,所述入料口(9)的截面为矩形,入料口(9)还设有用于连接外部件的入料口法兰(16)。
5.如权利要求1或2所述的具有下排气结构的高效旋风分离器,其特征在于,所述集料仓(6)为下部缩小的锥形结构,集料仓(6)的下端设有用于连接外部卸料阀的落料口法兰(13)。
6.如权利要求1或2所述的具有下排气结构的高效旋风分离器,其特征在于,所述螺旋通道(10)的截面为双螺旋结构。
7.如权利要求1所述的具有下排气结构的高效旋风分离器,其特征在于,所述下壳体(14)的外壁固定连接有若干个用于固定分离器的旋流器支撑连接件(2)。
8.如权利要求1所述的具有下排气结构的高效旋风分离器,其特征在于,所述排气管(5)上具有使其下端轴线水平的弧形过渡段,排气管(5)的下端设有用于连接外部件的排气管法兰(12)。
9.如权利要求1所述的具有下排气结构的高效旋风分离器,其特征在于,所述排气管(5)的排气口(7)与冷凝稳流管(I)下表面垂直距离为350〜500mm。
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