一种改进的螺线型旋风分离器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及从气体中分离固体颗粒、液滴或液固混合物的分离技术领域，具体为一种用于从气体中分离固体颗粒、液滴或液固混合物的螺线型旋风分离器。
【背景技术】
[0002]旋风分离器是一种利用气流旋转所产生的离心力将气流中固体颗粒、液滴分离的设备，因其结构简单紧凑、无可动部件、造价低、操作维护简便、分离效率较高等优点，常常是许多工业过程领域高温高压气体除尘净化的首选设备。矩形切向进气口、圆柱筒体加圆锥体组合的切流反转型旋风分离器是最常见且应用最多的一种旋风分离器。在这种型式的旋风分离器中，含尘气流沿切向进入旋风分离器筒体内，形成外部自上而下和中心自下而上的双层旋涡流动，固体颗粒或液滴被甩向分离器边壁，洁净的气流从分离器顶部中心的排气管排出。但在这种内外双层旋涡流动的主流型上还附着有进口气体的“侧向膨胀”、顶部环流、排气管下口“短路流”、涡核“摆尾”等次级或局部流动，这些次级或局部流动往往对提高颗粒的分离捕集效率不利，同时还增加旋风分离器的压力损失。
[0003]为解决上述问题，减少传统的切流式旋风分离器结构上存在的“短路流”、“侧向膨胀损失”等所引起的分离器效率低和压降高的问题，人们从不同角度进行了改型设计，已开发出多种不同结构型式的旋风分离器，如扩散式、长锥体式、龙卷风式、旁路式、倾斜螺旋顶式、旋风子式等，它们各具特色，功效各异。一些研宄者基于对传统切流式旋风分离器内部流场的分析，提出应该按旋风分离器内部流场的流线形状设计旋风分离器，将分离器筒体壁面设计成等进螺线型并延伸至螺线筒体中心排气室，形成等距环形变径流道，以充分利用有利于颗粒分离的旋涡流动，缩短要分离的颗粒到捕集壁面间的径向移动距离，增大对颗粒的分离捕集效率并降低阻力。《武汉工业大学学报》1992年第14卷第I期，第13-17页报道了根据上述构想研制的“新型多层式旋风除尘器”(即连续螺线型旋风分离器)和相应的理论分析与分离性能试验测定，结果表明，该螺线型旋风分离器具有压降损失小、除尘效率较高的明显优点，但也存在单位处理风量的设备钢材消耗大、体积大等缺点，因此，其结构还需进一步优化改进。中国专利ZL95233971.4公开了和前文相同的设计，一种螺线型旋风除尘器，其筒体按阿基米德螺线形状卷成，排气芯管不插入螺线筒体内部。《中国建材》1995年第8期，第37-40页和《水泥》1996年第5期，第20-22页还报道了这种螺线型旋风分离器在水泥厂进行的半工业性试验和分析。近年的进一步研宄表明，这种螺线型旋风分离器的压降显著低于传统的切流式旋风分离器，但对10微米以下细粉尘的分离捕集效率不够理想，仍需要进一步的研宄改进。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的螺线型旋风分离器的不足，提供一种改进的螺线型旋风分离器，在分离器压降变化不大的情况下使分离效率获得明显提高，明显地提高螺线型旋风分离器的综合性能。
[0005]本发明的技术方案是:一种螺线型旋风分离器，由具有螺线通道的螺线筒体、锥体和中心排气管构成。进气口沿螺线筒体切向与螺线筒体连接，由切向进气口开始，螺线筒体按阿基米德螺线形状等进距地卷成，螺线通道的宽度与进气口宽度相同；螺线筒体中心装有排气管，排气管的轴线与下部筒体轴线同轴，排气管的上端伸出螺线筒体的顶板与外部的管线相连，排气管的下端插入螺线筒体内部；筒体下端接锥体，锥体下端接锁气排料器。
[0006]本发明的螺线型旋风分离器，其特征在于:中心排气管插入螺线筒体内部，插入深度为0.2?2.2倍的进气口高度，优选为1.0倍进气口高度。
[0007]本发明的螺线型旋风分离器，其特征在于:螺线筒体内的螺线通道壁高度从进气口内侧壁开始，随螺旋半径的减小逐渐向下延伸，即越靠近筒体中心螺线通道的壁越高，螺线通道的末端最靠近筒体中心，其螺线壁面高度最大，为进气口高度的1.0?2.0倍。
[0008]与现有技术的螺线型旋风分离器相比，本发明的优点是:1)排气管插入螺线筒体内部，加强了排气管对螺线筒体内旋转气流的约束，可减少排气管末端“短路流”，提高分离器的分离效率；2)螺线通道壁随螺旋半径减小向下逐渐延伸加长，增加对气流向筒体中心的径向流动的阻挡，一方面可减少气流“侧向膨胀”所带来的压力损失，另一方面可减少螺旋通道下端由径向速度和轴向速度引起的“短路流”量，增加对颗粒的捕集效率、降低阻力。
[0009]本发明通过对现有螺线型旋风分离器的排气管和螺旋通道进行简单的改进，未增加其制造难度，使螺线型旋风分离器的效率获得明显提升，得到了一种综合性能较好的螺线型旋风分离器。
【附图说明】
[0010]图1现有技术的螺线型旋风分离器竖剖面结构示意图。
[0011]图2现有技术的螺线型旋风分离器螺线通道横截面剖视图。
[0012]图3本发明改进的螺线型旋风分离器竖剖面结构示意图。
[0013]图4本发明改进的螺线型旋风分离器螺线通道横截面剖视图。
[0014]图1?4中，1-切向进气口、2-排气管、3-螺线通道、4-螺线通道壁、5_螺线筒体、6-螺线通道延伸段、7-筒体、8-锥体、9-排料锁气器。
[0015]图5为本发明和现有技术的螺线型旋风分离器的效率试验测试对比。
[0016]图6为本发明和现有技术的螺线型旋风分离器的压降-效率试验对比。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图3和4对本发明作进一步详细的说明。
[0018]参照图3，螺线型旋风分离器由排气管2、螺线筒体5、筒体7和锥体8构成。所述的螺线筒体5由螺线通道壁4所围成的等距螺线通道3和螺线通道延伸段6组成。所述的进气口 I沿切线与螺线筒体5连通，进气口尺寸与螺线通道3的进口尺寸一致。所述的螺线通道延伸段6自进气口 I内侧壁起开始向下逐渐延伸，下延的高度为O?I倍的进气口高度，可连续延伸至筒体7内。所述的排气管2的上端伸出螺线筒体5外，下端插入螺线筒体5内，插入深度为进气口 I高度的0.2?2.2倍。
[0019]含尘气流以一定的速度从进气口 I沿切向进入螺线筒体5，沿着由螺线通道壁4所围成的等距螺线通道3内旋转向螺线筒体5中心运动。由于受到通道壁面和插入分离器内部的排气管2的约束，气流做向下的螺旋运动，进而在分离器内部形成旋转流动，边壁的压力高，中心部位则为低压区。由于气粒之间存在的密度差，颗粒被甩向螺线通道壁面，然后颗粒会随着螺旋向下的气流沿着壁面下滑，经过筒体7进入锥体8，进而通过排尘锁气器9排出。一部分气流到达螺线通道3底部时，因筒体中心低压区的负压吸引作用会流向螺线型旋风分离器中心区，然后继续向上旋转进入排气管2排出分离器。排气管2插入筒体内部增加了旋转气流的约束，强化其沿着螺线通道3作旋转运动，防止其过早进入螺线筒体5中心区，减少“短路流”。螺旋通道延伸段增加了对由径向速度和轴向速度在螺旋通道下端引起的气流径向向心流动的阻挡，从而减小气流“侧向膨胀损失”和“短路流”，提高对颗粒的分离捕集效率。采用中位径为9 μ m的800目滑石粉在常温常压的条件下进行本发明和现有技术的螺线型旋风分离器的分离性能对比试验，对比试验的螺线型旋风分离器模型主体尺寸为:螺线起始点半径为A= 330mm，螺线方程为r = 330-11.15a，mm，式中a为通道外壁面对应的弧度值，螺旋通道起始处a = O ;对比工况下，本发明采用的排气管插入深度为
1.0倍进气口高度、螺线通道壁的最大下延伸长度为125_。对比结果显示，本发明改进的螺线型旋风分离器分离效率比相同入口气速条件下现有技术的螺线型旋风分离器效率高6%左右；在相同压降条件下，本发明改进的螺线型旋风分离器效率也比现有技术的螺线型旋风分离器效率高5%左右。因此，本发明改进的螺线型旋风分离器比现有技术的螺线型旋风分离器具有更高的分离效率。
[0020]在此说明书中，本发明技术已参照其特定的实例做了描述。但是很显然仍然可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
【主权项】
1.一种改进的螺线型旋风分离器，由具有螺线通道的螺线筒体、筒体、锥体和中心排气管构成，进气口沿螺线筒体切向与螺线筒体连接，螺线筒体按阿基米德螺线形状等进距卷成，螺线通道的宽度与进气口宽度相同，螺线筒体中心装有排气管，螺线筒体下端接筒体，筒体下端接锥体，锥体下端接锁气排料器。2.如权利要求1所述的改进的螺线型旋风分离器，其特征在于，中心排气管插入螺线筒体内部，插入深度为0.2?2.2倍的进气口高度。3.如权利要求1所述的改进的螺线型旋风分离器，其特征在于，自进气口内侧壁开始，螺线通道壁的高度随螺线通道半径的减小逐渐向下延伸，离螺线筒体中心最近的螺线通道壁高度最大，为进气口高度的1.0?2.0倍。
【专利摘要】本实用新型属于气固、气液非均相分离领域，公开了一种改进的螺线型旋风分离器，其特征在于：中心的排气管插入螺线型旋风分离器的筒体内、螺旋通道壁垂直向下逐渐延伸。本实用新型可减少现有技术螺线型旋风分离器中气流的“短路流”和“侧向膨胀损失”，在分离器压降基本不增加的情况下明显提高分离效率且不增加分离器设备的制造难度，具有压降低、效率高、结构简单、投资省等优点。
【IPC分类】B04C5/081, B04C5/12
【公开号】CN204710582
【申请号】CN201520264659
【发明人】孙国刚, 陆元宝, 孙占朋, 王新成, 王晓晗, 张玉明
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年4月29日