CN109701324B - 轴流组合式变管径多管旋风除尘装置及方法 - Google Patents

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本发明公开了一种用于处理宽粒径含尘气流的轴流式组合式多管旋风除尘装置及方法，属于气固分离领域。本发明由前向后依次包括旋风分离室、排尘室、渐缩管。除尘装置工作的原理为携带有宽粒径颗粒的含尘气流绕流到导流锥背风面时，由于不同粒径的颗粒与气流跟随性的不同，大颗粒与小颗粒会分开，并进入到不同管径的旋风管进行分离，在导流锥尾部有一部分气流携带大颗粒粉尘进入惯性分离室，粉尘在室内的弧形通道随气流加速并发生分离，净化后的气流由渐缩管通过出气口进入下游装置。本发明提到的多管旋风除尘装置充分利用了不同直径的涡旋管的分离性能的不同，解决了常规除尘装置分离能力受粉尘粒径限制的问题，针对宽粒径粉尘有良好的除尘性能。

Description

轴流组合式变管径多管旋风除尘装置及方法
技术领域
本发明属于气固分离领域，涉及一种可以应用于净化宽粒径颗粒的轴流旋风除尘装置及方法。
背景技术
在化工生产中常常遇到除尘的问题，除尘设备可以用于净化气体中的固体颗粒物、回收废气中的粉尘颗粒以及满足环保的需要进行除尘。因此，除尘设备在化工生产中应用极为广泛，并且已经发展出不同形式的除尘装置，包括静电除尘、重力除尘、过滤除尘以及旋风除尘等。
在上述的除尘装置中，静电除尘装置具有能耗大的缺点，重力除尘装置具有除尘效率低、占地面积大的缺点，过滤除尘装置具有阻力大、除尘效率低的缺点。而旋风除尘装置相比其它除尘装置具有除尘效率高、成本低、结构简单、运行可靠的优点，弥补了其它除尘装置的缺点，兼顾除尘效率和运行成本，对于提高现有除尘系统的使用性能具有重要的意义。
现有旋风除尘装置也分为轴流式和逆流式两种，轴流式旋风除尘装置由旋风管元件组成，相比于逆流式除尘装置具有压降小，阻力小的优点。单个旋风管对指定粒径的颗粒具有较高的除尘效率，但处理其它粒径的粉尘时分离效率会下降，存在适用性差的缺点，无法应对实际生产中复杂的操作工况。
发明内容
本发明提供一种高效、低阻、可以同时处理不同粒径的轴流式多管旋风除尘装置和这种装置的使用方法。本发明可以解决现有除尘装置除尘效率受粒径限制、分离效率低、除尘装置阻力大、能耗大的缺点，可以提高现有除尘装置的使用性能，较其它除尘装置具有更高的实用性。
本发明的目的是这样实现的： 一种轴流组合式变管径多管旋风除尘装置，其特征在于：
由前向后依次包括旋风分离室、排尘室、渐缩管；
上述排尘室设置有排灰通道，排尘室内安装有旋风子排气管和惯性分离室排气管；
上述旋风分离室包括外壳，外壳前端开有进气口；外壳内部安装有导流锥和旋风管阵列；旋风管阵列布置在导流锥的背风面；旋风管阵列由若干圈旋风子元件构成，同一圈的旋风子元件之间依靠支撑板连接，不同圈的旋风子元件之间间隔有套筒；同一圈旋风子元件直径相同，距离导流锥中轴线越远旋风子元件的直径越大；旋风管阵列末端气体出口连接上述旋风子排气管，旋风管阵列末端的粉尘从旋风子排气管排气管束之间的间距中汇集到排灰通道排出装置；
本发明的进一步改进之处：导流锥的外形不限于椭圆形外形，还可在导流锥上增设导流叶片或采用翼形钝体等有利于强化旋风管阵列前气流的旋转效果的结构。
本发明的进一步改进之处：外壳前端开有进气口或者添加滤网、挡板等防止大颗粒进入除尘装置。
传统气固分离装置往往针对单一粒径或者某一较窄粒径范围内的颗粒具有较高的分离效果，难以对宽粒径颗粒下的含尘气流保持较高的分离能力。本发明通过添加导流锥利用颗粒随气流跟随性的不同对粉尘进行初期的分层，根据不同直径旋风管分离能力的差异，合理组织气固分离过程，保证不同的旋风管都能有较高的除尘效率。渐缩管用于保证排尘室各旋风子元件有相同的空气出口压力，保证旋风子元件阵列不会因为工作压力的不一致带来的除尘压力的下降。
在最外圈的旋风子元件的外侧布置有套筒，该套筒和外壳内壁之间形成惯性分离室；惯性分离室内沿周向均匀分布若干由前向后渐缩转向的弧形气体通道；该弧形气体通道由外层弧形叶片和内层弧形叶片组成；该弧形气体通道末端连接上述惯性分离室排气管，气体由上述通道流经惯性分离室排气管从渐缩管排出；
任意相邻的2个弧形气体通道他们最中间的一个外层弧形叶片和一个内层弧形叶片头部连接，形成由前向后渐扩的弧形排尘通道；上述外层弧形叶片具有联通弧形排尘通道与对应弧形气体通道的惯性分离室排尘口；上述弧形排尘通道末端连通排尘室，粉尘从弧形排尘通道进入排尘室，从排气管束之间的间距汇集到排灰通道排出装置。
本发明增设的惯性分离室对从导流锥分离出来的含尘气流进行二次分离，能够有效收集粉尘，能够对废气进行有效回收，降低了气流携带粉尘离开除尘装置时所必须的扫气流量。
采用本发明的多管旋风除尘装置进行除尘，其运行原理为：通过在旋风管阵列前设置导流锥，利用不同粒径粉尘随气流的跟随性不同，实现气流中的大颗粒与小颗粒分离；
旋风管阵列由若干圈旋风子元件构成，内圈的旋风子元件直径较小，外圈的旋风子元件直径较大，同一圈旋风子元件直径相同；含尘气流绕过导流锥时大粒径颗粒与小粒径颗粒出现分层，携带大粒径颗粒的气流进入旋风管阵列外圈的旋风子元件，携带小粒径颗粒的气流进入旋风管阵列内圈的旋风子元件，外圈大直径的旋风子元件具有较大的旋转空间，可以减小大颗粒与壁面撞击效果带来的分离效率的降低，内圈小直径的旋风子元件旋转半径小，离心力场强，可以有效分离气流跟随性好的小颗粒；
惯性分离室对从导流锥处分离出来的含尘气流进行二次净化，具体为粉尘在弧形气体通道的转弯处通过外层弧形叶片开设的惯性分离室排尘口进入弧形排尘通道，沿弧形排尘通道进入排尘室，并与旋风管阵列排出的粉尘在排灰通道汇集后排出除尘装置；其中外层弧形叶片和内层弧形叶片围成的弧形气体通道渐缩后发生转向，截面积渐缩使得气流加速，颗粒的动量增大，有利于粉尘的分离。
本发明利用了旋风管元件高效、低阻的除尘优点，具有分离效率高、适用性广、除尘性能稳定的优点，可以用于化工、能源、车辆、航空等行业的除尘和进气防护。
附图说明
图1是本发明关于多管旋风除尘装置的原理图；
图2是本发明关于多管旋风除尘装置的外形图；
图3是本发明关于多管旋风除尘装置的内部结构示意图；
图4是本发明关于旋风管阵列组件的固定装置；
图5是本发明主要使用的旋风子原件；
图6是本发明使用的导流锥；
图7是本发明涉及的旋风子阵列的示意图；
图8是本发明用于固定排管的排气管固定板；
图9是本发明关于惯性分离室的原理图；
图10是本发明关于惯性分离室的外形图；
图11是本发明关于排尘室的内部视图；
图中标号名称：1.旋风分离室，其中1-1.旋风管阵列，1-1-1为旋风子元件，1-1-2为支撑板，1-1-3为套筒，1-2惯性分离室，1-2-1为外层弧形叶片，1-2-2为内层弧形叶片，1-2-3弧形通道，1-2-4惯性分离室排尘口，1-2-5为惯性分离室出气口，1-2-6为弧形排尘通道，1-3.导流锥，1-4.外壳，2排尘室，其中，2-1为旋风子排气管，2-2惯性分离室排气管，2-3排灰通道，2-4排气管固定板，3.渐缩管。
具体实施方法
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图1-11对本发明做进一步的详细说明。
本发明的除尘装置涉及的旋风管阵列1-1采用不同直径的旋风子元件1-1-1组成，根据不同直径旋风管分离性能的不同合理组织气固分离过程，有利于粉尘的高效分离；通过在旋风管阵列1-1前设置导流锥1-3，利用不同粒径粉尘随气流的跟随性不同，实现气流中的大颗粒与小颗粒分离。旋风管阵列1-1由若干圈旋风子元件1-1-1构成，内圈的旋风子元件1-1-1直径较小，外圈的旋风子元件1-1-1直径较大，同一圈旋风子元件1-1-1直径相同。含尘气流绕过导流锥1-3时大粒径颗粒与小粒径颗粒出现分层，携带大粒径颗粒的气流进入旋风管阵列1-1外圈的旋风子元件1-1-1，携带小粒径颗粒的气流进入旋风管阵列1-1内圈的旋风子元件1-1-1，外圈大直径的旋风子元件具有较大的旋转空间，可以减小大颗粒与壁面撞击效果带来的分离效率的降低，内圈小直径的旋风子元件旋转半径小，离心力场强，可以有效分离气流跟随性好的小颗粒。
本发明另外增设有惯性分离室1-2对从导流锥1-3处分离出来的含尘气流进行二次净化，外层弧形叶片1-2-1和内层弧形叶片1-2-2围成的弧形通道1-2-3渐缩后发生转向，截面积渐缩使得气流加速，颗粒的动量增大，有利于粉尘的分离。粉尘在弧形气体通道1-2-3的转弯处通过外层弧形叶片1-2-1开设的惯性分离室排尘口1-2-4 沿弧形排尘通道1-2-6进入排尘室2，并与旋风管阵列1-1排出的粉尘在排灰通道2-3汇集后排出除尘装置。
以上所述仅是本发明的实施范例，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的基础上做出的改进和变形仍然属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种轴流组合式变管径多管旋风除尘装置，其特征在于：
由前向后依次包括旋风分离室(1)、排尘室(2)、渐缩管(3)；
上述排尘室(2)设置有排灰通道（2-3），排尘室(2)内安装有旋风子排气管(2-1)和惯性分离室排气管(2-2)；
上述旋风分离室(1)包括外壳(1-4)，外壳(1-4)前端开有进气口；外壳内部安装有导流锥(1-3)和旋风管阵列(1-1)；旋风管阵列(1-1) 布置在导流锥(1-3)的背风面；旋风管阵列(1-1)由若干圈旋风子元件(1-1-1)构成，同一圈的旋风子元件(1-1-1)之间依靠支撑板(1-1-2)连接，不同圈的旋风子元件(1-1-1)之间间隔有套筒(1-1-3)；同一圈旋风子元件(1-1-1)直径相同，距离导流锥（1-3）中轴线越远旋风子元件(1-1-1)的直径越大；旋风管阵列(1-1)末端气体出口连接上述旋风子排气管(2-1)，旋风管阵列(1-1)末端的粉尘从旋风子排气管(2-1)排气管束之间的间距中汇集到排灰通道(2-3)排出装置；
在最外圈的旋风子元件(1-1-1)的外侧布置有套筒(1-1-3)，该套筒和外壳（1-4）内壁之间形成惯性分离室(1-2)；惯性分离室(1-2)内沿周向均匀分布若干由前向后渐缩转向的弧形气体通道（1-2-3）；该弧形气体通道（1-2-3）由外层弧形叶片(1-2-1)和内层弧形叶片(1-2-2)组成；该弧形气体通道（1-2-3）末端连接上述惯性分离室排气管(2-2)，气体由上述通道流经惯性分离室排气管(2-2)从渐缩管(3)排出；
任意相邻的2个弧形气体通道（1-2-3）他们最中间的一个外层弧形叶片(1-2-1)和一个内层弧形叶片(1-2-2)头部连接，形成由前向后渐扩的弧形排尘通道(1-2-6)；上述外层弧形叶片(1-2-1) 具有联通弧形排尘通道（1-2-6）与对应弧形气体通道（1-2-3）的惯性分离室排尘口(1-2-4)；上述弧形排尘通道(1-2-6)末端连通排尘室(2)，粉尘从弧形排尘通道(1-2-6)进入排尘室(2)，从排气管束之间的间距汇集到排灰通道(2-3)排出装置。
2.根据权利要求1所述的轴流组合式变管径多管旋风除尘装置的除尘方法，其特征在于包括以下过程：
通过在旋风管阵列(1-1)前设置导流锥(1-3)，利用不同粒径粉尘随气流的跟随性不同，实现气流中的大颗粒与小颗粒分离；
旋风管阵列(1-1)由若干圈旋风子元件(1-1-1)构成，内圈的旋风子元件(1-1-1)直径较小，外圈的旋风子元件(1-1-1)直径较大，同一圈旋风子元件(1-1-1)直径相同；含尘气流绕过导流锥(1-3)时大粒径颗粒与小粒径颗粒出现分层，携带大粒径颗粒的气流进入旋风管阵列(1-1)外圈的旋风子元件(1-1-1)，携带小粒径颗粒的气流进入旋风管阵列(1-1)内圈的旋风子元件(1-1-1)，外圈大直径的旋风子元件具有较大的旋转空间，可以减小大颗粒与壁面撞击效果带来的分离效率的降低，内圈小直径的旋风子元件旋转半径小，离心力场强，可以有效分离气流跟随性好的小颗粒；
惯性分离室(1-2)对从导流锥(1-3)处分离出来的含尘气流进行二次净化，具体为粉尘在弧形气体通道(1-2-3)的转弯处通过外层弧形叶片(1-2-1)开设的惯性分离室排尘口(1-2-4) 进入弧形排尘通道(1-2-6)，沿弧形排尘通道(1-2-6)进入排尘室(2)，并与旋风管阵列(1-1)排出的粉尘在排灰通道(2-3)汇集后排出除尘装置；其中外层弧形叶片(1-2-1)和内层弧形叶片(1-2-2)围成的弧形气体通道(1-2-3)渐缩后发生转向，截面积渐缩使得气流加速，颗粒的动量增大，有利于粉尘的分离。
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