专利名称：高效旋风分离器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种混合气固流的分离装置，具体地说涉及一种通过旋转气流分离固体微粒的高效旋风分离器。
背景技术：
用来分离气体和固体微粒的旋风分离装置在石油、化工、煤炭、电力、环保等行业中广泛应用。由中国石化集团公司组织石油大学、北京设计院、洛阳石化工程公司等单位联合攻关开发成功的PV型旋风分离装置是目前上述行业中应用较广泛、分离效果较好的一种旋风分离装置，参见图1，这种旋风分离装置在运行过程中，混合气固流通过沿切线方向设置的进气管进入分离室内，固体微粒在离心力的作用下移向边壁分离下来，并收集到底部灰斗内。根据LDV(激光多普勒测速仪)测试这种旋风分离装置内全空间三维强旋湍流场的结果，可以看到有如下不利于固体微粒分离的气体流动状态，参见图2、图3和图4，所示为矩形蜗壳入口截面上(即环形空间0°方位截面处)切向速度沿径向的分布曲线。由图2可见在r/R≥1范围内，z＝-125～-136mm间(即入口的上部空间)，Vt/Vi值要甚小于z＝0～-125mm的下部空间的切向速度Vt/Vi值(Vt为气流切向速度，Vi是进口处的气速)，这说明入口截面上的气量分配是上小下大，很不均匀。由于入口下部离升气管下口很近，易走短路，所以这种气量分配对固体微粒分离有明显不利影响。另外在旋风分离器顶部存在一顶灰环，浓集了大量的粉尘，这些粉尘容易沿着排气管外壁下行直接逃逸出排气管，直接影响旋风分离器的捕集效率。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种对固体微粒分离效果更好的高效旋风分离器。
本实用新型高效旋风分离器，包括分离室，分离室上部侧壁上沿切向设有进气管，分离室上方设有排气管，分离室下部连接有灰斗，所述进气管向上倾斜。
本实用新型高效旋风分离器，其中所述进气管与水平方向的夹角为5°～30°。
本实用新型高效旋风分离器，其中所述排气管下部入口一边为水平口，另一边为斜切口，在进气管、排气管和分离室的水平投影上，斜切口最高点与中心点的连线、进气管与分离室圆周切点与中心点连线的夹角为100°～270°。
本实用新型高效旋风分离器，其中所述分离室下部排尘口安装有正锥形筒。
本实用新型高效旋风分离器，进气管向上倾斜，使带固体微粒的气流进入旋风分离器时有一个向上的分速度，改善了进口截面上的气量分配，也削弱顶灰环，有效提高了旋风分离器的分离效率。
以下结合附图对本实用新型高效旋风分离器的最佳实施方式进行详细说明。
图1是现有技术旋风分离装置结构示意图；图2是现有技术旋风分离装置矩形蜗壳入口截面上(即环形空间0°方位截面处)切向速度沿径向的分布曲线；图3是现有技术旋风分离装置空间方位图；图4是现有技术旋风分离装置俯视图；图5是实验流程图；图6是本实用新型高效旋风分离器实施例1结构示意图；图7是本实用新型高效旋风分离器实施例1俯视图；图8是本实用新型高效旋风分离器实施例1上部E向视图；图9实施例1与PV型旋风分离分离装置分离效率对比图；图10实施例1与PV型旋风分离装置压降对比图；图11是本实用新型高效旋风分离器实施例2结构示意图；图12是本实用新型高效旋风分离器实施例2俯视图；图13是本实用新型高效旋风分离器实施例2上部D向视图；图14实施例2与PV型旋风分离装置分离效率对比图；图15实施例2与PV型旋风分离装置压降对比图。
具体实施方式
实施例1参见图6和图7，一种高效旋风分离器，包括分离室3，分离室3上部侧壁上沿切向设有进气管1，分离室3上方设有排气管2，排气管2下端进气口与排气管2入口的最低位置相齐平，分离室3下部连接有灰斗4，其中，进气管1向上倾斜，且进气管1与水平方向的夹角β为12°。
参照图5，以Φ300mm、180°涡壳的PV型旋风分离装置为基准实验模型，进行改进结构冷态对比性能实验。模型的两个主要结构参数为KA＝5.5，d~r=0.4]]>(KA为筒体对入口截面积比、 是排气管对筒体半径比)。试验在常温下进行，实验装置采用吸风式负压操作。气体直接从大气吸入，经分离器、出口通道11由风机12抽出排空，灰斗下方连接有收尘斗6。气体流量由安装在旋风分离器的排气管道上的毕托管9测定。压降可由连接在分离器出口的U型管10直接读出。试验粉料为450目滑石粉。实验粉料先称量后，由人工通过加料斗7加入进气管8，在进气管8中分散后被气流带入分离器内分离。控制加料时间，可以控制入口气流的含尘浓度。含尘气流由切向入口进入分离器内，颗粒在离心力的作用下移向边壁分离下来，并收集到底部灰斗。收集下来的粉尘由排灰口排出，称重，计算分离器本身的除尘效率η。每一实验条件至少重复3次，待数据稳定后，取其平均值作为该实验条件下的实测值。
性能试验的结果如图9及图10所示。可见在任一入口气速下，本实施例1的效率总比PV型高。从图还可看出，由低速到高速，其效率比PV型旋风分离装置的效率高出约0.1～0.6个百分点。相同入口气速下两类旋风分离器压降的比较中可以看到，在本实施例1入口上斜型的效率相对提高的同时，其压降比PV型旋风分离装置的压降还稍有降低，而且随着入口气速的增加，两者的差值也随之增大。
综合本实施例1入口上斜对旋风分离器效率及压降的影响，可以肯定入口上斜可以提高旋风分离器的性能。
实施例2参见图11、图12和图13。一种高效旋风分离器，包括分离室3，分离室3上部侧壁上沿切向设有进气管1，分离室3上方设有排气管2，分离室3下部连接有灰斗4，其中，进气管1向上倾斜，且进气管1与水平方向的夹角β为12°，排气管2下部入口一边为水平口，另一边为斜切口，参见图10，在进气管1、排气管2和分离室3的水平投影上，斜切口最高点A与中心点O的连线、进气管1与分离室3圆周切点F与中心点O连线的夹角α为100°，排气管2下部入口最低位置低于进气管1入口的最低位置，分离室3下部排尘口安装有正锥形筒5。
参照图5，同实例1，以Φ300mm、180°涡壳的PV型旋风分离装置为基准实验模型，进行改进结构冷态对比性能实验。
参见图14，在任一入口气速下，实施例2的效率总比PV型旋风分离器高。从图还可看出，由低速到高速，实施例2的效率比PV型旋风分离器的效率高约0.2～1.1个百分点，这一提高是非常显著的。参见图15，相同入口气速下两类旋风分离器压降的比较中可以看到，在本实施例的效率相对提高的同时，其压降还比PV型的压降低，而且随着入口气速的增加，两者的差值也随之增大，此降低幅度大约为10％～15％。
可以得出以下结论①进气管1上倾二定角度，可以削弱平顶分离器入口截面上进气的不均匀性以及顶灰环的不利影响，改善旋风分离器的分离性能。它能使旋分器的效率升高的同时，压降有所降低。
②排气管2下部切口能够使旋风分离器环形空间流场更加对称，能减少短路流，从而提高旋风分离器效率，但对压降影响不大。
③排尘口加正锥形筒能够削弱灰斗返混，从而提高旋风分离器效率，并使压降有所降低。
进气管向上倾斜、半切芯管及排尘口加倒锥筒的组合结构的分离性能要优于PV型旋风分离装置，同时也优于改进单个结构时的分离效果，表明其具有组合效应。
权利要求1.高效旋风分离器，包括分离室(3)，分离室(3)上部侧壁上沿切向设有进气管(1)，分离室(3)上方设有排气管(2)，分离室(3)下部连接有灰斗(4)，其特征在于所述进气管(1)向上倾斜。
2.根据权利要求1所述的高效旋风分离器，其特征在于所述进气管(1)与水平方向的夹角(β)为5°～30°。
3.根据权利要求2所述的高效旋风分离器，其特征还在于所述排气管(2)下部入口一边为水平口，另一边为斜切口，在进气管(1)、排气管(2)和分离室(3)的水平投影上，斜切口最高点(A)与中心点(O)的连线、进气管(1)与分离室(3)圆周切点(F)与中心点(O)连线的夹角(α)为100°～270°。
4.根据权利要求2所述的高效旋风分离器，其特征还在于所述分离室(3)下部排尘口安装有正锥形筒(5)。
5.根据权利要求3所述的高效旋风分离器，其特征还在于所述分离室(3)下部排尘口安装有正锥形筒(5)。
专利摘要一种高效旋风分离器，包括分离室，分离室上部侧壁上沿切向设有进气管，分离室上方设有排气管，分离室下部连接有灰斗，所述进气管向上倾斜。所述进气管与水平方向的夹角为5°～30°。如此设计使带固体微粒的气流进入旋风分离器时有一个向上的分速度，改善了进口截面上的气量分配，也削弱顶灰环，有效提高了旋风分离器的分离效率。
文档编号B04C5/14GK2848361SQ200520144699
公开日2006年12月20日 申请日期2005年12月19日 优先权日2005年12月19日
发明者孙国刚, 宣兴南, 李双权, 戴敏, 时铭显 申请人:中国石油大学(北京), 无锡市石油化工设备有限公司