CN209715430U - 一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，包括第一旋流器，所述第一旋流器上设置有第一入口接管和第一溢流管，所述第一溢流管通过第一连接管连接有第三旋流器，所述第三旋流器顶部设置有第二溢流管，第三旋流器底部设置有第二底流管，所述第二底流管通过第二连接管连接有第二旋流器，所述第二旋流器的顶部与第一旋流器的底部连接，第二旋流器的底部设置有第一底流管。本实用新型能够同时提高分离效率和流体处理量，且采用复合型组合形式使整套分离装置结构更紧凑，特别适用于空间有限的区域。

Description

一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置

技术领域

本实用新型涉及旋流器领域，具体涉及一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置。

背景技术

在工程实际应用中，某些关键部位会根据需要对汽水混合气体实施汽水分离，以便满足下一工艺程序的使用。目前汽水分离技术主要包括：降温冷却析出冷凝水、填料吸附和喷淋降温、压差过滤法、添加干燥剂等技术。

降温冷却析出冷凝水技术将高温汽水混合气体通入换热器或冷流体中，通过冷却剂带走热量，降低混合气体的温度，以此来析出冷凝水，该技术效果不明显，换热设备庞大，并且需及时导出析出的冷凝水；填料吸附和喷淋降温技术将高温汽水混合气体通入填料塔中，通过填料粘附水蒸气和喷淋降温作用带走余热，但往往最终的气体湿度较大，分离效果并不理想；压差过滤法使得汽水混合气体经过带有微孔的滤网或者滤布，水蒸汽被拦截，干空气被分离出来，但是随着过滤量增加，过滤材料失效，或者汽水混合气体混有杂质时堵塞微孔导致分离效率逐渐降低，所以压差过滤法需要不定期检查和定期更换过滤材料；添加干燥剂在汽水混合气蒸汽体中湿度过高时，干燥剂很快达到饱和状态而失效，从而丧失分离效果。

流体旋流器是一种常见的利用离心沉降原理的分离设备。具体地，当待分离的两相流体以一定压力进入旋流器内后，产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动；由于粗颗粒与细颗粒之间存在粒度差，其受到离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同，受离心沉降作用，大部分粗颗粒经旋流器底流口排出，而大部分细颗粒由溢流管排出，从而达到分离分级目的。根据待分离流体不同，流体旋流器主要分为固-液，固-气，液-液和气-液旋流器。

现有技术中，为了提高汽水分离旋流装置的分离效率，通常串联连接多个单级汽水分离旋流器；为了提高流体处理量，通常并联多个单级汽水分离旋流器。但是，无论是串联或是并联，不可避免造成整体分离装置的结构冗长，难以适用于空间有限的区域，同时分离装置利用率低，很难同时提高分离效率和流体处理量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，以解决现有技术中通过串联、并联多个单级汽水分离旋流器所造成的整体分离装置的结构冗长，难以适用于空间有限的区域，以及分离装置利用率低，难以同时提高分离效率和流体处理量的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，包括第一旋流器，所述第一旋流器上设置有第一入口接管和第一溢流管，所述第一溢流管通过第一连接管连接有第三旋流器，所述第三旋流器顶部设置有第二溢流管，第三旋流器底部设置有第二底流管，所述第二底流管通过第二连接管连接有第二旋流器，所述第二旋流器的顶部与第一旋流器的底部连接，第二旋流器的底部设置有第一底流管。

现有技术中，单级汽水分离旋流器技术已非常成熟且广泛地应用于工业各领域。例如，公开号为CN207769389U公开的一种汽水分离旋流器，其在使用时含水蒸汽通过进口进入壳体内，蒸汽在壳体内以离心向下倾斜式运动，夹带的水分由于速度降低而分离出，最终干燥清洁的蒸汽从出口排出，被分离的液体经过壳体底部的自动排水器排出。但是，为了提高汽水分离效果或者处理量，通常需要串联或并联多个单级汽水旋流器，造成整个分离系统结构冗长且复杂，难以适用于空间有限的区域，同时，分离系统利用率低，无法同时提高分离效率和流体处理量。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置。其包含有通过连接管连接的第一旋流器、第二旋流器和第三旋流器。其中，第一旋流器、第二旋流器和第三旋流器均为单级旋流器，第一旋流器、第二旋流器和第三旋流器均可采用现有的通用型号的汽水旋流器，例如，泰利公司的FX500型和FX250型水力旋流器，也可以采用CN207769389U公开的旋流器，由于旋流器的内部结构属于现有技术且并不是本实用新型的技术点，在此不再赘述。

第一旋流器、第二旋流器和第三旋流器通过连接管构成循环复合分离系统。具体地，与现有技术相同的是，所述第一旋流器包括第一入口接管和第一溢流管。优选地，第一入口接管切向焊接在第一旋流器的侧壁上，第一溢流管设置在第一旋流器的顶部。与现有技术不同的是，第一溢流管通过第一连接管连接第三旋流器，优选地，第一连接管切向焊接在第三旋流器的侧壁上，所述第三旋流器的顶部设置有第二溢流管，第三旋流器的底部设置有第二底流管，第三旋流器底部的第二底流管通过第二连接管连接第二旋流器，优选地，第二连接管切向焊接在第二旋流器的侧壁上，第二旋流器的顶部与第一旋流器的底部连接，第二旋流器的底部设置有第一底流管。

通过上述结构，第一旋流器、第二旋流器和第三旋流器形成循环复合分离系统。其使用原理及工作过程为：首先，含水蒸汽沿第一入口接管切向进入第一旋流器，在离心力场作用下，含水蒸汽中的水蒸汽等重相介质被甩到第一旋流器的内壁面，沿内壁面旋转向下移动并流入第二旋流器；而受到结构约束的影响，分离后湿度相对较低的空气和部分逃逸的蒸汽等会通过第一溢流管和第一连接管切向进入第三旋流器。之后，在第三旋流器中的产生的分离过程与第一旋流器内的分离过程相似，通过两次离心作用能够明显地提高汽水分离效果，第三旋流器中被进一步分离的密度较小、湿度较低的空气由第二溢流管排出，而未被进一步分离的水蒸汽等重相介质沿第三旋流器的内壁向下移动，通过第二底流管和第二连接管切向进入第二旋流器。随后，从第一旋流器底部流入的未被分离的水蒸汽等重相介质和第三旋流器底部流出的未被进一步分离的水蒸汽等重相介质在第二旋流器内的离心场作用下进一步实现汽水分离，进一步加强离心效果。

通过上述串联和并联相结合的分离方式，融合了串联和并联多个单级旋流器的各自优势，减少了逃逸概率，能够同时提高分离效率和流体处理量，具有处理量大、处理速度快、可连续操作、处理效率高、自动化程度相对较高等优点；同时，采用复合型组合形式使整套分离装置结构更紧凑，特别适用于空间有限的区域。

不仅如此，第一连接管、第二连接管分别切向焊接在第三旋流器和第二旋流器具有如下好处：第一，由于旋流器均通过旋转离心进行分离，因此向下流出的重相介质在流出的时还具有水平方向上的离心力，因此将其设置为切向进入，能使重相介质更好地进入第二旋流器和第三旋流器中，并且进入后，在第二旋流器较小的分离速度下即可达到较高的分离效果，在切向的管道中，重相介质本身具有水平的分速度，进而能有效的提高分离效率；第二，焊接连接能有效地避免因活动构件卡涩而降低分离的效果，除了第一连接管、第二连接管与第三旋流器、第二旋流器的焊接连接以外，第一入口接管、第一溢流管均与第一旋流器焊接，第一旋流器底部出口部分与第二旋流器的溢流出口部分焊接连接。

作为本发明的一种优选设计结构，所述第一旋流器的竖直中轴线和第二旋流器的竖直中轴线共线。该设计使得第一旋流器和第二旋流器设置在同一直线上，该设计的目的在于在第一旋流器的旋转分离过程中，第一旋流器的中间部分形成气柱，重相介质位于其内壁面，第一旋流器和第二旋流器同轴设置，能使重相介质更快速的直接进入第二旋流器中，并且由于该重相介质在第一旋流器中受到的作用力，这样的设置能进一步的提高分离效率，不仅快速将第一旋流器中的蒸汽进行分离，并且还能进一步的提高在第一旋流器中的分离效率。

作为本发明的另一种优选设计结构，所述第一旋流器的竖直中轴线与第三旋流器的竖直中轴线平行；同时，所述第一旋流器和第三旋流器均位于第二旋流器的上方。上述设计不仅使本装置的结构更加紧凑，同时结构更加稳定，分离效果进一步提高。

作为第一连接管的一种优选设计结构，所述第一连接管包括第一弯管和第三入口接管，其中，所述第一弯管一端连接第一溢流管，另一端通过第三入口接管与第三旋流器连接。在本技术方案中，第三入口接管切向焊接在第三旋流器上。

进一步地，第一溢流管和第一弯管，以及第一弯管和第三入口接管之间的连接方式为可拆卸连接。可拆卸连接的方式包括紧固件连接、法兰连接、卡接等，优选地，第一溢流管、第一弯管和第三入口接管之间均采用螺纹法兰连接，通过螺纹法兰连接，使用者可根据实际需求适当增减分离单元，以在区域空间限制内灵活调整分离效率和处理量，进一步提高了装置的利用率和普适性。

作为第二连接管的一种优选设计结构，所述第二连接管包括第二弯管和第二入口接管，其中，所述第二弯管一端连接第二底流管，另一端通过第二入口接管与第二旋流器连接。本技术方案中，第二入口接管切向焊接在第二旋流器上。

进一步地，所述第二底流管和第二弯管，以及第二弯管和第二入口接管之间的连接方式为可拆卸连接。优选地，第二弯管、第二底流管和第二入口接管之间均采用螺纹法兰连接。

进一步地，第一旋流器、第二旋流器、第三旋流器的底部均为直径从上到下逐渐减小的锥形。第二旋流器的下半部结构呈锥形，更有利于凝结成的水及时从第一底流管流出，第一旋流器和第三旋流器的下半部结构呈锥形，能更有利于重相介质从其下方进入第二旋流器中。

进一步地，所述第一溢流管的竖直中轴线与第一旋流器的竖直中轴线共线，第二溢流管的竖直中轴线与第三旋流器的竖直中轴线共线，第二底流管的竖直中轴线与第三旋流器的竖直中轴线共线，第一底流管的竖直中轴线与第二旋流器的竖直中轴线共线。上述优化结构更有利于旋流器中心形成的气柱流出，进一步提高分离效率。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型通过串联和并联相结合复合型结构，融合了串联和并联多个单级旋流器的各自优势，减少了逃逸概率，能够同时提高分离效率和流体处理量，具有处理量大、处理速度快、可连续操作、处理效率高、自动化程度相对较高等优点；同时，采用复合型组合形式使整套分离装置结构更紧凑，特别适用于空间有限的区域；

2、本实用新型中第一入口接管、第二入口接管、第三入口接管均切向焊接在对应的旋流器上，使得重相介质能够更好地进入旋流器内，在较小的分离速度下即可达到较高的分离效果，有效地提高了分离效率；同时，溢流管、底流管与其对应的旋流器，以及第一旋流器和第二旋流器之间均采用焊接连接，能有效地避免因活动构件卡涩而降低分离的效果；

3、本实用新型的第一溢流管、第一弯管和第三入口接管之间均采用螺纹法兰连接；第二弯管、第二底流管和第二入口接管之间均采用螺纹法兰连接，使得使用者可根据实际需求适当增减分离单元，以在区域空间限制内灵活调整分离效率和处理量，进一步提高了装置的利用率和普适性；

4、本实用新型使得第一旋流器和第二旋流器设置在同一直线上，该设计的目的在于在第一旋流器的旋转分离过程中，第一旋流器的中间部分形成气柱，重相介质位于其内壁面，第一旋流器和第二旋流器同轴设置，能使重相介质更快速的直接进入第二旋流器中，并且由于该重相介质在第一旋流器中受到的作用力，这样的设置能进一步的提高分离效率，不仅快速将第一旋流器中的蒸汽进行分离，并且还能进一步的提高在第一旋流器中的分离效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-第一入口接管，2-第一溢流管，3-第一弯管，4-第三入口接管，5-第二溢流管，6-第三旋流器，7-第二底流管，8-第二弯管，9-第二入口接管，10-第一底流管，11-第二旋流器，12-第一旋流器。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提解决现有技术中通过串联、并联多个单级汽水分离旋流器所造成的整体分离装置的结构冗长，难以适用于空间有限的区域，以及分离装置利用率低，难以同时提高分离效率和流体处理量的问题。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“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保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，包括第一旋流器12，所述第一旋流器12上设置有第一入口接管1和第一溢流管2，所述第一溢流管2通过第一连接管连接有第三旋流器6，所述第三旋流器6顶部设置有第二溢流管5，第三旋流器6底部设置有第二底流管，所述第二底流管通过第二连接管连接有第二旋流器11，所述第二旋流器11的顶部与第一旋流器12的底部连接，第二旋流器11的底部设置有第一底流管10。

在使用时，首先，含水蒸汽沿第一入口接管1切向进入第一旋流器12，在离心力场作用下，含水蒸汽中的水蒸汽等重相介质被甩到第一旋流器12的内壁面，沿内壁面旋转向下移动并流入第二旋流器11；分离后湿度相对较低的空气和部分逃逸的蒸汽等会通过第一溢流管2和第一连接管切向进入第三旋流器6。之后，在第三旋流器6中的产生的分离过程与第一旋流器12内的分离过程相似，通过两次离心作用能够明显地提高汽水分离效果，第三旋流器6中被进一步分离的密度较小、湿度较低的空气由第二溢流管5排出，而未被进一步分离的水蒸汽等重相介质沿第三旋流器6的内壁向下移动，通过第二底流管7和第二连接管切向进入第二旋流器11。随后，从第一旋流器12底部流入的未被分离的水蒸汽等重相介质和第三旋流器6底部流出的未被进一步分离的水蒸汽等重相介质在第二旋流器11内的离心场作用下进一步实现汽水分离，进一步加强离心效果，最后重相介质从第一底流管10中排出，而分离的水蒸汽则再次返回至第一旋流器12进行进一步分离。

通过上述串联和并联相结合的分离方式，融合了串联和并联多个单级旋流器的各自优势，减少了逃逸概率，能够同时提高分离效率和流体处理量，具有处理量大、处理速度快、可连续操作、处理效率高、自动化程度相对较高等优点；同时，采用复合型组合形式使整套分离装置结构更紧凑，特别适用于空间有限的区域。

实施例2

在实施例1的基础上，对第一旋流器12、第二旋流器11和第三旋流器6的位置配置关系进行进一步优化。具体地，第一旋流器12的竖直中轴线和第二旋流器11的竖直中轴线共线；所述第一旋流器12的竖直中轴线与第三旋流器6的竖直中轴线平行；所述第一旋流器12和第三旋流器6均位于第二旋流器11的上方。通过上述设置，一方面，使第一旋流器12中的重相介质更快速的直接进入第二旋流器11中，并且由于该重相介质在第一旋流器12中受到的作用力，从而进一步地提高分离效率，实现快速分离第一旋流器12中蒸汽、提高分离效率的目的；另一方面，上述设置不仅使本装置的结构更加紧凑，同时结构更加稳定，分离效果进一步提高。

实施例3

在实施例1或2的基础上，对第一连接管、第二连接管的结构进行进一步优化。具体地，所述第一连接管包括第一弯管3和第三入口接管4，其中，所述第一弯管3一端连接第一溢流管2，另一端通过第三入口接管4与第三旋流器6连接；所述第一溢流管2和第一弯管3，以及第一弯管3和第三入口接管4之间的连接方式为可拆卸连接；所述第二连接管包括第二弯管8和第二入口接管9，其中，所述第二弯管8一端连接第二底流管7，另一端通过第二入口接管9与第二旋流器11连接；所述第二底流管7和第二弯管8，以及第二弯管8和第二入口接管9之间的连接方式为可拆卸连接。

在部分实施例中，第一溢流管2、第一弯管3和第三入口接管4之间均采用螺纹法兰连接；第二弯管8、第二底流管7和第二入口接管9之间均采用螺纹法兰连接，使得使用者可根据实际需求适当增减分离单元，即旋流器，以在区域空间限制内灵活调整分离效率和处理量，进一步提高了装置的利用率和普适性。

实施例4

在上述实施例的基础上，还包括以下改进：第一旋流器12、第二旋流器11、第三旋流器6的底部均为直径从上到下逐渐减小的锥形；所述第一溢流管2的竖直中轴线与第一旋流器12的竖直中轴线共线，第二溢流管5的竖直中轴线与第三旋流器6的竖直中轴线共线，第二底流管7的竖直中轴线与第三旋流器6的竖直中轴线共线，第一底流管10的竖直中轴线与第二旋流器11的竖直中轴线共线。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，包括第一旋流器(12)，所述第一旋流器(12)上设置有第一入口接管(1)和第一溢流管(2)，其特征在于，所述第一溢流管(2)通过第一连接管连接有第三旋流器(6)，所述第三旋流器(6)顶部设置有第二溢流管(5)，第三旋流器(6)底部设置有第二底流管，所述第二底流管通过第二连接管连接有第二旋流器(11)，所述第二旋流器(11)的顶部与第一旋流器(12)的底部连接，第二旋流器(11)的底部设置有第一底流管(10)。

2.根据权利要求1所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，所述第一旋流器(12)的竖直中轴线和第二旋流器(11)的竖直中轴线共线。

3.根据权利要求1所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，所述第一旋流器(12)的竖直中轴线与第三旋流器(6)的竖直中轴线平行。

4.根据权利要求1所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，所述第一旋流器(12)和第三旋流器(6)均位于第二旋流器(11)的上方。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，所述第一连接管包括第一弯管(3)和第三入口接管(4)，其中，所述第一弯管(3)一端连接第一溢流管(2)，另一端通过第三入口接管(4)与第三旋流器(6)连接。

6.根据权利要求5所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，所述第一溢流管(2)和第一弯管(3)，以及第一弯管(3)和第三入口接管(4)之间的连接方式为可拆卸连接。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，所述第二连接管包括第二弯管(8)和第二入口接管(9)，其中，所述第二弯管(8)一端连接第二底流管(7)，另一端通过第二入口接管(9)与第二旋流器(11)连接。

8.根据权利要求7所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，所述第二底流管(7)和第二弯管(8)，以及第二弯管(8)和第二入口接管(9)之间的连接方式为可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，第一旋流器(12)、第二旋流器(11)、第三旋流器(6)的底部均为直径从上到下逐渐减小的锥形。

10.根据权利要求1所述的一种复合型蒸汽发生器汽水旋流分离装置，其特征在于，所述第一溢流管(2)的竖直中轴线与第一旋流器(12)的竖直中轴线共线，第二溢流管(5)的竖直中轴线与第三旋流器(6)的竖直中轴线共线，第二底流管(7)的竖直中轴线与第三旋流器(6)的竖直中轴线共线，第一底流管(10)的竖直中轴线与第二旋流器(11)的竖直中轴线共线。