CN117018762B - 一种微管束除雾方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微管束除雾方法与装置，具体包括以下步骤：准备一个或者多个微分离管，多个微分离管可以相互平行布置；在微分离管的进气端设置一个导流部件，当微分离管内的气流从下向上流过导流部件时，形成两股沿切线方向相对流动的旋转气流，以便实现离心分离的状态。本发明提供的微管束除雾方法，简化了微管束除雾器结构，可以降低加工生产的难度与生产成本，方便现场应用，增加了经济效益。
Description
技术领域
本发明属于气体净化分离技术领域，具体说是涉及一种微管束除雾方法与装置。
背景技术
除尘除雾器用于从气体中分离液体和少量固体颗粒，通常也简称为除雾器，在气体净化领域应用广泛。常见的除雾器中，管束除雾器采用了离心分离的原理，分离效率较高。管束除雾器的常见分离管直径在300mm至600mm范围。
申请号为CN202220000590.8的中国发明专利提出了微管束除尘除雾器的技术方案，其中的微分离管管径为不超过公称直径100mm，微管束除雾器由微分离管与螺旋形导叶组成，与普通的管束除雾器相比，分离效率有较大的提高，可明显降低液滴与尘粒的排放量，同时减少运行时的气体阻力。
申请号为CN202220000590.8的中国发明专利提出的微分离管模块的外形为菱形棱柱、六角棱柱、连体六角棱柱、长方体、管板结构中的一种。
专利申请CN202220000590.8提出的微管束除雾器的螺旋形导叶是螺旋结构，形状复杂，想要注塑生产多个螺旋结构的连体件时，模具设计与加工存在较大的难度，致使其生产成本较高。
因此，简化微管束除雾器的结构，成为本方案重点解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微管束除雾方法，解决了简化微管束除雾器结构的技术问题，可以降低加工生产的难度与生产成本，方便现场应用，增加了经济效益。
一种微管束除雾方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：准备一个或者多个微分离管，多个微分离管可以相互平行布置；
步骤S2：在微分离管的进气端设置一个导流部件，当微分离管内的气流从下向上流过导流部件时，形成两股沿切线方向相对流动的旋转气流，以便实现离心分离的状态。
所述步骤S1中，微分离管为公称直径小于100mm的直管。
所述步骤S2中，所述导流部件由相互交叉的两个半椭圆形板形成，形成交叉板式导叶，两个半椭圆形板在其外侧的中心位置连接；
所述半椭圆形板与水平面的倾角α取值在20°-70°范围。
一种微管束除雾器，包括一个微管束除雾器单体，所述微管束除雾器单体包括微分离管和设置在所述微分离管进口端的导流部件，所述导流部件包括两片相互交叉放置的半椭圆形板，两个所述半椭圆形板的外形尺寸相同；
两片所述半椭圆形板与所述微分离管的中心轴线呈夹角布置，所述微分离管的中心轴线穿过两个所述半椭圆形板的交叉点。
两个所述半椭圆形板的长轴中心贴靠连接。
所述半椭圆形板与所述微分离管的内壁贴合为一体。
所述半椭圆形板与所述微分离管的内壁具有微小的间隙。
一种微管束除雾器集成模块，包括由所述的多个微管束除雾器单体并联拼接组成，多个所述微分离管相互平行，且其管壁依次联结成厚板状。
一种微管束除雾器集成模块，其中的所述微分离管包括沿其中心轴线方向切开的两个半管，两个所述半椭圆形板为分体状结构，其中一个所述半椭圆形板设置在其中一所述半管上，另一个所述半椭圆形板设置在另一所述半管上；若干个半管成排排列，形成片状部件；若干个片状部件叠在一起形成微管束除雾器集成模块。
通常将微分离管设计为垂直放置，气体为从下向上流动，分离出的液体与固体微粒在重力作用下向下流动，以大液滴的形式掉落。然而，经过专门的设计与验证，在解决分离出的固体与液体的流出、冲洗等问题的情况下，微分离管可以设计为朝向其他方向。为了便于理解，本文中都按照气体为从下向上流动来考虑。微分离管内的气流从入口流到交叉的椭圆形板式导流叶片（简称为交叉板式导叶）时，形成两股沿切线方向相对流动的旋转气流，起到离心分离的作用，改变交叉板式导叶的倾斜角度 (倾角α)，可以改变气流旋转速度与运行阻力，在一定的向上气流速度条件下，倾角α越大，气流通过交叉板式导叶的阻力越小，气流的旋转速度也越小，对雾滴的去除率也越低，一般情况下倾角α取值在20°-70°范围。
交叉板式导叶的两片半椭圆形板，其最简化的外形是半椭圆形的平板，实际使用的形状往往会在此基础上做小的修改与优化，例如在局部位置开孔或切角，或在局部位置增加小块的导流翼片，可以改变气流阻力和雾滴分离性能；类似地，把半椭圆形板的局部位置抬高或降低、或增加倒角或圆角、或修剪切去部分边角、或在平板的基础上局部增加凹凸变成阶梯形状，都可以在一定程度上改变微管束除雾器的分离性能与阻力特性。在注塑模具设计时，半椭圆形的导流板还会增加倒角、拔模角度等修改。
本发明的微分离管是公称直径小于100mm的直管，微分离管的长径比没有严格限制，通常在2-10范围，微分离管的内壁不一定是严格的圆柱形，在一些部位可以有内径变化，例如在气体出口附近缩小管径，可以增加雾滴去除率，同时气体运行阻力会有所增加。
因为微管束除雾器单体的数量很多，通常采用注塑生产。注塑生产时，微管束除雾器单体数量很多，不适合作为注塑生产的单个零件，经济合理的方案是注塑生产的单个零件是由多个微管束除雾器单体组成的模块化部件。本发明提出的集成模块方案是，微管束除雾器单体多个并联密集拼接组成，微管束除雾器单体的管壁相互联结成为厚板状的集成模块。微管束除雾器单体外形为圆柱形，在集成模块内紧密排列时呈正三角形排列。厚板状的集成模块的总体外形为菱柱形、六棱柱形、长方体形，或者这些形状的组合体，做成这样的形状是为了便于在分离塔内拼接组合成更大面积的分离层，并能充分有效地利用分离塔内的面积。
大厚板形状的微管束除雾器集成模块通常含成百上千个微管束除雾器单体，集成模块尺寸比较大，直接注塑生产大尺寸的整体集成模块仍有困难。本发明的方案是，集成模块由多个片状部件拼接而成，片状部件是沿着成排的微分离管的中心线构成的平面分割所述的集成模块得到。沿着成排的微分离管的中心线构成的平面，将大块的微管束除雾器集成模块分割成多个外形尺寸相同的片状部件，把片状部件作为注塑生产的单体零件，所需要的模具就小得多。片状部件的外形简单，其中的半椭圆形的板式导叶与拼接面垂直，在设计注塑模具时容易脱模，有利于提高注塑生产的速度。
片状部件一般采用聚丙烯或ABS等工程塑料注塑加工，当然也可以用玻璃钢、柔性混凝土等其他工程材料采用灌注等相适应的工艺制造。在设计片状部件生产用的模具时，还需要根据模具设计的工艺技术特点进行修改完善，例如在一些平板处增加拔模角度、对棱角进行倒圆处理、在片状部件的局部位置增加凹凸形状以便于叠放组装。因为这些常规技术措施不是本发明的关键点，在这里不多述。
本项申请的有益作用是：
（1）生产难度大幅度降低，交叉板式导叶的微管束除雾器单体结构比较简单，同时也比螺旋形导叶的集成模块容易生产，菱柱形、六棱柱形、长方体形的整体模块的生产难度也大幅度降低；
长方体形的整体模块进一步拆分为片状部件的方案，更进一步大幅度降低了微管束除雾器模块的生产难度；
（2）应用方便，交叉板式导叶微管束除雾器模块具有与常见的折流板式除雾器厚度相近，外形为厚板形状，可以做到与折流板式除雾器的安装尺寸基本相同，安装布置非常方便，用交叉板式导叶微管束除雾器模块升级替换常见的板式除雾器，技术上容易实现，升级改造的成本也低；
（3）冲洗方便，交叉板式导叶外形简单，在运行中分离出的灰尘需要用水冲洗时，容易冲洗干净。
附图说明
图1是本发明实施例1中微管束除雾器单体结构图。
图2是本发明中导流板的结构示意图。
图3是本发明实施例2中微管束除雾器集成模块的俯视图。
图4是本发明实施例3中片状部件的主视图。
图5是本发明实施例3中片状部件的俯视图。
其中，附图标记为：1、微分离管；2a、半椭圆形板；2b、半椭圆形板；3、片状部件；4、片状部件。
具体实施方式
为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
实施例1
参见图1和图2，是本发明提出的微管束除雾器单体的结构图。其中半椭圆形板2a与半椭圆形板2b交叉布置在微分离管1中，倾斜角度α为取值为45°，半椭圆形板2a和半椭圆形板2b的厚度选取3mm。图1中所示的两块半椭圆形板2a和半椭圆形板2b与微分离管1的管壁是融为一体的，气流按照图中的箭头方向从微分离管1的下口向上流动，经过半椭圆形板2a与半椭圆形板2b时，将产生旋转运动，在旋转离心力的作用下气体中的微小尘粒和液滴向管壁移动，触碰到管壁时被管壁上的液膜吸收，液膜中的液体在重力作用下向下流动到微分离管1下口后，以大液滴的形式掉落，分离后的气体从微分离管1上口排出，如果半椭圆形板2a和半椭圆形板2b与微分离管1之间不是固定为一体，只要间隙足够小也可达到同样的效果，需要说明的是，图1描绘了交叉板式导叶微管束除雾器的主要特征部分，具体实施的时候还需要在图示的结构基础上增加倒角、倒模等技术细节的处理，才能用于实用模具的设计。
图1中的微分离管1是最简单化的直管，实用的分离管可能会在此基础上增加进出口的圆角，在管道的局部区域增加管径的变化，能对微管束除雾器单体的去除效率、气流阻力产生一定的优化改进。图1中的微分离管1的公称直径不大于100mm，例如内径可以取值50mm，微分离管1高度选取300mm，壁厚选取5mm，上述参数的微管束除雾器单体在设计点工作时，处理10微米雾滴的排放浓度约为管径500mm的普通管束除雾器的20%，且运行时气体阻力更低一些。
实施例2
参见图3，是本发明提出的微管束除雾器集成模块的俯视图。集成模块中的多个微管束除雾器单体并联在一起拼接成一个长方体形的大厚板，除雾器单体在俯视图中为圆形，在尽量密集排布时，相邻的除雾器单体管壁相连构成正三角形。集成模块可以做成一个大的整体零件，整体零件的外形可以是菱形棱柱、六角形棱柱、长方体外形或这些形状的组合，图3中所示为长方体形状。从降低生产难度与生产成本的角度出发，参照图3中所示将集成模块沿着除雾器分离管的中心线分割成若干个片状部件3和片状部件4。其中的片状部件3位于中间部位；片状部件4位于集成模块的两端，一侧与片状部件3相同，另一侧为平面。
图4和图5是微管束除雾器集成模块的片状部件3的简化结构图，包含主视图和俯视图，它适合作为实用的单个注塑零件。片状部件3是由若干个微分离管的半管与半椭圆形导叶并联组成的联体件。从各个方向看，片状部件3没有隐藏的表面，注塑时方便脱模，有利于注塑模具的简化设计、提高后续的注塑生产效率。图4和图5中对片状部件3做了最简化处理，实际生产的片状部件3会更复杂一些，例如会增加倒角、拔模角度；增加安装固定孔；增加一些凹凸形状的部件，使得在堆叠时更容易对齐、不会相对滑动。类似的修改完善在这里不做穷举，而附图4的简化是为了突出本发明的创新部分，更便于描述与理解。
实施例3
图4和图5中，针对具体尺寸举例，如图4中半圆弧形是微分离管1的一半，直径选取50mm，微分离管1高度即主视图中的片状部件总高选取200mm，微分离管1的半圆柱形腔体内有一块半椭圆形板2a，半椭圆形板2a的倾角选取45°，微分离管1的中心线的间距选取55mm。片状部件3的总长度为500mm，高度200mm，厚度为48mm。工程实用的片状部件3含有更多的微分离管1半管，总长度为1-2 m。附图4中片状部件3的拼接面为平面，在拼接时易出现相对滑动对不整齐，因此实际产品会设计一些凹凸部件，使拼接过程更加容易对齐且不会出现相对滑动。类似这样的配套设计还有安装孔的设置、圆角处理等，不是本项技术的关键点，在图4中没有表示出来。
片状部件3和片状部件4还可以通过表面处理技术，通过涂覆某些含氟或含硅的防污染易清洁表面涂层，获得易清洁的表面特性，在分离处理微小尘粒时更容易通过水冲洗将分离出的污物冲洗干净。
需要说明的是，本项发明的微管束除雾器，在实际应用中往往还需要与气体流量（流速）调节装置、水冲洗装置配合起来应用，才能满足工程应用的要求。气体流量调节装置的作用是，在需要处理的气体流量变小时，关闭一部分微管束除雾器，而使余下的微管束除雾器仍工作在分离效率高的气体流速范围。水冲洗装置是从上下两个方向冲洗微管束除雾器，一般是间歇性工作，作用是将分离出的微小固体颗粒冲洗带走，防止沉积在微管束除雾器表面。本发明提出的半椭圆形板2a和半椭圆形板2b外形简单，容易被冲洗干净。
上述的具体实施举例，主要描述了本发明的关键部分结构，对关键部分以外的配套技术做了简化处理。相关技术领域的技术人员在此基础上，针对各种实际应用的特点做出修改完善与参数优化，才能取得好的使用效果。在某些应用场合中，可采用在一个微分离管中设置多级交叉板式导叶的方式，或采用管径从大到小的微管束除雾器集成模块多级叠加的方式，或与丝网除雾器等其他技术组合应用，得到更优化的分离效果与经济性能。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种微管束除雾方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1：准备一个或者多个微分离管(1)，多个微分离管(1)相互平行布置；
步骤S2：在微分离管(1)的进气端设置一个导流部件，当微分离管(1)内的气流从下向上流过导流部件时，形成两股沿切线方向相对流动的旋转气流，以便实现离心分离的状态；
所述微分离管是公称直径小于100mm的直管，所述微分离管的长径比在2-10范围。
2.根据权利要求1所述的微管束除雾方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述导流部件是由相互交叉的两个半椭圆形板形成的交叉板式导叶，两个半椭圆形板的长轴中心贴靠连接。
3.一种微管束除雾装置，其特征在于，至少包括一个微管束除雾器单体，所述微管束除雾器单体包括微分离管(1)和设置在所述微分离管(1)进口端的导流部件，所述导流部件包括两片相互交叉放置的半椭圆形板，两个所述半椭圆形板的外形尺寸相同，所述半椭圆形板的长轴中心贴靠连接；
两片所述半椭圆形板与所述微分离管(1)的中心轴线呈夹角布置，所述微分离管(1)的中心轴线穿过两个所述半椭圆形板的交叉点；
所述微分离管是公称直径小于100mm的直管，所述微分离管的长径比在2-10范围。
4.根据权利要求3所述的微管束除雾装置，其特征在于，所述半椭圆形板与所述微分离管(1)的内壁贴合为一体。
5.根据权利要求3所述的微管束除雾装置，其特征在于，所述半椭圆形板与所述微分离管(1)的内壁具有微小的间隙。
6.根据权利要求4-5任一项所述的微管束除雾装置，其特征在于，所述半椭圆形板有切边角处理。
7.一种微管束除雾器集成模块，其特征在于，由多个权利要求3所述的微管束除雾器单体并联拼接组成，多个所述微分离管(1)相互平行，且其管壁依次联结成厚板状。
8.根据权利要求7所述的微管束除雾器集成模块，其特征在于，所述微分离管(1)包括沿其中心轴线方向切开的两个半管，两个所述半椭圆形板为分体状结构，其中一个所述半椭圆形板设置在其中一所述半管上，另一个所述半椭圆形板设置在另一所述半管上；
若干个半管成排排列，管外壁连成一体形成片状部件；
若干个片状部件叠在一起形成所述的微管束除雾器集成模块。
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