CN210935442U - 一种低处理气量时保持高效率的旋风分离器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及旋风分离器技术领域，提供了一种低处理气量时保持高效率的旋风分离器系统，包括进气口管线、支路管线、气量调节阀、气量调节控制器、分离器压降监测器、旋风分离器、排气管线、卸灰阀。所述的分离器压降监测器通过信号线与气量调节控制器相连，气量调节控制器通过信号线与气量调节阀相连。工作时，气量调节控制器依据分离器压降监测器实时监测的旋风分离器工作压降信号驱动气量调节阀工作，控制由支路管线补充给旋风分离器的气量，使通过旋风分离器的气量保持稳定。本实用新型解决了现有技术的旋风分离器在低处理气量时分离效率降低的问题，无需人工操作、简单实用、投资少、效果好；可用于旋风分离器的新设计和改造。

Description

一种低处理气量时保持高效率的旋风分离器系统

技术领域

本申请涉及旋风分离器技术领域，尤其涉及在一种低气量时使旋风分离器保持高效率的旋风分离器系统。

背景技术

旋风分离器是用于气固或者气液体系及气液固体系非均相分离的一种常用设备，其工作原理是，利用气流切向进入分离器造成的旋转运动，使受较大离心力的固体颗粒(或液滴)甩向分离器壁面，从而与气流分开，再沿分离器壁面下行落至锥体下部的排尘口，离开分离器；中心较干净的气流旋转上行，最后从分离器顶部的中心排气管排出。旋风分离器具有结构简单、造价低廉、效率较高、压降适中，可用于高温、高压、高颗粒浓度、高磨损、高腐蚀等苛刻的工艺环境，操作简单、维护少等优点，已广泛应用于过程工业、环境保护等各个领域。但旋风分离器也存在一些不足，例如，对操作气量大波动工况的适应性差，分离效率随操作气量的变化较大。因为，旋风分离器的处理气量由零增加，其分离效率先是随气量增加而增加；当达到某一气量(称为最大效率气量，Q_maxe)时效率达到最大，然后气量再增加，效率却下降；旋风分离器的压降则随处理气量的增加一直增大，具体如附图1所示。也就是说，旋风分离器只有在略低于其最大效率气量的气量下操作才能实现最佳的节能减排效果。低气量(低于最大效率处理气量较多)时，虽然旋风分离器的压降较低，但效率也低，颗粒跑损多，经济效益差；若处理气量大于最大效率处理气量，不但效率低而且压降高，因此，任何时候，旋风分离器都应该避免在处理气量大于最大效率处理气量的情况下操作。

针对实际生产过程中的操作波动、装置开停工等引起的旋风分离器处理气量波动、流量大幅度变化，从而导致旋风分离器的分离效率不稳定、效率降低、颗粒跑损增大的问题，本领域的技术人员已提出了一些解决方案。如，专利1(专利申请号201721819403.4)公开了“一种自调节式旋风分离器”，当安装在旋风分离器排气口处的灰尘传感器监测到排气口处灰尘浓度较高时，则将监测的浓度信息通过转换器转换成步进电机转动的信号，利用步进电机来控制安装在旋风分离器进风口的调节板转动，使得进风管的通气孔扩大或减小，达到控制进风量的目的，以解决进风管处的风压过大时，出风管处排出的空气中夹杂较多杂质的问题，并且无需人工操作，使用较为方便。又如，专利2(专利申请号201611077274.6)公开了一种“过滤效果可自动调整的旋风分离器及方法”，即在旋风分离器的排气口安装光电传感器，利用光电传感器监测排气口排出气体的透光度(也即颗粒浓度)，并将信号传递给自动控制单元处理，驱动调节凸轮带动流量调节珊板转动从而调节进气管的含尘气体流速，以保持进口气速稳定；同时通过驱动调整齿轮调节中心内筒在分离器内的插入深度，以达到对旋风分离器过滤效果(即分离效率)的实时自动控制。但这些方案都存在一些缺陷：一是只适用于气量过大、或风压过大的情况，不能解决气量过低导致的旋风分离器效率下降的问题，如，旋风分离器处理气量严重低于设计(预定)气量，装置开工期间装置工艺气量从零增加到正常气量、停工期间工艺气量逐渐降为零的情况；二是监控系统复杂，灰尘传感器和光电传感器的测量精度、准确性都不高，且价格较贵；三是采用进风口调节板来控制进风管处风压过大时的进风量，或用流量调节珊板来控制进气流速，利用的都是节流原理，这将产生节流损失，额外增加能耗；而且需要旋风分离器处理的气量往往都是根据生产工艺要求确定的，是不能随意改变或限制的，靠增加气流的流出阻力来改变气量还可能对生产工艺造成影响。因此，现有技术的这些方案实用性较差，需要进一步技术创新。

发明内容

本申请提供一种在低处理气量时使旋风分离器自动保持高效率的旋风分离器系统，并且简单、易于实施。

为了实现上述目的，本申请采用了如下技术方法及系统：

一种在低处理气量时下使旋风分离器自动保持高效率的系统，其特征在于：(1)所述的旋风分离器按其最大效率气量Q_maxe设计，即取所涉及的生产装置波动气量的最大值Q_1max≤Q_maxe，并且Q_1max≈Q_maxe，按气量Q_1max设计此旋风分离器；(2)所述的旋风分离器含尘气体进口与排气口均设置压力监测器接口，采用压差监测器实时监测旋风分离器的压降 PD；在所述的旋风分离器进口管线上设置支路管线及气量调节阀、气量调节控制器。因为，依据图1所展示的旋风分离器操作-性能关系特性曲线：只要旋风分离器各部分的几何结构尺寸一定，那么其压降PD与处理气量Q之间的关系就一定(即，旋风分离器的压降

其中，ξ、ρ_g、Q、A_i分别是该旋风分离器的阻力系数、进口含尘气体密度、旋风分离器的处理气量、进口面积)。所以，根据实时监测的旋风分离器压降PD数值实时调节支路气量Q₂大小，就可实现实时、自动调节旋风分离器器处理气量Q的大小、或维持Q值恒定不变(因为恒有Q≡Q₁+Q₂)，而不论生产装置产生的工艺气量Q₁发生何种程度的波动。

工作时，当由生产装置产生、进入所述旋风分离器的工艺气量Q₁发生较大波动或装置开、停工时(开工时Q₁从0逐步增大，停工时Q₁逐步降为0)，通过将所述的压力监测器实时监测得到的旋风分离器压降PD信号输入给所述的气量调节控制器，产生驱动支路管线上补气的工作信号，增加或减少支路的进气量Q₂，即可使进入旋风分离器的总处理气量Q自动维持在设定的操作气量Q_1max，从而自动将旋风分离器的分离效率维持稳定，达到保证分离效果的目的。如若将进入旋风分离器的气量Q维持在接近旋风分离器的最大效率气量Q_maxe，则即使生产装置所产生的待处理工艺气量Q₁很低，也可自动将旋风分离器的效率调整到最大效率的水平，实现最佳的分离效果。

本申请提供了一种在低处理气量情况下自动保持高效率的旋风分离器系统，其特征在于：所述的旋风分离器系统，包括进气口管线、支路管线、气量调节阀、旋风分离器、卸灰阀、排气管、进气口压力监测器、排气管压力监测器、气量调节控制器。所述的进气口管设于所述分离器筒体的一侧，且设有支路管线；所述的支路管线上设置有气量调节阀，所述的气量调节阀与气量调节控制器相联；所述排气管设于所述旋风分离器筒体顶部，所述卸灰阀设于所述旋风分离器锥体底部；所述压力监测器固定装设在进气、排气口管处，与气量调节控制器相连接。

所述的支路管线(2)至少有一个开口，或为至少有一个开口的管口或设备接口。

进一步地，所述的进气口、排气管处的压力监测器优选为电子压力计、压差传感器、压力变送器，即为现有成熟技术的压力监测器。

进一步地，所述的气量调节阀优选为电动调节阀、气动调节阀，即为现有成熟技术的调节阀。

进一步地，所述的气量调节控制器由信号处理器、步进电机、电源线路、信号线路组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：依据旋风分离器的操作-性能关系特性，采用旋风分离器进、排气口压差(或称压降)信息实时调节支路(补气)管线进入的气量，平抑生产装置输入旋风分离器的工艺气量的波动(包括开、停工工况)，使进入旋风分离器的总气量始终自动维持在设定的气量或接近旋风分离器最大效率气量的水平，从而保证旋风分离器达到最佳的分离效率，特别是在较低的工艺气量时也可使旋风分离器在最大效率点附近工作；本申请简单、实用，投资少、无需人工操作，效果好，容易推广。

附图说明

图1为旋风分离器的操作-性能关系特性曲线图；

图2为本申请的旋风分离器系统的一个实施案例；

图3为按图2所示方案进行的冷模试验效果；

附图中标号名称：1-进气口管线，2-支路管线(补气管线)，3-气量调节阀，4-气量调节控制器，5-分离器压降监测器，6-排气管线，7-旋风分离器，8-卸灰阀，Q1-生产装置产生的需要由旋风分离器处理的工艺气量，Q2-由支路管线补充的气量，Q-通过旋风分离器的总气量。

具体实施案例

为更清楚地说明本申请的实施方案，下面结合附图作简单说明。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些典型的实施例，而不是全部的实施例。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它的附图。

一种在低处理气量情况下自动保持高效率的旋风分离器系统。

一个实施案例见图2，包括：进气口管线1、支路管线(或称补气管线)2、气量调节阀3、气量调节控制器4、分离器压降监测器5、排气管线6、旋风分离器7、卸灰阀8。

系统工作时，生产装置产生的含尘(或液滴)气体Q1通过进气口管线1进入旋风分离器7内部进行气固(气液)分离，分离出来的粉尘(液滴)经过卸灰阀8排出；干净的气体从分离器7顶部的排气管线6排出。分离器压降监测器5在线实时监测旋风分离器7的压降，并将信号传给气量调节控制器4。在实施案例1中(见图2)，气量调节控制器4依据旋风分离器7的实时操作压降PD指示气量调节阀3动作，当Q1低于设计气量时，开启气量调节阀3使补充气体Q2从补气管道进入旋风分离器7，将旋风分离器7的处理气量Q(Q＝Q1+Q2) 维持到设定值。附图3是以一筒径300mm的旋风分离器模拟本发明实施案例进行试验，实际测得的旋风分离器入口补气稳效的效果图。由附图3可见，该模型旋风分离器的最大效率气量约700m³/h，此时的分离效率最大，约93％；处理气量低于或高于700m³/h，分离效率都降低；处理气量大于700m³/h后，分离效率迅速下降。采用本申请的进气管线支路补气方案，则可将分离效率一直维持在最大效率93％附近，可见稳效的效果非常显著。

以上所述仅为本申请的一个实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低处理气量时保持高效率的旋风分离器系统，包括进气口管线(1)、支路管线(2)、气量调节阀(3)、气量调节控制器(4)、分离器压降监测器(5)、排气管线(6)、旋风分离器(7)、卸灰阀(8)；其特征在于，所述的进气口管线(1)在旋风分离器(7)的一侧与旋风分离器(7)相连，进气口管线(1)上设有支路管线(2)，所述的支路管线(2)上设有气量调节阀(3)，所述的气量调节阀(3)与气量调节控制器(4)相连，所述的气量调节控制器(4)与分离器压降监测器(5)相连，所述的分离器压降监测器(5)的取压口分别装设在旋风分离器(7)的进气管口和排气管口处，所述的排气管线(6)与旋风分离器(7)筒体的顶部相连，所述卸灰阀(8)与旋风分离器(7)锥体的底部相连。

2.根据权利要求1所述的一种低处理气量时保持高效率的旋风分离器系统，其特征在于，所述的分离器压降监测器(5)信号输出端通过信号线与气量调节控制器(4)的信号输入端相连，气量调节控制器(4)的信号输出端通过信号线与气量调节阀(3)的信号输入端相连。

3.根据权利要求1所述的一种低处理气量时保持高效率的旋风分离器系统，其特征在于，所述的支路管线(2)至少有一个开口，或为至少有一个开口的设备接口。

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