CN105750098B - 一种旋风分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋风分离器，属于炼油化工装置领域。所述旋风分离器包括：进气口、外弧板、顶板、排气管、安装在所述外弧板的底部的外筒和安装在所述外筒的底部的固体排出装置，所述排气管伸入所述外弧板内，所述排气管与所述外弧板之间形成有环形空间，所述旋风分离器还包括用于注入气体或蒸汽的注入装置，所述顶板上设置有第一通孔，所述注入装置布置在所述第一通孔内，且所述注入装置的注入端朝向所述环形空间的外边缘处的侧壁。所述旋风分离器，通过在顶板上沿外弧板的内壁设置注入装置，使得注入装置能够提供注入方向向下的射流，该射流能够抑制环形空间内的二次流，进而消除顶灰环，提高了旋风分离器的分离效率。

Description

一种旋风分离器

技术领域

本发明涉及炼油化工装置领域，特别涉及一种旋风分离器。

背景技术

旋风分离器是利用离心力将气体和固体颗粒分离的设备，旋风分离器是炼油催化裂化装置的重要设备之一。

现有的旋风分离器包括外弧板，外弧板的侧壁上安装有进气口，外弧板的顶部安装有顶板，顶板上布置有排气管，且排气管伸入外弧板内部并与外弧板形成环形空间，外弧板的底部安装有外筒，外筒的底部安装有锥筒，锥筒的底部设置有排尘口，排尘口上布置有灰斗，含尘气体由进气口进入旋风分离器处理后，粉尘颗粒沿外筒和锥筒的内壁向下做螺旋运动流入灰斗中，气体由排气管排出，实现固体颗粒和气体分离的目的。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

当含尘气体通入旋风分离器时，在环形空间内的待处理气体除了做旋转运动外，在环形空间的纵截面上会产生垂直于主流(大部分流动的气体)方向的二次流，气体中的粉尘颗粒能够利用二次流在环形空间内积累形成顶灰环，顶灰环的存在会降低旋风分离器的分离效率。

发明内容

为了解决现有技术中旋风分离器在环形空间存在二次流的问题，本发明实施例提供了一种旋风分离器。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种旋风分离器，所述旋风分离器包括：进气口、外弧板、安装在所述外弧板的顶部的顶板、布置在所述顶板上的排气管，安装在所述外弧板的底部的外筒和安装在所述外筒的底部的固体颗粒排出装置，所述排气管伸入所述外弧板内，所述排气管与所述外弧板之间形成有环形空间，所述旋风分离器还包括用于注入气体或蒸汽的注入装置，所述顶板上设置有第一通孔，所述注入装置布置在所述第一通孔内，且所述注入装置的注入端朝向所述环形空间的外边缘处的侧壁。

具体地，所述旋风分离器为切向旋风分离器或蜗向旋风分离器。

具体地，在所述顶板上设置有第二通孔，所述第二通孔沿所述排气管的外壁布置，所述第二通孔内布置有所述注入装置。

进一步地，所述第二通孔沿所述排气管的外壁均匀或非均匀布置。

进一步地，所述旋风分离器还包括布置于所述进气口内的分隔弧板，所述分隔弧板的中心线与所述顶板的法线平行，将所述第一通孔设置在所述顶板上与所述外筒的内壁的延长线的相交处。

进一步地，所述分隔弧板包括直段板和圆弧段板，所述直段板包括直段板第一侧边，所述圆弧段板包括圆弧段板第一侧边和与所述圆弧段板第一侧边相对的圆弧段板第二侧边，所述直段板位于所述进气口内，所述圆弧段板位于所述外弧板内，所述直段板第一侧边与所述圆弧段板第一侧边连接，所述圆弧段板第二侧边与所述外筒相切，所述直线板第一侧边的垂线经过所述旋风分离器的中心。

进一步地，所述分隔弧板将所述进气口分成两个通道，靠近所述外弧板一侧的通道的宽度与另一个通道的宽度的比值为0.3-3。

具体地，所述注入装置包括喷嘴，所述喷嘴与气源或蒸汽管线连通。

进一步地，所述喷嘴的轴线与所述顶板的法线的夹角为-60°～60°。

进一步地，所述旋风分离器还包括衬里，所述衬里布置于所述顶板的底面上，所述喷嘴的出口与所述衬里的底面齐平。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的旋风分离器，通过在顶板上沿外弧板的内壁设置注入装置，使得注入装置能够提供注入方向向下的射流，该射流能够抑制环形空间内的二次流，进而消除顶灰环，提高了旋风分离器的分离效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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是本发明实施例提供的旋风分离器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的切向旋风分离器的横截面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的蜗向旋风分离器的横截面结构示意图；

图4是本发明实施例提供的带有分隔弧板的旋风分离器的横截面结构示意图；

图5是本发明实施例提供的衬里和喷嘴的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的衬里和喷嘴的另一状态的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种旋风分离器，如图1、图2和图3所示，该旋风分离器包括：进气口2、外弧板1、安装在外弧板1的顶部的顶板3、布置在顶板3上的排气管4、安装在外弧板1的底部的外筒11和安装在外筒11的底部的固体颗粒排出装置，排气管4伸入外弧板1内，排气管4与外弧板1之间形成有环形空间5，该旋风分离器还包括用于注入气体或蒸汽的注入装置6，顶板3上设置有第一通孔7，注入装置6布置在第一通孔7内，且注入装置6的注入端朝向环形空间5的外边缘处的侧壁。其中，该第一通孔7可以设置有多个，第一通孔7可以沿外弧板1的内壁圆周设置在顶板3上，第一通孔7可以沿外弧板1的内壁均匀或非均匀布置，在实际工作中，可根据实际情况控制注入装置6的数量及其排布情况。该注入装置6能够为旋风分离器注入蒸汽或气体。

具体地，如图2和图3所示，旋风分离器可以为切向旋风分离器或蜗向旋风分离器。切向旋风分离器和蜗向旋风分离器均为单入口单进气通道式旋风分离器。针对单入口单进气通道式旋风分离器，该外边缘是指外弧板1的内壁处，

具体地，在顶板3上设置有第二通孔10，第二通孔10沿排气管4的外壁布置，第二通孔10内布置有注入装置6。注入装置6向旋风分离器内部注入，从而产生射流，射流与主流(大部分待处理气体)汇合后其尾迹会逐渐覆盖下游的排气管4的外壁，对该处边界层进行控制，从而消除排气管4外壁处流动脱体产生的脱体涡旋，使得待处理气体(油气)不能在此处滞留，从而阻止粉尘及结焦物颗粒在此区域沉积，抑制排气管4外壁的结焦，保证了旋风分离器的高效、长期且稳定的运行。此外，对于催化裂化沉降器的旋风分离器，该射流能够在其排气管的外壁附近还可以形成较高的蒸汽分压，从而降低了待处理气体的浓度，为排气管提供保护屏蔽，进一步起到抑制排气管外壁结焦的作用。

进一步地，第二通孔10可以沿排气管4的外壁均匀或非均匀布置。此外，该第二通孔10还可以沿排气管4的外壁的圆周均匀、非圆周均匀或圆周非均匀布置。

具体地，如图4所示，旋风分离器还可以包括布置于进气口2内的分隔弧板9，分隔弧板9的中心线与顶板3的法线平行，将第一通孔7设置在顶板3上与外筒11的内壁的延长线的相交处。通过分隔弧板9的分隔，环形空间5在外筒11的延长线和排气管4之间形成，此时环形空间5的外边缘指的是顶板3上与外筒11的内壁的延长线处。其中，通过分隔弧板9将进气口2分隔成两个进气口，使得单入口单进气通道式旋风分离器通过分隔弧板9变为单入口多进气通道式旋风分离器。单入口多进气通道式旋风分离器能够得到较为对称和稳定的流场，降低压降从而提高单入口多进气通道式旋风分离器的分离效率。同时，第一通孔7设置在顶板3上沿外筒11的内壁的延长线处，该注入装置6向旋风分离器内部注入从而产生射流，所产生的射流在旋风分离器的主流中流动扩散，使得射流的尾迹可以对主流进行控制。其中，针对单入口多进气通道式旋风分离器，第一通孔7可以不布置在外弧板1的内壁处，而是将第一通孔7布置在顶板3上沿外筒11的内壁的延长线处，这样布置能够保证注入装置6产生射流准确且高效地作用在二次流上。

具体地，第一通孔7可以沿外筒11的内壁的延长线均匀或非均匀布置。

进一步地，分隔弧板9包括直段板9a和圆弧段板9b，直段板9a包括直段板第一侧边，圆弧段板9b包括圆弧段板第一侧边和与圆弧段板第一侧边相对的圆弧段板第二侧边，直段板9a位于进气口2内，圆弧段板9b位于外弧板1内，直段板第一侧边与圆弧段板第一侧边连接，圆弧段板第二侧边与外筒11相切，直线板第一侧边的垂线经过旋风分离器的中心，圆弧段板第二侧边和外筒11的中心的连线与直线板第一侧边的垂线的夹角为b，b的角度可以在-5～35°之间。当旋风分离器为多气通道式旋风分离器时，外筒11可以设置在外弧板1内并与外弧板1相切。

进一步地，分隔弧板9将进气口分成两个通道，靠近外弧板1一侧的通道的宽度A1与另一个通道的宽度A2的比值为0.3-3，通过调整A1和A2的比值，可以分配两个通道内的气体流量，用于得到较为对称和稳定的流场，两个通道宽度之和A1+A2可以等于0.1D-0.6D，其中D为旋风分离器的直径，参见图4。

具体地，注入装置6可以包括喷嘴，喷嘴可以与气源或蒸汽管线连通。蒸汽管线与蒸汽源连通，通过蒸汽源为喷嘴提供蒸汽，喷嘴还可以与气源连通，该气源为喷嘴提供气体。

进一步地，蒸汽或气体由喷嘴喷出，且蒸汽或气体的喷射速度均在0-250m/s之间，且注入量的大小均为旋风分离器处理气量的0-10％。

进一步地，如图6所示，喷嘴的轴线与顶板3的法线的夹角α为-60°～60°。当夹角α为0°时，喷嘴与顶板3垂直布置，通过调节喷嘴的轴线与顶板3的法线的夹角α的角度大小，可以控制喷嘴的喷出方向，使射流能够顺气流旋转方向由喷嘴喷出，顺气流旋转方向喷出的射流能够减少对待处理气体的扰动，从而提高旋风分离器的分离效率。

进一步地，喷嘴的横截面可以为圆形、椭圆形或矩形。

进一步地，如图5所示，旋风分离器还可以包括衬里8，衬里8布置于顶板3的底面上，喷嘴的出口与衬里8的底面齐平。该衬里8可以为耐磨衬里，此外，衬里8还可以布置在外弧板1的内壁上。

下面简单介绍一下本发明实施例提供的旋风分离器的工作原理：

如图1所示，该旋风分离器固体颗粒排出装置可以包括锥筒12和灰斗14，锥筒12安装在外筒11的底部，锥筒12的底部设置有排尘口13，灰斗14安装在排尘口13上，灰斗14的底部设置有排尘口15，待处理的气体由进气口2进入旋风分离器内，通过外弧板1的形状，使待处理的气体能够在旋风分离器内旋转流动，粉尘颗粒可沿外筒11和锥筒12的内壁向下做螺旋运动流入灰斗14中，再由灰斗14的排尘口15排出，气体则由排气管4排出，当待处理的气体运动至环形空间5内时，在环形空间5的纵截面上会产生垂直于主流方向的二次流，此时，通过注入装置6向二次流的方向喷入气体或蒸汽，从而形成射流，该射流能够抑制环形空间5内的二次流，从而消除顶灰环，进而提高了旋风分离器的分离效率。

本发明实施例提供的旋风分离器，通过在顶板上沿外弧板的内壁设置注入装置，使得注入装置能够提供注入方向向下的射流，该射流能够抑制环形空间内的二次流，进而消除顶灰环，提高了旋风分离器的分离效率，此外，通孔还可以设置于顶板上排气管的外壁处，此处的注入装置产生的射流能够与主流汇合后其尾迹会逐渐覆盖下游的排气管的外壁，对该处边界层进行控制，消除排气管外壁处流动脱体产生的脱体涡旋，使得待处理气体(油气)不再此处滞留，阻止粉尘及结焦物颗粒在此区域沉积，抑制排气管外壁的结焦，保证了旋风分离器的高效、长期且稳定的运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种旋风分离器，所述旋风分离器包括：进气口、外弧板、安装在所述外弧板的顶部的顶板、布置在所述顶板上的排气管、安装在所述外弧板的底部的外筒和安装在所述外筒的底部的固体颗粒排出装置，所述排气管伸入所述外弧板内，所述排气管与所述外弧板之间形成有环形空间，其特征在于，所述旋风分离器还包括用于注入气体或蒸汽的注入装置，所述顶板上设置有第一通孔，所述注入装置布置在所述第一通孔内，且所述注入装置的注入端朝向所述环形空间的外边缘处的侧壁；

所述旋风分离器还包括布置于所述进气口内的分隔弧板，所述分隔弧板的中心线与所述顶板的法线平行，将所述第一通孔设置在所述顶板上与所述外筒的内壁的延长线的相交处；

所述注入装置包括喷嘴，所述喷嘴与气源或蒸汽管线连通；且所述喷嘴的轴线与所述顶板的法线的夹角为-60°～60°。

2.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器为切向旋风分离器或蜗向旋风分离器。

3.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，在所述顶板上设置有第二通孔，所述第二通孔沿所述排气管的外壁布置，所述第二通孔内布置有所述注入装置。

4.根据权利要求3所述的旋风分离器，其特征在于，所述第二通孔沿所述排气管的外壁均匀或非均匀布置。

5.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述分隔弧板包括直段板和圆弧段板，所述直段板包括直段板第一侧边，所述圆弧段板包括圆弧段板第一侧边和与所述圆弧段板第一侧边相对的圆弧段板第二侧边，所述直段板位于所述进气口内，所述圆弧段板位于所述外弧板内，所述直段板第一侧边与所述圆弧段板第一侧边连接，所述圆弧段板第二侧边与所述外筒相切，所述直段板第一侧边的垂线经过所述旋风分离器的中心。

6.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述分隔弧板将所述进气口分成两个通道，靠近所述外弧板一侧的通道的宽度与另一个通道的宽度的比值为0.3-3。

7.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器还包括衬里，所述衬里布置于所述顶板的底面上，所述喷嘴的出口与所述衬里的底面齐平。