CN110272765A - 一种惯性分离除尘器及除尘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种惯性分离除尘器及除尘方法。根据流量相同截面积不同实现流速度不同的原理，本发明将除尘器内部的中心筒设置成上中下三个部分，对应地将中心筒与除尘器外壳之间构成的内腔分成三个不同容积的区域，利用气体流动所在的空间容积改变实现气体流动速度改变，利用固体颗粒物在重力场作用下增加的动量，达到固相物和气相物高效快速分离的目的。本发明具有设计结构合理、分离方法科学、气固分离效果好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气固物质分离技术领域，具体是一种将含尘煤气中的煤气与固体颗粒物分离的除尘器，特别是一种利用改变含尘煤气流速和增大颗粒物的动量来实现煤气与含碳颗粒分离的的除尘器；还涉及一种多相流体中气相物与固相物的分离方法。
背景技术
煤制气气化系统中的旋风分离器，是用于分离高温煤气中的含碳固体颗粒的分离设备。它将大量的高温固体物料从气流中分离。旋风分离器采用立式圆桶结构,煤制气气化炉制得的高温煤气从旋风分离器的上部侧壁切向进入旋风分离器内腔形成旋转运动，较大惯性离心力的煤灰固体颗粒甩向外壁面分开，从而实现固体颗粒和高温煤气气固分离。但在实际分离过程中，由于高温煤气的气流速度较低，固体颗粒切向旋转形成的惯性离心力不够大，往往不能全部被甩出分离，导致从中心筒流出的高温煤气仍然含有大量煤灰粉尘颗粒随高温煤气从中心筒流入下道设备。其一方面造成原料煤的碳转化率低，另一方面还对系统后部除尘工艺带来很大压力，煤气的清洁度也受到很大影响。因此，人们希望有一种对固体颗粒物分离效果好的旋风分离除尘器应用于煤制气流化床气化系统中。
发明内容
为了更好地将固体颗粒物从含尘煤气中分离，本发明提出了一种惯性分离除尘器及除尘方法，根据流量相同通流截面积不同改变气流速度的原理，将中心筒与除尘器外壳之间构成的内腔分成三个不同截面的区域，利用气体流动所在的空间截面改变实现气体流动速度的改变，达到固相物和气相物高效快速分离的目的。
本发明采用以下技术方案实施，一种惯性分离除尘器，它包含有：外壳、中心筒、仓泵，所述外壳上部侧面设有一个或多个进气管道，顶部设有出气管道，所述仓泵设置在所述外壳的底部，所述中心筒设置在所述外壳的内部，中心筒上端穿过所述外壳顶部并与所述出气管道相连通，所述中心筒与所述外壳之间构成的环形空间为除尘器的内腔，带有含碳固体颗粒的煤气从所述进气管道进入所述内腔，气固分离后的煤气经中心筒内的通道进入所述出气管道；所述仓泵与所述除尘器相连通，所述含碳固体颗粒分离后进入所述仓泵，并从所述仓泵进入气化炉循环燃烧；所述中心筒由上、中、下三部分构成，上部为直径较小的圆柱筒、中部为喇叭筒、下部为直径较大的圆柱筒，上部圆柱筒的下端口与中部喇叭筒小端口相连接，中部喇叭筒大端口与下部圆柱筒上端口相连接；所述中心筒将所述除尘器内腔分隔成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个通流空间，其中上部圆柱筒侧面的环形空间设置成较大截面的Ⅰ通流空间，在该区域内所述含碳煤气螺旋下行，所述含碳固体颗粒随气流下行并下坠；中部喇叭筒侧面的环形空间设置成Ⅱ通流空间，其上大下小的通流截面使所述含碳煤气加速下行；下部圆柱筒侧面的环形空间设置成较小截面的Ⅲ通流空间，在该区域内所述含碳煤气快速下行，同时冲击所述含碳固体颗粒快速向下运动；中心筒下方区域内煤气运动速度减慢并向上流动，经所述中心筒进入出气管道，所述含碳固体颗粒快速向下运动并沉积在所述仓泵中。
进一步地，所述中心筒由上部的圆柱筒和中部的喇叭筒两部分组成。
一种惯性分离除尘方法：将带有含碳固体颗粒的煤气送入除尘器进行以下步骤处理：（1）、将带有含碳固体颗粒的煤气沿除尘器外壳的内壁与中心筒的外壁之间的环形空间切向进入除尘器；（2）、步骤（1）所述含碳煤气进入设置较大截面的通流空间，所述含碳煤气运动速度减小，所述含碳煤气一边在所述较大截面的通流空间向下作螺旋运动，所述含碳煤气中的含碳固体颗粒在重力作用下分离下坠；（3）、经步骤（2）后的所述含碳煤气向下运动进入设置较小截面的通流空间，此时所述含碳煤气运动速度加快，同时冲击进入所述较小通流空间的含碳固体颗粒快速下坠；（4）、经步骤（3）后的所述含碳煤气向下运动进入中心筒下方较大截面的通流空间，此时煤气运动速度减小并进入中心筒向上流动，由于含碳固体颗粒向下的速度较大,因其惯性而快速沉积至除尘器底部；（5）经步骤（4）后的煤气从所述中心筒顶部煤气管道排出，所述含碳固体颗粒从除尘器底部排入仓泵，仓泵将含碳固体颗粒送入气化炉再燃烧。
本发明将除尘器内的中心筒设计成不同直径的三部分，使进入除尘器的含碳煤气在三个不同的通流空间产生不同运动速度，而含碳固体颗粒在重力作用下向下运动速度不断增大，同时利用气流对含碳固体颗粒的辅助冲击，实现含碳固体颗粒与煤气的分离，含碳固体颗粒从除尘器底部排入仓泵，仓泵将含碳固体颗粒送入气化炉再燃烧，煤气从中心筒顶部煤气管道排出进入燃烧炉。
本发明具有设计结构合理、分离方法科学、气固分离效果好、煤炭转化率高、节能环保、企业运行成本低等优点。
附图说明
附图1为本发明主剖视结构示意图；
附图2为本发明俯视结构示意图。
附图中：1为外壳、2为中心筒上部、3为中心筒中部、4为中心筒下部、5为仓泵、6为进气管道， Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为除尘器内腔的三个区域，a为气流方向、b为含碳固体颗粒运动方向。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步解释说明：
如附图1、2所示, 外壳1上部侧面设有一个或多个进气管道6，顶部设有出气管道，仓泵5设置在外壳1的底部；中心筒上部2、中心筒中部3和中心筒下部4设置在外壳1的内部，中心筒上部2上端穿过外壳1顶部并与出气管道相连通，中心筒上部2、中心筒中部3和中心筒下部4与外壳1之间构成的环形空间为除尘器的内腔，带有含碳固体颗粒的煤气从进气管道6进入除尘器的内腔，气固分离后的煤气经中心筒下部4、中心筒中部3和中心筒上部2内的通道进入出气管道；仓泵5与除尘器底部内腔相连通，含碳固体颗粒分离后进入仓泵5，并从仓泵5进入气化炉循环燃烧。
本设计中带有含碳固体颗粒的煤气送入除尘器进行以下步骤处理：（1）、将带有含碳固体颗粒的煤气沿除尘器外壳1的内壁与中心筒的外壁之间的环形空间切向进入除尘器；（2）、步骤（1）所述的煤气进入区域Ⅰ煤气运动速度减小，煤气一边在所述较大截面的空间向下作螺旋运动，煤气中的含碳固体颗粒在重力作用下分离下坠；（3）、经步骤（2）后的所述煤气向下运动进入区域Ⅱ，此时所述煤气运动速度加快，同时冲击进入所述较小空间的含碳固体颗粒下坠；（4）、经步骤（3）后的煤气向下运动进入区域Ⅲ，此时所述煤气运动速度减小并进入中心筒向上流动，由于含碳固体颗粒向下的速度较大，快速沉积至除尘器底部。（5）经步骤（4）后的所述煤气从所述中心筒顶部煤气管道排出，所述含碳固体颗粒从除尘器底部排入仓泵，仓泵将含碳固体颗粒送入气化炉再燃烧。
Claims (3)
1.一种惯性分离除尘器，它包含有：外壳、中心筒、仓泵，所述外壳上部侧面设有一个或多个进气管道，顶部设有出气管道，所述仓泵设置在所述外壳的底部，所述中心筒设置在所述外壳的内部，中心筒上端穿过所述外壳顶部并与所述出气管道相连通，所述中心筒与所述外壳之间构成的环形空间为除尘器的内腔，带有含碳固体颗粒的煤气从所述进气管道进入所述内腔，气固分离后的煤气经中心筒内的通道进入所述出气管道；所述仓泵与所述除尘器相连通，所述含碳固体颗粒分离后进入所述仓泵，并从所述仓泵进入气化炉循环燃烧；所述中心筒由上、中、下三部分构成，上部为直径较小的圆柱筒、中部为喇叭筒、下部为直径较大的圆柱筒，上部圆柱筒的下端口与中部喇叭筒小端口相连接，中部喇叭筒大端口与下部圆柱筒上端口相连接；所述中心筒将所述除尘器内腔分隔成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个通流空间，其中上部圆柱筒侧面的环形空间设置成较大截面的Ⅰ通流空间，在该区域内所述含碳煤气螺旋下行，所述含碳固体颗粒随气流下行并下坠；中部喇叭筒侧面的环形空间设置成Ⅱ通流空间，其上大下小的通流截面使所述含碳煤气加速下行；下部圆柱筒侧面的环形空间设置成较小截面的Ⅲ通流空间，在该区域内所述含碳煤气快速下行，同时冲击所述含碳固体颗粒快速向下运动；中心筒下方区域内煤气运动速度减慢并向上流动，经所述中心筒进入出气管道，所述含碳固体颗粒快速向下运动并沉积在所述仓泵中。
2.一种惯性分离除尘方法，其特征在于采用以下步骤：
（1）、将带有含碳固体颗粒的煤气沿除尘器外壳的内壁与中心筒的外壁之间的环形空间切向进入除尘器；
（2）、步骤（1）所述含碳煤气进入设置较大截面的通流空间，所述含碳煤气运动速度减小，所述含碳煤气一边在所述较大截面的通流空间向下作螺旋运动，所述含碳煤气中的含碳固体颗粒在重力作用下分离下坠；
（3）、经步骤（2）后的所述含碳煤气向下运动进入设置较小截面的通流空间，此时所述含碳煤气运动速度加快，同时冲击进入所述较小通流空间的含碳固体颗粒快速下坠；
（4）、经步骤（3）后的所述含碳煤气向下运动进入中心筒下方较大截面的通流空间，此时煤气运动速度减小并进入中心筒向上流动，由于含碳固体颗粒向下的速度较大,因其惯性而快速沉积至除尘器底部；
（5）经步骤（4）后的煤气从所述中心筒顶部煤气管道排出，所述含碳固体颗粒从除尘器底部排入仓泵，仓泵将含碳固体颗粒送入气化炉再燃烧。
3.根据权利要求1所述的一种惯性分离除尘器，其特征在于：所述中心筒由上部的圆柱筒和中部的喇叭筒两部分组成。
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