双层旋风分离器旋转并联除尘装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双层旋风分离器旋转并联除尘装置，尤其涉及一种能捕集细颗粒物(PM2.5)的双层旋风分离器旋转并联除尘装置。
【背景技术】
[0002]大气污染是影响我国环境的重要因素之一，其中粉尘污染是大气污染的重要部分。研宄表明，粉尘中的细颗粒物(PM2.5)易于富集空气中的重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒等，其对人体健康的危害远高于粗颗粒物。因此，控制粉尘污染，尤其是控制超细颗粒的排放具有重要意义。(张大年，城市大气可吸入颗粒物的研宄，[J]上海环境科学，1999，18 (4):154-157)。
[0003]旋风分离器因其具有结构简单、投资少、运行成本低等优点，在工业除尘上得到广泛的使用。但单个的旋风分离器除尘效率低，无法满足大型锅炉的除尘要求。众多学者研宄在循环流化床锅炉中，采用多个旋风分离器并联的方式来脱硫除尘。中国科学院王法军、廖磊等([I]王法军.循环流化床多旋风分离器并联布置冷态实验研宄[D].中国科学院研宄生院(工程热物理研宄所)，2014 ; [2]廖磊.六个旋风分离器并联布置循环流化床的实验研宄和数值模拟[D].中国科学院研宄生院(工程热物理研宄所)，2011)研宄了六个旋风分离器以炉腔中心轴对称H型分布的情况。如图3所示。实验结果表明，六个旋风分离器之间存在气固分配不均现象；在相同条件下，不同位置的旋风分离器压降和风量均有一些差异。在炉膛同侧，位于中间的旋风分离器的压降低于位于两端的旋风分离器的压降；靠近尾部母管道的一侧旋风分离器压降要大于远离尾部母管道一侧的压降，中间位置处压降大小处于两者之间。在炉膛风速5m/s时，六个旋风分离器的压降偏差为5.6%左右。可见，六个旋风分离器采用中心轴对称布置型式，中间的两个旋风分离器布始终无法达到气固平衡和颗粒浓度分布均匀。
[0004]另外有研宄发现，在高密度多相流中，气固流动在分离器内均等分配时，分离器压力损失最大；在低密度多相流中，尤其是密度非常低时，均等分配会使分离器压力损失最小，而非均等分配有较大的压力损失。
[0005]廖磊和王法军分析了多个旋风分离器之间气固两相不均匀分布的原因，主要有两部分:一部分是由于聚式流态化的脉动性与对称结构的多解性引起，另一部分是由于结构的不完全对称性引起。由此可见，实现多个旋风分离器的气固两相均匀分布对提高除尘效率、减小能量损耗意义重大。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种双层旋风分离器旋转并联除尘装置，以解决现有锅炉内多个旋风分离器除尘效率低、气量分布不均的问题。
[0007]为此，采用如下技术方案:
一种双层旋风分离器旋转并联除尘装置，主要由同轴设置、相互之间具有空腔、相互之间密封隔离的中心筒体、中间筒体、外筒体组成，该三筒体的下部均为锥体结构而中间筒体和外筒体的锥体末端为内、外底流口，该内、外底流口通过法兰和排灰装置连接；所述中间筒体与外筒体之间的空腔上端设有切向进口 ；若干个小型旋风分离器呈双层分布在中间筒体的空腔内，外层的若干个小型旋风分离器以三筒体的中心为轴均匀固定在中间筒体的内壁上，内层的若干个小型旋风分离器均匀分布在外层小型旋风分离器和中心筒体之间；中间筒体和其下部锥体的结合处固接有底板，该底板的外缘和中间筒体的内壁间留有进气环孔；所述若干个小型旋风分离器的底部出料口固定在底板上并和中间筒体下部的锥体贯通；所述若干个小型旋风分离器的上端开有进气口，该进气口和中间筒体的内腔贯通；该若干个小型旋风分离器上端的出口通过弯管和中心筒体贯通；所述弯管被置于外筒体顶部的顶盖密封，该顶盖上开有出口。
[0008]所述弯管出口的截面和水平面的角度为90°至180 0O
[0009]本发明综合考虑了多个旋风分离器的除尘效率低、气量和压降分布不均的原因，将多个小型旋风分离器并联布局在一个大的空腔内，具体为小型旋风分离器同轴设置，围绕中心轴线旋转排布一周，然后将锅炉炉腔内含尘气体直接用管道送入大空腔内旋风分离器进行除尘。
[0010]本发明和多个旋风分离器并联H型布局的对比如图2和图3所示。本发明若干个小型旋风分离器围绕中心轴旋转一周布局，而多个旋风分离器H型并联是以炉腔为对称轴，六个旋风分离器均分布局在炉腔两侧。在实验室内，对本发明和多个旋风分离器并联H型布局的除尘效果、风量和压降分布均匀性进行了测试，测试风量为10000m3/h。测试结果如图4-6所示。图4为两种旋风分离器布局引起的压降变化。从图中可以看出，本发明中每个旋风分离器的压降大小基本相同，而多个旋风分离器H型并联引起每个旋风分离器的压降差别较大。图5为两种旋风分离器布局引起的风量变化，可以看出，多个旋风分离器H型布局导致每个旋风分离器的气固分布不均，风量各不同，而本发明每个旋风分离器的风量差别不大，实现了风量的均匀分布。图6是两种旋风分离器布局的分离效率对比，H型布局的旋风分离器分离效率各不同，B分离效率最低，为60%，A最高达到80%，总的分离效率为79% ;而本发明中每个旋风分离器的除尘效率均为96%左右，总分离效率为96%。因此，本发明的分离效率远大于H型布局，可以高效去除含尘气体中的颗粒物。
[0011]综上所述，与传统的多个旋风分离器H型并联布局相比，本发明可以解决风量和压降分布不均匀、分离效率低等缺点，同轴布局的各个小型旋风分离器风量均匀、压降相等、分离效率均匀，可以高效的收集含尘气体中粉尘。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为现有技术中旋风分离器H型并联布局的示意图；
图4为本发明和现有技术中旋风分离器H型并联布局的压降对比图；
图5为本发明和现有技术中旋风分离器H型并联布局的风量对比图；
图6为本发明和现有技术中旋风