一种防磨减阻旋风分离器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种气固两相流中固体分离技术，具体为一种防磨减阻旋风分离器。
【背景技术】
[0002]旋风分离器是目前工业生产中应用极为广泛的一种利用气固两相流体的旋转运动使固体颗粒在离心力的作用下从气流中分离出来的装置。如图3所示，常规旋风分离器一般由排气管61、螺栓62、螺母63、筒体65、灰斗66组成。气固两相流从入口 64进入旋风分离器，在筒体65内做离心运动，固体颗粒在离心力和重力的作用下向壁面运动，最后进入灰斗66，气体则从排气管61排出。与其它各类分离装置相比，它具有结构简单，耐高温、高压，维护方便，造价低等优点，它主要应用在石油、化工、冶金、材料、粉体工程、环境保护、燃煤发电以及其它很多颗粒处理行业中，特别是在催化裂化贵重催化剂的回收、工业锅炉的烟气除尘、高温高压气体的能量再利用中更是得到了广泛应用。然而，随着旋风分离器的广泛使用，其在实际运行中也逐渐暴露出了问题，主要表现在分离效率低、压降损耗大、壁面磨损严重等方面。尤其是旋风分离器壁面的磨损问题，已成为严重制约其应用与发展的首要问题。
[0003]经过长期的研宄发现，旋风分离器的壁面冲蚀磨损区域主要集中在顶面以下20mm范围内，沿圆周方向磨损主要发生在30°?270°范围内。出现这种现象的主要原因是由于旋风分离器顶端的顶灰环(由于颗粒所受离心力、重力和曳力平衡时颗粒停留在某一位置作旋转运动)现象，顶灰环的存在不仅会加重旋风分离器筒体上端的冲蚀磨损，且会降低分离效率。这是导致旋风分离器壁面磨穿、造成失效的主要原因。在压降损失方面，研宄表明旋风分离器的压降随入口浓度、器壁粗糙度或旋风分离器长度的增加而减少。这三个参数的增大都使旋风分离器器壁的摩擦力增加。从管道流动的经验来看增加摩擦损失会使压降上升，但旋风分离器中的情况有所不同，摩擦损失增加而压降减少。因此，旋风分离器的防磨减阻的研宄具有很大的现实意义。
[0004]现有减小旋风分离器冲蚀磨损的技术主要有:(I)安装防磨板。(2)采用相同的方法更换旋风分离器磨损部位。(3)用厚板更换磨损部位。(4)用硬的、耐磨性能高的结构材料更换磨损部位。(5)用耐火材料、陶瓷、砖或其他类型的衬里来修理或代替磨损掉的金属。
(6)完善设计缺陷和结构缺陷。减小旋风分离器压降损失主要是通过增大入口风速和降低颗粒的浓度。
[0005]由此，本发明人通过大量的实验分析和计算流体动力学仿真计算，提出一种防磨减阻的旋风分离器，来提高旋风分离器的工艺性能和使用寿命。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于设计一种防磨减阻旋风分离器，以减小常规旋风分离器中固体颗粒对壁面的冲蚀磨损和压降的损失。
[0007]本实用新型的目的是这样实现的，一种防磨减阻旋风分离器，所述防磨减阻装置设置在旋风分离器筒体内壁面；所述筒体内壁面设有一组与壁面同轴设置的矩形防磨板；防磨板均匀分布在筒体内壁面速度入口方向30°?270°区域，以上即为所述的防磨减阻盤罟
目.ο
[0008]按照本实用新型提供的防磨减阻旋风分离器，固体颗粒随着气体进入旋风分离器切向入口后，在离心力的作用下贴着壁面作旋转运动。常规旋风分离器速度较大，气固两相流中高速粒子直接冲击在壁面，很容易造成壁面的冲蚀磨损。相比防磨型减阻旋风分离器，速度中心区域分布情况与常规旋风分离器类似，因此不会影响旋风分离器的分离特性，但在靠近壁面的区域速度明显小于常规旋风分离器，在壁面上形成一圈低速的保护带，有效地降低了粒子对壁面的冲击速度，对降低壁面的冲蚀磨损起到了极大的作用。在压降方面，气固两相流在分离器器壁的摩擦是导致压降的主要原因，在常规旋风分离器中，由于壁面的切向速度较大，导致大部分动压耗散在升气管中，造成压降增大。但在防磨减阻旋风分离器中，壁面的切向速度较小，防磨板壁面的摩擦损失消耗了入口的动压，导致升气管中动压耗散减小，且具有较高的静压，从而减小压降损失.
[0009]本实用新型提供的防磨减阻结构设计主要包括三个参数:防磨板高度H，肋条防磨板布置角度Θ，防磨板宽度S，防磨板数量η。
[0010]在实用新型的一较佳实施方式中，所述防磨板高度H与旋风分离器筒体直径D的比值大于0.003小于0.02。
[0011]在实用新型的一较佳实施方式中，所述防磨板布置角度Θ为30°?270°。
[0012]在实用新型的一较佳实施方式中，所述防磨板数量η为6?24。
[0013]在实用新型的一较佳实施方式中，所述防磨板宽度S与旋风分离器筒体直径D的比值大于0.02小于0.04。
[0014]由上所述，本实用新型防磨减阻旋风分离器，能够在筒体内壁面形成一圈低速的保护带，有效地降低固体颗粒对壁面的冲击，有效地减小了壁面冲蚀磨损。防磨板壁面的摩擦损失消耗了入口的动压，导致升气管中动压耗散减小，且具有较高的静压，从而减小压降损失.该防磨减阻装置制做成本较低，结构简单，无运动部件，该防磨减阻旋风分离器在复杂工况下能够长时间稳定工作。
【附图说明】
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[0015]图1为本实用新型一种防磨减阻旋风分离器；图中:1.旋风分离器排气管，2.紧固螺栓，3.螺母，4.旋风分离器入口，5.防磨板，6.筒体，7.灰斗。
[0016]图2为本实用新型一种防磨减阻旋风分离器的半剖结构图。
[0017]图3为常规旋风分离器半剖结构图。
[0018]图4为K-K剖面示意图。图中，Θ为防磨板与水平方向的夹角。
[0019]图5为防磨板局部放大图。图中，H为防磨板高度，S为防磨板宽度。
[0020]图6为常规旋风分离器和防磨减阻旋风分离器筒体冲蚀磨损速率对比图。
[0021]图7为常规旋风分离器和防磨减阻旋风分离器锥体冲蚀磨损速率对比图。
【具体实施方式】
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[0022]以下为防磨减阻旋风分离器的一具体实例:如图3、4、5所示，常规旋风分离器主要结构尺寸为:筒体直径为290mm，排气管直径为145mm，灰斗直径为290mm，气固两相流入口速度为20m/s，防磨板高度为8mm，宽度为20mm，分布角度为30°，防磨板数量为8。
[0023]利用325目滑石粉对两种结构进行分离实验，实验浓度为5g/m3，常规旋风分离器中测得总压降为550Pa，安装防磨减阻装置的旋风分离器，测得总压降为375Pa，降幅达31.8%。冲蚀磨损实验结果如图6、7所示，图中曲线(a)为常规旋风分离器，(b)为防磨减阻旋风分离器。从图可以看出，安装防磨减阻装置的旋风分离器防磨性能显著提高。当粒径小于4 μπι时，防磨减阻旋风分离器分离效率略低于常规旋风分离器，当粒径大于4 μπι时，两者都有很高的分离效率。因此，防磨减阻旋风分离器运用在大颗粒初级分离时，具有极大的优势。
[0024]以上所述仪为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
【主权项】
1.一种防磨减阻旋风分离器，其特征在于:所述防磨减阻装置设置在旋风分离器筒体内壁面；所述筒体内壁面设有一组与壁面同轴设置的矩形防磨板；防磨板均匀安装在筒体内壁面速度入口方向30°?270°区域，以上即为所述的防磨减阻装置。
2.如权利要求1所述的防磨减阻旋风分离器，其特征在于:防磨板的结构设计，其主要设计参数防磨板高度H与旋风分离器筒体直径D的比值大于0.003小于0.02。
3.如权利要求1所述的防磨减阻旋风分离器，其特征在于:防磨板的结构设计，其主要设计参数防磨板布置角度Θ为30°?270°。
4.如权利要求1所述的防磨减阻旋风分离器，其特征在于:防磨板的结构设计，其主要设计参数防磨板数量η为6?24。
5.如权利要求1所述的防磨减阻旋风分离器，其特征在于:防磨板的结构设计，其主要设计参数防磨板宽度S与旋风分离器筒体直径D的比值大于0.02小于0.04。
【专利摘要】本实用新型公布一种防磨减阻旋风分离器，在旋风分离器筒体内表面安装一组防磨板，防磨板均匀分布在筒体内壁面速度入口方向30°～270°区域，可以在不改变内部流场的前提下，在旋风分离器内壁表面形成一层低速的保护带，这样可以提高旋风分离器的防磨性能。同时防磨板壁面的摩擦损失消耗了入口的动压，导致升气管中动压耗散减小，且具有较高的静压，从而减小旋风分离器压降损失。该防磨减阻装置制做安装成本较低，结构简单，无运动部件，该防磨减阻旋风分离器在复杂工况下能够长时间稳定工作。
【IPC分类】B04C5-085
【公开号】CN204564369
【申请号】CN201520185872
【发明人】邹康, 艾志久, 喻久港, 郑锦祥, 孟璋劼
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月31日