CN212663910U - 一体式两级高效旋风分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式两级高效旋风分离器，包括壳体(1)、设在壳体中部的气体进口(11)、设在壳体上部的气体出口(12)、设在壳体底部的排污口(13)和连接排污口的灰斗(10)；壳体(1)内设有预分离器(2)、第一级旋风分离器(3)、升气管(4)和第二级旋风分离器(7)，第一级旋风分离器设在预分离器内，预分离器与第一级旋风分离器间形成预分离腔(21)；第一级旋风分离器贯穿排污口并连通灰斗，第一级旋风分离器通过升气管连通第二级旋风分离器，气体进口贯穿壳体连通预分离器。本实用新型在一台设备中实现多级分离，分离效率高，运行阻力低，可长周期稳定运行；每一级分离收集的杂质汇集在一起，通过同一排污口集中排出。

Description

一体式两级高效旋风分离器

技术领域

本实用新型涉及一种气固/气液分离设备，尤其涉及一种一体式两级高效旋风分离器。

背景技术

旋风分离器作为一种重要的气固分离或气液分离设备，由于其具有结构简单、无运动部件、分离效率高、维修方便以及能在高温高压下工作等优点，广泛地应用于化工、石油、环保、食品等工业领域。其工作原理为含尘或含液气流经过进气口进入旋风分离器，在旋风分离器内形成绕其轴线旋转的气流，在离心力的作用下，粉尘或液滴甩向外壁，向下经排尘口排出，洁净气体则经过中心的排气管排出。

在工业生产中经常遇到以下工况：(1)气体中含有较高浓度的杂质，需要尽可能除去气体中携带的固体颗粒或液滴，如有机硅单体合成气的净化，含尘浓度可高达3Kg/m³，部分工况甚至更高；又如催化裂化系统中再生催化剂的回收。(2)对分离器的设计提出极高要求，分离效率要求不低于99.9％的场合，如天然气输配气站设置的分离器设备、燃气轮机机组前的气体净化设备、压缩机前置除尘除液分离器等。针对以上工况，单台旋风分离器已很难满足设计要求，常规设计是通过将多台旋风分离器串联进行多级分离，以到达所需的分离效率。但是此种设计虽然可以解决分离效率问题，但是多台旋风分离器串联会加长气体的管道路径，不仅使整体分离设备压降增加，同时含尘气体的温度降低较多，气体中的高沸物可能冷凝析出而造成设备或管道堵塞，影响设备正常运行。另外，多台分离器串联使用不仅提高设备操作难度，而且增加设备投资成本。对于一些技改项目，由于受到场地面积限制，很难安装多台串联的旋风分离器。

中国实用新型专利申请CN201711458589.X公开了一种两级旋风分离器，用于高温油气除尘，其中二级旋风分离器均布在一级旋风预除尘分离器周围，该两级旋风分离器为同轴横向布置，这种布置不利于减小设备壳体的直径。如果用在气量很大的工况，受两级旋风分离器布置空间约束，设备壳体的直径就需要非常大，便会增加设备占地面积。如果遇到高温高压工况，在进行设备强度计算时壳体壁厚会随着壳体直径增大而增加，意味着分离器用料增加，设备投资成本会上升。

中国实用新型专利申请CN201910987333.0公开了一种多级直流式旋风分离器，用于分离天然气长输管道中存在的固态或液态杂质，以确保增压站的压缩机组长周期稳定运行。该直流式旋风分离器通过设计锥形罩解决了分离器底部“漏灰”现象，并且设置多个分离腔实现多级分离，使分离器具有较高分离效率。但是存在以下不足之处：(1)该分离器用隔板将壳体内腔分隔为多个首尾相连的分离腔，每一级分离腔的底部设置有排污口，即该分离器具有多个排污口，导致排污工序操作难度加大，劳动强度高。同时所有排污口需要安装阀门仪表，阀门仪表的购置费、维护费将在设备投资中占据很大比例，特别是在高压工况，这笔费用将不菲。(2)该分离器每一级分离腔的进口处通过设置螺旋式叶片或导叶式叶片使进气发生旋转实现离心分离，但是这种导向叶片易出现堵塞情况，特别是在气相中含有粘度很大的液体(如焦油等)时，液体参混粉尘很容易将导向叶片堵死，若该分离器中导向叶片一旦出现堵塞，清理难度将非常大，对设备长周期稳定运行不利。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体式两级高效旋风分离器，能在同一台设备中实现多级分离，不仅分离效率高，运行阻力低，而且可以长周期稳定运行；同时每一级分离收集的杂质汇集在一起，通过同一个排污口集中排出，具有结构设计紧凑，占地面积小，投资成本低等优点。

本实用新型是这样实现的：

一种一体式两级高效旋风分离器，包括壳体、设置在壳体中部的气体进口、设置在壳体上部的气体出口、设置在壳体底部的排污口和连接在排污口上的灰斗；壳体内设有预分离器、第一级旋风分离器、升气管和第二级旋风分离器，第一级旋风分离器的上部同轴设置在预分离器内，第一级旋风分离器的外壁中部与预分离器的底部密封连接，第一级旋风分离器的顶部与预分离器的顶部密封连接，使预分离器与第一级旋风分离器之间形成预分离腔；第一级旋风分离器的底部贯穿排污口并与灰斗连通，第一级旋风分离器的顶部通过升气管与第二级旋风分离器连通，气体进口贯穿壳体并与预分离器连通；壳体的顶部设有人孔，壳体的中部设有若干个检修口。

所述的第一级旋风分离器包括一旋进口、一旋出口管、一旋筒体、一旋锥体、一旋排污管和顶板；第一级旋风分离器和预分离器共用顶板，一旋出口管同轴设置在一旋筒体的顶部，一旋出口管贯穿顶板并与升气管连通；若干个一旋进口周向均布在一旋筒体的顶部，一旋锥体为上宽下窄的锥体结构，一旋锥体的上端同轴连接在一旋筒体的下端，一旋排污管的上端同轴连接在一旋锥体的下端并贯穿排污口，一旋排污管的下端同轴插入在灰斗内。

所述的一旋进口位于气体进口的上方，一旋进口与一旋筒体的筒壁相切，且一旋进口的切入方向与气体进口的切入方向相反；气体进口折弯形成向下倾斜的气体通道，且气体进口与预分离器的预分离器筒体的筒壁切向连接，气体进口的下倾角为15°-25°。

所述的一旋排污管与排污口同轴设置，且一旋排污管与排污口之间的间隙内间隔均布若干块固定块。

所述的预分离器包括预分离器筒体、反射屏、排污锥和排污孔；排污锥为上宽下窄的锥体结构，排污锥的上端同轴连接在预分离器筒体的下端，排污锥的下端密封固定在第一级旋风分离器的一旋筒体上，预分离器筒体的内壁、排污锥的内壁、第一级旋风分离器的一旋筒体的外壁和第一级旋风分离器的顶板的内壁之间形成环形的预分离腔；反射屏为圆环形结构，反射屏的内环安装在一旋筒体的外壁上并与排污锥的上端齐平，反射屏的外环与预分离器筒体之间留有环形间隙；若干个排污孔周向均布在一旋筒体上，且排污孔位于排污锥的下端与反射屏之间。

所述的第二级旋风分离器由若干个小直径旋风单元组成，若干个小直径旋风单元周向均布在升气管的外侧，每个小直径旋风单元固定在升气管上并与升气管内部连通。

所述的小直径旋风单元包括旋风单元进口、旋风单元出口管和旋风单元排污管；小直径旋风单元通过旋风单元进口与升气管固定连接且与升气管的内部连通；壳体的上部安装有上隔板，且上隔板位于气体出口的下方，旋风单元出口管的一端与小直径旋风单元连通，旋风单元出口管的另一端贯穿上隔板并与气体出口连通，旋风单元出口管与上隔板固定连接；壳体的中部安装有下隔板，且下隔板位于预分离器的上方，旋风单元排污管的一端与小直径旋风单元连通，旋风单元排污管的另一端贯穿下隔板并与下隔板固定连接。上隔板和下隔板可用于固定小直径旋风单元和升气管；下隔板上设有平衡孔；旋风单元排污管为折弯状结构，使旋风单元排污管的下端向壳体的内壁方向倾斜延伸，旋风单元排污管的下端延伸到壳体与预分离器之间形成的环形空间的正上方，旋风单元排污管的折弯角度为145°-165°。

所述的升气管为上端封闭、下端开口的筒状结构，且升气管的下端密封固定在第一级旋风分离器的顶板上，使升气管与第一级旋风分离器的一旋出口管连通；升气管的直径大于一旋出口管的直径，升气管的直径与一旋出口管的直径的比值为1.2-1.6。

所述的升气管的内部下端同轴设有消旋器，消旋器为上窄下宽的中空圆锥状结构，消旋器的锥面上均布若干个圆形通孔；消旋器的锥面开孔率大于80％，每个圆形通孔的直径不低于5mm，消旋器的底部直径与升气管的直径相当，消旋器的高度和底部直径的比值为1.0-1.5。

所述的灰斗内设有物位计，物位计高于第一级旋风分离器的一旋排污管的下端。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型由于设有预分离腔，能对含尘液/气体进行预分离，先除去气体中较大颗粒，减轻后续两级旋风分离器的分离负担；并通过切向设置的气体进口穿过壳体与预分离器筒体侧壁相切使气体发生旋转实现离心分离，同时气体进口向下倾斜一定的角度使气流在旋转同时保证了向下的旋转，此下倾角不仅可以很大程度上消除预分离腔顶部灰环形成，保证了颗粒遇到一旋筒体筒壁反弹时绝对折射朝下进入预分离腔的下部，可有效减少短路流携尘量；且气体进口位于一旋进口下方，可以明显减少短路流的形成，有利于提高旋风分离器的分离效率。

2、本实用新型的气体进口仅仅是穿过壳体而并非与壳体直接相切，对压力容器而言气体进口属于偏心开孔，开孔补强计算仍属于常规计算，可使用SW6《过程设备强度计算软件》计算即可，不需要进行有限元分析计算，降低压力容器设计难度，使本实用新型的旋风分离器可以适用于高温高压的工况。

3、本实用新型通过在预分离腔底部设置反射屏，使已被分离下来的粉尘(液体)沿着预分离器筒体内壁与反射屏之间的环隙落入排污锥内，当向下旋转气流遇到反射屏后方向发生反转沿着一旋筒体开始向上旋转，有效防止气体进入排污锥内把已收集下来的粉尘或液滴重新卷起带走，避免“底部夹带”现象的发生，提高了旋风分离器的分离效率。当上升气流到达预分离腔顶部时便进入第一级旋风分离器，因一旋进口切入方向与预分离腔内气流旋转方向相反，则气体需要急剧改变方向才可以进入一旋进口，利用固体颗粒或液滴与气体惯性力不同，气体中尚未被分离下来的部分较小颗粒在此时将脱离气流甩向预分离器筒体的内壁而被进一步分离出来，沿着下行气流落入排污锥内，更进一步提高了分离效率。

4、本实用新型的第一级旋风分离器由于采用了多个进口，不仅增大了进口截面积，使进口气流速度降低，从而降低了分离器阻力，也增强了旋风分离器内部流场的轴对称性，使短路流携尘量减少，从而提高分离性能。

5、本实用新型由于设有消旋器，上升的旋转气流通过消旋器的多个圆形通孔被强制分成多股细小气流，“撕碎”的气流在升气管内重新汇聚后将在升气管内汇聚并由旋转状态变为直流状态，避免气体进入仍保持较高的旋转强度而消耗能量，降低了气体在升气管内的压力损失；同时，直行气流相比旋转气流更有利于均匀分配进入每个小直径旋风单元的气量，使每个小直径旋风单元的压力降几乎相同，避免小直径旋风单元之间相互干扰，出现漏风(向下排气)、窜气(向上进气)现象，进一步确保了分离器的分离性能；此外，升气管的直径大于一旋出口管直径，气体在升气管的速度明显低于气体在一旋出口管的速度，气体的速度降低更有利于降低阻力，使进入每个小直径旋风单元的气量保持一致。

6、本实用新型由于采用了多个小直径旋风单元并联构成的第二级旋风分离器，即第二级旋风分离器类似多管旋风分离器，经工业生产实践证明，旋风分离器筒体直径越小，内部形成的离心力场越强，颗粒被分离器效率越高，使多管旋风分离器作为本实用新型分离器的第三级分离，对气体中的细微颗粒具有非常高的捕集能力，配合前面的两级分离，分离总效率可达到99.9％。

7、本实用新型仅设置了一个排污口，预分离腔分离下来的杂质通过排污孔排入第一级旋风分离器，和第一级旋风分离器收集下来的粉尘一起通过一旋排污管排入灰斗内；而第二级旋风分离器分离的杂质通过壳体与预分离器腔之间形成的环形空间落入壳体的底部，通过排污口排入灰斗内，实现多级分离杂质的统一排出。同时，旋风单元排污管的折弯结构向壳体与预分离器的环形间隙上方延伸，避免了顶板顶部积料。

8、本实用新型由于采用了物位计，在灰斗内始终保持一段料封高度，并将一旋排污管插入料封高度以下，通过料封阻断第一级旋风分离器内的气体窜出，避免第一级旋风分离器和第二级旋风分离器内因压力不平衡使气体从一旋排污管底部排出通过旋风单元排污管窜入小直径旋风单元内而降低其分离效率。

综上所述，本实用新型将含尘或含液气体通过壳体中部的气体进口进入预分离腔形成第一次分离，然后气体进入与预分离腔同轴布置的第一级旋风分离器进行第二次分离，分离后的气体通过升气管进入由多个小直径旋风单元组成的第二级旋风分离器并完成第三次分离。洁净的气体通过壳体上方的气体出口排出，每一级分离收集的杂质汇集在灰斗内排出。本实用新型巧妙地将多级旋风分离器内置在同一台设备内，相比于普通的旋风分离器具有超高的分离效率，降低了因多级外置旋风分离器串联带来的压力损失，节约了设备占地面积，减少设备投资成本。

附图说明

图1是本实用新型一体式两级高效旋风分离器的剖视图；

图2是图1中A-A截面图；

图3是图1中B-B截面图(一个实施例)；

图4是图1中B-B截面图(另一个实施例)；

图5是图1中C-C截面图(一个实施例)；

图6是图1中C-C截面图(另一个实施例)；

图7是图1的布局放大图；

图8是图7中D-D截面图；

图9是图1中E-E截面图；

图10是本实用新型一体式两级高效旋风分离器中小直径旋风单元的主视图；

图11是本实用新型一体式两级高效旋风分离器中消旋器的剖视图。

图中，1壳体，11气体进口，12气体出口，13排污口，14人孔，15检修孔，2预分离器，21预分离腔，22反射屏，23排污锥，24排污孔，25预分离器筒体，3第一级旋风分离器，31一旋进口，32一旋出口管，33一旋筒体，34一旋锥体，35一旋排污管，36顶板，4升气管，5消旋器，51圆形通孔，6下隔板，6平衡孔，7第二级旋风分离器，71小直径旋风单元，711旋风单元进口，712旋风单元出口管，713旋风单元排污管，8上隔板，9固定块，10灰斗，101物位计，102灰斗排污口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参见附图1，一种一体式两级高效旋风分离器，包括壳体1、设置在壳体1中部的气体进口11、设置在壳体1上部的气体出口12、设置在壳体1底部的排污口13和连接在排污口13上的灰斗10；壳体1内设有预分离器2、第一级旋风分离器3、升气管4和第二级旋风分离器7，第一级旋风分离器3的上部同轴设置在预分离器2内，第一级旋风分离器3的外壁中部与预分离器2的底部密封连接，第一级旋风分离器3的顶部与预分离器2的顶部密封连接，使预分离器2与第一级旋风分离器3之间形成预分离腔21；第一级旋风分离器3的底部贯穿排污口13并与灰斗10连通，第一级旋风分离器3的顶部通过升气管4与第二级旋风分离器7连通，实现第一级旋风分离器3和第二级旋风分离器7的气体连通，气体进口11贯穿壳体1并与预分离器2连通。

所述的第一级旋风分离器3包括一旋进口31、一旋出口管32、一旋筒体33、一旋锥体34、一旋排污管35和顶板36；第一级旋风分离器3和预分离器2共用顶板36，一旋出口管32同轴设置在一旋筒体33的顶部，一旋出口管32贯穿顶板36并与升气管4连通；若干个一旋进口31周向均布在一旋筒体33的顶部，一旋锥体34为上宽下窄的锥体结构，一旋锥体34的上端同轴连接在一旋筒体33的下端，一旋排污管35的上端同轴连接在一旋锥体34的下端并贯穿排污口13，一旋排污管35的下端同轴插入在灰斗10内。

所述的一旋进口31位于气体进口11的上方，可减少短路流的形成，提高分离效率，一旋进口31与一旋筒体33的筒壁相切，且一旋进口31的切入方向与气体进口11的切入方向相反，即当气体进口11切入方向为顺时针时，则一旋进口31切入方向则为逆时针，反之亦然。气体需要急剧改变方向才可以进入一旋进口31，利用固体颗粒或液滴与气体惯性力不同，气体中尚未被分离下来的部分较小颗粒在此时将脱离气流甩向预分离器2的内壁而被进一步分离出来，沿着下行气流落入排污锥23内，更进一步提高了分离效率。

所述的一旋进口31至少设有两个，可增大第一级旋风分离器3气体进口的截面积，使进口气流速度降低，从而降低分离器阻力。请参见附图3，作为一个优选的实施例，一旋进口31设有三个，增强了旋风分离器内部流场的轴对称性，使短路流携尘量减少，从而提高分离性能。请参见附图4，作为另一个优选的实施例，一旋进口31设有四个。

请参见附图2，所述的气体进口11折弯形成向下倾斜的气体通道，且气体进口11与预分离器2的预分离器筒体25的筒壁切向连接。优选的，气体进口11的下倾角α为15°-25°。气体进口11的下倾角使气流能向下旋转，避免气体短路直接进入第一级旋风分离器3。作为一个优选实施例，气体进口11的下倾角α为15°。作为另一个优选实施例，气体进口11的下倾角α为25°。

请参见附图9，所述的一旋排污管35与排污口13同轴设置，且一旋排污管35与排污口13之间的间隙内间隔均布若干块固定块9，确保一旋排污管35的固定安装且与排污口13保持同轴。作为一个优选的实施例，固定块9的数量为六块。

请参见附图7，所述的预分离器2包括预分离器筒体25、反射屏22、排污锥23和排污孔24；排污锥23为上宽下窄的锥体结构，排污锥23的上端同轴连接在预分离器筒体25的下端，排污锥23的下端密封固定在第一级旋风分离器3的一旋筒体33上，预分离器筒体25的内壁、排污锥23的内壁、第一级旋风分离器3的一旋筒体33的外壁和第一级旋风分离器3的顶板36的内壁之间形成环形的预分离腔21；反射屏22为圆环形结构，反射屏22的内环安装在一旋筒体33的外壁上并与排污锥23的上端齐平，反射屏22的外环与预分离器筒体25之间留有环形间隙；若干个排污孔24周向均布在一旋筒体33上，且排污孔24位于排污锥23的下端与反射屏22之间。

排污孔24可以是任意合理形状，用于将预分离器2收集的杂质及时在线排出，请参见附图8，作为一个优选实施例，排污孔24共设有六个且为方孔，六个排污孔24位于同一水平高度上。反射屏22可防止预分离器2“底部夹带”现象发生，提高分离效率，反射屏22与预分离器筒体25之间的环形间隙可用于粉尘排入排污锥23内。

所述的第二级旋风分离器7由若干个小直径旋风单元71组成，若干个小直径旋风单元71周向均布在升气管4的外侧，每个小直径旋风单元71固定在升气管4上并与升气管4内部连通。请参见附图5，作为一个优选的实施例，小直径旋风单元71设有六个。请参见附图6，作为另一个优选的实施例，小直径旋风单元71设有八个。根据壳体1与升气管4之间环形区域大小，合理布置小直径旋风单元71的位置，旋风单元进口711中心可以朝向升气管4的中心，也可以不朝向升气管4的中心。

请参见附图10，所述的小直径旋风单元71包括旋风单元进口711、旋风单元出口管712和旋风单元排污管713；旋风单元进口711设置在小直径旋风单元71的顶部一侧，小直径旋风单元71通过旋风单元进口711与升气管4固定连接且与升气管4的内部连通；壳体1的上部安装有上隔板8，且上隔板8位于气体出口12的下方，旋风单元出口管712的一端与小直径旋风单元71的顶部连通，旋风单元出口管712的另一端贯穿上隔板8并与气体出口12连通，旋风单元出口管712与上隔板8固定连接；壳体1的中部安装有下隔板6，且下隔板6位于预分离器2的上方，旋风单元排污管713的一端与小直径旋风单元71的底部连通，旋风单元排污管713的另一端贯穿下隔板6并与下隔板6固定连接。上隔板8和下隔板6可用于固定小直径旋风单元71和升气管4。

所述的旋风单元排污管713为折弯状结构，使旋风单元排污管713的下端向壳体1的内壁方向倾斜延伸，旋风单元排污管713的下端延伸到壳体1与预分离器2之间形成的环形空间的正上方，使第二级旋风分离器7分离的杂质通过壳体1与预分离器2之间形成的环形空间落入壳体1底部，也防止了顶板36顶部积料的问题发生。优选的，旋风单元排污管713的折弯角度β为145°-165°。

作为一个优选的实施例，旋风单元排污管713的折弯角度β为155°。作为另一个优选的实施例，旋风单元排污管713的折弯角度β为145°。

所述的下隔板6上设有平衡孔61，使小直径旋风单元71在上隔板8和下隔板6之间部分的内外压力平衡，即小直径旋风单元71不受压。平衡孔61可以是任意形式，作为一个优选的实施例，平衡孔61为圆形通孔。

所述的升气管4为上端封闭、下端开口的筒状结构，且升气管4的下端密封固定在第一级旋风分离器3的顶板36上，使升气管4与第一级旋风分离器3的一旋出口管32连通。

优选的，所述的升气管4的直径大于一旋出口管32的直径，可降低升气管4内的气流速度，降低分离器的阻力，升气管4的直径De与一旋出口管32的直径de的比值De/de为1.2-1.6。作为一个优选的实施例，升气管4的直径De与一旋出口管32的直径de的比值De/de为1.2。作为另一个优选的实施例，升气管4的直径De与一旋出口管32的直径de的比值De/de为1.6。

请参见附图11，所述的升气管4的内部下端同轴设有消旋器5，消旋器5为上窄下宽的中空圆锥状结构，消旋器5的锥面上均布若干个圆形通孔51。锥面面积大，旋转气流进入消旋器5后通过圆形通孔51被强制分成多股细小气流，然后重新汇聚成直流气流，再进入第二级旋风分离器7，可降低气体在升气管4内的压力损失，同时使上升气流能均匀进入第二级旋风分离器7的每个小直径旋风单元71。

优选的，所述的消旋器5的锥面开孔率大于80％，每个圆形通孔51的直径不低于5mm，消旋器5的底部直径与升气管4的直径相当，均为De，消旋器5的高度H和底部直径De的比值H/De为1.0-1.5。

所述的灰斗10内设有物位计101，物位计101高于第一级旋风分离器3的一旋排污管35的下端。物位计101控制灰斗10内始终存在一个最低料位高度，一旋排污管35穿过排污口13插入至物位计101高度以下，插入深度根据实际压差计算确定，可以避免第一级旋风分离器3和第二级旋风分离器7内因压力不平衡，气体从一旋排污管35底部排出通过旋风单元排污管713窜入小直径旋风单元71内而降低其分离效率。

所述的壳体1的顶部设有人孔14，壳体1的中部设有若干个检修口15，检修口15位于下隔板6的下方，可以通过人孔14进入壳体1内上隔板8的上方空间检查小直径旋风单元71是否堵塞，检修口15可在必要时用于设备检修时清洗设备使用。

本实用新型的工作原理是：含粉尘或液体的气体经过气体进口11进入预分离器2，在气体进口11的下倾式和直切式结构作用下，气体在预分离器2内开始向下旋转，其中较大直径粉尘颗粒或液滴受到离心力甩向预分离器筒体25内壁并沿着壁面落下，经过反射屏22与预分离腔筒体25形成的环隙落入排污锥23内，再通过排污孔24排入第一级旋风分离器3。旋转气体到达反射屏22后发生反转，以同样旋转方向沿着一旋筒体33外壁向上旋转到达预分离腔21的顶部，因一旋进口31切入方向与预分离腔21内气流旋转方向相反，气流必须急剧改变方向才能进入第一级旋风分离器3，利用杂质颗粒和气体在运动中惯性力的不同，尚未分离下来的杂质颗粒将脱离气流甩向预分离器筒体25内壁而被进一步分离出来，沿着下行气流落入排污锥23内。气体在第一级旋风分离器3完成第二次分离后，收集下来的杂质通过一旋排污管35排到灰斗10内，分离后的气体从一旋出口管32进入升气管4，气体经过消旋器5后由旋转状态变为直流状态，然后气体均匀进入第二级旋风分离器7的每个小直径旋风单元71内进行第三次分离，分离后的洁净气体通过气体出口12排出。第二级旋风分离器7收集的杂质通过壳体1与预分离器2之间的环形空间落入壳体1底部进而进入灰斗10内。灰斗10内的收集的杂质通过灰斗10底部的灰斗排污口102定期排出，但是灰斗10内始终存在一段料封高度，一旋排污管35插入料封高度以下，防止第一级旋风分离器3内的气体从一旋排污管35底部窜出。该料封高度由灰斗10下端的物位计101监测控制。在灰斗10排污时，当灰斗10内的料位高度低于这个料封高度时，可通过物位计101连锁控制灰斗10底部的灰斗排污口102停止排污。本实用新型巧妙地将三级分离内置在同一台设备内，具有超高的分离效率，不仅运行阻力低，而且节约了设备占地面积，减少设备投资成本。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、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)

1.一种一体式两级高效旋风分离器，其特征是：包括壳体(1)、设置在壳体(1)中部的气体进口(11)、设置在壳体(1)上部的气体出口(12)、设置在壳体(1)底部的排污口(13)和连接在排污口(13)上的灰斗(10)；壳体(1)内设有预分离器(2)、第一级旋风分离器(3)、升气管(4)和第二级旋风分离器(7)，第一级旋风分离器(3)的上部同轴设置在预分离器(2)内，第一级旋风分离器(3)的外壁中部与预分离器(2)的底部密封连接，第一级旋风分离器(3)的顶部与预分离器(2)的顶部密封连接，使预分离器(2)与第一级旋风分离器(3)之间形成预分离腔(21)；第一级旋风分离器(3)的底部贯穿排污口(13)并与灰斗(10)连通，第一级旋风分离器(3)的顶部通过升气管(4)与第二级旋风分离器(7)连通，气体进口(11)贯穿壳体(1)并与预分离器(2)连通；壳体(1)的顶部设有人孔(14)，壳体(1)的中部设有若干个检修口(15)。

2.根据权利要求1所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的第一级旋风分离器(3)包括一旋进口(31)、一旋出口管(32)、一旋筒体(33)、一旋锥体(34)、一旋排污管(35)和顶板(36)；第一级旋风分离器(3)和预分离器(2)共用顶板(36)，一旋出口管(32)同轴设置在一旋筒体(33)的顶部，一旋出口管(32)贯穿顶板(36)并与升气管(4)连通；若干个一旋进口(31)周向均布在一旋筒体(33)的顶部，一旋锥体(34)为上宽下窄的锥体结构，一旋锥体(34)的上端同轴连接在一旋筒体(33)的下端，一旋排污管(35)的上端同轴连接在一旋锥体(34)的下端并贯穿排污口(13)，一旋排污管(35)的下端同轴插入在灰斗(10)内。

3.根据权利要求2所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的一旋进口(31)位于气体进口(11)的上方，一旋进口(31)与一旋筒体(33)的筒壁相切，且一旋进口(31)的切入方向与气体进口(11)的切入方向相反；气体进口(11)折弯形成向下倾斜的气体通道，且气体进口(11)与预分离器(2)的预分离器筒体(25)的筒壁切向连接，气体进口(11)的下倾角为15°-25°。

4.根据权利要求2所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的一旋排污管(35)与排污口(13)同轴设置，且一旋排污管(35)与排污口(13)之间的间隙内间隔均布若干块固定块(9)。

5.根据权利要求1所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的预分离器(2)包括预分离器筒体(25)、反射屏(22)、排污锥(23)和排污孔(24)；排污锥(23)为上宽下窄的锥体结构，排污锥(23)的上端同轴连接在预分离器筒体(25)的下端，排污锥(23)的下端密封固定在第一级旋风分离器(3)的一旋筒体(33)上，预分离器筒体(25)的内壁、排污锥(23)的内壁、第一级旋风分离器(3)的一旋筒体(33)的外壁和第一级旋风分离器(3)的顶板(36)的内壁之间形成环形的预分离腔(21)；反射屏(22)为圆环形结构，反射屏(22)的内环安装在一旋筒体(33)的外壁上并与排污锥(23)的上端齐平，反射屏(22)的外环与预分离器筒体(25)之间留有环形间隙；若干个排污孔(24)周向均布在一旋筒体(33)上，且排污孔(24)位于排污锥(23)的下端与反射屏(22)之间。

6.根据权利要求1所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的第二级旋风分离器(7)由若干个小直径旋风单元(71)组成，若干个小直径旋风单元(71)周向均布在升气管(4)的外侧，每个小直径旋风单元(71)固定在升气管(4)上并与升气管(4)内部连通。

7.根据权利要求6所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的小直径旋风单元(71)包括旋风单元进口(711)、旋风单元出口管(712)和旋风单元排污管(713)；小直径旋风单元(71)通过旋风单元进口(711)与升气管(4)固定连接且与升气管(4)的内部连通；壳体(1)的上部安装有上隔板(8)，且上隔板(8)位于气体出口(12)的下方，旋风单元出口管(712)的一端与小直径旋风单元(71)连通，旋风单元出口管(712)的另一端贯穿上隔板(8)并与气体出口(12)连通，旋风单元出口管(712)与上隔板(8)固定连接；壳体(1)的中部安装有下隔板(6)，且下隔板(6)位于预分离器(2)的上方，旋风单元排污管(713)的一端与小直径旋风单元(71)连通，旋风单元排污管(713)的另一端贯穿下隔板(6)并与下隔板(6)固定连接；上隔板(8)和下隔板(6)可用于固定小直径旋风单元(71)和升气管(4)；下隔板(6)上设有平衡孔(61)；旋风单元排污管(713)为折弯状结构，使旋风单元排污管(713)的下端向壳体(1)的内壁方向倾斜延伸，旋风单元排污管(713)的下端延伸到壳体(1)与预分离器(2)之间形成的环形空间的正上方，旋风单元排污管(713)的折弯角度为145°-165°。

8.根据权利要求1所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的升气管(4)为上端封闭、下端开口的筒状结构，且升气管(4)的下端密封固定在第一级旋风分离器(3)的顶板(36)上，使升气管(4)与第一级旋风分离器(3)的一旋出口管(32)连通；升气管(4)的直径大于一旋出口管(32)的直径，升气管(4)的直径与一旋出口管(32)的直径的比值为1.2-1.6。

9.根据权利要求1所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的升气管(4)的内部下端同轴设有消旋器(5)，消旋器(5)为上窄下宽的中空圆锥状结构，消旋器(5)的锥面上均布若干个圆形通孔(51)；消旋器(5)的锥面开孔率大于80％，每个圆形通孔(51)的直径不低于5mm，消旋器(5)的底部直径与升气管(4)的直径相当，消旋器(5)的高度和底部直径的比值为1.0-1.5。

10.根据权利要求1所述的一体式两级高效旋风分离器，其特征是：所述的灰斗(10)内设有物位计(101)，物位计(101)高于第一级旋风分离器(3)的一旋排污管(35)的下端。

Images