CN1101734C

CN1101734C - 装有排气部件的旋风分离器

Info

Publication number: CN1101734C
Application number: CN99107282A
Authority: CN
Inventors: 毛羽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2003-02-19
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: CN1273882A

Abstract

一种安装旋片型芯管的旋风分离器，该旋片型芯管是由1-50片分流旋片组成，旋片的上部与排气管相连，旋片的下部为自由端、连接一段圆筒或连接一段锥筒。这种芯管结构可以大大地减弱排气管末端的径向向心短路气流，降低这种短路气流所带出的粉尘，在不增高压降的条件下，提高分离效率；这种芯管的加工较为容易，制造费用可以大大降低。这种排气管末端结构可以用于各种旋风分离器。

Description

装有排气部件的旋风分离器

技术领域

本发明涉及一种从含尘气流中分离固体颗粒的旋风分离器，具体地说，是提供一种装有排气部件旋片型芯管的旋风分离器。

背景技术

常用的旋风分离器是由进气口、排气管、器壁和排尘部件等部分构成。其工作原理是：含尘气流经过入口进入旋风分离器，在旋风分离器内形成绕其轴线旋转的气流，在离心力的作用下，粉尘被甩向边壁，向下经排尘口排出，洁净气体则经过中心的排气管排出。对旋风分离器分离效率影响最大的因素之一是排气管末端强烈的径向向心气流将固体颗粒直接带入排气管，导致旋风分离器的效率下降；较大的颗粒的弹跳也会使其从排气管中逸出，使净化气中出现一些粗颗粒。在石油化工、冶金、制药、水泥、环保等工业中对分离超细粉尘的要求越来越高，常要求在很高温度下旋风分离器能使5～10μm颗粒的捕集效率接近甚至达到100％，并且要求旋风分离器的压降较低，一般的旋风分离器难以达到如此高的要求，采用静电除尘器，则造价、运行费用均较为昂贵。

在专利号为86100974，的发明专利中曾提出一种旋风分离器排气管末端结构，它能够有效的降低排气管末端强烈的径向向心气流，降低由这部分气流所带出的粉尘，在不增高压降的条件下，提高分离效率。在工业应用中取得了较好的结果。但这一结构较为复杂，加工制造较为困难，必须使用机械加工手段，加工费用较高，使其在推广应用中遇到不少困难。尤其对于大处理量的旋风分离器，芯管加工更为复杂和昂贵。并且在有些工业过程中的高温和大密度颗粒流的高磨损的情况下，已不能使用这种芯管。

发明内容

本发明的目的是要解决下述问题：1 降低排气管进气端强烈的径向向心气流及其引起的细颗粒被夹带而从排气管逃逸的问题；2 在不提高旋风分离器压降的前提下有效提高旋风分离器的效率；3 大大地简化加工工艺，降低制造成本；并使之可以用于高温磨损严重以及大处理量的工业应用情形。

为实现上述目的本发明提出一种较为简单的排气管末端结构，这种结构可以大大地减弱排气管末端的径向向心气流，降低这种短路气流所带出的粉尘，在不增高压降的条件下，提高分离效率；这种芯管的加工较为容易，制造费用可以大大降低，并且可以在高温大密度颗粒流高磨损的条件下使用。在普通的旋风分离器的升气管末端安装了这种排气管末端结构之后，就可以达到上述的目的。

具体地说，本发明的装有排气部件的旋风分离器，其特征在于所述排气部件为一设置在排气管未端的旋片型芯管，所述旋片之间沿径向具有间隙。该旋片型芯管是由1-50片分流旋片组成，旋片的上部与排气管相连，旋片的下部为自由端、连接一段圆筒或连接一段锥筒。

在上述旋片型芯管中，其旋片的断面线可以是圆弧、或其它连续曲线，相邻旋片有一定重合，重合的角度为α-60°～60°。另外，这些旋片的形状和大小可以是相同的，这时旋片的下端可在同一平面上；但是这些旋片的形状大小也可以是不同的，这时旋片的下端可不在同一平面上。并且，旋片沿排气管圆周可以均匀的或不均匀的分布，并由旋片的布置形成旋片之间的缝隙。所述缝隙可以沿径向倾斜或沿圆弧排列，并且缝隙相对截锥形圆管的直母线也可以有一定的倾斜角度，该倾斜角度为0-30°。同时，缝隙沿其长度方向可以是等宽的或不等宽的，并且缝隙沿其长度方向可以是直线也可以为曲线。

本发明的旋片型芯管，其下部节圆的内径是旋风分离器或旋风管直筒部分内径0.1-1.25倍，视不同需要可按常规技术进行设计。另外，缝隙的总通流面积应与芯管下部节圆的通流面积相配合，这两部分面积之和与排气管横截面积的比例为0.5-2∶1，可视不同需要按常规技术进行设计。而且，旋片间沿周向的重合及沿径向间隙的形状和位置也可以根据需要任意布置。同时，为了加固旋片，在旋片内部可对各旋片加一些起补强和导流作用的内件，加强圈和/或加强筋，内件的形状和布置可根据需要按常规技术设计。

按上述本发明的旋片型芯管可以用于各种旋风分离器，例如返流式和直流式的切向或蜗壳入口式或轴向入口式旋风分离器。这时只要将旋片型芯管安装连接在分离器的排气管的下端，即可提高分离器的效率。

附图说明

图1为带有旋片型芯管的旋风分离器的结构图，其中图1a为轴向入口旋风分离器的结构图，图1b为切向入口旋风分离器的结构图。

图2为旋片型芯管的结构图；其中图2a为沿周向倾斜排列的旋片芯管的结构图，图2b为沿圆弧排列的旋片芯管的结构图，图2A为图2a的仰视图，图2B为图2b的仰视图。

图3为以切向进口旋风分离器为例的旋片型芯管的上延伸的结构图；其中图3a为旋片的上部由一段圆筒连接、图3b为旋片的上部直接与上顶板相连接。

图4为旋片型芯管的旋片下端的加强圈的结构图；其中图4a为沿圆弧排列的旋片芯管的结构图，图4b为沿周向倾斜排列的旋片芯管的结构图，图4A为图4a的仰视图，图4B为图4b的仰视图。

图5为旋片型芯管的补强圈和加强筋的结构图；其中图5a为在旋片型芯管的底部设加强圈的结构图，图5b为在旋片型芯管的内壁设加强圈的结构图。

其中：1-切向或蜗向多道进气口，2-排气管，3-旋片型芯管，4-旋片，5-旋片间缝隙，6-旋片型芯管下口，7-旋风分离器筒体及锥体，8-旋风分离器的排尘口，9-加强圈，10-加强筋。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所涉及的旋风分离器或旋风管的旋片型芯管进行说明：

本发明涉及的旋片型芯管由位于排气管2下端的旋片4构成，如图1、图2所示，旋片4的个数为1～50片，这些旋片的断面线可以是圆弧、或其它任何连续曲线；相邻旋片4有一定的重合、重合的角度α为-60°～60°；这些旋片不一定完全位于芯管下口的同一圆弧上(如图2所示)，其旋片的几何中心圆称为节圆；这些旋片4的下端也可以不在同一平面上，由旋片4下端的形状决定；旋片沿周向也可以不是均布的。旋片4的上部与排气管2相连，并且可以延伸到旋风分离器的上顶板(如图3所示，以切向进口旋风分离器为例)；旋片4的下部或为自由端，也可以由一段圆筒或一段锥筒连接，以增加强度(如图4、图5所示)。在所论的旋片型芯管上，旋片之间的缝隙5由旋片4的布置而自然形成，它可以是沿周向倾斜排列，也可以沿圆弧排列(如图2所示)；缝隙5相对于截锥形圆管的直母线也可以有一定角度的倾斜，并且缝隙5沿其长度方向可以是不等宽的，视需要而定；缝隙5沿其长度方向也可以不是直线；它的下部节圆6的内径是旋风分离器或旋风管直筒部分内径的0.1～1.25倍，视不同需要而定；缝隙5的总通流面积应与芯管下部节圆6的通流面积相配合，这两部分面积之和与排气管横截面积的比例，可视需要按常规设计而定。总之，旋片4间沿周向的重合及沿径向的间隙，即缝隙5的形状和位置是可以根据需要任意布置的。

把这种旋片型芯管3装在旋风分离器或旋风管内的排气管的进气端1(见图1～图4)后，进入旋风分离器的一部分气体通过旋片4间的缝隙5而进入排气管2内，从而大大减小了排气管2下端处强烈的向心径向气速，使径向气速沿轴向分布趋于均匀，有效地减少了由这部分短路气流直接带入排气管2的颗粒量；同时具有很大切向气速的气流在进入缝隙5时要急剧转向，这部分气体夹带的颗粒由于惯性效应便可再次分离出来，不会随气流通过缝隙5而进入排气管2，所以也可大大减少进入排气管2的颗粒量，尤其是防止了粗颗粒因弹跳而引起的夹带逸出。此外，当所论的旋片型芯管的下口节圆6小于排气管2直径时，其下口已处于旋风分离器或旋风管内部较为洁净的内旋流气流中，从这里进入排气管2的气流也较为干净。由于上述几个方面的综合作用，带有旋片型芯管的旋风分离器或旋风管的效率会得到相当大的提高。另一方面，由于缝隙5增大了总通流面积，而且从缝隙5进入排气管2的气流已经过转向，通过旋片间的重叠部分的优化设计可以基本上消除排气管内不必要的气流旋转，所以在提高分离效率的同时，压降却不会升高，甚至还可稍微下降。

当旋片4间有一定重合时，旋片4的布置要与气流的旋转方向相配合(见图2)。

需要说明的是，旋片型芯管的下口6的直径不一定非要小于排气管2直径，由于旋片型芯管可以使径向气流分布均匀，极大地较小排气管2末端的径向短路气流，所以即使旋片型芯管的下口6的直径不小于排气管2直径，仍然可以提高分离效率，同时降低旋风分离器的压降。

根据使用场合和工作条件的不同，在旋片内部可以加一些补强和导流的措施(见图5)，其形状和位置可以根据需要进行调整。

根据使用场合和工作条件的不同，在旋片型芯管内部可对各旋片加一些起补强和导流作用的内件加强圈9和加强筋10(见图5)，内件的形状和布置方式可根据需要而定。

这种排气管末端结构可以用于各种旋风分离器(如返流式和直流式的切向或蜗向入口式及轴向入口旋风分离器)，均可取得很好的效果。

上述旋片型芯管的性能和效果可用下面的实施例来进一步说明.

实施例1：

一个如图1b所示的直径300mm的轴向进气式旋风管，在其排气管2的进气端安装依据本发明设计的旋片型芯管3。旋片型芯管3的周壁上有6片旋片4，旋片4之间的间隙形成了均匀分布的缝隙5(见图2)。其下部节圆6的直径为排气管2直径的0.5倍。含尘气体经过进气口1形成旋转气流后，具有很大的切向气速，将大部分粉尘浓集在器壁四处。然后，气体分两路进入排气管2：一路是大部分气流经过旋片型芯管3的缝隙5进入排气管2，径向气速沿缝隙5均匀分布，因而不会产生较大的径向气速，有效减少了带入排气管2中的粉尘；同时在缝隙5处，具有很大切向气速的气流在很小的范围内急剧转向，产生极强的离心力场，对大小颗粒具有较强的屏蔽作用，固体颗粒由于惯性而不会随气流进入缝隙5内。另一路是剩下的气流在旋风管内转变成上升气流后，经旋片型芯管的下部直径较小的圆形开口6进入排气管2，由于这部分气流位于含尘很少的中心内旋流区域，故带出尘量也很少。这些综合作用使旋片型芯管3可以有效地减少返混细尘及弹跳粗尘从排气管2中逃逸的可能，从而提高旋风分离器的分离效率。以325目滑石粉进行冷态下对比试验，入口含尘浓度为2g/m³，未安装旋片型芯管3时，分离效率只有93％；安装旋片型芯管3后，分离效率提高到98％；二者压降基本一样。可见，采用旋片型芯管后，分离效率有显著提高而压降则保持不变。

实施例2：

一个如图1a所示的直径300mm的切向进气式旋风管，在其排气管2的进气端安装依据本发明设计的旋片型芯管3。旋片型芯管3的周壁上有6片旋片，旋片之间的间隙形成了均匀分布的缝隙5(见图2)。其下部节圆6的直径与排气管2直径一样。含尘气体经过进气口1形成旋转气流后，具有很大的切向气速，将大部分粉尘浓集在器壁四处。然后，气体分两路进入排气管2：一路是大部分气流经过旋片型芯管3的缝隙5进入排气管2，径向气速沿缝隙5均匀分布，因而不会产生较大的径向气速，有效减少了带入排气管2中的粉尘；同时在缝隙5处，具有很大切向气速的气流在很小的范围内急剧转向，产生极强的离心力场，对大小颗粒具有较强的屏蔽作用，固体颗粒由于惯性而不会随气流进入缝隙5内。另一路是剩下的气流在旋风管内转变成上升气流后，经旋片型芯管的下部的圆形开口6进入排气管2，由于由于径向气速分布较为均匀，此处径向气速已大为减弱，故带出尘量也很少。这些综合作用使旋片型芯管3可以有效地减少返混细尘及弹跳粗尘从排气管2中逃逸的可能，从而提高旋风分离器的分离效率。以325目滑石粉进行冷态下对比试验，入口含尘浓度为2g/m³，未安装旋片型芯管3时，分离效率只有93％；安装旋片型芯管后，分离效率提高到95.8％，压降则减少了30％。可见，采用旋片型芯管后，分离效率有明显提高而压降则大幅度降低。

Claims

1.一种装有排气部件的旋风分离器，其特征在于所述排气部件为一设置在排气管未端的旋片型芯管，所述旋片之间沿径向具有间隙。

2.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于旋片型芯管是由1-50片分流旋片组成，旋片的上部与排气管相连，旋片的下部为自由端、连接一段圆筒或连接一段锥筒。

3.根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于在上述旋片型芯管中，其旋片的断面线是圆弧、或其它连续曲线，相邻旋片有一定重合，重合的角度α为-60°～60°。

4.根据权利要求2或3所述的旋风分离器，其特征在于这些旋片的形状和大小是相同的，这时旋片的下端在同一平面上。

5.根据权利要求2或3所述的旋风分离器，其特征在于这些旋片的形状大小是不同的，这时旋片的下端不在同一平面上。

6.根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于旋片沿排气管圆周均匀的或不均匀的分布，并由旋片的布置形成旋片之间的缝隙。

7.根据权利要求6所述的旋风分离器，其特征在于所述缝隙沿径向倾斜或沿圆弧排列，并且缝隙相对截锥形圆管的直母线有一定的倾斜角度，该倾斜角度为0-30°

8.根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于下部节圆的内径是旋风分离器或旋风管直筒部分内径0.1-1.25倍。

9.根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于旋片内部可对各旋片加起补强和导流作用的内件，加强圈和/或加强筋。

10.根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于用于返流式和直流式的切向或蜗壳入口式或轴向入口式旋风分离器，这时只要将旋片型芯管安装连接在分离器的排气管的下端即可。