CN105127016A - 直筒型旋风分离器 - Google Patents

Abstract

一种直筒型旋风分离器，包括矩形进气管(1)、排气管(2)、排料管(6)，其特征在于：包括一个直圆筒形的本体，所述的本体自上而下分为旋转分离段(3)、自由沉降段(4)、自然堆积段(5)；所述的本体直径为D，旋转分离段高度H₁＝1.5D-4D，自由沉降段高度H₂＝0.5-1D，自然堆积段高度H₃＝0.1D-0.35D，进气管的矩形横截面的高度a＝(0.45-0.8)D，宽度b＝(0.2-0.4)D，排气管直径Dc＝(0.4-0.75)D，排料管直径De＝(0.3-0.6)D，排气管插入深度h＝(0.4-0.9)D。高入口颗粒浓度下，气流中的颗粒在旋风分离区分离出来，经过自由沉降段后，一部分颗粒在自然堆积段形成有一定坡度的颗粒堆，其余则由排料口排出。直筒型旋风分离器防止了排料口附近的颗粒返混，同时分离器压力损失较小，壁面磨损不严重，结构简单，制造成本低，尤其适用于高入口颗粒浓度下的气固分离场合。

Description

直筒型旋风分离器

技术领域

本发明涉及分离器，尤其是涉及高入口颗粒浓度下的直筒型旋风分离器。

背景技术

旋风分离器是一种重要的气固分离设备，广泛应用于燃煤发电，石油化工和环境保护等领域。筒锥型旋风分离器是目前最为常见的旋风分离器的结构款式，由上部圆筒体和下部圆锥体连接而成。含尘气流通过切向入口进入分离器分离空间而产生了旋流运动，并在锥体段得到大幅度加速，颗粒会因其惯性力较大而被甩向壁面，并被壁面附近向下的气流携带至排料口。但是，筒锥型旋风分离器的底端，即靠近收料口附近，径向距离是最短的，使得此处的颗粒浓度和气流的径向速度都较大，小颗粒易被剧烈的径向气流再次夹带而走。在低入口颗粒浓度下，底端的二次返混不严重，筒锥型旋风分离器表现较好。在高入口颗粒浓度(>0.5kg/m³)下，筒锥型旋风分离器渐缩的锥体部分使得颗粒的返混以及颗粒对壁面的磨损都较为严重，同时对于大型的旋风分离器，锥体部分还存在制作成本较高的劣势。

现有许多研究通过改动和优化旋风分离器结构来改善旋风分离器的性能。清华大学提出了改进型方形上排气分离器并申请了专利(ZL9323235842.X)，方形壁面的制造成本较圆形低，但是角涡的存在使得分离效率有所下降。中国专利ZL02288300.2公开的一种锥型扩散式旋风分离器，下部扩散式的锥体结构较好地解决了渐缩锥体段返混和壁面磨损的问题，但是随着直径的扩大会降低离心力从而降低分离效率，锥体的成本问题也依旧存在。专利ZL87200615涉及的圆筒式旋风分离器含筒段旋流分离区和锥体收料段，并通过反射屏来解决颗粒的返混问题，结构较为复杂。

发明内容

本发明解决传统旋风分离器锥段制作成本高、排料口附近返混、锥段压力损失大和壁面磨损严重等问题,提供一种直筒型旋风分离器。

一种直筒型旋风分离器，包括矩形进气管(1)、排气管(2)、排料管(6)，其特征在于：包括一个直圆筒形的本体，所述的本体自上而下分为旋转分离段(3)、自由沉降段(4)、自然堆积段(5)；所述的本体直径为D，旋转分离段高度H₁＝1.5D-4D，自由沉降段高度H₂＝0.5-1D，自然堆积段高度H₃＝0.1D-0.35D，进口管的矩形横截面的高度a＝(0.45-0.8)D，宽度b＝(0.2-0.4)D，排气管直径Dc＝(0.4-0.75)D，出料口直径De＝(0.3-0.6)D，排气管插入深度h＝(0.4-0.9)D。所述的分离器可使高颗粒浓度气流中的颗粒在排料管管口周边堆积，形成堆积角为θ的颗粒堆，堆积角θ角度在25°～45°，自由沉降段防止了颗粒堆的返混

本发明技术特点为：旋风分离器的本体结构为圆筒，由旋转分离段、自由沉降段和自然堆积段三部分圆筒组成，本体上部切向设有矩形进气管，顶部中央连接有排气管，底部中央设有排料管。含高颗粒浓度气流经进气管切向进入旋转分离段，气流最终折流而上经排气管排出，旋流分离出的颗粒经过自由沉降段后一部分在底部的自然堆积段堆积，形成堆积角为θ的颗粒堆，堆积角θ角度一般在25°～45°，另一部分则由排料管排出。

本发明的优点在于：直筒体结构的旋风分离器相比于筒锥型结构的制作成本较低，同时避免了锥体结构带来的壁面磨损严重和压力损失大等问题。在高入口颗粒浓度(>0.5kg/m³)下，直筒体底部易形成具有一定坡度的颗粒堆，方便排料，且颗粒堆远离旋转分离区，避免了排料口附近的颗粒返混从而提高了分离效率。

附图说明

图1是本发明结构的主视图。

图2是本发明结构的左视图。

图3是本发明结构的俯视图。

具体实施方式

参照附图：图中标号说明：1-矩形进口管，2-排气管，3-旋转分离段，4-自由沉降段，5-自然堆积段，6-排料管。

如图1到3所示，旋风分离器的本体结构为圆筒，由旋转分离段(3)、自由沉降段(4)和自然堆积段(5)组成，本体上部侧向设有横截面呈矩形的进气管(1)，顶部中央连接有排气管(2)，底部中央设有排料管(6)。直筒体旋风分离器涉及尺寸有旋转分离段筒体高度H₁，自由沉降段筒体高度H₂，自然堆积段筒体高度H₃，进气管的矩形横截面的高度a和宽度b，排气管的直径Dc，直筒体直径D，排料管直径De，排气管插入深度h。以直筒体直径D为特征尺寸，旋转分离段高度由自然旋风长确定，H₁＝1.5D-4D，自由沉降段防止堆积物料的返混，H₂＝0.5-1D，自然堆积段高度由物料自然堆积角θ确定，H₃＝0.1D-0.35D。其余尺寸，进气管的矩形横截面的高度a＝(0.45-0.8)D，宽度b＝(0.2-0.4)D,排气管直径Dc＝(0.4-0.75)D，排料管直径De＝(0.3-0.6)D，排气管插入深度h＝(0.4-0.9)D。

直筒型旋风分离器的分离过程为：含高颗粒浓度的入口气流由进口管(1)切向进入分离器,气流在旋转分离段(3)外区旋流而下，并在其中心区旋流而上经排气管(2)排出，颗粒受离心力及重力作用与壁面碰撞形成向下流动的壁面流，经过防止返混的自由沉降段(4)后到达自然堆积段(5)，大量颗粒经过一段时间堆积，一部分在排料管的管口周边形成自然堆积角为θ的颗粒堆，堆积角θ一般在25°～45°，剩余则由排料管排出，颗粒堆形成的锥度方便排料，且颗粒堆远离旋转分离区，避免了排料口附近的颗粒返混从而提高了分离效率。本发明是适用于高入口颗粒浓度(>0.5kg/m³)下的旋风分离器。

Claims (2)

1.一种直筒型旋风分离器，包括矩形进气管(1)、排气管(2)、排料管(6)，其特征在于:包括一个直圆筒形的本体，所述的本体自上而下分为旋转分离段(3)、自由沉降段(4)、自然堆积段(5)。所述的本体直径为D，旋转分离段高度H₁＝1.5D-4D，自由沉降段高度H₂＝0.5-1D，自然堆积段高度H₃＝0.1D-0.35D，进口管的矩形横截面的高度a＝(0.45-0.8)D，宽度b＝(0.2-0.4)D，排气管直径Dc＝(0.4-0.75)D，排料管直径De＝(0.3-0.6)D，排气管插入深度h＝(0.4-0.9)D。

2.如权利要求1所述的直筒型旋风分离器，其特征在于：所述的分离器可使高颗粒浓度气流中的颗粒在排料管的管口周边堆积，形成堆积角为θ的颗粒堆，堆积角θ角度在25°～45°，自由沉降段防止了颗粒堆的返混。