CN114054223B - 一种排气管出口面积可调节的旋风分离器及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种排气管出口面积可调节的旋风分离器及其调节方法，涉及分离技术领域。该旋风分离器包括分离部、排气部以及调节件；分离部具有分离器直筒段；排气部包括排气管固定段和排气管调节段，排气管固定段与分离器直筒段连接且排气管固定段的一端伸入分离器直筒段内，排气管调节段沿排气管固定段的伸入方向间隔设置于排气管固定段的末端；调节件包括连杆及伸缩节，连杆的一端与排气管调节段连接以带动排气管调节段内缩或外扩；伸缩节同时连接排气管调节段以及排气管固定段。该旋风分离器能够有效调节排气管出口面积，在保证旋风分离器分离效率和压降的同时，大大拓宽了旋风分离器的工作流量区间，具有较好的应用前景。

Description

一种排气管出口面积可调节的旋风分离器及其调节方法

技术领域

本发明涉及分离技术领域，具体而言，涉及一种排气管出口面积可调节的旋风分离器及其调节方法。

背景技术

旋风分离器是工业生产中常用的气固分离设备，含尘气体进入旋风分离器后由直线运动转变为高速旋转运动，固体颗粒在离心力的作用下克服绕流阻力，运动至器壁从而实现固体颗粒与气体的分离。分离效率和压降是衡量旋风分离器最重要的性能指标，前者决定了旋风分离器的气固分离能力，后者决定了旋风分离器的能量损失。

现有的旋风分离器中，无论是直流式还是逆流式旋风分离器，在实际工业生产中，有时会出现入口气体流量降低或升高的情况，直接影响旋风分离器的分离效率和整体压降水平，不利于系统的高效平稳运行。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的之一包括提供一种排气管出口面积可调节的旋风分离器，其能够有效调节排气管出口面积，在保证旋风分离器分离效率和压降的同时，大大拓宽了旋风分离器的工作流量区间。

本发明的目的之二包括提供一种上述旋风分离器的调节方法。

本申请可以这样实现：

第一方面，本申请提供一种排气管出口面积可调节的旋风分离器，其包括分离部、排气部以及调节件；

分离部具有分离器直筒段；

排气部包括排气管固定段和排气管调节段；排气管固定段与分离器直筒段连接且排气管固定段的一端伸入分离器直筒段内，排气管调节段沿排气管固定段的伸入方向间隔设置于排气管固定段的末端；

调节件包括连杆以及伸缩节，连杆的一端与排气管调节段连接以通过调节连杆而带动排气管调节段内缩或外扩；伸缩节同时连接排气管调节段以及排气管固定段，以在排气管调节段内缩或外扩过程中使排气管调节段与排气管固定段的相对位置自由改变。

在可选的实施方式中，排气管固定段与分离器直筒段同轴设置。

在可选的实施方式中，排气管调节段由多片相同的调节片围合而成，多片调节片之间呈配合式的重合结构，连杆的一端同时与所有调节片连接。

在可选的实施方式中，每片调节片均具有弧形片本体，每个弧形片本体的左右两侧分别设有第一卡接部和第二卡接部，相邻两片调节片中位于左边的调节片的第二卡接部与位于右边的调节片的第一卡接部相互配合。

在可选的实施方式中，当排气管固定段的内径＜150mm时，调节片的数量不大于4片；当排气管固定段的内径为150-300mm时，调节片的数量为4-6片；当排气管固定段的内径＞300mm时，调节片的数量大于6片。

在可选的实施方式中，弧形片本体与排气管固定段在竖直方向的夹角为0-45°。

在可选的实施方式中，连杆包括垂直段、环段、水平段和吊耳。

环段沿排气管调节段的周向设置于排气管调节段的内侧，排气管固定段的管壁开设有通孔，水平段的一端穿过通孔与环段连接，吊耳与调节片的表面连接，垂直段位于排气管内侧且垂直段的两端分别与吊耳以及环段连接。

在可选的实施方式中，吊耳与调节片的高度方向的中间区域表面连接。

在可选的实施方式中，分离器直筒段的上部设有进气口。

在可选的实施方式中，进气口为矩形入口。

在可选的实施方式中，进气口的进气方向为切向进气。

在可选的实施方式中，旋风分离器还包括排尘口；

旋风分离器为直流式旋风分离器或逆流式旋风分离器，当旋风分离器为直流式旋风分离器时，排尘口设置于直流式旋风分离器的分离器直筒段的下部；当旋风分离器为逆流式旋风分离器时，分离部还具有固定连接于分离器直筒段的下端的分离器锥段，排尘口设置于分离器锥段的下部。

在可选的实施方式中，直流式旋风分离器的排尘口呈扇形，或，逆流式旋风分离器的排尘口呈圆形。

在可选的实施方式中，分离器直筒段的内径为300-2000mm；

或，进气口的长度为进气口的宽度的1.5-3.0倍；

或，排气管固定段的内径为分离器直筒段的内径的0.3-0.5倍；

或，排气管调节段的远离排气管固定段的一端端部的初始直径为分离器直筒段的内径的0.3-0.5倍；

或，排气管调节段的远离排气管固定段的一端端部在调节后的直径为分离器直筒段的内径的0.2-0.4倍；

或，分离器直筒段的高度为分离器直筒段的内径的1-5倍；

或，逆流式旋风分离器的分离器锥段的高度为分离器直筒段的内径的1.5-5倍；

或，伸入分离器直筒段内的排气管固定段的长度为分离器直筒段的内径的0.2-0.4倍；

或，排气管调节段的长度为分离器直筒段的内径的0.2-0.4倍；

或，分离器直筒段的横截面积为进气口的横截面积的4-6倍。

在可选的实施方式中，逆流式旋风分离器的排尘口的内径为分离器直筒段的内径的0.2-0.5倍。

在可选的实施方式中，旋风分离器还包括控制系统和动力装置；

动力装置与控制系统电性连接，且动力装置与连杆的水平段连接。

在可选的实施方式中，旋风分离器还包括流量计，流量计设置于进气口处并与控制系统电性连接。

第二方面，本申请提供一种上述旋风分离器的调节方法，包括：根据旋风分离器的入口流量变化，通过调节件对排气管调节段的远离排气管固定段的一端端部的直径进行调节。

在可选的实施方式中，调节按以下方式进行：

当进气口的流量为设计流量的95-105％时，不对排气管调节段进行调节；

当进气口的流量为设计流量的85-95％时，通过调节件使调节后的排气管调节段的远离排气管固定段的一端端部的直径较调节前减小10％；

当进气口的流量为设计流量的75-85％时，通过调节件使调节后的排气管调节段的远离排气管固定段的一端端部的直径较调节前减小20％；

当进气口的流量为设计流量的105-115％时，通过调节件使调节后的排气管调节段的远离排气管固定段的一端端部的直径较调节前增大10％；

当进气口的流量为设计流量的115-125％时，通过调节件使调节后的排气管调节段的远离排气管固定段的一端端部的直径较调节前增大20％。

本申请的有益效果包括：

本申请提供的排气管出口面积可调节的旋风分离器，可根据旋风分离器入口流量的变化，通过调节连杆而带动排气管调节段内缩或外扩，实现对排气管调节段端部直径的调节，进而实现对排气部出口面积的调节，维持旋风分离器整体压降的平稳。在保证旋风分离器分离效率和压降的同时，大大拓宽了旋风分离器的工作流量区间，具有较好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实施例提供的逆流式旋风分离器的结构示意图；

图2为本实施例提供的逆流式旋风分离器中气固流动方向的示意图；

图3为本实施例提供的逆流式旋风分离器中连杆与排气部的部分连接示意图；

图4为本实施例提供的直流式旋风分离器的结构示意图；

图5为本实施例提供的直流式旋风分离器中气固流动方向的示意图；

图6为本实施例提供的直流式旋风分离器中连杆与排气部的部分连接示意图；

图7为本实施例提供的旋风分离器中排气管调节段在第一视角下的结构示意图；

图8为本实施例提供的旋风分离器中排气管调节段在第二视角下的结构示意图；

图9为本实施例提供的旋风分离器中相邻调节片之间的连接示意图。

图标：1-排尘口；2-分离器锥段；3-分离器直筒段；31-导流体；4-排气管调节段；5-排气管固定段；61-垂直段；62-环段；63-水平段；64-吊耳；6-连杆；7-进气口；8-伸缩节；9-第一流股；10-第二流股；11-第三流股；12-调节片；121-第一卡接部；122-第二卡接部；13-流量计；14-控制系统；15-动力装置；16-第四流股；17-第五流股。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

实施例

发明人提出：在逆流式和直流式旋风分离器中，排气管结构均是重要的结构特征。排气管的底端直径大小会直接影响到内、外旋流的范围、旋流强度以及短路流发生概率，进而影响旋风分离器的分离效率以及压降。在其他工况条件保持不变时，排气管底端直径减小，有益于分离效率的提升，但同时压降也会有所增大，反之则会降低分离效率及压降。

鉴于此，请参考图1和图4，本实施例提供了一种排气管出口面积可调节的旋风分离器，该旋风分离器不仅适用于直流式旋风分离器，还适用于逆流式旋风分离器。关于直流式旋风分离器和逆流式旋风分离器的工作原理可参照现有技术，在此不做过多赘述。

请一并参照图1至图6，该旋风分离器包括分离部、排气部和调节件。

分离部具有分离器直筒段3，当该旋风分离器为逆流式旋风分离器时，分离部还具有分离器锥段2(如图1)，此时，分离器锥段2连接(如固定连接)于分离器直筒段3的下端。

直流式旋风分离器的分离器直筒段3的顶部还设有导流体31(如图4)，导流体31与分离器直筒段优选为同轴设置并与分离器直筒段3固定连接(如焊接等)。

排气部包括排气管固定段5和排气管调节段4，排气管固定段5与分离器直筒段3连接且排气管固定段5的一端伸入分离器直筒段3内，排气管调节段4沿排气管固定段5的伸入方向间隔设置于排气管固定段5的末端。

以旋风分离器为直流式旋风分离器而言，排气管调节段4设置于排气管固定段5的上端；以旋风分离器为逆流式旋风分离器而言，排气管调节段4设置于排气管固定段5的下端。无论是直流式还是逆流式，排气管调节段4与排气管固定段5之间均预留有调节空间，也即，排气管调节段4和排气管固定段5之间并未固定连接，二者之间可根据需要调节成直接接触或不接触。

在优选的实施方式中，逆流式旋风分离器的位于分离器直筒段3内的排气管固定段5和排气管调节段4均优选位于分离器直筒段3的顶部区域。

本申请中，排气管固定段5与分离器直筒段3优选为同轴设置，此外也不排除其它设置方式。

可参考地，排气管固定段5与分离器直筒段3之间可以为焊接。逆流式旋风分离器中，分离器直筒段3与分离器锥段2之间也可以为焊接连接。

请一并参照图1、图4、图7至图9，排气管调节段4由多片相同的调节片12围合而成，多片调节片12之间呈配合式的重合结构，可理解为两个相邻的调节片12相互配合且不相互脱离，从而实现调节排气管底端直径的目的，使得气流不会经调节片12之间的间隙进入排气管内部空间。连杆6的一端同时与所有调节片12连接。

具体的，每片调节片12均具有弧形片本体，每个弧形片本体的左右两侧均设有卡接部，左右两侧的卡接部可分别开设于弧形片本体的外壁和内壁。请结合图9，将弧形片本体的左边和右边开设的卡接部分别定义为第一卡接部121和第二卡接部122，则第一卡接部121位于弧形片本体的外壁，第二卡接部122位于弧形片本体的内壁。第一卡接部121的尺寸和第二卡接部122和尺寸互配。由此，相邻两片调节片12中，位于左边的调节片12的第二卡接部122与位于右边的调节片12的第一卡接部121相互配合。

可参考地，当排气管固定段5的内径＜150mm时，调节片12的数量不大于4片(如2片、3片或4片)；当排气管固定段5的内径为150-300mm时，调节片12的数量为4-6片(如4片、5片或6片)；当排气管固定段5的内径＞300mm时，调节片12的数量大于6片(如6片、8片、10片或更多)。

本申请中，调节件可包括连杆6以及伸缩节8(请参照图1、图3、图4及图6)，连杆6的一端与排气管调节段4连接以通过调节连杆6而带动排气管调节段4内缩或外扩。伸缩节8同时连接排气管调节段4以及排气管固定段5，以在排气管调节段4内缩或外扩过程中使排气管调节段4与排气管固定段5的相对位置在调节空间间隔内自由改变。

具体的，连杆6可包括垂直段61、环段62、水平段63和吊耳64。其中，环段62沿排气管调节段4的周向设置于排气管调节段4的内侧，排气管固定段5的管壁开设有通孔，水平段63的一端穿过通孔与环段62连接，吊耳64与调节片12的表面连接，垂直段61位于排气管内侧且垂直段61的两端分别与吊耳64以及环段62连接。

需强调的是，上述环段62并非设置于排气管调节段4的内壁，不与排气管调节段4固定连接，水平段63和垂直段61均与环段62连接以对环段62起到支撑作用。

本实施例中，连接与排气管固定段5之间采用动密封的方式进行密封。其中，动密封例如可包括往复式动密封或旋转式动密封，具体可采用填料函形式进行动密封。

在一些具体的实施方式中，上述吊耳64的数量与调节片12的数量(以“n”表示，下同)相等，也即，每个调节片12均对应连接有一个吊耳64，相应的，每个吊耳64均对应连接有1个垂直段61，即，环段62上同时连有多个垂直段61。此外，也不排除吊耳64的数量小于调节片12的数量，当吊耳64的数量小于调节片12的数量时，吊耳64间隔设置。

较佳地，吊耳64连接于调节片12的高度方向的中间区域表面，该中间区域可理解为调节片12高度方向的1/3-2/3区间，优选连接于调节片12高度方向的1/2处。

在使用时，通过将连杆6的水平段63向内或向外调节，可使其带动垂直段61向下或向上运动。当垂直段61向下运动时，其可通过吊耳64使各调节片12呈往外扩张的形式，以使排气管调节段4的远离排气管固定段5的一端端部的直径增大，从而扩大排气部的出口面积；当垂直段61向上运动时，其可通过吊耳64使各调节片12呈向内收缩的形式，以使排气管调节段4的远离排气管固定段5的一端端部的直径减小，从而减小排气部的出口面积。

可参考地，弧形片本体与排气管固定段5在竖直方向的夹角(以“α”表示，下同)可呈0-45°。也即，当对调节片12进行向内向外调节后，其与排气管固定段5之间的夹角最大不超过45°。

进一步地，本实施例提供的旋风分离器的分离器直筒段3的上部设有进气口7。

可参考地，进气口7示例性但非限定性地为矩形入口。进气口7的进气方向示例性但非限定性地为切向进气。

进一步地，本实施例提供的旋风分离器还包括排尘口1，当旋风分离器为直流式旋风分离器时，排尘口1设置于直流式旋风分离器的分离器直筒段3的下部；当旋风分离器为逆流式旋风分离器时，排尘口1设置于分离器锥段2的下部。

可参考地，直流式旋风分离器的排尘口1优选呈扇形，逆流式旋风分离器的排尘口1优选呈圆形。此外，也可设置成其它形状。

在可选的实施方式中，上述分离器直筒段3的内径(以“D1”表示，下同)可以为300-2000mm，如300mm、500mm、800mm、1000mm、1200mm、1500mm、1800mm或2000mm等。

进气口7的长度(以“b”表示)可以为进气口7的宽度(以“a”表示)的1.5-3.0倍，如1.5倍、2倍、2.5倍或3倍等。

排气管固定段5的内径(以“D3”表示，下同)可以为分离器直筒段3的内径的0.3-0.5倍，如0.3倍、0.35倍、0.4倍、0.45倍或0.5倍等。

排气管调节段4的远离排气管固定段5的一端端部(以下简称“排气管调节段4底端”)的初始直径(以“D4”表示)可以为分离器直筒段3的内径的0.3-0.5倍，如0.3倍、0.35倍、0.4倍、0.45倍或0.5倍等。

调节后的排气管调节段4底端的直径(以“D5”表示)可以为分离器直筒段3的内径的0.2-0.4倍，如0.2倍、0.25倍、0.3倍、0.35倍或0.4倍等。

分离器直筒段3的高度(以“L1”表示)可以为分离器直筒段3的内径的1-5倍，如1倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍等。

逆流式旋风分离器的分离器锥段2的高度(以“L2”表示)可以为分离器直筒段3的内径的1.5-5倍，如1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍等。

位于分离器直筒段3内的排气管固定段5的长度(以“L3”表示)可以为分离器直筒段3的内径的0.2-0.4倍，如0.2倍、0.25倍、0.3倍、0.35倍或0.4倍等。

排气管调节段4的长度(以“L4”表示)可以为分离器直筒段3的内径的0.2-0.4倍，如0.2倍、0.25倍、0.3倍、0.35倍或0.4倍等。

分离器直筒段3的横截面积(以“S1”表示)可以为进气口7的横截面积(以“S2”表示)的4-6倍，如4倍、4.5倍、5倍、5.5倍或6倍等。

逆流式旋风分离器的排尘口1的内径(以“D2”表示)可以为分离器直筒段3的内径的0.2-0.5倍，如0.2倍、0.3倍、0.4倍或0.5倍等。

本申请中，排气管的底端的面积(以S3表示)可以按以下公式计算：

其中，L₀为调节片12的原始高度，α₀为调节片12在初始状态下的角度，可呈0-45°。

进一步地，本实施例提供的旋风分离器还包括控制系统14和动力装置15；其中，动力装置15与控制系统14电性连接，且动力装置15与连杆6的水平段63连接。

上述控制系统14通过电信号控制动力装置15，从而驱动连杆6对调节片12进行调节。

进一步地，本实施例提供的旋风分离器还包括流量计13，流量计13设置于进气口7处并与控制系统14电性连接。流量计13可对入口气体流量进行测量，并反馈给控制系统14。

本实施例提供的逆流式旋风分离器的气固流动过程如图2所示：含尘气体经进气口7进入旋风分离器中，由直线运动转变为圆周运动。在离心力的作用下，含尘气体在分离部的器壁与排气管固定段5、排气管调节段4之间的环隙内进行旋转，如第一流股9(外旋流)，使固体颗粒被甩向筒壁，并依靠筒壁附近向下运动的气流将其带至分离器锥段2；经进气口7进入的少部分含尘气流直接进入排气管，形成短路流，如第二流股10；含有大量固体颗粒的第一流股9继续在分离器锥段2内作旋转向下运动，固体颗粒经排尘口1离开旋风分离器，经过分离净化的烟气经排气管调节段4、排气管固定段5排出，如第三流股11(内旋流)。

本实施例提供的直流式旋风分离器的气固流动过程如图5所示：含尘气体经进气口7进入旋风分离器中，由直线运动转变为圆周运动。在离心力的作用下，含尘气体在旋风分离器壁与分离器直筒段3及导流体31之间的环隙内进行旋转，如第一流股9(对应分离器直筒段3与导流体31环隙之间气固运动轨迹)，使固体颗粒被甩向筒壁，并随筒壁附近气流(如第二流股10)向下运动，最终经排尘口1排出；经过分离净化的烟气从排气管排出，如第三流股11；其余在排气管外继续向下运动的气流会在底部发生折流，携带部分细小催化剂颗粒向上运动，如第四流股16，当气流速度达到一定程度时，会使折流的细小催化剂颗粒进入排气管内，如第五流股17。

相应地，本申请还提供了上述旋风分离器的调节方法，根据旋风分离器的入口流量变化，通过调节件对排气管调节段4的远离排气管固定段5的一端端部(排气管调节段4底端)的直径进行调控。

可参考地，调节方式可以分为两种：一种为固定档位调节，对应的，设置有固定数目的档位；另一种为无限档位调节，随流量变化不断微调排气管底端直径大小。

在可选的实施方式中，以固定档位(共设五档)调节为例，调节可按以下方式进行：

当进气口7的流量为设计流量的95-105％时，不对排气管调节段4进行调节。此时，连杆6处于0档，保证此流量区间内旋风分离器的高效分离。

当进气口7的流量为设计流量的85-95％时，通过调节件使调节后的排气管调节段4底端的直径较调节前减小10％。具体的，控制系统14输出信号，动力装置15驱动连杆6至+1档，拉动调节片12，使得各调节片12插入至相邻调节片12中(卡接至卡接部中)，使得排气管调节段4底端的直径减小10％，从而减小分离器内旋流直径，增大外旋流范围，减少短路流现象的发生概率，有效提高低气速下的分离效率；同时由于排气管直径减小，排气管内气流切向速度增大，从而减小旋风分离器的压降变化幅度。

当进气口7的流量为设计流量的75-85％时，通过调节件使调节后的排气管调节段4的远离排气管固定段5的一端端部的直径较调节前减小20％。具体的，由控制系统14输出信号，动力装置15驱动连杆6至+2档，拉动调节片12，使得各调节片12插入至相邻调节片12的卡接部中，使得排气管调节段4底端的直径减小20％，提高旋风分离器的分离效率；同时由于排气管直径减小，排气管内气流切向速度增大，从而减小旋风分离器的压降变化幅度。

当进气口7的流量为设计流量的105-115％时，通过调节件使调节后的排气管调节段4的远离排气管固定段5的一端端部的直径较调节前增大10％。具体的，由控制系统14输出信号，动力装置15驱动连杆6至-1档，拉动调节片12，增大各调节片12与相邻调节片12卡接部的距离，使得排气管调节段4底端的直径增大10％，降低排气管内气流的切向速度，从而减小旋风分离器的压降变化幅度。

当进气口7的流量为设计流量的115-125％时，通过调节件使调节后的排气管调节段4的远离排气管固定段5的一端端部的直径较调节前增大20％。具体的，由控制系统14输出信号，动力装置15驱动连杆6至-2档，拉动调节片12，进一步增大各调节片12与相邻调节片12卡接部的距离，使得排气管调节段4底端的直径增大20％，降低排气管内气流的切向速度，减小旋风分离器的压降变化幅度。

试验例1

将传统逆流式旋风分离器与本申请实施例提供的逆流式旋风分离器进行对比试验，实验为常温负压操作，实验气体为空气，粉料选用滑石粉，两种旋风分离器的直径为600mm；调节片12数目为6片，设计流量均为5000Nm³/h。设置入口流量为3800Nm³/h、5000Nm³/h以及6200Nm³/h三种工况条件；对于新型旋风分离器，当入口流量降至3800Nm³/h时，由控制系统14输出信号，动力装置15驱动连杆6调节至+2档；当入口流量增至5200Nm³/h时，由动力装置15驱动连杆6调节至-2档。分别测量两种旋风分离器在相同工况下的分离效率及压降。

试验结果如表1所示。

表1试验结果

试验例2

将传统直流式旋风分离器与本申请实施例提供的直流式旋风分离器进行对比试验，实验为常温负压操作，实验气体为空气，粉料选用滑石粉，两种旋风分离器的直径为300mm；调节片12数目为4片，设计流量均为1800Nm³/h。设置入口流量为1350Nm³/h、1800Nm³/h以及2250Nm³/h三种工况条件；对于新型旋风分离器，当入口流量降至1350Nm³/h时，由控制系统14输出信号，动力装置15驱动连杆6调节至+2档；当入口流量增至2250Nm³/h时，由动力装置15驱动连杆6调节至-2档。分别测量两种旋风分离器在相同工况下的分离效率及压降。

试验结果如表2所示。

表2试验结果

承上，本申请提供的排气管出口面积可调节的逆流式旋风分离器或直流式旋风分离器，在入口流量降低时，可通过调节排气管调节段4底端直径，减小排气部出口面积，降低短路流现象的发生概率，在流量降低时保证较高的分离效率，同时保证旋风分离器压降保持稳定；在入口流量增加时，可通过增大排气部出口面积，保证较高分离效率的同时降低压降，减弱流量变化对于分离效率的影响，维持旋风分离器整体压降的平稳。在保证旋风分离器分离效率和压降的同时，大大拓宽了旋风分离器的工作流量区间，具有较好的应用前景。

综上，本申请提供的旋风分离器及相应的调节方法具有以下优势：

(1)传统旋风分离器(尤其是直流式旋风分离器)排气管底端面积不可调节，当入口流量降低时，传统旋风分离器分离效率与压降都会大幅降低，不利于旋风分离器的平稳运行；而本申请提供的旋风分离器设有排气管调节段4，通过减小排气部的排气管底端面积，提高了气流切向速度，减少了短路流现象的发生概率，低流量下的分离效率可提升1-1.5％(逆流式)或1-1.4％(直流式)；同时整体压降有所上升约2-3KPa(逆流式)或1.3-1.5KPa(直流式)，使得旋风分离器在低流量下的压降变化幅度较小，整个系统运行状态更加平稳。

(2)当入口流量大幅升高时，传统旋风分离器分离效率变化不大，但压降都会大幅升高，而本申请提供的旋风分离器通过增大排气管底端面积，降低排气管内部气流的切向速度，在保证旋风分离器在较高分离效率的同时，降低整体压降，整个系统运行状态更加平稳，与传统逆流式或直流式旋风分离器相比，大流量下的分离效率微降0.3-0.5％，但压降可降低2-3KPa(逆流式)或2-2.5KPa(直流式)。

(3)本申请设计的排气部结构，可以由控制系统14根据入口流量的变化自动控制调节片12，从而调节排气管底端面积大小。调节方式可以分为两种：一种为固定档位调节，设置有固定数目的档位，当流量在一定范围内波动时调节连杆6至相应档位；另一种为无限档位调节，随流量变化不断微调排气管底端直径大小。

(4)本申请设计的排气部结构，保证了旋风分离器在不同流量状态下的高分离效率以及平稳的能耗水平，大大拓展了旋风分离器的有效工作区间，可以应对更加复杂的工况。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种排气管出口面积可调节的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器包括分离部、排气部以及调节件；

所述分离部具有分离器直筒段；

所述排气部包括排气管固定段和排气管调节段；所述排气管固定段与所述分离器直筒段连接且所述排气管固定段的一端伸入所述分离器直筒段内，所述排气管调节段沿所述排气管固定段的伸入方向间隔设置于所述排气管固定段的末端；

所述调节件包括连杆以及伸缩节，所述连杆的一端与所述排气管调节段连接以通过调节所述连杆而带动所述排气管调节段内缩或外扩；所述伸缩节同时连接所述排气管调节段以及所述排气管固定段，以在所述排气管调节段内缩或外扩过程中使所述排气管调节段与所述排气管固定段的相对位置自由改变；

所述排气管固定段与所述分离器直筒段同轴设置；

所述排气管调节段由多片相同的调节片围合而成，多片调节片之间呈配合式的重合结构，所述连杆的一端同时与所有所述调节片连接；

每片所述调节片均具有弧形片本体，每个所述弧形片本体的左右两侧分别设有第一卡接部和第二卡接部，相邻两片所述调节片中位于左边的调节片的所述第二卡接部与位于右边的调节片的所述第一卡接部相互配合；

所述连杆包括垂直段、环段、水平段和吊耳；

所述环段沿所述排气管调节段的周向设置于所述排气管调节段的内侧，所述排气管固定段的管壁开设有通孔，所述水平段的一端穿过所述通孔与所述环段连接，所述吊耳与所述调节片的表面连接，所述垂直段位于所述排气管内侧且所述垂直段的两端分别与所述吊耳以及所述环段连接；

所述吊耳与所述调节片的高度方向的中间区域表面连接；

所述分离器直筒段的上部设有进气口；

所述进气口为矩形入口；

所述进气口的进气方向为切向进气；

所述分离器直筒段的内径为300-2000mm；

所述进气口的长度为所述进气口的宽度的1.5-3.0倍；

所述排气管固定段的内径为所述分离器直筒段的内径的0.3-0.5倍；

所述排气管调节段的远离所述排气管固定段的一端端部的初始直径为所述分离器直筒段的内径的0.3-0.5倍；

所述排气管调节段的远离所述排气管固定段的一端端部在调节后的直径为所述分离器直筒段的内径的0.2-0.4倍；

所述分离器直筒段的高度为所述分离器直筒段的内径的1-5倍；

伸入所述分离器直筒段内的所述排气管固定段的长度为所述分离器直筒段的内径的0.2-0.4倍；

所述排气管调节段的长度为所述分离器直筒段的内径的0.2-0.4倍；

所述分离器直筒段的横截面积为所述进气口的横截面积的4-6倍；

所述旋风分离器还包括控制系统和动力装置；

所述动力装置与所述控制系统电性连接，且所述动力装置与所述连杆的水平段连接；

所述旋风分离器还包括流量计，所述流量计设置于所述进气口处并与所述控制系统电性连接。

2.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，当所述排气管固定段的内径＜150mm时，所述调节片的数量不大于4片；当所述排气管固定段的内径为150-300mm时，所述调节片的数量为4-6片；当所述排气管固定段的内径＞300mm时，所述调节片的数量大于6片；

所述弧形片本体与所述排气管固定段在竖直方向的夹角为0-45°。

3.根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于，所述旋风分离器还包括排尘口；

所述旋风分离器为直流式旋风分离器或逆流式旋风分离器，当所述旋风分离器为直流式旋风分离器时，所述排尘口设置于直流式旋风分离器的所述分离器直筒段的下部；当所述旋风分离器为逆流式旋风分离器时，所述分离部还具有固定连接于所述分离器直筒段的下端的分离器锥段，所述排尘口设置于所述分离器锥段的下部；

所述直流式旋风分离器的所述排尘口呈扇形，所述逆流式旋风分离器的所述排尘口呈圆形。

4.根据权利要求3所述的旋风分离器，其特征在于，所述逆流式旋风分离器的所述分离器锥段的高度为所述分离器直筒段的内径的1.5-5倍；

所述逆流式旋风分离器的所述排尘口的内径为所述分离器直筒段的内径的0.2-0.5倍。

5.一种如权利要求1-4任一项所述旋风分离器的调节方法，其特征在于，包括：根据旋风分离器的入口流量变化，通过调节件对所述排气管调节段的远离所述排气管固定段的一端端部的直径进行调节。

6.根据权利要求5所述的调节方法，其特征在于，调节按以下方式进行：

当进气口的流量为设计流量的95-105%时，不对所述排气管调节段进行调节；

当进气口的流量为设计流量的85-95%时，通过调节件使调节后的所述排气管调节段的远离所述排气管固定段的一端端部的直径较调节前减小10%；

当进气口的流量为设计流量的75-85%时，通过调节件使调节后的所述排气管调节段的远离所述排气管固定段的一端端部的直径较调节前减小20%；

当进气口的流量为设计流量的105-115%时，通过调节件使调节后的所述排气管调节段的远离所述排气管固定段的一端端部的直径较调节前增大10%；

当进气口的流量为设计流量的115-125%时，通过调节件使调节后的所述排气管调节段的远离所述排气管固定段的一端端部的直径较调节前增大20%。