壁面开槽的旋风分离器制造技术

一种用于非均相物系分离的壁面开槽的旋风分离器，主要由升气管（１），物系入口（２），筒体（３），锥体（４）和尾管（５）从上往下按序构成，并按物系密度较大的介质流动方向在内壁（６）上设置槽道（７），其槽道（７）与流体流动方向成α角，槽道（７）的剖面形状可以是半圆形，弧形，三角形或其他几何形状。本实用新型专利技术结构简单，紧凑，施工方便，改造结构容易，非均相分离效率大大提高。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种利用离心力分离密度不同介质的机械，尤其是通过在分离设 备壁面开有槽道，利用介质产生的离心力分离气体或液体中所含固体颗粒的旋风分离器。
技术介绍
众所周知，分离非均相物系的一种重要方法是采用所谓的旋风分离器(适用于 气_固或气_液系统)或者是旋流器(适用于液-固、液-液或气_液系统)。非均相物系 以一定的速度进入分离设备，流体介质受到几何部件的约束而产生旋转运动，由于非均相 物系中不同的相具有密度差，由此产生的大小不同的离心力促使各个物系在几何空间中产 生分离，然后通过适当的方法将不同物系分别导出该设备，这就实现了非均相物系的分离。由于结构简单、适用性强、工作可靠等优点，旋风分离器在生产和生活中被广泛采 用。例如在石油开采工业中，广泛采用旋流器对采出液中的水-油-砂物系进行分离。在 炼油和石化工业中，旋风分离器是流化床反应器系统中分离循环催化剂的关键设备。在煤 的循环流化床燃烧过程中，旋风分离器是决定燃烧系统热效率最主要的设备之一。针对旋风分离器分离与工作性能的改进持续进行了多年。例如中国专利 02226256. 3 (—种旋风除尘器的除尘筒)公布了一种壁面加竖向筋板的方式，希望通过筋 板间流体的涡流来强化颗粒的分离，但众所周知，具有强旋流动特征的旋风分离器在横掠 具有较大尺寸台阶时将会引起严重的湍流脉动，因此，本已被分离到壁面的颗粒会由于气 流的湍流脉动而重新进入主流区，从而降低了分离效率。中国专利03223047. 8 (螺旋导流 式旋风分离器)与中国专利97205282. 8 (螺旋隔室双级分离式高效细粉分离器)公布了类 似方案，在内外筒之间通过内筒壁的外壁面加装螺旋形挡板，形成螺旋通道。但由于壁面的 大幅度增加，气流的压降急剧增大，并且，由于流动多次改变方向，将会导致更加严重的湍 流脉动，从而造成已被甩向壁面的颗粒再次被卷吸到主流中。中国专利91228157. X(水力 旋流分离器)公布了一种在旋流器(通常用于分离气-液混合物系)下部锥段开环形槽的 形式。此方案着眼于颗粒在被甩向壁面时通过壁面形状的改变而改变其弹跳的方向。因此， 此方案在下部颗粒出口开与轴线垂直的环形槽，且槽不连通。中国专利96226761. 9 (强化 细粒分级水力旋流器)公布了一种类似的方案，只是开槽形式为齿状槽。根据对旋风分离 器的研究可知，颗粒在圆柱段的分离是颗粒得以分离的主要场所。从集尘口上扬的颗粒仍 然要依靠在中心段的二次分离才能最终保证旋风分离器的分离效率。在下部开槽，尤其是 横向槽对旋风分离器的颗粒分离不具有直接分离作用。中国专利200480022734. 4(旋风分 离装置)和中国专利86100916 (旋流分离器)也公布了类似的开槽方案，但开槽位置在中 心升气管外壁。中国专利86104879 (旋风分离器)与中国专利95205751. 4 (旋流离心式油 烟分离器)公布了一种在入口端开槽，并且连通到出口的方案，但很明显，此方案与本专利技术 所讨论的方案内容完全不同。典型旋风分离器内的分离区有环形分离区，主分离区、二次分离区和流体加速区。 通过专利技术人的多年研究表明，对于气-固体系，在中低颗粒浓度下，固体颗粒从进口呈螺旋3条带形式向下运动，直到排尘口。这种条带存在剧烈摆动，尤其是在高流量情况，明显的颗 粒条带将消失，而这种摆动将降低分离器的分离效率。专利技术人的研究表明，在上述四个分离 区内，固体颗粒被甩向壁面后，由于弹跳而再次被抛向主流区，这就造成在环形分离区的径 向流携带大量颗粒流向升气管。在流体加速区，由于涡核存在的进动现象，导致壁面的切向 速度以一定的脉动频率摆动，把已分离到壁面附近的颗粒再次卷入核心区。上述表明，如果采用某种结构使得被分离到壁面的固体颗粒能够及时得到屏蔽， 那么，颗粒的分离效率将大大提高，更重要的是颗粒的切割粒径将显著减小。对于炼油工业 中催化裂化的反应_再生系统而言，这就意味着进入烟气轮机前的第三级旋风分离器的负 荷大大降低，甚至可以取消；对于循环流化床锅炉而言，这就意味着后部的电除尘器和布袋 除尘器的负荷大大降低，甚至可以取消。本专利技术正是基于这种思想，通过在壁面开槽，将甩 到壁面壁面的颗粒收集到槽道内，并沿着槽道向灰斗或料腿运动，实现分离效率的提高和 切割粒径的降低。尽管各种技术公开了在不同位置开槽或设置挡板，但是，由于没能认识到壁面对 颗粒反弹造成的重要性、壁面郎肯涡所导致的旋流失稳、细粉在圆柱段的二次分离以及颗 粒实际存在的团聚现象，因此，各种已查阅专利和公开文献没有提出过在筒体壁面开槽且 沿着密度较大介质流动方向的方法。现有技术中的各种结构不能有效实现固体颗粒及时进 入壁面附近的低速区，同时也难以消除已进入壁面低速区的固体颗粒再次反弹至主流区的 问题。
技术实现思路
根据
技术介绍
所述，本技术的目的在于避免上述缺陷，提供一种结构简单、成 本低、效率高、能够在现有常规旋风分离器基础上大幅度提高分离效率、降低压降、降低切 割粒径的旋流分离器。为了实现上述目的，本技术是通过以下技术方案来实现的一种壁面开槽的旋风分离器，由升气管(1)，物系入口(2)，筒体(3)，锥体(4)和尾 管(5)组成，其中升气管(1)，物系入口(2)，筒体(3)，锥体(4)和尾管(5)从上往下按序 构成旋流分离器的整体，按物系密度较大的介质流动方向在由外壁(61)，保温层(62)和衬 里(63)构成的内壁(6)的壁面上设置槽道(7)，槽道(7)从物系入口(2)处开始，槽道(7) 与流体流动方向成0 90°夹角，槽道(7)面积与流体所掠过的壁面之比为0 0.9，优选 的是0.01 0.2。所述的槽道(7)的深度与直径之比是0 0.3，优选的是0.02 0. 1。所述的槽道(7)在垂直流动方向上的宽度为0 0. 5，优选的是0. 01 0. 1。所述的槽道(7)为竖槽、横槽或螺旋槽。所述的槽道(7)的剖面形状是半圆形，弧形，三角形或其他几何形状。所述的槽道(7)是连续或者断续的。所述的槽道(7)位置可以是物系入口(2)与升气管(1)所形成的环形空间，筒体 (3)处，尾管(5)处或料腿处。所述的旋风分离器包括反流式、直流式和扩散式。由于采用了上述技术方案，本技术与现有技术相比具有下列优点和效果1、本技术的旋风分离器与普通旋风分离器相比，在相同压降下，其分离效率 大大提高。2、本技术的旋风分离器的颗粒切割粒径可显著降低。3、本技术的旋风分离器当在排尘口附件开有槽道时，排尘口附近的灰尘返混 大大降低。4、本技术的旋风分离器当在环形分离区开有槽道时，上灰环所导致的固体颗 粒的短路流将大大降低。5、本技术的旋风分离器当产生显著的涡核进动时，由于颗粒已被聚集在槽道 内，进动涡核所诱导的速度对分离效率的影响将大大降低。6、本技术的旋风分离器使颗粒对壁面的磨损将大大降低。7、当在多级分离系统中的上游采用本专利技术的旋风分离器时，在不降低系统整体分 离效率前提下，多级分离系统中的下游高效分离器可被部分或全部取消。附图说明图1是传统旋风分离器的结构示意图；图2是本技术结构总体示意图；图3是本技术壁面槽道由挡板构成的示意图；图4是本技术壁面槽道的离心分离机械的示意图。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壁面开槽的旋风分离器，主要由升气管（１），物系入口（２），筒体（３），锥体（４）和尾管（５）组成，其特征在于：升气管（１），物系入口（２），筒体（３），锥体（４）和尾管（５）从上往下按序构成旋流分离器的整体，按物系密度较大的介质流动方向在由外壁（６１），保温层（６２）和衬里（６３）构成的内壁（６）的壁面上设置槽道（７），槽道（７）从物系入口（２）处开始，槽道（７）与流体流动方向成０～９０°夹角。

【技术特征摘要】
一种壁面开槽的旋风分离器，主要由升气管(1)，物系入口(2)，筒体(3)，锥体(4)和尾管(5)组成，其特征在于升气管(1)，物系入口(2)，筒体(3)，锥体(4)和尾管(5)从上往下按序构成旋流分离器的整体，按物系密度较大的介质流动方向在由外壁(61)，保温层(62)和衬里(63)构成的内壁(6)的壁面上设置槽道(7)，槽道(7)从物系入口(2)处开始，槽道(7)与流体流动方向成0～90°夹角。2.根据权利要求1所述的壁面开槽的旋风分离器，其特征在于所述的槽道(7)为竖 槽、横槽或螺旋槽。3.根据权利要求1所述的壁面开槽的旋风分离器，其特征在于所述的槽道(7)的剖 面形状是半圆形，弧形，三角形或其他几何形状。4.根据权利要求1所述的壁面开槽的旋风分离器，其特征在于所述的槽道(7)是连 续或者断续的。5.根据权利要求1所述的壁面...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷俊勇，戴静君，刘录，孟波，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]