CN104548760A - 一种气溶胶捕集分离装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种气溶胶捕集分离装置，包括分离器、排风罩、集液锥，所述分离器为一圆柱体，包括筒体、螺旋轴、螺旋片、折流片、进风口、集液孔和下法兰，所述排风罩包括锥体和排风口，所述集液锥包括倒锥体、排液口和上法兰，所述排风罩、分离器、集液锥上下贯通相连，所述排风罩与所述分离器焊接相连，所述集液锥与所述分离器通过上法兰相连。本发明还提供一种利用所述气溶胶捕集分离装置进行气液捕集分离的方法。本发明具有分离速度快、分离效率高、持液量大、压力损失小、不易结垢和堵塞、结构牢固的特点。

Description

一种气溶胶捕集分离装置及方法
技术领域
本发明涉及气、液捕集分离技术领域，具体涉及一种气溶胶捕集分离装置及利用该气溶胶捕集分离装置进行气、液捕集分离的方法。
背景技术
气液分离技术是工业生产中将分散在气流中的液滴和雾滴分离去除的重要技术。在吸收、精馏、解吸等单元操作中，气体在离开板式塔、填料塔或喷淋塔时挟带一定数量、大小不等的液滴或雾滴。例如，碳捕集与封存技术是一项具有大规模二氧化碳减排潜力的技术，其中燃烧后碳捕集的化学吸收法是通过烟道气体和化学溶剂在吸收塔中发生化学反应，常用的化学溶剂包括氨水、乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基-二乙醇胺等有机胺。在使用液胺类吸收剂吸收分离二氧化碳操作过程中，气(烟道气)、液(液胺类吸收剂)两相通过充分接触进行分离使两相间的组分得以传递，以到达吸收富集二氧化碳的目的。然而，在完成吸收过程后离开吸收塔的气体中，必定夹带着一些胺类液滴或雾滴等粒径在0.01-0.2μm的气溶胶类颗粒物。这些液滴或雾滴的产生与排放会降低塔式设备的分离效率，降低产品纯度，损失溶剂，腐蚀设备以及污染大气环境。因此，需要将气流中挟带的液滴或雾滴去除。
微细液滴或雾滴分离技术包括重力沉降、惯性分离、离心分离、扩散、静电吸收等。分离技术的选择取决于液滴粒径大小及其分布，如重力沉降适用于分离直径较大的液滴(>100μm)，惯性分离适用于分离直径大于25μm的液滴，离心分离适用于分离直径大于5μm的液滴，过滤分离可分离的小液滴直径范围为0.1-10μm，静电吸收可分离直径小于1μm的液滴，但效果不稳定，设备和运行成本高。
常用的气液分离设备折板式除雾器具有气体流动速度快、液体负荷率高、压力损失低、流体适应粘度高，不易结垢和堵塞、结构牢固、使用寿命长的优点，缺点是除雾效率不高，尤其是针对微细粒径(＜5μm)的液滴或雾滴去除效率极低。
针对常用的折板式除雾器除雾效率低、尤其是针对微细粒径(＜-5μm)的液滴或雾滴去除效率极低的问题，需要开发提高微细粒径的液滴或雾滴去除效率的气液捕集分离装置。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的缺陷，针对常用的折板式除雾器除雾效率低、尤其是针对微细粒径(＜-5μm)的液滴或雾滴去除效率极低的问题，提供一种气溶胶捕集分离装置及利用该装置进行气液捕集分离的方法，有效解决了微细颗粒气溶胶捕集分离困难及排放对大气环境造成的污染的问题。
本发明提供一种气溶胶捕集分离装置，包括分离器、排风罩、集液锥，所述分离器为一圆柱体，包括筒体、螺旋轴、螺旋片、折流片、进风口、集液孔和下法兰，所述排风罩包括锥体和排风口，所述集液锥包括倒锥体、排液口和上法兰，所述排风罩、分离器、集液锥上下贯通相连，所述排风罩与所述分离器焊接相连，所述集液锥与所述分离器通过所述上法兰相连。
所述气溶胶为颗粒物状。
所述分离器中安装有所述螺旋片，所述螺旋片预先配钻好连接螺栓孔，用螺栓将所述螺旋片连接形成螺旋圈，再将所述螺旋圈焊接在所述螺旋轴上，构成多圈螺旋形状。所述螺旋片的间距为40～60mm，圈数为5～10圈。分布在所述螺旋片上的所述折流片分成两组，一组连接在所述筒体内侧，一组连接在所述螺旋轴外侧，两组所述折流片间隔布置在所述螺旋片上，相邻两片所述折流片间的夹角为90°或270°，间距为40～60mm，所述折流片垂直焊接在所述螺旋片上。所述折流片的形状为平板长方形，叶片的扭曲角为零，厚度一般为2～4mm。所述螺旋轴开有孔腔，在沿所述螺旋轴轴向方向、所述螺旋片的上方依次开有直径为10～20mm的所述集液孔。所述螺旋片及所述折流片表面均要求有较好的润湿性。所述进风口设置在所述分离器的下方，与起始所述螺旋片连接，连接面要求光滑平整。分离器上端焊接下法兰，便于同排风罩连接。
所述排风口为圆柱形。
所述排液口为圆柱形，集液锥上部设有上法兰，便于与分离器相连。
本发明还提供一种利用所述气溶胶捕集分离装置进行气液捕集分离的方法，包括如下步骤：
含湿气流以一定速度进入所述分离器，通过布置在所述螺旋片上的所述折流片时，产生绕轴线旋转螺旋上升运动，改变流动方向，气流中的液滴在惯性力作用下向管道边壁运动，与所述折流片的边壁发生直接、惯性、布朗运动碰撞后粘附、凝聚而被所述折流片捕获，附着于所述折流片壁面上形成薄薄的水膜，进而聚合形成较大液滴，当聚合的液滴大到重力超过气体对其产生的上升力时，液滴就从所述折流片壁面上分离下来，从所述集液孔进入所述螺旋轴内腔或沿所述螺旋片向下流动，进入所述集液锥，经过所述排液口排出，气体由所述排风罩中的所述排风口排出，从而使气液分离。
在第一块所述折流片处未被去除的液滴将会在下一块所述折流片处经过相同的作用而被捕集。
本发明的有益效果在于：本发明具有分离速度快、分离效率高、持液量大、压力损失小、不易结垢和堵塞、结构牢固的特点，实现了微细粒径(＜5μmμm)的液滴或雾低的捕集回收，解决了微细颗粒气溶胶的捕集分离困难及排放对大气环境造成的污染问题。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1所示为本发明气溶胶捕集分离装置的结构示意图。
图2所示为本发明装置分离器和排风罩组合的结构示意图。
图3所示为本发明装置排风罩中椎体的俯视图。
图4所示为本发明装置排风罩中椎体沿B-B面剖视图。
图5所示为本发明装置排风罩中排风口的主视图。
图6所示为本发明装置排风罩中排风口的俯视图。
图7所示为本发明装置分离器中进风口的俯视图。
图8所示为本发明装置分离器中进风口的剖视图。
图9所示为本发明装置分离器中螺旋轴和螺旋片组合的结构示意图。
图10所示为本发明装置分离器中螺旋片的结构示意图。
图11所示为本发明装置分离器中螺旋圈的结构示意图。
图12所示为本发明装置分离器中螺旋轴的结构示意图。
图13所示为本发明装置集液锥的结构示意图。
图14所示为本发明装置酸雾处理效果对比图。
图中：1-排风罩；11-排风口；12-锥体；2-分离器；21-筒体；22-进风口；23-下法兰；24-螺旋片；25-螺旋轴；26-集液孔；27-折流片；3-集液锥；31-倒锥体；32-排液口；33-上法兰。
具体实施方式
下文将结合附图详细描述本发明的实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
图1所示为本发明气溶胶捕集分离装置的结构示意图。
图2所示为本发明装置分离器和排风罩组合的结构示意图。
图3所示为本发明装置排风罩中椎体的俯视图。
图4所示为本发明装置排风罩中椎体沿B-B面剖视图。
图5所示为本发明装置排风罩中排风口的主视图。
图6所示为本发明装置排风罩中排风口的俯视图。
图7所示为本发明装置分离器中进风口的俯视图。
图8所示为本发明装置分离器中进风口的剖视图。
图9所示为本发明装置分离器中螺旋轴和螺旋片组合的结构示意图。
图10所示为本发明装置分离器中螺旋片的结构示意图。
图11所示为本发明装置分离器中螺旋圈的结构示意图。
图12所示为本发明装置分离器中螺旋轴的结构示意图。
图13所示为本发明装置集液锥的结构示意图。
本发明提供一种气溶胶捕集分离装置，包括分离器2、排风罩1、集液锥3，所述分离器2为一圆柱体，包括筒体21、螺旋轴25、螺旋片24、折流片27、进风口22、集液孔26和下法兰23，所述排风罩1包括锥体12和排风口11，所述集液锥3包括倒锥体31、排液口32和上法兰33，所述排风罩1、分离器2、集液锥3上下贯通相连，所述排风罩1与所述分离器2焊接相连，所述集液锥3与所述分离器2通过上法兰33相连。
所述气溶胶为颗粒物状。
所述分离器2中安装有所述螺旋片24，所述螺旋片24预先配钻好连接螺栓孔，用螺栓将所述螺旋片24连接形成螺旋圈，再将所述螺旋圈焊接在所述螺旋轴25上，构成多圈螺旋形状。所述螺旋片24的间距为40～60mm，圈数为5～10圈。分布在所述螺旋片24上的所述折流片27分成两组，一组连接在所述筒体21内侧，一组连接在所述螺旋轴25外侧，两组所述折流片27间隔布置在所述螺旋片24上，相邻两片所述折流片27间的夹角为90o或270o，间距为40～60mm，所述折流片27垂直焊接在所述螺旋片24上。所述折流片27的形状为平板长方形，叶片的扭曲角为零，厚度一般为2～4mm。所述螺旋轴25开有孔腔，在沿所述螺旋轴25轴向方向、所述螺旋片24的上方依次开有直径为10～20mm的所述集液孔26。所述螺旋片24及所述折流片27表面均要求有较好的润湿性。所述进风口22设置在所述分离器2的下方，与起始所述螺旋片24连接，连接面要求光滑平整。分离器2上端焊接下法兰23，便于同排风罩1连接。
所述排风口11为圆柱形。
所述排液口32为圆柱形，集液锥3上部设有上法兰33，便于与分离器2相连。
本发明还提供一种利用所述气溶胶捕集分离装置进行气液捕集分离的方法，包括如下步骤：
含湿气流以一定速度进入所述分离器2，通过布置在所述螺旋片24上的所述折流片27时，产生绕轴线旋转螺旋上升运动，改变流动方向，气流中的液滴在惯性力作用下向管道边壁运动，与所述折流片27的边壁发生直接、惯性、布朗运动碰撞后粘附、凝聚而被所述折流片27捕获，附着于所述折流片27壁面上形成薄薄的水膜，进而聚合形成较大液滴，当聚合的液滴大到重力超过气体对其产生的上升力时，液滴就从所述折流片27壁面上分离下来，从所述集液孔26进入所述螺旋轴25内腔或沿所述螺旋片24向下流动，进入所述集液锥3，经过所述排液口32排出，气体由所述排风罩1中的所述排风口11排出，从而使气液分离。
在第一块所述折流片27处未被去除的液滴将会在下一块所述折流片27处经过相同的作用而被捕集。
实施例1
图14所示为本发明装置酸雾处理效果对比图。
以酸雾处理为例，选矿厂中常用盐酸作为pH值调整剂，使用时搅拌桶中会产生大量的酸雾，酸雾的粒径为0.1～10μm，酸雾排放危害操作工人的身体健康，腐蚀厂房设备。分别采用折流板式除雾器、筒式旋风除雾器及本发明的气溶胶捕集分离装置处理。经处理后，折流板式除雾器分离效率为50％，筒式旋风除雾器分离效率为75％，而本发明螺旋折板分离效率达到99％。
本发明具有分离速度快、分离效率高、持液量大、压力损失小、不易结垢和堵塞、结构牢固的特点，实现了微细粒径(＜5μmμm)的液滴或雾低的捕集回收，解决了微细颗粒气溶胶的捕集分离困难及排放对大气环境造成的污染问题。
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (10)

1.一种气溶胶捕集分离装置，其特征在于，包括分离器(2)、排风罩(1)、集液锥(3)，所述分离器(2)为一圆柱体，包括筒体(21)、螺旋轴(25)、螺旋片(24)、折流片(27)、进风口(22)、集液孔(26)和下法兰(23)，所述排风罩(1)包括锥体(12)和排风口(11)，所述集液锥(3)包括倒锥体(31)、排液口(32)和上法兰(33)，所述排风罩(1)、分离器(2)、集液锥(3)上下贯通相连，所述排风罩(1)与所述分离器(2)焊接相连，所述集液锥(3)与所述分离器(2)通过所述上法兰(33)相连。
2.如权利要求1所述的一种气溶胶捕集分离装置，其特征在于，所述气溶胶为颗粒物状。
3.如权利要求1所述的一种气溶胶捕集分离装置，其特征在于，用螺栓将间距为40～60mm，圈数为5～10圈的所述螺旋片(24)连接并焊接在所述螺旋轴(25)上。
4.如权利要求1所述的一种气溶胶捕集分离装置，其特征在于，所述折流片(27)分布在所述螺旋片(24)上并与所述螺旋片(24)垂直焊接。
5.如权利要求4所述的一种气溶胶捕集分离装置，其特征在于，所述折流片(27)为平板长方形，叶片的扭曲角为0度，厚度为2～4mm，且分为两组，一组连接在所述筒体(21)内侧，另一组连接在所述螺旋轴(25)外侧，相邻所述折流片(27)间的夹角为90度或者270度，间距为40～60mm。
6.如权利要求1所述的一种气溶胶捕集分离装置，其特征在于，所述螺旋轴(25)开有孔腔，在沿所述螺旋轴(25)的轴向方向，所述螺旋片(24)的上方依次开有直径为10～20mm的所述集液孔(26)。
7.如权利要求1所述的一种气溶胶捕集分离装置，其特征在于，所述进风口(22)设置在所述分离器(2)的下方，与起始所述螺旋片(24)相连。
8.如权利要求1所述的一种气溶胶捕集分离装置，其特征在于，所述排风口(11)和所述排液口(32)为圆柱形。
9.一种利用如权利要求1至8任一项所述的气溶胶捕集分离装置进行气液捕集分离的方法，其特征在于，包括如下步骤：
含湿气流以一定速度进入所述分离器(2)，通过布置在所述螺旋片(24)上的所述折流片(27)时，产生绕轴线旋转螺旋上升运动，改变流动方向，气流中的液滴在惯性力作用下向管道边壁运动，与所述折流片(27)的边壁发生碰撞后粘附、凝聚而被所述折流片(27)捕获，附着于所述折流片(27)壁面上形成薄薄的水膜，进而聚合形成较大液滴，当聚合的液滴大到重力超过气体对其产生的上升力时，液滴就从所述折流片(27)壁面上分离下来，从所述集液孔(26)进入所述螺旋轴(25)内腔或沿所述螺旋片(24)向下流动，进入所述集液锥(3)，经过所述排液口(32)排出，气体由所述排风罩(1)中的所述排风口(11)排出，从而使气液分离。
10.如权利要求9所述的一种进行气液捕集分离的方法，其特征在于，在第一块所述折流片(27)处未被去除的液滴将会在下一块所述折流片(27)处经过相同的作用而被捕集。
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