CN117942666A - 一种治理大气污染的高效气液分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种治理大气污染的高效气液分离器，属于环境污染治理技术领域，涉及一种治理大气污染的高效气液分离器新设备，具体应用于生活垃圾处理、污水处理及工业生产等工艺过程，对装置运行中产生的有害气体污染进行治理。主要部件包括进气管、外旋流板、旋流板上固定板、内旋流板、气体出口、上锥体、中心圆筒、分离器筒体、下锥体、排液口和旋流板下固定板；本装置利用离心分离原理，设置了两层旋流板和中心圆筒，具有三重离心分离效果；适用于大气量工艺过程，能满足大型工业和环境治理工程对气液分离器的要求，分离范围广，分离效率高；结构更简单，设备阻力更小，不易阻塞，不需要更换设备部件，操作方便，维修量小，易于维修，设备投资小，运行费用低；运行周期长，不产生二次污染。

Description

一种治理大气污染的高效气液分离器

技术领域

本发明属于属于大气污染治理技术领域，涉及一种治理环境污染的高效气液分离器新设备，具体应用于生活垃圾处理、污水处理及工业生产等工艺过程，对装置运行中产生的有害气体污染进行治理。

背景技术

在工业生产和环境治理工程，气体净化是常见的工艺过程。以VOCs污染治理为例，含有VOCs的待处理工艺气体中常常又含有大量雾状形态的微粒水滴，甚至可能含有烟尘、焦油和其他有害物质。在工艺气体被输送和后续加工中，随着温度降低、压力增加及其他工艺条件的变化，微粒水滴将凝聚成大水滴，并聚集成液态凝结水，沉积在管道、设备及其他工艺装备中。凝结水中一般含有高浓度VOCs、烟尘、焦油和其他有害物质，一方面对可能对工艺准备造成危害，损害后续加工工艺，另一方面造成工艺气体浓度超标。如果直接排放，则造成排放尾气VOCs、烟尘、焦油和其他有害物质的浓度超标。在大型工业生产和大的环境治理工程中，工艺气体中液态物质对于大型高转速输送风机的破坏尤为严重。因此，应用气液分离设备，将工艺气体中的微粒水滴进行分离，成为工业生产和环境治理工程中气体净化的重要工艺过程。

常见的气液分离器可以分为重力分离器和介质过滤分离器两种。重力分离器包括重力沉降分离器、离心分离器、挡板分离器和叶片分离器。介质过滤分离器包括填料分离器、丝网分离器、微孔过滤分离和吸附分离器。现有的重力分离器一般适用于大气量的工艺过程，设备结构较为简单，阻力小、不易阻塞、操作方便、易于维修。但仅对于粒径较大的液态粒子分离效果较好，不能有效分离粒径小于200μ的液态粒子，总体分离效率较低。介质过滤分离器般适用于小气量的工艺过程，可以有效分离各种粒径的液态粒子，对于小于200μ的液态粒子也可以有效分离，总体分离效率较高。但是介质过滤分离器一般设备结构较为复杂，由于填料、丝网或者其他过滤介质存在，对工艺气体的阻力较大，介质层易阻塞，需要定期清理、维修。

近年来，为了达到气液分离器大型化、分离范围广、效率高、结构简单，阻力小、不易阻塞、操作方便、易于维修的目标，工业企业及科研单位的技术进行了大量的科学实验，在现有气液分离器的基础上，改进和研发新的气液分离器，虽然取得了一定的成果，但仍然存在许多技术问题需要解决。

已经授权的实用新型专利，CN213101178U公布了“一种羽叶式气液分离器”，利用惯性力原理来实现分离效果，其核心技术是设置了一种波形分离片，用于提升分离器抗堵塞性能，降低分离器的阻力，提升分离器的操作弹性，减少二次夹带的风险，进而提高分离效率、运行稳定性和流体的处理能力。 刚刚公开的发明专利“一种气液分离器”（CN114939307A），公开了一种叶片气液分离器，设置了内直板叶片、弧形叶片、外直板叶片、侧挡板等部件，通过流体流向改变、动能碰撞、吸附聚结、重力沉降而实现提高分离效率。但是，以上两种设备仍然存在结构复杂、阻力易上涨、设备投资大、运行费用高的缺点。

发明内容

本项申请推荐“一种治理大气污染的高效气液分离器”，其特点是结构简单，适用于大气量工艺过程，分离范围广、分离效率高；设备阻力小、不易阻塞、操作方便、易于维修；设备投资小，运行费用低；长周期运行，不需要更换设备部件，不产生二次污染；可以满足工业生产装置的大型化和大的环境治理工程的建设需要。为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种治理大气污染的高效气液分离器，其特征在于主要部件包括：进气管、 外旋流板、旋流板上固定板、内旋流板、气体出口、上锥体、中心圆筒、分离器筒体、下锥体、排液口、旋流板下固定板、。

进一步地，与传统的气液分离器不同，本项技术发明的气液分离器核心部件为分离器筒体、外旋流板、内旋流板和中心圆筒；如图1所示，四个部件为同心圆结构布置，中心圆筒居于中心，内旋流板、外旋流板和分离器筒体依次居于外侧，通过旋流板上固定板和旋流板下固定板连接固定成一个整体。

进一步地，内旋流板和外旋流板为设置了90°缺口的同心圆筒体，工艺气体从缺口进入。

进一步地，分离器筒体为一圆柱筒体，居于最外侧，其下部设置了进气管，底部连接下锥体和排液口；分离器筒体上部连接上锥体和气体出口。

所述一种治理大气污染的高效气液分离器，充分利用了离心分离原理，由于设置了两层旋流板和中心圆筒，具有三重离心分离效果；一般离心分离器的中心位置属于分离死角，处于中心位置的液体粒子不能被分离，造成分离器效率下降；本发明设置中心圆筒，占据了死角位置，克服了这一缺陷。

进一步地，与普通的离心分离器不同，由于在分离器筒体内增加了内旋流板、外旋流板，相当于液体粒子到达筒壁的距离缩短到原来的1/3,效率得到大大提高。同时，分离器筒体内的空间变化不大，气流速度基本不变，阻力也不会上升。

所述一种治理大气污染的高效气液分离器的运行特征为：工艺气体从进气管进入分离器筒体的下部，沿筒体切线方向，再进入由外旋流板和内旋流板分割成的三个通道，含液气体在分离器筒体和旋流板的导流作用下，产生高速旋转；此时由于离心力的作用，将密度大于气体的液滴甩向桶体和旋流板壁，液滴一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落，进入下锥管，最终从排液口排出分离器。

进一步地，工艺气体在三个通道中呈螺旋式上升运动，液滴不断在分离器筒体和旋流板筒壁上聚集，并顺着筒壁向下流，得到气液分离效果。工艺气体到达分离器筒体上部，气流方向改变为向上运动，气流速度从约20m/s降低到大约1m/s，避免了二次液滴夹带的产生。最终工艺气体通过上锥体，从气体出口排出。

本发明的有益效果

与现有技术比较，本发明有以下有益效果。

适用于大气量工艺过程，能满足大型工业和环境治理工程对气液分离器的要求，分离范围广，分离效率高。

与现有的羽叶式分离器、叶片式分离器相比较，结构更简单，设备阻力更小，不易阻塞，不需要更换设备部件。

操作方便，维修量小，易于维修。

设备投资小，运行费用低。

运行周期长，不产生二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为一种治理大气污染的高效气液分离器示意图，图中标号与实体部件的对应关系为：1.进气管； 2.外旋流板；3.旋流板上固定板；4.内旋流板；5.气体出口；6.上锥体；7.中心圆筒；8.分离器筒体；9.下锥体；10.排液口；11.旋流板下固定板。

具体实施方式

如附图1所示，本项专利“一种治理大气污染的高效气液分离器”的主要部件包括：进气管（1）； 外旋流板（2）；旋流板上固定板（3）；内旋流板（4）；气体出口（5）；上锥体（6）；中心圆筒（7）；分离器筒体（8）；下锥体（9）；排液口（10）；旋流板下固定板（11）。

与传统的气液分离器不同，本项技术发明的气液分离器核心部件为分离器筒体（8）、外旋流板（2）、内旋流板（4）、中心圆筒（7）。如图1所示，四个部件为同心圆结构布置，中心圆筒（7）居于中心，内旋流板（4）、外旋流板（2）和分离器筒体（8）依次居于外侧，通过旋流板上固定板（3）和旋流板下固定板（11）连接固定成一个整体。内旋流板（4）和外旋流板（2）为设置了90°缺口的同心圆筒体，工艺气体从缺口进入。分离器筒体（8）为一圆柱筒体，居于最外侧，其下部设置了进气管（1），底部连接下锥体（9）和排液口（10）。分离器筒体（8）上部连接上锥体（6）和气体出口（5）。

“一种治理大气污染的高效气液分离器”充分利用了离心分离原理，由于设置了两层旋流板和中心圆筒，具有三重离心分离效果。一般离心分离器的中心位置属于分离死角，处于中心位置的液体粒子不能被分离，造成分离器效率下降。本技术设置中心圆筒（7），占据了死角位置，克服了这一缺陷。与普通的离心分离器不同，由于在分离器筒体（8）内增加了两道旋流板（4）（2），相当于液体粒子到达筒壁的距离缩短到原来的1/3,效率得到大大提高。同时，分离器筒体（8）内的空间变化不大，气流速度基本不变，阻力也不会上升。

“一种治理大气污染的高效气液分离器”运行时，工艺气体从进气管（1）进入分离器筒体（8）的下部，沿筒体切线方向，再进入由外旋流板（2）和内旋流板（4）分割成三个通道。含液气体在分离器筒体（8）和旋流板（4）（2）的导流作用下，产生高速旋转。此时由于离心力的作用，将密度大于气体的液滴甩向桶体和旋流板壁，液滴一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落，进入下锥管（9），最终从排液口（10）排出分离器。工艺气体在三个通道中呈螺旋式上升运动，液滴不断在分离器筒体（8）和旋流板（4）（2）筒壁上聚集，并顺着筒壁向下流，得到气液分离效果。工艺气体到达分离器筒体（8）上部，气流方向逐步改变为向上运动，气流速度从约20m/s降低到大约1m/s，避免了二次液滴夹带的产生。最终工艺气体通过上锥体（6），从气体出口（5）排出。

应用实例：某大型生活垃圾处理项目，对工艺过程产生VOCs尾气进行处理，尾气主要为空气，含有微量H₂S，H₃N，VOCs。在尾气进入主风机以前，需要除去工艺气体中的微小液滴，以保证后续工艺的正常进行。实施数据如下。

基础数据：

风量： 60000 m3/h

介质水含量：10%

温度： 35℃

压力： 98kPa。

气液分离器设计工艺数据：

分离器筒体直径： 3000 mm

总高度： 5000 mm

外旋流板直径： 2400 mm

内旋流板直径： 1800 mm

中心圆筒直径： 900 mm

气体出口直径： 1200 mm

进气管直径： 900 mm

排液口直径： 200 mm 。

实施结果数据：

风量： 60000 m3/h

进口气速 ： 20 m/s

出口气速 ： 12 m/s

设备阻力 ： 300Pa

液体粒子除去效率：95% 。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“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，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。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种治理大气污染的高效气液分离器，其特征在于：其主要部件进气管（1）； 外旋流板（2）；旋流板上固定板（3）；内旋流板（4）；气体出口（5）；上锥体（6）；中心圆筒（7）；分离器筒体（8）；下锥体（9）；排液口（10）；旋流板下固定板（11）。

2.根据权利要求1所述的一种治理大气污染的高效气液分离器，其特征在于：分离器筒体（8）、外旋流板（2）、内旋流板（4）和中心圆筒（7）四个部件为同心圆结构布置，中心圆筒（7）居于中心，内旋流板（4）、外旋流板（2）和分离器筒体（8）依次居于外侧，通过旋流板上固定板（3）和旋流板下固定板（11）连接固定成一个整体。

3.根据权利要求1所述的一种治理大气污染的高效气液分离器，其特征在于： 内旋流板（4）和外旋流板（2）为设置了90°缺口的同心圆筒体，工艺气体从缺口进入，呈螺旋状向上运动。

4.根据权利要求1所述的一种治理大气污染的高效气液分离器，其特征在于： 分离器筒体（8）为一圆柱筒体，居于最外侧，其下部设置了进气管（1），底部连接下锥体（9）和排液口（10）；分离器筒体（8）上部连接上锥体（6）和气体出口（5），完成气液分离后液体从排液口（10）排出，气体从气体出口（5）送往后续装置。