分离单管及应用其的第三级旋风分离器的制作方法

本实用新型涉及石油化工和煤化工技术领域，特别涉及一种分离单管及应用其的第三级旋风分离器。

背景技术：

目前，在石油化工和煤化工技术领域中，再生器产生的含尘烟气对应的能量占到整个系统中产生的总能量的很大比例，因此为了提高系统中能量的利用率，可以通过利用烟气轮机对再生器所产生的这部分能量进行回收。但是，由于含尘烟气中的催化剂颗粒会对烟气轮机造成磨损，甚至造成非计划性停工，产生不必要的经济损失；因此为避免上述现象的发生，通常在烟气轮机前设立有第三级旋风分离器，以使含尘烟气中含有的催化剂的浓度、以及催化剂的粒径分布均达到控制指标，从而保证烟气轮机能够长期稳定的安全运行。

第三级旋风分离器内可以安装有多个分离单管，现有技术中的分离单管，通常包括逆流式分离单管和直流式分离单管。其中，由于逆流式分离单管的底部区域为锥段结构，且逆流式分离单管的进气管和排气管均位于单管的顶部，因此其内同时存在下行的外旋流和上行的内旋流，运行过程中内外旋流容易发生掺混造成“短路”现象，从而将部分还未进行分离的催化剂颗粒直接卷入排气管中，导致分离效率下降，且内旋流的存在使得逆流式分离单管的压力损失较大。直流式分离单管的进气管和排气管分别位于单管的顶部和底部，且直流式分离单管为直筒型结构，其内部不会产生内旋流气体，能够克服逆流式分离单管中的不足；然而，现有的直流式分离单管由于没有内旋流产生，因此其流场的旋转强度较逆流式分离单管低，因此气流旋转强度稍弱，分离效率较低。当分离单管的进气方式为采用轴向进气时，即进气方向与单管的轴向方向一致，含尘烟气中的催化剂颗粒容易被导向叶片打碎，从而导致小粒径催化剂颗粒含量增多，也导致轴向进气分离单管的分离效率明显降低。

因此，本申请发明人发现如何提供一种用于第三级旋风分离器的分离单管，能够有效提高分离单管的分离效率，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种分离单管及应用其的第三级旋风分离器，以解决现有的用于第三级旋风分离器的分离单管的分离效率较低的技术问题。

本实用新型提供一种分离单管，包括：分离筒体，所述分离筒体的顶部设有进气口、底部设有排气管；所述分离筒体的内部设置有导流体，所述导流体位于所述分离筒体的上部区域，且所述导流体与所述分离筒体同轴设置。

其中，所述进气口与所述分离筒体的侧壁相切设置，且所述导流体的底端低于所述进气口设置。

实际应用时，所述导流体包括：导流主体和位于所述导流主体底端的导流附体。

其中，所述导流主体为圆柱体或圆台结构。

具体地，所述导流主体的高度与底端直径之比为2.5－6。

进一步地，所述导流主体的底端直径与所述分离筒体的内径之比为0.2－0.55。

其中，所述导流附体为圆台、圆锥或旋转抛物体结构。

实际应用时，所述导流体包括：导流主体和开设在所述导流主体上的螺旋槽；所述螺旋槽的螺旋线为单螺旋线或双螺旋线。

其中，所述分离筒体的底壁上开设有多个排尘口，多个所述排尘口沿所述排气管的周向方向均匀分布。

相对于现有技术，本实用新型所述的分离单管具有以下优势：

本实用新型提供的分离单管中，包括：分离筒体，该分离筒体的顶部设有进气口、底部设有排气管；具体地，该分离筒体的内部设置有导流体，导流体位于分离筒体的上部区域、且与分离筒体同轴设置。由此分析可知，本实用新型提供的分离单管中，由于设置有导流体，该导流体能够引导气流在分离筒体内做稳定有序的旋转，提高气流旋转强度，使含催化剂颗粒的烟气经充分旋转后，催化剂和净化烟气从分离筒体下部各自流道排出，实现烟气与催化剂颗粒的分离，因此能够有效提高分离单管的分离效率。

本实用新型还提供一种第三级旋风分离器，所述第三级旋风式分离器中设置有如上述任一项所述的分离单管。

所述第三级旋风分离器与上述分离单管相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的分离单管的纵向剖视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的分离单管中一种导流体的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的分离单管中一种导流体的导流主体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的分离单管中另一种导流体的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的第三级旋风分离器的纵向剖视结构示意图。

图中：11－进气口；12－分离筒体；13－导流体；14－排气管；31－导流主体；32－导流附体；33－螺旋槽；15－排尘口；27－固定环；22－上隔板；26－下隔板；21－气体分配室；28－集尘室；23－集气室；24－三旋进气口；25－三旋排尘口；29－三旋排气口；1－分离单管；2－第三级旋风分离器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的分离单管的纵向剖视结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种分离单管，包括：分离筒体12，分离筒体12的顶部设有进气口11、底部设有排气管14；分离筒体12的内部设置有导流体13，导流体13位于分离筒体12的上部区域，且导流体13与分离筒体12同轴设置。

相对于现有技术，本实用新型实施例所述的分离单管具有以下优势：

本实用新型实施例提供的分离单管中，如图1所示，包括：分离筒体12，该分离筒体12的顶部设有进气口11、底部设有排气管14；具体地，该分离筒体12的内部设置有导流体13，导流体13位于分离筒体12的上部区域、且与分离筒体12同轴设置。由此分析可知，本实用新型实施例提供的分离单管中，由于设置有导流体13，该导流体13能够引导气流在分离筒体12内做稳定有序的旋转，提高气流旋转强度，使含催化剂颗粒的烟气经充分旋转后，催化剂和净化烟气从分离筒体12下部各自流道排出，实现烟气与催化剂颗粒的分离，因此能够有效提高分离单管的分离效率。

此处需要补充说明的是，本实用新型实施例提供的分离单管中，上述进气口11既可以为切向进口，也可以为轴向进口。

其中，如图1所示，当进气口11与分离筒体12的侧壁相切设置时，上述导流体13的底端低于进气口11设置，即导流体13的高度Ld不应低于进气口11的入口高度b。由于进气口11与分离筒体12的侧壁相切设置，即进气口11的进气方向与分离筒体12的轴向方向垂直，从而催化剂颗粒不会因与导向叶片撞击产生小粒径催化剂颗粒，因此能够有效抑制催化剂颗粒被导向叶片打碎的现象，从而也能够起到有效提高分离单管的分离效率的作用。

此外，本实用新型实施例提供的分离单管与普通的逆流式分离单管相比：进气口11和排气管14分别位于分离筒体12的顶部和底部，进气口11与排气管14距离较远，不会发生催化剂未经分离就直接卷入排气管14的短路现象，有效地提高了分离效率；并且，分离筒体12未设置有锥段部分，因此不产生内旋流，净化后的烟气能够直接从分离筒体12下端的排气管14排出，压力损失小，压降在3－5kPa，能够有效减小30％－60％。

图2为本实用新型实施例提供的分离单管中一种导流体的结构示意图。

实际应用时，为了保证导流体13能够引导气流在分离筒体12内做稳定有序的旋转，进一步提高气流旋转强度，如图2所示，上述导流体13可以包括：导流主体31和位于导流主体31底端的导流附体32。导流主体31的下部设置有导流附体32能够起到缓冲气流的作用，从而有效减小导流体13造成的压力损失，使得单管压降几乎不增加，保持了直流单管压降小能耗低的明显优势。

其中，如图2所示，导流附体32可以为圆台、圆锥或旋转抛物体结构中的任意一种，在此不作限制。

图3为本实用新型实施例提供的分离单管中一种导流体的导流主体的结构示意图。

具体地，如图3所示，上述导流主体31可以为圆柱体或圆台结构中的任意一种。进一步地，如图3所示，导流主体31的高度与底端直径之比优选为2.5－6，即Ld/Dd优选为2.5－6；当导流主体31为圆台结构时，α角不宜大于10°。更进一步地，如图1所示，导流主体31的底端直径与分离筒体12的内径之比优选为0.2－0.55，即Dd/D优选为0.2－0.55。

图4为本实用新型实施例提供的分离单管中另一种导流体的结构示意图。

实际应用时，为了保证导流体13能够引导气流在分离筒体12内做稳定有序的旋转，进一步提高气流旋转强度，如图4所示，上述导流体13可以包括：导流主体31和开设在导流主体31上的螺旋槽33；具体地，该螺旋槽33的螺旋线可以为单螺旋线或双螺旋线。

其中，为了使分离单管具有排尘功能，如图1所示，上述分离筒体12的底壁上开设有多个排尘口15，多个排尘口15可以沿排气管14的周向方向均匀分布。当含尘烟气由分离单管的进气口11进入分离筒体12后，在离心力的作用下，含尘烟气中的催化剂颗粒会被甩向分离筒体12的内壁，并由内壁附近向下运动的气流将催化剂颗粒沿分离筒体12的内壁带到分离筒体12的底壁处，从而催化剂颗粒能够由底壁上的多个排尘口15排出，且净化烟气能够由分离单管的排气管14排出。

本实用新型实施例提供的分离单管中，在分离筒体12内设置有导流体13，导流体13的设置减小了分离筒体12的截面积，增大了气流的切向速度，提高了气流的旋转强度，从而提高了分离效率；同时，导流体13的设置使得单管中心到筒壁方向的径向速度最大值向筒壁方向移动，使得颗粒更容易被甩向筒壁，从而更易被向下的气流带至排尘口15，有利于提高分离效率，比普通的无导流体直流式分离单管分离效率提高2％以上。

此外，导流体13的设置降低了流场的湍动能，引导整个流场均匀有序旋转，在提高效率的同时保证了流场的稳定性，使得压力损失在旋转强度增大的前提下仍保持在较低的水平。

图5为本实用新型实施例提供的第三级旋风分离器的纵向剖视结构示意图。

本实用新型实施例还提供一种第三级旋风分离器，如图5所示，该第三级旋风式分离器2中设置有如上述任一项所述的分离单管1。具体装配时，如图5所示，分离单管1立式排布安装在第三级旋风分离器2中，分离单管1的分离筒体12和排气管14分别用固定环27固定在第三级旋风分离器2的上隔板22和下隔板26上。其中，如图5所示，上隔板22和下隔板26将第三级旋风分离器2分隔为气体分配室21、集尘室28和集气室23三个部分。具体地，上隔板22以上的区域为气体分配室21，分离单管1的进气口11与气体分配室21连通；上隔板22与下隔板26之间的区域为集尘室28，分离单管1的排尘口15与集尘室28连通；下隔板26以下的区域为集气室23，分离单管1的排气管14的出口与集气室23连通。

下面借助附图对本实用新型实施例提供的第三级旋风分离器的工作过程进行详细介绍：

如图1和图5所示，含尘烟气首先由三旋进气口24进入气体分配室21，经分离单管1的进气口11进入各个分离筒体12内，之后在其筒壁与导流体13之间的区域内旋转产生离心力，使催化剂颗粒甩向筒壁，同时由筒壁附近向下运动的气流将其带到分离筒体12的底部，由排尘口15排出后，进入集尘室28，最后由三旋排尘口25排出；净化烟气旋转进入排气管14，从排气管14的下端排出后进入集气室23，最后由三旋排气口29排出，最终达到气固分离的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。