本发明专利技术公开了一种气固离心分离与排气一体机，包括转子系统和定子系统，所述转子系统在定子系统内转动，实现气固离心分离并同时排出分离后的气体和固体颗粒，所述转子系统包括离心风机叶轮（３）、旋转气固分离室组件（４）、隔离圆筒（５）、中心排气管（６）、防涡罩（７）、转动储尘室和排尘器组件（９）和转轴（１１）。本发明专利技术是一种将含尘气体自动吸入，从气体中连续分离出携带的固体颗粒并将固体颗粒自动排除，同时也能自动排送气体的二合一装置。该装置可以提高超细颗粒的分离效率，且还可应用于４００℃左右的高温场合，减少占地面积。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气固分离
，具体涉及一种气固离心分离与排气一体机，将气 固分离和气体输送两大功能用一台设备完成，提高固体超细颗粒(粒径< 10 μ m)的分离效 率。主要应用于石油、化工、医药、钢铁冶炼、有色金属冶炼、水泥厂、火电锅炉、粮食加工厂、 炼焦厂等行业的除尘系统。
技术介绍
含尘气体的气固分离是石油、化工、医药、矿山、冶金、水泥、火电、粮食加工等行业 的主要工艺流程。减少各类工业粉尘对大气的污染，是当今全世界重视的环保课题。含尘气体的气固分离就大的方面来分有两类，一类是干法除尘，一类是湿法除尘。 虽然一些湿法除尘器对细颗粒的分离效率高，但带来水污染和资源浪费，因为多数粉尘收 集后可利用的原料，浸水后就失去了应用价值，既是对水不敏感的材料，要回收还要干燥， 增加能耗。另外在寒冷地区的冬天，还要对除尘系统进行加热和保温，增加耗能。所以，大多 场合尽量不用湿法除尘。目前，干法除尘是最常用的除尘方式。干法除尘设备主要有旋风 分离器、静电除尘器、袋式除尘器和各类惯性除尘器。其中旋风分离器的基本原理是含尘气 流沿切线进入筒体做螺旋形旋转运动，在离心力作用下将尘粒分离。如图1所示。因其结 构简单，运行可靠，一百多年以来，在工业中应用最广泛。旋风分离器的缺点是对细小颗粒 的分离效率很低。根据参考文献[1]表1-18介绍，当含尘气体中的固体颗粒粒径> 50 μ m 时，旋风分离器的分离效率可达94%，但当含尘气体中固体颗粒粒径为5μπι时，分离效率 仅27%，当粒径为1 μ m时，分离效率仅为8%。根据参考文献[1]表1-21规定，当含尘气 体中的固体颗粒粒径< 10 μ m时，必须采用袋式除尘器或静电除尘器。另外旋风除尘器进 口气流速度波动时，对分离效率影响较大。袋式除尘器的基本原理是用纤维性滤袋捕集粉尘。袋式除尘器的分离效率高，既 是气体中的固体颗粒粒径为1 μ m，袋式除尘器的分离效率也高达99% [1]，它是目前干式除 尘器中分离效率最高的除尘器。但袋式除尘器的平均过滤速度为1 1. 2m/min(0. 017 0. 02m/s)，所以当含尘气体的流量大时，纤维的过滤面很大，致使设备庞大，投资高，且只能 适用于气体温度< 250°C的场合[2]，在允许温度范围内，高于80°C时，温度越高，滤袋材料 的价格越高。除袋式除尘器造价高外，运行费用也较高，因滤袋磨损和尘粒结垢堵塞，需经 常更换滤袋。静电除尘器的基本原理是在高压电场作用下，使含尘气流中的颗粒粒子荷电，并 被吸引、捕集。静电除尘器的分离效率高，对于粒径为5μπι的分离效率为99% [1]，对粒径 为Iym的分离效率为86% [1]。在静电除尘器中含尘气体的平均流动速度为0.4 1.8m/ s[1]，所以过流面积也较大。因为有高压电系统，其结构更复杂，静电除尘器的一次性投资费 用和运行维护费用也较高。当含尘气体中，固体颗粒粒径在1 10 μ m范围内所占比例较高时，能否研究出一 种造价低的除尘器代替或部分代替袋式除尘器和静电除尘器，这是目前气固分离研究者的4追求目标。自从1886年0. Morse获得了旋风分离器的第一个专利以来，旋风分离器的技术一 直得到不断的发展，对其研究主要分两方面，一是理论研究，一是实验研究。为了提高旋风 分离器的分离效率和减少流动损失，实验研究又分为两方面，一是优化旋风分离器的各个 几何参数和进口速度；一是改变旋风分离器的结构形式。这两方面都取得了明显的效果。 在优化参数方面效果较好的是美国专利US2941621，该专利是将分离室圆筒的直径缩小到 80mm，提高了分离效率，对于粒径< 10 μ m的催化剂粉尘有了较好的分离效果。为了满足 大的流量，再将多个单台小管旋风分离器做成并联的阵列。由于小管数量较多，致使设备庞 大，结构复杂，制造困难，各单管之间易产生流量分配不均，粉尘反串等问题，导致分离效率 降低。特别在进气流量波动较大时，分离效率更低，时常在炼油厂催化裂化装置周围数百米 远的地面上，肉眼就可看到一层白色的催化剂粉尘。由于旋风分离器的分离力取决于含尘 气体进口速度和分离室的直径，所以进口气体流量的波动对分离效率的影响是旋风分离器 不可避免的缺点。改变结构形式有一定的创新性，专利文献CN85200870U就是将旋风分离器由一个 进气口改成数个，具体结构见图2所示。该专利文献中将每个进气口的气流速度提高到 100m/s,比原旋风分离器进气口的速度提高4 5倍，这一改进提高了分离效率。但进口处 流动阻力会增加，并且气流速度仅在进口处可达100m/S，当气流进入环形分离室后，气流速 度会迅速下降，不能在整个环流室内一直保持高的离心加速度。同时进口处的气流速度大 小波动会影响分离效率。增加离心力是提高气固分离器分离效率的最有效途径。中国专利文献 ZL02103986. 0,02103989. 5和CN2766964Y在这方面做出了有效成绩，他们共同的特点是在 类似于旋风分离器的圆筒壳体内装一个旋转的针状轮，如CN2766964Y所描述的针轮结构 “针轮3由U字形针状苗呈辐射状均勻密集排列分层叠置组合在轮毂上而成。有至少一件 针轮固定在转动轴上。”其结构原理如图3所示，图中针轮3是由电机带动做定轴转动。含 尘气体的流动方向可与针轮呈切向流动(或螺旋流动)，也可呈轴向流动。针轮的作用是与 气体中的固体颗粒发生冲撞，使颗粒获得较高的离心力，从而提高超细颗粒的分离效率。据 该专利文献表述，对粒径为2μπι的颗粒，分离效率可提高2倍。这是一大进展。显然，专利 文献中附加的这种针状轮主要给固体颗粒增加旋转动能，提高分离效率。这一改进增加了 一套转子，附加了能耗，而含尘气体的进入和排出，必须由风机提供动能。参考文献[1]张殿印，王纯.除尘器手册.北京.化学工业出版社.2004. 10 ；[2][丹]霍夫曼(H0ffIllalan，A.C，)，[美]斯坦因(stein,L. Ε.)著，彭维明， 姬忠礼译.旋风分离器-原理、设计和工程应用.北京；化学工业出版社，2004. 7。
技术实现思路
为了提高气体中固体颗粒的离心力，本专利技术提出一种气固离心分离与排气一体 机，在一个轴线垂直安装的圆形筒的最顶部固定一个离心风机叶轮，离心风机叶轮轴线与 圆形筒轴线重合。同时再辅助增加相关圆筒，构造出相应转动分离室和流道。使圆筒与离 心风机叶轮一起旋转，离心风机叶轮同时给气体和气体中的固体颗粒施加转动动能，颗粒获得的离心力与旋风分离器相比增大数十倍，不仅提高固体超细颗粒(粒径< IOym)[1]的 分离效率，同时使含尘气体自动吸入一体机，净化后气体自动流出一体机。省去了为旋风分 离器配套的风机。含尘气体由圆筒顶部中心轴线向下(相对转子系统而言)进入一体机。 净化后气体由筒体下部中心轴线向下(相对转子系统而言)流出。固体颗粒由旋转筒体径 向自动排除。本专利技术实现了气固离心分离与排气两项功能。为实现本专利技术的目的所采用的具体技术方案如下一种气固离心分离与排气一体机，由转子系统和定子系统构成。转子系统安装在 定子系统上。定子系统安装在地基机架(机架没有标出)上。工作时转子系统在电机(电 机没有标出)的带动下在定子系统内本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
一种气固离心分离与排气一体机，包括转子系统和定子系统，所述转子系统在定子系统内转动，实现气固离心分离并同时分别排出分离后的气体和固体颗粒，其特征在于，所述转子系统包括离心风机叶轮(3)、旋转气固分离室组件(4)、隔离圆筒(5)、中心排气管(6)、防涡罩(7)、转动储尘室和排尘器组件(9)和转轴(11)，所述离心风机叶轮(3)位于一体机的上端，所述旋转气固分离室组件(4)固定连接于该离心风机叶轮(3)下方，与其同步转动；所述隔离圆筒(5)同轴套接在旋转气固分离室组件(4)内，其筒体上部与离心风机叶轮(3)的轮盘固定连接，该隔离圆筒(5)与旋转气固分离室组件(4)两者之间的圆环形区域形成气固分离室A，中心排气管(6)同轴套接在转轴(11)上与转轴(11)同步转动，中心排气管(6)在轴向上一部分位于隔离圆筒(5)内，另一部分位于隔离圆筒(5)外，该中心排气管(6)位于隔离圆筒(5)内的部分与隔离圆筒(5)之间的环形区域构成圆环通道C，中心排气管(6)的所述另一部分与旋转气固分离室组件(4)之间环形区域构成圆环通道B；所述防涡罩7呈正圆台形筒体，同轴套装在中心排气管(6)外壁上，与其同步转动，防涡罩(7)底部的大锥边缘与旋转气固分离室组件(4)的内壁面形成一圆环形间隙D；所述离心风机叶轮(3)在转轴(11)的驱动下转动，将含尘气体自动吸入到一体机内，进入离心风机叶轮(3)的叶道中获得旋转动能后进入旋转的气固分离室A进行气固离心分离，离心分离后的气体依次经圆环通道B和圆环通道C后进入中心排气管(6)，并通过与该中心排气管(6)底部相通的出口排出，离心分离出的固体颗粒在离心力和重力的共同作用下，紧贴旋转气固分离室组件(4)内壁面经环形间隙D进入到转动储尘室和排尘器组件(9)的转动储尘室G中，并进而排出一体机，完成气固离心分离并同时分别排出分离后的气体和固体颗粒。2.根据权利要求1所述的一种气固离心分离与排气一体机，其特征在于，所述的旋转 气固分离室组件(4)包...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘根凡，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83
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