本发明属于非均相分离技术领域，具体涉及一种带分形结构的非均相分离装置。
背景技术
非均相分离是包括固液分离、固气分离或液气分离三种体系。这三种类型的分离过程均是非常重要的单元操作，在国民经济各部门如化工、轻工、制药、矿山、冶金、能源、环境保护等应用非常广泛。在许多生产过程中，分离技术水平的高低，质量的优劣直接影响到许多过程实现工业化规模生产的可能性、工艺过程的先进性和可靠性、制品质量和能耗、环境保护等经济和社会效益。
如燃烧过程产生的烟尘和工业生产、加工工序产生的各种粉尘是大气中危害最久、最严重的一种污染物。随排放的气体进入大气中的粉尘是造成雾霾现象的主要因素，也直接威胁着人们的生命，尤其身处粉尘污染的环境会引起多种心血管、呼吸道疾病等。传统的固气分离装备多采用电除尘器或布袋除尘器，若在现有技术上进行改造实现超低排放，因投资、运营、维护成本过高，导致实施时有一定的阻力。
非均相固液分离可分为沉降和过滤两个过程。在实际应用中，为了提高固液分离的效果，需要从多方面考虑，确定合理的固液分离工艺，主要有以下几种措施：①采用联合流程，即把两种或两种以上的固液分离手段合理搭配，优化配置，如沉降与过滤的组合，旋流器与过滤及沉降分离的组合等，这种方式在矿物加工中应用非常广泛；②利用凝聚与絮凝等手段及助剂以提高沉降速度及过滤速度；③利用预涂层、助滤剂等改善过滤性能，提高过滤速度；④利用电场、磁场等辅助手段促进过滤分离。
分形结构是自然界中普遍存在的一种结构，具有以非整数维形式充填空间的形态特征。通常被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状，可以分成数个部分，且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状”，即具有自相似的性质。自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则。分形形体中的自相似性可以是完全相同，也可以是统计意义上的相似。标准的自相似分形是数学上的抽象，迭代生成无限精细的结构，如科赫曲线(kochsnowflake)、谢尔宾斯基地毯(sierpinskicarpet)等。这种有规分形只是少数，绝大部分分形是统计意义上的无规分形，如宏观天体结构与微观分子原子结构具有典型的自相似性、大树的整体形状与树枝、人体血管分布等。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种具有分形结构的非均相分离装置，同时也提供了一种新的非均相分离方法。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种具有筛板式分形结构的非均相分离装置，包括分离室、沉降室、电机和筛板式分形组件；
所述分离室为柱体，侧面设置非均相流体入口，下端连通锥体沉降室，锥体沉降室底部尖端为凝聚相出口；所述沉降室与分离室之间设置有挡板，减小连通面积；
所述筛板式分形组件由1个或若干个筛板式分型单元组成；所述筛板式分形单元包括一块筛板和若干根支管连接而成，所述支管一端密封，另一端开口穿过筛板孔洞并与筛板固定连接，且所述支管管壁具有微孔结构；
所述筛板式分形组件设置在分离室上部，并通过若干个筛板组合将分离室分隔成上下两个空间；所述非均相流体从下部空间进入，经过所述筛板式分形组件的分离，连续相流体进入上部空间经连续相流体出口流出；
筛板式分形组件通过电机驱动水平旋转，非连续相通过水平旋转的离心力从筛板式分形组件脱离，往下进入沉降室形成凝聚相，经凝聚相出口排出。
按上述方案，所述的筛板为塑料板、不锈钢板、铜板、铝板或玻璃钢板。
按上述方案，所述支管为中空纤维膜、有机管式膜、无机管式膜、金属粉末烧结管或活性炭烧结管。
按上述方案，所述筛板厚度在1mm～50mm之间；所述支管的管壁微孔孔径在0.01um～20um之间，支管内径0.3mm～10mm，外径在0.5mm～20mm之间。
按上述方案，所述支管的管壁微孔截面积之和不小于支管通道的截面积，不超过200％。
按上述方案，所述的非均相流体包括连续相和凝聚相；其中，连续相为气体，凝聚相为固体颗粒或者液体颗粒；或者连续相为液体，凝聚相为固体颗粒。
按上述方案，所述筛板式分形组件由若干个筛板式分型单元按照整体和局部相似的分形原理组装而成。
具有筛板式分形结构的非均相分离装置对，将两个上述非均相分离装置去除电机后在分离室部位采用两根管道连通；所述两根管道同时或者单个设置流体泵使得两个分离室中的流体循环流动。
按上述方案，所述两根管道设置在同一高度，通过所述流体泵驱动流体循环流动进而推动筛板式分形组件的转动。
本发明的有益效果是：
本发明提高了分离效率。该装置采用分形结构，使得在相同塔体直径的条件下，非均相分离装置的分离接触面积增加2～5倍，大大提高了分离效率。
本发明减少了分离装置的堵塞，显著提高分离装置的连续运行时间。通过外加电机使分形结构单元的转动或在流体推动下使分形结构单元转动，使得气流湍动增加，类似对非均相体系的进行旋风分离，可使支管管壁积累的固体减少90％以上，分离装置的连续运行时间提高2～5倍。
本发明节约了装置的占地面积。分形结构的采用利用了空塔内60～90％的剩余面积，使得在达到相同分离效率时，占地面积显著减少。
附图说明
图1：本发明筛板式分型单元结构示意图；
图2：本发明筛板式分形组件结构示意图；
图3：本发明具有筛板式分形结构的非均相分离装置结构示意图；
图4：本发明具有筛板式分形结构的非均相分离装置对结构示意图；
其中，1-非均相流体入口；2-连续相流体出口；3-凝聚相出口；4-筛板式分形组件；5-分离室；6-挡板；7-沉降室；8-电机。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
本发明具有筛板式分形结构的非均相分离装置如图3所示，包括分离室5、沉降室7、电机8和筛板式分形组件4；
所述分离室5为柱体，侧面设置非均相流体入口1，下端连通锥体沉降室7，锥体沉降室7底部尖端为凝聚相出口3；所述沉降室7与分离室5之间设置有挡板6，减小连通面积；
所述筛板式分形组件由若干个筛板式分型单元组成，参照图1所示；所述筛板式分形单元包括一块筛板和若干根支管连接而成，所述支管一端密封，另一端开口穿过筛板孔洞并与筛板固定连接，且所述支管管壁具有微孔结构。
所述筛板式分形组件由若干个筛板式分形单元按照整体和局部相似的分形原理组装而成，参照图2所示。
图3中，所述筛板式分形组件4设置在分离室5上部，并通过若干个筛板组合将分离室5分隔成上下两个空间；所述非均相流体从下部空间进入，经过所述筛板式分形组件的分离，连续相流体进入上部空间经连续相流体出口2流出；
筛板式分形组件4通过电机8驱动水平旋转，非连续相通过水平旋转的离心力从筛板式分形组件脱离，往下进入沉降室7形成凝聚相，经凝聚相出口3排出。
本发明筛板式分形单元的筛板可选用塑料板、不锈钢板、铜板、铝板或玻璃钢板。
本发明筛板式分形单元的支管可选用中空纤维膜、有机管式膜、无机管式膜、金属粉末烧结管或活性炭烧结管。
本发明筛板式分形单元筛板厚度在1mm～50mm之间；所述支管的管壁微孔孔径在0.01um～20um之间，支管内径0.3mm～10mm，外径在0.5mm～20mm之间。
本发明筛板式分形单元支管的管壁微孔截面积之和不小于支管通道的截面积，不超过200％。
本发明能够处理的非均相流体包含连续相和凝聚相；情形之一，连续相为气体，凝聚相为固体颗粒或者液体颗粒；情形之二，连续相为液体，凝聚相为固体颗粒。
本发明筛板式分形组件由若干个筛板式分型单元按照整体和局部相似的分形原理组装而成。
同时，本发明的带分形结构的非均相分离装置可通过自动化控制设计自动反洗或反吹过程。在装置进行非均相分离时，流体方向是沿着微孔、支管、主管方向流动，在装置进行反洗或反吹时，连续相的运动方向逆向进行。
同时本发明具有筛板式分形结构的非均相分离装置在不安装电机进行驱动的情况下串联成对同样能进行非均相的分离，参照图4所示。用上下两根管道将两个去除电机和驱动轴的本发明所述非均相分离装置的分离室连接，流体自第一个非均相分离装置的非均相流体入口进入，一部分直接进入筛板式分形组件进行分离，另一部分通过下方连接的管道流体进入第二个非均相分离装置的分离室进行分离，两个非均相分离装置的连续相出口汇合导出连续相；
同时，上方连接的管道将含有凝聚相的流体用流体泵从第二个非均相分离装置的分离室送回到第一个非均相分离装置的分离室，形成流体回路。这样在分离过程中流体始终处于运动状态，最大限度的避免凝聚相沉积堵塞过滤膜孔，达到自净目的。该装置可称为具有筛板式分形结构的非均相分离装置对。