CN105214860A - 气体-固体两相多级旋风分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体-固体两相多级旋风分离装置，包括进风口、夹套圆柱、导向喷嘴、旋风分离腔、收集器、分流型芯管和出风口；进风口和夹套圆柱均呈圆柱形，进风口的轴线与夹套圆柱的中心线轴向垂直，且进风口与夹套圆柱外壁切向连通；所述导向喷嘴具有多排，围绕所述旋风分离腔的圆周方向均匀分布。本发明的工作过程：气体和固体两相流通过进风口进入夹套圆柱，并在夹套层内形成旋流，形成第一次分离过程，较粗的颗粒被分离并沉落在夹套层底部；较细的颗粒和气流经导向喷嘴进入旋风分离器，在导向喷嘴的作用下，使分离器内部生成强旋流，形成第二次分离过程，在离心力的作用下，固体颗粒与气体分离，分离的固体颗粒被输送到收集器内。

Description

气体-固体两相多级旋风分离装置

技术领域

本发明涉及一种多级旋风分离装置，该装置适用于各种石油、化工、矿产等行业，可将气体和固体的两相混合物种进行精细分离。

背景技术

气固分离器是石化催化裂化系统中分离再生催化剂和烟气的重要设备。常规的分离器装置中，通常是在一个腔体内进行气体和固体颗粒的分离。分离过程有限，旋转强度不够，涡旋横向环流带来的灰尘再次掺混问题，直接影响了固体颗粒，特别是细小颗粒与气体的分离的效果，降低了分离效率。由于小颗粒的分离效率很低，在处理后，大量剩余小颗粒排入大气易造成雾霾。为了提高分离效率，其后端通常需要连接静电除尘器或布袋除尘器，静电除尘器和布袋除尘器结构复杂、维护麻烦、使用成本高。另外，可通过优化分离器各部件尺寸，或将多个分离器并联，提高分离效率。然而在大流量除尘时，以上措施对分离效果的影响并不明显。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、风力强劲、集多级分离于一体的高效收尘旋风分离器装置；本发明的旋风分离器组效率比常规分离器高出3~5%，可使5um以上的颗粒彻底被分离，能很好的满足风机安全运行要求及大气颗粒排放要求。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

气体-固体两相多级旋风分离装置，包括由圆柱夹套（2）和切向入口（1）组成的初级分离装置、由导向喷嘴(3)和旋风分离腔(4)组成的二级分离装置、由分流型芯管（6）和分流型排尘锥（10）组成的三级分离装置、收集器（5）、出风口（7），

所述二级分离装置设置于初级分离装置内部并且同心设置，所述三级分离装置的分流型芯管（6）位于二级分离装置的内部，所述三级分离装置的分流型排尘锥（10）位于二级分离装置的底部；

所述收集器安装在所述三级分离装置的下部；

所述出风口穿过所述初级分离装置的圆柱夹套（2）的顶部中心、与所述二级分离装置的旋风分离腔（4）的顶部连接，并与所述三级分离装置的分流型芯管（6）贯通。

所述圆柱夹套（2）高度与直径比率在1:1~2:1之间；切向入口（1）直径与圆柱夹套（2）直径比率在1:2~1:3之间。

所述圆柱夹套（2）为上下封闭的圆柱形，所述切向入口（1）与所述圆柱夹套（2）的侧壁切向连接。

所述圆柱夹套（2）的上部通过封头（8）与出风口（7）密封连接；所述圆柱夹套（2）的下部通过锥形储料结构（9）与旋风分离腔(4)的外表面密封连接。

所述切向入口（1）连接在所述圆柱夹套（2）中部以下的位置。

所述二级分离装置，导向喷嘴(3)设有多个，均倾斜的安装在所述旋风分离腔(4)上；所述旋风分离腔(4)与所述圆柱夹套（2）同轴设置。

所述旋风分离腔（4）由位于上部的圆柱体（4-1）和位于下部的锥体（4-2）组成，圆柱体（4-1）高度与锥体（4-2）高度之比在1:1~1:1.5之间，其中导向喷嘴(3)安装在圆柱体（4-1）上，所述锥形储料结构（9）与所述圆柱体（4-1）密封连接；旋风分离腔（4）圆柱体与圆柱夹套直径之比在1:1.5~1:2之间，旋风分离腔圆柱体（4-1）与圆柱夹套（2）高度之比在1:1~1:1.2之间。

所述旋风分离腔（4）顶端与封头（8）顶端距离大于250mm；

所述导向喷嘴（3）分为导向顶喷嘴（3-1）和导向侧喷嘴(3-2)，导向顶喷嘴(3-1)安装在旋风分离腔(4)顶部，导向侧喷嘴(3-2)安装在旋风分离腔(4)侧面，导向顶喷嘴(3-1)和导向侧喷嘴(3-2)外伸于圆柱加套(2)内部；导向顶喷嘴(3-1)与导向侧喷嘴(3-2)安装于同一平面；圆柱夹套(2)内部气体经导向喷嘴(3)进入旋风分离腔(4)内部。

所述导向顶喷嘴(3-1)轴线与分离腔体顶部平面夹角u在20°~60°之间；

所述导向侧喷嘴（3-2）轴向与旋风分离腔（4）纵向投影轴线夹角ϑ在22°~50°之间；导向侧喷嘴（3-2）与分离腔（4）横向投影轴线夹角α在40°~68°之间；导向喷嘴的总结面积与进风口截面积比为0.15~0.30之间；喷嘴的形式类似于拉瓦尔喷管形式，即前半部减缩后半部渐扩。

所述三级分离装置，其中所述分流型芯管（6）与所述旋风分离腔（4）同轴设置，并且所述分流型芯管（6）的下边缘延伸至位于旋风分离腔（4）上的位置最低的导向喷嘴（3）的出口处。

所述三级分离装置，其中的排尘锥（10）同轴安装在旋风分离腔椎体（4-2）下端，并延伸在收集器（5）内。

本发明的工作过程：气体和固体两相流通过进风口进入夹套圆柱，并在夹套层内形成旋流，形成第一次分离过程，较粗的颗粒被分离并沉落在夹套层底部；较细的颗粒和气流经导向喷嘴进入旋风分离器，生成强旋流，形成第二次分离过程，在离心力的作用下，固体颗粒与气体分离，分离的固体颗粒被输送到收集器内；分流型芯管，形成第三次分离，减小短路流粉尘通过率；排尘锥，采用带有开缝结构的排尘锥，降低颗粒返混和结垢。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种用于气体-固体两相多级分离装置的主视图；

图2是本发明的一种用于气体-固体两相多级分离装置的俯视图；

图3是图1中的侧喷嘴3-2的安装示意图；

图4是图1中的顶喷嘴3-1的安装示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1～图4结合给出了一种气体-固体两相多级旋风分离装置，包括由圆柱夹套2和切向入口1组成的初级分离装置、由导向喷嘴3和旋风分离腔4组成的二级分离装置、由分流型芯管6和分流型排尘锥10组成的三级分离装置、收集器5、出风口7，

所述二级分离装置设置于初级分离装置内部并且同心设置，所述三级分离装置的分流型芯管6位于二级分离装置的内部，所述三级分离装置的分流型排尘锥10位于二级分离装置的底部；

所述收集器安装在所述三级分离装置的下部；

所述出风口穿过所述初级分离装置的圆柱夹套2的顶部中心、与所述二级分离装置的旋风分离腔4的顶部连接，并与所述三级分离装置的分流型芯管6贯通。

所述圆柱夹套2高度与直径比率在1:1~2:1之间；切向入口1直径与圆柱夹套2直径比率在1:2~1:3之间。

所述圆柱夹套2为上下封闭的圆柱形，所述切向入口1与所述圆柱夹套2的侧壁切向连接。

所述圆柱夹套2的上部通过封头8与出风口7密封连接；所述圆柱夹套2的下部通过锥形储料结构9与旋风分离腔4的外表面密封连接。

所述切向入口1连接在所述圆柱夹套2中部以下的位置。

所述二级分离装置，导向喷嘴3设有多个，均倾斜的安装在所述旋风分离腔4上；所述旋风分离腔4与所述圆柱夹套2同轴设置。

所述旋风分离腔4由位于上部的圆柱体4-1和位于下部的锥体4-2组成，圆柱体4-1高度与锥体4-2高度之比在1:1~1:1.5之间，其中导向喷嘴3安装在圆柱体4-1上，所述锥形储料结构9与所述圆柱体4-1密封连接；旋风分离腔4圆柱体与圆柱夹套直径之比在1:1.5~1:2之间，旋风分离腔圆柱体4-1与圆柱夹套2高度之比在1:1~1:1.2之间。

所述旋风分离腔4顶端与封头8顶端距离大于250mm；

所述导向喷嘴3分为导向顶喷嘴3-1和导向侧喷嘴3-2，导向顶喷嘴3-1安装在旋风分离腔4顶部，导向侧喷嘴3-2安装在旋风分离腔4侧面，导向顶喷嘴3-1和导向侧喷嘴3-2外伸于圆柱加套2内部；导向顶喷嘴3-1与导向侧喷嘴3-2安装于同一平面；圆柱夹套2内部气体经导向喷嘴3进入旋风分离腔4内部。

所述导向顶喷嘴3-1轴线与分离腔体顶部平面夹角在20°~60°之间；

所述导向侧喷嘴3-2轴向与旋风分离腔4纵向投影轴线夹角在22°~50°之间；导向侧喷嘴3-2与分离腔4横向投影轴线夹角在22°~50°之间。

所述三级分离装置，其中所述分流型芯管6与所述旋风分离腔4同轴设置，并且所述分流型芯管6的下边缘延伸至位于旋风分离腔4上的位置最低的导向喷嘴3的出口处。

所述三级分离装置，其中的排尘锥10同轴安装在旋风分离腔椎体4-2下端，并延伸在收集器5内。

本发明的工作过程：气体和固体两相流通过进风口进入夹套圆柱，并在夹套层内形成旋流，形成第一次分离过程，较粗的颗粒被分离并沉落在夹套层底部；较细的颗粒和气流经导向喷嘴进入旋风分离器，生成强旋流，形成第二次分离过程，在离心力的作用下，固体颗粒与气体分离，分离的固体颗粒被输送到收集器内；分流型芯管，形成第三次分离，减小短路流粉尘通过率；排尘锥，采用带有开缝结构的排尘锥，降低颗粒返混和结垢。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的特征并不局限于此，任何熟悉该项技术的人在本发明领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在以下本发明的申请专利范围中。

Claims (10)

1.气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，包括由圆柱夹套（2）和切向入口（1）组成的初级分离装置、由导向喷嘴(3)和旋风分离腔(4)组成的二级分离装置、由分流型芯管（6）和分流型排尘锥（10）组成的三级分离装置、收集器（5）、出风口（7），所述二级分离装置设置于初级分离装置内部并且同心设置，所述三级分离装置的分流型芯管（6）位于二级分离装置的内部，所述三级分离装置的分流型排尘锥（10）位于二级分离装置的底部；

所述收集器（5）安装在所述三级分离装置的下部；所述出风口穿过所述初级分离装置的圆柱夹套（2）的顶部中心、与所述二级分离装置的旋风分离腔（4）的顶部连接，并与所述三级分离装置的分流型芯管（6）贯通。

2.如权利要求1所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，所述圆柱夹套（2）为上下封闭的圆柱形，所述切向入口（1）与所述圆柱夹套（2）的侧壁切向连接。

3.如权利要求2所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，所述圆柱夹套（2）的上部通过封头（8）与出风口（7）密封连接；所述圆柱夹套（2）的下部通过锥形储料结构（9）与旋风分离腔(4)的外表面密封连接。

4.如权利要求3所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，所述切向入口（1）连接在所述圆柱夹套（2）中部以下的位置。

5.如权利要求3所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，所述二级分离装置，导向喷嘴(3)设有多个，均倾斜的安装在所述旋风分离腔(4)上，所述导向喷嘴具有多排，围绕所述旋风分离腔的圆周方向均匀分布；所述旋风分离腔(4)与所述圆柱夹套（2）同轴设置。

6.如权利要求3所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，所述旋风分离腔（4）由位于上部的圆柱体（4-1）和位于下部的锥体（4-2）组成，其中导向喷嘴(3)安装在圆柱体（4-1）上，所述锥形储料结构（9）与所述圆柱体（4-1）密封连接。

7.如权利要求6所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，所述导向喷嘴（3）分为导向顶喷嘴（3-1）和导向侧喷嘴(3-2)，导向顶喷嘴(3-1)安装在旋风分离腔(4)顶部，导向侧喷嘴(3-2)安装在旋风分离腔(4)侧面，导向顶喷嘴(3-1)和导向侧喷嘴(3-2)外伸于圆柱加套(2)内部；导向顶喷嘴(3-1)与导向侧喷嘴(3-2)安装于同一平面；圆柱夹套(2)内部气体经导向喷嘴(3)进入旋风分离腔(4)内部。

8.如权利要求7所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，

所述导向顶喷嘴(3-1)轴线与分离腔体顶部平面夹角u在20°~60°之间；

所述导向侧喷嘴（3-2）轴向与旋风分离腔（4）纵向投影轴线夹角ϑ在22°~50°之间；导向侧喷嘴（3-2）与分离腔（4）横向投影轴线夹角α在40°~68°之间；导向喷嘴的总结面积与进风口截面积比为0.15~0.30之间；喷嘴的形式类似于拉瓦尔喷管形式，即前半部减缩后半部渐扩。

9.如权利要求1所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，所述三级分离装置，其中所述分流型芯管（6）与所述旋风分离腔（4）同轴设置，并且所述分流型芯管（6）的下边缘延伸至位于旋风分离腔（4）上的位置最低的导向喷嘴（3）的出口处。

10.如权利要求1所述的气体-固体两相多级旋风分离装置，其特征在于，所述三级分离装置，其中的排尘锥（10）同轴安装在旋风分离腔椎体（4-2）下端，并延伸在收集器（5）内。