CN114832563A - 净化分离系统及发酵过滤系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本专利公开一种净化分离系统及发酵过滤系统与方法，属于气固分离领域。依次包括冲击式分离系统、进口法兰、旋风管系统、出口法兰及过滤棉；旋风管系统的进口端通过进口法兰与冲击式分离系统连接，出口端通过出口法兰与管道连接；夹杂着颗粒的气流进入到冲击式分离系统中，颗粒经冲击体后，在圆环的壁面和外筒壁之间不断反弹后被分离而出，实现粗粉分离；随后经旋风管系统进行旋风分离，实现细粉分离；对于依然无法去除的颗粒，通过过滤棉实现最后分离。本发明通过三种不同的气固分离方式，更加高效的对颗粒进行分离，提高系统经济性。
Description
技术领域
本专利涉及发酵行业的净化分离系统，属于气固分离领域。
背景技术
在生物、医药等发酵行业中，空气含有大量的微尘粒子，同时，碳钢管道因为长久使用后生锈，会脱落大量的锈粉颗粒，这些颗粒的存在，使发酵过程中产生染菌现象，导致系统设备非正常运行，缩短使用寿命，降低企业的产品质量，增大了系统的管理成本。因此，对于如何去除固体颗粒、获得无菌空气，保证膜过滤器的正常运行，是发酵行业必须解决的难题。
目前对于发酵行业的空气净化系统，大部分使用的是过滤分离技术，即在空气流经的通道中加入滤网。这种技术操作简单，但是过滤分离因除尘材料的老化、破损、堵塞以及需要定期更换等问题，致使成本较高。并且，过滤除尘器会因过滤材料的清洗不良或进气分配不均等原因，导致阻力过大。所以，为满足市场需求，迫切需要高效、经济、可靠的气固分离设备。
发明内容
本发明提供一种高效的净化分离系统，可适用于发酵过程中不同种类、不同粒径的颗粒分离，其优点是通过设置三种不同的气固分离方式，对不同粒径范围的颗粒进行分离过滤，延长过滤材料的使用期限。本发明具有分离效率高、经济性好、工艺完善、操作简单等特点，较其他除尘系统对固体颗粒可以进行更妥善的收集和排出。
一种净化分离系统，其特征在于：依次包括冲击式分离系统、进口法兰、旋风管系统、出口法兰及过滤棉；
其中旋风管系统的进口端通过进口法兰与冲击式分离系统连接，出口端通过出口法兰与含过滤棉的管道连接；
所述冲击式分离系统包括外筒壁，其内部沿自进气侧到出气侧中心轴线依次包括冲击体、呈线性分布且尺寸依次增大的若干圆环及出口管；其中冲击体为尖端指向与流体方向相反的圆锥体；若干圆环为渐扩式环形结构；出口管固定安装于冲击式分离系统的尾端；
所述旋风管系统从管道进气侧至出气侧依次包括前端固定的前夹板、阵列式旋风管、以及后端固定的后夹板；其中阵列式旋风管中的单个旋风管单元以管道中心为原点，呈圆形阵列分布；单个旋风管单元自进气侧至出气侧依次由旋风子单元、旋风筒单元及排气管单元组成；
其中旋风子单元处于旋风筒单元的内部中心位置，排气管单元固定安装于旋风筒单元的出口端；
其中前夹板用来固定阵列式旋风管的旋风筒单元，后夹板用于固定阵列式旋风管的排气管单元。
用于发酵过滤系统的方法，其特征包括以下过程：在发酵过程中，夹杂着颗粒的主气流经过空压机前处理器、压缩机、储气罐、冷却器和加热器后，进入到净化分离系统中；
在净化分离系统中，夹杂着颗粒的气流进入到冲击式分离系统中，首先由于冲击体的阻挡，流体四散向前运动，粒径较大的颗粒由于惯性作用，撞击到外筒壁上，之后又不断地反弹到圆环的壁面上，最后被分离排出系统，实现最初的粗粉分离；粒径较小的颗粒随主气流进入到出口管中；
从冲击式分离系统流出的气流进入至旋风管系统中，由于前夹板的阻挡，气流只能进入到阵列式旋风管中，经过旋风分离，颗粒流被分离至旋风筒单元的近壁面，之后被分离而出，实现二次分离，主气流经排气管单元排出；
对于依然无法分离的颗粒，通过管道内的过滤棉实现最后分离，经过滤后达到一体式折叠过滤器，无菌的纯净空气经过止逆装置后送入发酵罐用于发酵。
一种净化分离系统，其特征在于：冲击式分离系统中的冲击体沿轴向的夹角大于圆环沿轴向的夹角，以减小冲击体尺寸，降低成本，同时使发生弹性碰撞的颗粒能够获得更大的弹性力；
尺寸最小的圆环直径要小于冲击体的直径，尺寸最大的圆环的内径大于出口管的直径，使更多的颗粒发生弹性碰撞，并壁面发生弹性碰撞的颗粒反混到主流区。
一种净化分离系统，其特征在于：空气前处理器、压缩机、储气罐、冷却器和加热器依次通过管道相接；加热器与冲击式分离系统进口处连接；
过滤棉之后与一体式折叠过滤器相接，一体式折叠过滤器后接止逆装置，止逆装置后通过管道与发酵罐连接；
冲击式分离系统、旋风管系统均有排出颗粒的连接管道，连接管道上设有截止阀，以保证颗粒不会反混到主气流中，也避免外界的气流干扰系统运行。
一种净化分离系统，其特征在于：阵列式旋风管的排气管单元的形式有多种，包括渐扩型、直筒型和混合型等，均可适用于本专利；
阵列式旋风管的阵列形式有多种，包括圆形阵列、方形阵列或线性阵列等，均可适用于本专利。
有益效果：夹杂着颗粒的主气流，经冲击式分离系统分离后，将粒径较大的粗粉分离；又经旋风管系统的旋风分离后，实现细粉分离；对于依然无法分离的颗粒，最后经过过滤棉捕获后，获得无菌的纯净空气；本发明设计的净化分离系统，操作陈本低，压降较小，管理便捷，具有良好的经济性，同时，经过三级分离，实现了粗粉细粉分离效果，分离效率高，增加整个发酵系统的运行寿命，提高了发酵行业的产品质量。
附图说明
图1为净化分离系统的流程图；
图2为冲击式分离系统示意图；
图3为旋风管系统主视图；
图4为阵列式旋风管示意图；
图5为旋风管系统内部示意图；
图6为圆环示意图；
图7为单个旋风管单元示意图；
图中标号名称：1空压机前处理器、2压缩机、3储气罐、4冷却器、5加热器、6冲击式分离系统、7旋风管系统、8过滤棉、 9一体式折叠过滤器、10止逆装置、11发酵罐、61外筒壁、62冲击体、63圆环、64出气口、71进口法兰、72前夹板、73阵列式旋风管、74后夹板、75出口法兰、731旋风子单元、732旋风筒单元、733排气管单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细说明：
依次包括冲击式分离系统6、进口法兰71、旋风管系统7、出口法兰75及过滤棉8；
其中旋风管系统7的进口端通过进口法兰71与冲击式分离系统6连接，出口端通过出口法兰75与含过滤棉8的管道连接；
所述冲击式分离系统6包括外筒壁61，其内部沿自进气侧到出气侧中心轴线依次包括冲击体62、呈线性分布且尺寸依次增大的若干圆环63及出口管64；其中冲击体62为尖端指向与流体方向相反的圆锥体；若干圆环63为渐扩式环形结构；出口管64固定安装于冲击式分离系统6的尾端；
所述旋风管系统7从管道进气侧至出气侧依次包括前端固定的前夹板72、阵列式旋风管73、以及后端固定的后夹板74；其中阵列式旋风管73中的单个旋风管单元以管道中心为原点，呈圆形阵列分布；单个旋风管单元自进气侧至出气侧依次由旋风子单元731、旋风筒单元732及排气管单元733组成；
其中旋风子单元731处于旋风筒732单元的内部中心位置，排气管单元733固定安装于旋风筒单元732的出口端；
其中前夹板72用来固定阵列式旋风管73的旋风筒单元732，后夹板74用于固定阵列式旋风管73的排气管单元733；
空气前处理器1、压缩机2、储气罐3、冷却器4和加热器5依次通过管道相接；加热器5与冲击式分离系统6进口处连接；
过滤棉8之后与一体式折叠过滤器9相接，一体式折叠过滤器9后接止逆装置10，止逆装置10后通过管道与发酵罐11连接。
发酵过程中，在经过空压机前处理器1、压缩机2、储气罐3、冷却器4和加热器5后，夹杂着颗粒的主气流进入到净化分离系统6中；
在净化分离系统6中，由于冲击体62的阻挡，粒径较大的颗粒由于惯性作用，撞击到外筒壁61上，之后又不断地反弹到圆环63的壁面上，在外筒壁61与圆环63的连续反弹后，最终被分离排出，实现最初的粗粉分离；粒径较小的颗粒随主气流进入到出口管64中；
从冲击式分离系统6流出的气流进入至旋风管系统7中，由于前夹板72的阻挡，气流只能进入到阵列式旋风管73中，经过旋风子单元731分离，颗粒流被分离至旋风筒单元732的近壁面，之后被分离而出，实现细粉二次分离，主气流经排气管单元733排出；
对于依然无法去除的颗粒，通过管道内的过滤棉8实现最后分离，经过滤后达到一体式折叠过滤器9，无菌的纯净空气经过止逆装置10后送入发酵罐11用于发酵。
以上所述仅为本专利的具体实施方式，并非用以限定本专利的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本专利的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种净化分离系统，其特征在于：
依次包括冲击式分离系统（6）、进口法兰（71）、旋风管系统（7）、出口法兰（75）及过滤棉（8）；
其中旋风管系统（7）的进口端通过进口法兰（71）与冲击式分离系统（6）连接，出口端通过出口法兰（75）与含过滤棉（8）的管道连接；
所述冲击式分离系统（6）包括外筒壁（61），其内部沿自进气侧到出气侧中心轴线依次包括冲击体（62）、呈线性分布且尺寸依次增大的若干圆环（63）及出口管（64）；其中冲击体（62）为尖端指向与流体方向相反的圆锥体；若干圆环（63）为渐扩式环形结构；出口管（64）固定安装于冲击式分离系统（6）的尾端；
所述旋风管系统（7）从管道进气侧至出气侧依次包括前端固定的前夹板（72）、阵列式旋风管（73）、以及后端固定的后夹板（74）；其中阵列式旋风管（73）中的单个旋风管单元以管道中心为原点，呈圆形阵列分布；单个旋风管单元自进气侧至出气侧依次由旋风子单元（731）、旋风筒单元（732）及排气管单元（733）组成；
其中旋风子单元（731）处于旋风筒（732）单元的内部中心位置，排气管单元（733）固定安装于旋风筒单元（732）的出口端；
其中前夹板（72）用来固定阵列式旋风管（73）的旋风筒单元（732），后夹板（74）用于固定阵列式旋风管（73）的排气管单元（733）。
2.根据权利1所述的净化分离系统，其特征在于：
冲击式分离系统（6）中的冲击体（62）沿轴向的夹角大于圆环（63）沿轴向的夹角；尺寸最小的圆环（63）直径要小于冲击体（62）的直径，尺寸最大的圆环（63）的内径大于出口管（64）的直径。
3.利用权利1所述的用于发酵过滤的净化分离系统的发酵过滤系统，其特征在于：
空气前处理器（1）、压缩机（2）、储气罐（3）、冷却器（4）和加热器（5）依次通过管道相接；加热器（5）与冲击式分离系统（6）进口处连接；
过滤棉（8）之后与一体式折叠过滤器（9）相接，一体式折叠过滤器（9）后接止逆装置（10），止逆装置（10）后通过管道与发酵罐（11）连接；
冲击式分离系统（6）、旋风管系统（7）均有排出颗粒的连接管道，连接管道上设有截止阀，以保证颗粒不会反混到主气流中，也避免外界的气流干扰系统运行。
4.根据权利3所述的用于发酵过滤系统的方法，其特征包括以下过程：
在发酵过程中，夹杂着颗粒的主气流经过空压机前处理器(1)、压缩机(2)、储气罐(3)、冷却器(4)和加热器(5)后，进入到净化分离系统中；
在净化分离系统中，夹杂着颗粒的气流进入到冲击式分离系统（6），首先由于冲击体（62）的阻挡，流体四散向前运动，粒径较大的颗粒由于惯性作用，撞击到外筒壁（61）上，之后又不断地反弹到圆环（63）的壁面上，最后被分离排出系统，实现最初的粗粉分离；粒径较小的颗粒随主气流进入到出口管（64）中；
从冲击式分离系统（6）流出的气流进入至旋风管系统（7）中，由于前夹板（72）的阻挡，气流只能进入到阵列式旋风管（73）中，经过旋风子单元（731）旋风分离，颗粒流被分离至旋风筒单元（732）的近壁面，之后被分离而出，实现二次分离，主气流经排气管单元（733）排出；
对于依然无法去除的颗粒，通过管道内的过滤棉（8）实现最后分离，经过滤后达到一体式折叠过滤器（9），无菌的纯净空气经过止逆装置（10）后送入发酵罐（11）用于发酵。
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