本实用新型涉及一种内置十字型溢流管的旋风分离装置及其除尘系统，属于工业除尘及环境保护领域。
背景技术：
旋风分离器是工业上气固分离过程中应用最广泛的设备之一，具有设备结构简单，体积小，制造费用低，维护、修理方便，易于敷设耐磨、耐腐蚀内衬，可净化腐蚀性粉尘，且使用寿命长等特点，但是其无用压力损失较大。研究表明旋风分离器筒体中心区域的内旋流决定压力损失，中心区域至筒壁的外旋流决定分离效率。压力损失作为衡量旋风分离器分离性能的重要指标，主要受到溢流管入口处内旋流的影响，其旋流强度越强，压力损失越大。通过对旋风分离器内溢流管结构的改造破坏旋风分离器内旋流，降低压力损失是提高分离器效能利用率的一个关键所在。因此，对旋风分离器进行改造，在保证分离效率的同时，减少压力损失，具有重大的工程技术和社会经济意义。
技术实现要素：
本实用新型提供一种在保证分离效率前提下有效降低系统压力损失的内置十字型溢流管的旋风分离装置及其组成的除尘系统。
为此，本实用新型所采用的技术方案为：
一种内置十字型溢流管的旋风分离装置，包括由柱体段和锥体段组成的旋风筒，该旋风筒上部设有进气口，而旋风筒中央端面以上设有中央排气口，该中央排气口正下方的旋风筒内设有溢流管，所述溢流管设置在旋风筒中心强直涡区域内，且该溢流管底部设置有叶片，该叶片以十字型结构安装在溢流管内壁上。
进一步的:
所述叶片的长度为30-100mm；宽度为5-20mm。
所述叶片的长度为70mm；宽度20mm。
螺旋给料机与进风口连通后与旋风筒的进气口连通，而旋风筒上部安装的中央排气口通过管路连通布袋除尘器，该布袋除尘器与罗茨风机相连。
所述中央排气口和布袋除尘器之间的管路上设置有阀门。
在旋风筒进气口和中央排气口处设置有测压计。
本实用新型还提供一种将灰尘从含尘气体中分离出来的方法，包括以下步骤：空气由进风口进入，并与螺旋给料机添加的水泥生料混合，形成含尘气体，含尘气体由管道通入旋风分离器进行分离，净化后气体由出风口排出，出风口经流量阀门与布袋除尘器和罗茨风机相连。固气分离时由测压计测定压力损失，由集灰斗收集分离水泥生料，用以计算分离效率。
本实用新型在旋风筒中心强直涡区域内置一个十字型溢流管，用十字型叶片破坏溢流管内的强直涡，减少压力损失。根据涡核的位置和形状设计十字型叶片的长度和宽度。具体方法：在模拟条件下，按照旋风分离器各组成部分以及叶片的几何尺寸，应用GAMBIT软件绘制分离器模型，通过数值模拟得出理论条件下的速度、压强、分离效率等参数。随后打开风机，由阀门控制风速为20m/s,含尘气体由管道进入旋风除尘器，洁净气体经由出风口排出，分离下来的粉尘颗粒由出料口排出，从而实现固气分离。在相同条件下改变叶片的长度和宽度，均匀改变溢流管内流场结构，分别得出理论和实验条件下不同叶片长度和宽度对分离器的分离效率及压降的影响。对比模拟和实验结果并从中选出保效减阻的最优组合。
本实用新型的有益效果是：通过十字型叶片破坏溢流管内旋流，减少压力损失，降低分离器能耗，并且本实用新型结构简单，容易实现。
附图说明
图1为本实用新型的旋风分离器示意图，图a、b、c分别为正视纵向剖面图、右视剖面图及俯视图；
图2为本实用新型装置的除尘系统示意图；
图3为用于测试的水泥生料的粒径分布曲线；
图4为叶片长度对旋风分离器分离效率和压降的影响；
图5为叶片宽度对旋风分离器分离效率和压降的影响；
图中：1、进气口；2、柱体段；3、锥体段；4、排灰口；5、集灰斗；6、溢流管；7、十字型叶片； 8、螺旋给料机；9、进风口；10、测压计；11、阀门；12、布袋除尘器；13、罗茨风机。
具体实施方案
以下结合实施例对本实用新型进行解说。
参见图1，一种内置十字型溢流管的旋风分离装置，包括由柱体段2和锥体段3组成的旋风筒，柱体段2的内径为200mm，长度为400mm；锥体段3的长度为400mm，锥体段3与集灰斗5相连处的内径是50mm。而旋风筒中央端面以上设有中央排气口，用来将清洁空气从所述的旋风分离体中排出；该中央排气口正下方的旋风筒内设有溢流管，其长度为140mm；中央排气口和溢流管同轴布置，内径均为100mm，该旋风筒上部设有进气口，用来将含尘气体沿切向传入所述旋风分离体内；所述溢流管设置在旋风筒中心强直涡区域内，且该溢流管底部设置有叶片，该叶片以十字型结构安装在溢流管内壁上。用来破坏旋风分离体内旋流，降低压力损失。叶片由硬铝箔片制成，每组叶片由四个单独叶片组成，相邻两叶片间夹角为90°，形成十字形结构。叶片厚度为2mm。
所述叶片的长度为30-100mm；宽度为5-20mm。
所述叶片的长度为70mm；宽度20mm。
参照图3，一种内置十字型溢流管的旋风分离装置组成的除尘系统，螺旋给料机8与进风口9连通后与旋风筒的进气口1切向连通，而旋风筒上部安装的中央排气口通过管路连通布袋除尘器12，该布袋除尘器12与罗茨风机13相连。
所述布袋除尘器12入口前的管路上设置有阀门11，用于控制系统内气体流速，保证流速对应最佳去除效果。
在旋风筒进气口1和中央排气口上设置有测压计10，用于测定旋风分离器去除颗粒物过程的压力损失。
本实用新型的测试系统在进行测试时以水泥生料为待用粉尘，其粒径分布如图4所示。用螺旋给料机9将水泥生料经相应管路送入进气口1内，以粉尘入口浓度为12g/m³进行试验。进行测试时启动风机14，用阀门11控制风速为20m/s，含尘气体由8、9通入本实用新型的旋风分离器中进行分离，洁净气体经由罗茨风机14排出，分离下来的粉尘颗粒由集灰斗5排出，由进料量和出料量得到分离效率，用测压计11检测压力损失，在实验中均匀改变叶片长度和宽度并测定压降和分离效率，对比不同尺寸条件下降低能耗的效果。在分析不同叶片长度时，叶片的宽度均为20mm；分析不同叶片宽度时，叶片长度均取溢流管插入深度的一半，即70mm。叶片的长度、宽度对分离器性能的影响分别如下表1、表2所示。
表1叶片长度对分离器性能影响分析（宽度20mm）
表2叶片宽度对分离器性能影响分析（长度70mm）
注：叶片长度、宽度为0mm即代表传统Lapple型旋风分离器。