CN113457860B - 旋风分离器及分离系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种旋风分离器及分离系统。该旋风分离器包括分离器本体、进口管、以及排气管，所述分离器本体包括内筒部、外筒部、以及连接于所述外筒部下端的锥筒部，所述内筒部的外侧壁与所述外筒部的内侧壁间隔布置，所述排气管设置于所述外筒部的上端且所述排气管的下端与所述内筒部的上端间隔布置，所述进口管穿过所述外筒部并水平或斜向上切向连接于所述内筒部，所述内筒部位于所述进口管上方的部分设置有导流格栅结构，且所述外筒部的腔体的直径从上至下逐渐增大。该旋风分离器具有较高的分离效率且有利于减弱或避免出现顶灰环。

Description

旋风分离器及分离系统

技术领域

本公开涉及分离设备领域，具体地，涉及一种旋风分离器以及具有该旋风分离器的分离系统。

背景技术

旋风分离器是一种用于分离气体和固体颗粒的分离装置，广泛应用于石油、化工、煤炭、电力、环保等行业。由于环保要求日益严格，工业上对分离超细粉尘的要求也越来越高，常常要求旋风分离器对于5～10颗粒的捕集效率接100％，同时也要求旋风分离器具有较低的压降。因此，高效低阻的旋风分离器具有广泛的应用前景。

常规的旋风分离器为圆筒圆锥形结构，由进口管、排气管、筒体、锥筒体和排灰斗等结构组成。操作时，其工作原理为：含固体颗粒气流经顶部进气口切向进入旋风分离器，由于切向速度较快，在旋风分离器内形成高速旋转流动。在离心力的作用下，气流中的固体颗粒被甩向边壁，旋转向下流经锥筒体，经排灰斗排出，少量的气体与固体颗粒一起从底部排灰斗排出，大部分气体由于流动截面不断减少，而汇于轴心，沿着旋风分离器轴线旋转向上，从顶部排气管排出，从而实现气固分离。

大部分的旋风分离器进口管都采用筒体顶部进气方式，这种进气方式会存在共性问题，即分离器顶部存在顶灰环，排气管处存在短路流，不可避免的会产生两个漩涡，压降大、能耗高。中国发明专利CN1084104A公布了一种旋液环流式液固分离器，通过在外筒内增设内筒，进口管从内筒底部进气的方式，避免了内外筒体间涡流的直接接触，大幅降低了压降。然而，该方案大部分的气流和固体颗粒在内筒与外筒顶部的环隙处排出，会形成顶灰环，同时高速的气流会使颗粒与外筒碰撞，发生弹射使其从排气管中排出，降低了分离效率。

发明内容

本公开的目的是提供一种旋风分离器以及具有该旋风分离器的分离系统，该旋风分离器具有较高的分离效率且能有利于减弱或避免出现顶灰环。

为了实现上述目的，本公开提供一种旋风分离器，包括分离器本体、进口管、以及排气管，所述分离器本体包括内筒部、外筒部、以及连接于所述外筒部下端的锥筒部，所述内筒部的外侧壁与所述外筒部的内侧壁间隔布置，所述排气管设置于所述外筒部的上端且所述排气管的下端与所述内筒部的上端间隔布置，所述进口管穿过所述外筒部并水平或斜向上切向连接于所述内筒部，所述内筒部位于所述进口管上方的部分设置有导流格栅结构，且所述外筒部的腔体的直径从上至下逐渐增大。

可选地，所述外筒部的内壁与竖直方向的角度为5°-30°。

可选地，所述外筒部为上端小下端大的空心圆台结构。

可选地，所述导流格栅结构包括格栅孔和导流板，所述内筒部的侧壁上周向间隔开孔以构造成所述格栅孔，所述导流板的一端固定连接于所述内筒部的外侧壁，另一端沿着与所述内筒部内的旋转气流旋向相同的方向延伸且与所述旋转气流的切线方向成夹角。

可选地，所述内筒部的直径小于所述锥筒部的大端的直径，所述内筒部的下端延伸至所述锥筒部的内部，所述进口管水平切向连接于所述内筒部位于所述外筒部内的部分，所述内筒部的位于所述锥筒部的部分也设置有所述导流格栅结构。

可选地，所述旋风分离器还包括内旋涡限制器和锁止结构，所述内旋涡限制器沿所述锥筒部的中轴线可移动地设置在所述锥筒部内，以调节所述旋风分离器内部的内旋涡的长度，所述锁止结构用于将所述内旋涡限制器轴向锁定在所述锥筒部内。

可选地，所述内旋涡限制器包括圆形平板和安装杆，所述安装杆的上端连接于所述圆形平板的底面，所述安装杆的下端可移动地连接于所述锥筒部。

可选地，所述圆形平板的直径与所述内筒部的直径相同且两者同轴心布置。

可选地，所述旋风分离器还包括支撑件，所述支撑件包括套筒和间隔设置在所述套筒四周的支撑杆，所述支撑杆的两端分别连接于所述锥筒部的内壁及所述套筒，所述安装杆轴向可移动地套设于所述套筒。

可选地，所述锁止结构包括锁止杆和形成在所述套筒上的螺孔，所述锁止杆上具有与所述螺孔螺纹配合的外螺纹段，所述锁止杆的一端用于所述安装杆抵顶配合，所述锁止杆的另一端凸出与所述锥筒部的外壁。

可选地，所述旋风分离器还包括排灰斗和阀门，所述排灰斗连接于所述锥筒部的下端，且所述排灰斗的进灰口与锥筒部的下端开口连通，所述阀门位于所述锥筒部与所述排灰斗之间。

在本公开提供的旋风分离器中，导流格栅结构能够起到两个作用，一方面可以增加气体和颗粒的径向速度，从而产生射流作用，使得颗粒向外筒的内壁聚集，并在气流和自重下朝向排灰斗移动，提升了固气效率。另一方面，由于导流格栅结构分流了部分气体和颗粒，因此在外筒部的顶部不会聚集高浓度气体和颗粒，能够避免形成顶灰环，降低了压降。

由于外筒部的内壁采用了斜面设计，对气体和颗粒有向下导流作用，当颗粒从内筒部中作用到外筒部的内壁上时，能够避免颗粒向上弹射，从而避免了因反弹上行的颗粒增加外筒部上端的颗粒的浓度，有利于避免在外筒部的顶端形成顶灰环。而且，斜面结构能够增加颗粒在竖直方向的速度，便于及时将颗粒从锥筒部的下端排出，因此能够提升旋风分离器对颗粒和流体的分离效率。

另外，由于进口管从内筒部下部进气的方式，尤其是当进口管斜向上布置时，大部分气流将旋转上移，一定程度有利于减弱或避免旋风分离器内外涡流的旋转接触，从而能够减小内外旋涡干扰导致的压降。

根据本公开的另一方面，提供一种分离系统，包括上述的旋风分离器。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中

图1是本公开一种实施方式的旋风分离器的主视透视示意图；

图2是本公开一种实施方式的旋风分离器的导流格栅结构俯视断面图；

图3是本公开一种实施方式的旋风分离器与常规旋风分离器分离效率的对比示意图；

图4是本公开一种实施方式的旋风分离器与常规旋风分离器压降的对比示意图。

图5是本公开另一种实施方式的旋风分离器的主视透视示意图，其中未示出锁止结构；

图6是本公开另一种实施方式的旋风分离器的内漩涡限制器的仰视示意图；

图7是本公开另一种实施方式的旋风分离器的部分剖面结构示意图，其中示出了内旋涡限制器及锁止结构；

图8是本公开另一种实施方式的旋风分离器的支撑件的俯视示意图。

附图标记说明

10-分离器本体；11-内筒部；12-外筒部；121-外筒部的内壁；13-锥筒部；20-进口管；30-排气管；40-导流格栅结构；41-格栅孔；42-导流板；50-内旋涡限制器；51-圆形平板；52-安装杆；60-锁止结构；61-锁止杆；70-支撑件；71-套筒；72-支撑杆；80-排灰斗；90-阀门；100-支架。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是以附图的图面方向为基础定义的，具体可以参照附图1和附图5所示的图面方向。“内、外”是指相关零部件的内、外。

通过对旋风分离器内颗粒流场分布的研究发现，气流中颗粒受三个方向的速度驱动，分别是从旋风分离器中心向边壁方向的径向速度、气流旋转产生的切向速度(产生离心力)、以及气流竖直向下的轴向速度。当前，许多专家学者主要基于加强气流切向速度，以产生较强的离心力的思路去优化改进旋风分离器。

然而，申请人发现，通过充分强化气流的径向速度，使颗粒向壁面流动，也能提高分离器的效率，并设计出了具有较高分离效率的旋风分离器。

如图1、图2、图5至图8所示，本公开提供了一种旋风分离器，该旋风分离器包括分离器本体10、进口管20、以及排气管30。其中，分离器本体10包括内筒部11、外筒部12、以及连接于外筒部12下端的锥筒部13，内筒部11的外侧壁与外筒部12的内侧壁间隔布置，可选地，内筒部11与外筒部12同轴心设置。排气管30设置于外筒部12的上端且排气管30的下端与内筒部11的上端间隔布置，进口管20穿过外筒部12并水平或斜向上切向连接于内筒部11，内筒部11位于进口管20上方的部分设置有导流格栅结构40，且外筒部12的腔体的直径从上至下逐渐增大，即该腔体从外筒部12的上端至下端逐渐增大，呈上小下大的喇叭状。

通常，旋风分离器还包括排灰斗80，该排灰斗80连接于锥筒部13的下端，且排灰斗80的进灰口与锥筒部13的下端开口连通。

在本公开提供的旋风分离器中。当旋风分离器开始工作时，携带颗粒的流体(气体或液体，为了便于表述，下文将以气体为例)从进口管20进入内筒部11中，由于进口管20水平或斜向上倾斜，使得至少部分气流在内筒部11内做向上的旋转流动，在高速气流的推动下，颗粒通过离心力甩向内筒部11的内壁，气流在到达位于内筒部11的设置有导流格栅结构40的位置后，部分颗粒和气体通过导流格栅结构40进入到外筒部12与内筒部11之间的环形间隙内，并顺着导流格栅结构40导流的方向旋转流动并射向外筒部12的内壁，颗粒在碰撞到外筒部12的内壁121，会随着气体向下旋转流动，进入到锥筒部13中，并经由排灰斗80排出。

另外，由于内筒部11的上端与排气管30间隔设置。这样，内筒部11的气体和颗粒在上升到内筒部11的顶端后，漩涡状气体将从排气管30中流出，而颗粒受到离心力及自身重力的作用被甩向外筒部12的内壁，经由排灰斗80排出。

这里，导流格栅结构40能够起到两个作用，一方面可以增加气体和颗粒的径向速度，从而产生射流作用，使得颗粒向外筒12的内壁聚集，并在气流和自重下朝向排灰斗80移动，提升了固气效率。另一方面，由于导流格栅结构40分流了部分气体和颗粒，因此在外筒部12的顶部不会聚集高浓度气体和颗粒，能够避免形成顶灰环，降低了压降。这里，导流格栅结构40对流体导流的同时，也起到对颗粒的导流作用。

如图1和图5所示，由于外筒部12的内壁121采用了斜面设计，对气体和颗粒有向下导流作用，当颗粒从内筒部11中作用到外筒部12的内壁121上时，能够避免颗粒向上弹射，从而避免了因反弹上行的颗粒增加外筒部12上端的颗粒的浓度，有利于避免在外筒部12的顶端形成顶灰环。而且，斜面结构能够增加颗粒在竖直方向的速度，便于及时将颗粒从锥筒部13的下端排出，因此能够提升旋风分离器对颗粒和流体的分离效率。

另外，由于进口管20从内筒部11下部进气的方式，尤其是当进口管20斜向上布置时，大部分气流将旋转上移，一定程度有利于减弱或避免旋风分离器内外涡流的旋转接触，从而能够减小内外旋涡干扰导致的压降。

此外，在本公开中，旋风分离器相当于有三个分离空间，即位于内筒部11内部的分离空间、内筒部11与外筒部12之间环形间隙的分离空间、以及锥筒部13内的分离空间，多段分离有利于提升分离效果。

在本公开中，对进口管20与水平方向的倾角的度数不作限定，可选地，该角度可为0-30°，可以为0度，即，进口管20此时水平布置。

另外，本公开对外筒部12的内壁与竖直方向的角度也不作限定。由于该角度过小时可能起不到对颗粒和气流朝向外筒部12的下端引流的作用，角度过大可能造成反弹后颗粒碰撞到内筒部11的外壁，造成颗粒的方向杂乱，不利于对颗粒的向下引流，也不利于增加颗粒竖直方向的速度。可选地，在本公开的一种实施方式中，该角度可为5°-30°，在该角度范围内，能够将颗粒更快速地朝向锥筒部13导流且不易使颗粒与内筒部11碰撞，从而提升了分离效率。

在本公开中，对外筒部12的整体形状不做限定，只要其内部空间的侧壁构造成倾斜面能够对颗粒和气体向下导流即可。可选地，如图1和图5所示，外筒部12可为上端小下端大的空心圆台结构。这样外筒部12的内壁121和其外壁为平行的倾斜面，加工方便。在本公开的其他实施方式中，外筒部12可为内壁为倾斜面外壁为竖直面的直筒形。

如图1和图5所示，在本公开中，内筒部11可采用适当的方式设置于外筒12的内部，以保持稳定。可选地，内筒部11和通过支架100与外筒部12相连，或者，内筒部11和通过支架100与锥筒部13相连以固定。本公开对支架100的结构不作限定，例如，支架100可以连杆，连杆的一端焊接或螺接在内筒部11的外壁，另一端焊接或螺接于外筒部12或锥筒部13的内壁。

在本公开中，对格栅结构的具体结构和形状不作限定。可选地，如图2所示，导流格栅结构40可包括格栅孔41和导流板42，内筒部11上周向间隔开孔以构造成格栅孔41，导流板42的一端固定连接于内筒部11的外侧壁，另一端沿着与内筒部11内的旋转气流旋向相同的方向延伸且与旋转气流的切线方向成夹角。这样，当气流从格栅孔41中流出内筒部11时，流体和颗粒在导流板42的作用下，沿一定的流动轨迹朝向外筒部12的内壁流动，实现对颗粒的分流。换言之，通过设置格栅孔41和导流板42配合，使得内筒部11内部的颗粒能够经格栅孔41流出，且在导流板42的导流作用下，使得颗粒在锥筒部13内实现有效聚集。

这里，对导流板42的偏移内筒部11内旋转气流的夹角的具体度数不作限定，导流板42的偏移夹角可在0°-90°中取任意适当的数值。

导流板42适宜的偏转角度有助于形成较强的切向和径向速度，有利于颗粒向外筒部12的内壁121面流动。可选地，在本公开的一种实施方式中，导流板42的偏转角度可为10°-60°，例如，可为30°。申请人研究发现，在该角度范围之内，有利于提高从格栅孔41射出的气流的切向和径向速度，有利于颗粒向面壁流动。

另外，本公开对每个格栅孔41的形状和大小不作限定。可选地，如图1和图5所示，格栅孔41可为轴向边为长边的矩形结构，格栅孔的宽度约为3mm。较小的格栅孔宽度有利于形成高速射流，同时还能够避免气流中颗粒与外筒部12的内壁碰撞后再次通过格栅孔41进入到内筒部11内。

进一步地，如图1和图5所示，导流格栅结构40可为多组，多组导流格栅结构40可沿内筒部11的轴向间隔设置。这样，能够尽可能提升对内筒部11内的颗粒的分流效果。可选地，在本公开的一种实施方式中，导流格栅结构40的组数可为2-5组。

需要说明的是，本公开对格栅结构组数不作限定，基于内筒部11位于进口管20上部的长度考虑，可以是2组、3组、4组等任意适当的组数。

在本公开的其他实施方式中，导流格栅结构40可为多个平行间隔设置的倾斜板，在内筒部11的对应位置设置一个较大的开口，将多个倾斜板的上下两端分别连接在开口的上下两侧并使得倾斜板之间间隔设置，以构造出导流格栅结构40，气流能够从相邻两个倾斜板之间流出。

图3和图4分别对比了本公开的旋风分离器与常规旋风分离器在不同入口气速下的分离效率和压降，从图中可以看出，本公开的旋风分离器比常规旋风分离器的分离效率提高了2％-5％，压降降低20％左右，在高气速下分离效率和压降的优势越明显。

如图5所示，在本公开的另一种实施方式中，内筒部11的直径小于锥筒部13的大端的直径，内筒部11的下端延伸至锥筒部13的内部，进口管20水平切向连接于内筒部11位于外筒部12内的部分，内筒部11的位于锥筒部13的部分也设置有上述的流格栅结构40。

这样，由于进口管20水平连接于内筒部11，当含有颗粒的气流进入到内筒部11后，至少存在部分气流旋转向下移动。由于内筒部11的直径小于锥筒部13的大端的直径，使得小直径的内筒部11能够作为颗粒和流体的加速区，使得颗粒和流体具有更高的切向和径向速度，因此使得固气分离效率更高。

而且，由于增加了导流格栅结构40，当旋风分离器开始工作时，气流携带颗粒从进口管20进入内筒部11中，部分气流在内筒部11内做向下的旋转流动，在高速气流的推动下，颗粒通过离心力甩向内筒部11的内壁，在重力的作用下加速向下流动，在到达位于内筒部11的底部的导流格栅结构40后，部分颗粒和气体通过导流格栅结构40进入到锥筒部13内，并顺着格栅导流的方向旋转流动并射向锥筒部13的内壁，颗粒在碰撞到锥筒部13后，会随着气体向下旋转流动，并排出排灰斗80。

同样，这里的导流格栅结构40能够起到两个作用，一方面可以增加气体和颗粒的径向速度，从而产生射流作用，便于颗粒汇集于锥筒部13下端。另一方面，大部分颗粒会经由格栅孔41流出，故而分流了部分颗粒，减少了锥筒部13的下端出口的颗粒浓度，因此在锥筒部13的底部不会聚集高浓度颗粒，从而极大程度降低了颗粒反弹上行的概率，避免了反弹上行的颗粒再次与流体混合的风险，因此进一步提升了提旋风分离器对颗粒和流体的分离效率。这里，导流格栅结构40对流体导流的同时，也起到对颗粒的导流作用。

另外，由于内筒部11的一端(如图2所示的下端)延申至锥筒部13内一定高度，该部分可以强化颗粒的射流作用，因而可避免因锥筒部13直径扩大而导致的气流速度的较快降低。

可选地，如图5和图7所示，旋风分离器还包括内旋涡限制器50和锁止结构60，内旋涡限制器50沿锥筒部13的中轴线可移动地设置在锥筒部13内，以调节旋风分离器内部的内旋涡的长度，锁止结构60用于将内旋涡限制器50锁定在锥筒部13内。

通常，如果不设置内漩涡，在本实施方式中，内漩涡的起点为锥筒部13的下端，当设置内漩涡限制器后，相当于将内漩涡的起点向上移了。因此，通过调节内旋涡限制器50在锥筒部13内的高度，在进口管20水平设置的情况下，内旋涡限制器50能够对内旋涡的长度进行有效调节，以在保证旋风分离器能够利用内旋涡进行排气的同时，能够减弱气流内旋涡与外旋涡之间的相互干扰的程度，从而有利于降低因两个旋涡作用而消耗压降导致的对颗粒和流体的分离效果。

需要说明的是，本公开提到的“内漩涡限制器50”是指能够对内漩涡的起点起到限定作用的任意适当的结构。

内漩涡限制器50能够通过调节高度控制两个漩涡的干涉长度，从而影响压降和分离效率。然而，内旋涡限制器50在锥筒部13内的高度过大时，颗粒容易造成颗粒反弹，导致颗粒经内旋涡限制器50反弹进去排气管30，而过小的高度会增加内漩涡长度，从而增大压降，因此需要适宜的高度。可选地，在本公开的一种实施方式中，内旋涡限制器50的上端面到锥筒部13的下端面之间的高度差与锥筒部13的轴向高度之比为：1:5-3:5。即，内旋涡限制器50在锥筒部13内的高度占锥筒部13整体高度的：1:5-3:5。在此高度范围内，内旋涡限制器50在有效限制内漩涡的长度，降低了因两个漩涡作用而消耗的压降的同时，还能避免颗粒反弹。

可选地，如图6和图7所示，在本公开的一种实施方式中，内旋涡限制器50包括圆形平板51和安装杆52，安装杆52的上端连接于圆形平板51的底面，安装杆52的下端可移动地连接于锥筒部13。这样，旋风分离器工作时，内旋涡的起点相当于从圆形平板51上开始，因此，只要将圆形平板51的高度根据需要调节至适宜的高度，即可调节内旋涡的长度，达到减弱两个内漩涡相互干扰的目的。

进一步地，在本公开的一种实施方式中，圆形平板51的直径可与内筒部11的直径相同且两者同轴心布置。这样设计的好处在于，能够通过圆形平板51直径限定内旋涡的直径的大小，避免旋涡的直径过大或过小，过大可能对外旋涡造成一定的干扰，过小可能影响气体的向上的正常流出。

在本公开的其他实施方式中，内旋涡限制器50可仅为一个矩形或弧形板，本公开对此不作限定。

可选地，如图5和图7所示，在本公开的一种实施方式中，旋风分离器还包括支撑件70，支撑件70包括套筒71和间隔设置在套筒71四周的支撑杆72，支撑杆72的两端分别连接于锥筒部13的内壁以及套筒71，安装杆52轴向可移动地套设于套筒71。通过设置支撑件70能够实现对旋风分离器的有效支撑，同时套筒71也方便对旋风分离器的高度进行调节。

其中，可选地，支撑杆72可为三个，三个支撑杆72轴向等间隔设置于套筒71，即相邻两个支撑杆72之间周向间隔120°。这种结构有利于提升支撑件70本身的安装稳固性及支撑内漩涡限制器的可靠性。

本公开对锁止结构60的具体结构不做限定。可选地，如图7所示，在本公开的一种实施方式中，锁止结构60包括锁止杆61和形成套筒71上的螺孔62，锁止杆61上具有与螺孔62螺纹配合的外螺纹段，锁止杆61的一端用于安装杆52抵顶配合，锁止杆61的另一端凸出与锥筒部13的外壁。这样，通过操作锁止杆61，能够实现对旋风分离器和支撑件70的套筒71的锁止与解锁，而且当需要调节内旋涡限制器50的轴向高度位置时，可旋松抵锁止杆61，使得旋风分离器与套筒71解锁，以便实现对内旋涡限制器50的调节。待内旋涡限制器50的位置调节到位后，可旋紧锁止杆61，使得顶杆的端部抵顶在安装杆52上，实现对内旋涡限制器50的轴向锁止。

在公开的其他实施方式中，锁止结构60可为设置在套筒71内的阻尼套。

在本公开中，可以采用任意适当的方式调节内旋涡限制器50的高度，在如图5和图7所示的实施方式中，可通过锥筒部13的下端开口手动调节内旋涡限制器50的高度。或者，在其他实施方式中，可在锥筒部13的侧壁上开设过孔，并设置高度调节杠杆，该高度调节杠杆的一端与圆形平板51或安装杆52相连，另一端向外凸出与锥筒部13的外壁，高度调节杠杆与该过孔接触部位为调节杠杆的支点位置。这样，通过操作调节杠杆，同样能够实现对内漩涡限制器50的轴向高度的调节。

可选地，如图1和图5所示，锥筒体与排灰斗80之间可设置有阀门90，通过设置阀门90，能够对调节旋风分离器的排灰量。另外当需要对设备进行维修等作业，关闭阀门90即可。

该阀门90可以是手动阀，也可以为电动阀，本公开对此不做限定。

如图2所示，排气管30、内筒部11、外筒部12、锥筒部13可同轴线设置，以便提升排气管30的出气效率及锥筒部13的出尘效率。

在本公开的一种实施方式中，可选地，排气管30下端可伸入外筒部12中，位于内筒部11上部10-50mm位置，排气管30直径与外筒部12的直之比可为1:10-1:2。

另外，本公开对进口管20的数量及尺寸也不作限定。可选地，进口管20的数量可为1-3个，进口管20的直径与外筒部13的直之比可为1：10-:2:5。

在本公开的一种实施方式中，可选地，内筒部11的直径与外筒部12的直之比可为2：5-4:5。

需要说明的是，在本公开中，对进口管20、排气管30、内筒部11、外筒部12、锥筒部13的直径不作限定，具体尺寸可依据进料速率、进料浓度、进料颗粒尺寸和形状等决定。

综上可知，在本公开中，进口管20从内筒部11下部进气的方式，有利于避免内外涡流的旋转接触，对降低压降有利。同时，内筒部11的导流格栅结构40一方面分散了从顶部流出的气流和颗粒，有效削弱了顶灰环，同时顺着格栅方向旋转的颗粒增加了射流作用，有助于颗粒在壁面的聚集。此外，外筒部12的倾斜内壁的设计促使颗粒向下流动，避免了再次弹射，也增加了竖直方向的速度，因此增加了分离效率。

另外，当进口管20水平布置时，小直径内筒部11作为颗粒和流体的加速区，具有更高的切向和径向速度，通过在内筒部11的底部设置了导流格栅结构40，增加了气体和颗粒的径向速度，从而产生射流作用，利于促进颗粒在壁面的聚集，聚集后的颗粒在气流和自重下可朝着排灰斗80移动排出。同时，大部分颗粒会从导流格栅结构40流出，因此分流了部分颗粒，减少了底部出口颗粒的浓度，从而大大削弱了颗粒的反弹上行，提高了固气分离效率。另外，通过在锥筒部13内设置了内漩涡限制器，可以限制内漩涡的长度，因而降低了因内漩涡外旋涡的相互作用而消耗的压降。该旋风分离器具有分离效率高和压降的优势越明显等优点，可用于炼油、化工、冶金等领域。

根据本公开的又一方面，提供了一种分离系统，该分离系统包括上述的旋风分离器。固气分离系统可用于分离气体和固体颗粒。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (11)

1.一种旋风分离器，其特征在于，包括分离器本体(10)、进口管(20)、以及排气管(30)，所述分离器本体(10)包括内筒部(11)、外筒部(12)、以及连接于所述外筒部(12)下端的锥筒部(13)，所述内筒部(11)的外侧壁与所述外筒部(12)的内侧壁间隔布置，所述排气管(30)设置于所述外筒部(12)的上端且所述排气管(30)的下端与所述内筒部(11)的上端间隔布置，所述进口管(20)穿过所述外筒部(12)并水平或斜向上切向连接于所述内筒部(11)，所述内筒部(11)位于所述进口管(20)上方的部分设置有导流格栅结构(40)，且所述外筒部(12)的腔体的直径从上至下逐渐增大，所述外筒部(12)为上端小下端大的空心圆台结构。

2.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述外筒部(12)的内壁与竖直方向的角度为5°-30°。

3.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述导流格栅结构(40)包括格栅孔(41)和导流板(42)，所述内筒部(11)的侧壁上周向间隔开孔以构造成所述格栅孔(41)，所述导流板(42)的一端固定连接于所述内筒部(11)的外侧壁，另一端沿着与所述内筒部(11)内的旋转气流旋向相同的方向延伸且与所述旋转气流的切线方向成夹角。

4.根据权利要求1或3所述的旋风分离器，其特征在于，所述内筒部(11)的直径小于所述锥筒部(13)的大端的直径，所述内筒部(11)的下端延伸至所述锥筒部(13)的内部，所述进口管(20)水平切向连接于所述内筒部(11)位于所述外筒部(12)内的部分，所述内筒部(11)的位于所述锥筒部(13)的部分也设置有所述导流格栅结构(40)。

5.根据权利要求4所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器还包括内旋涡限制器(50)和锁止结构(60)，所述内旋涡限制器(50)沿所述锥筒部(13)的中轴线可移动地设置在所述锥筒部(13)内，以调节所述旋风分离器内部的内旋涡的长度，所述锁止结构(60)用于将所述内旋涡限制器(50)轴向锁定在所述锥筒部(13)内。

6.根据权利要求5所述的旋风分离器，其特征在于，所述内旋涡限制器(50)包括圆形平板(51)和安装杆(52)，所述安装杆(52)的上端连接于所述圆形平板(51)的底面，所述安装杆(52)的下端可移动地连接于所述锥筒部(13)。

7.根据权利要求6所述的旋风分离器，其特征在于，所述圆形平板(51)的直径与所述内筒部(11)的直径相同且两者同轴心布置。

8.根据权利要求6或7所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器还包括支撑件(70)，所述支撑件(70)包括套筒(71)和间隔设置在所述套筒(71)四周的支撑杆(72)，所述支撑杆(72)的两端分别连接于所述锥筒部(13)的内壁及所述套筒(71)，所述安装杆(52)轴向可移动地套设于所述套筒(71)。

9.根据权利要求8所述的旋风分离器，其特征在于，所述锁止结构(60)包括锁止杆(61)和形成在所述套筒(71)上的螺孔(62 )，所述锁止杆(61)上具有与所述螺孔(62 )螺纹配合的外螺纹段，所述锁止杆(61)的一端用于所述安装杆(52)抵顶配合，所述锁止杆(61)的另一端凸出于 所述锥筒部(13)的外壁。

10.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排灰斗(80)和阀门(90)，所述排灰斗(80)连接于所述锥筒部(13)的下端，且所述排灰斗(80)的进灰口与锥筒部(13)的下端开口连通，所述阀门(90)位于所述锥筒部(13)与所述排灰斗(80)之间。

11.一种分离系统，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的旋风分离器。

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