专利名称：一种气固旋风分离器的制作方法
技术领域：
本发明一种气固旋风分离器涉及用于将气体和固体颗粒混合物中的气体与固体颗粒分离的旋风分离器。
背景技术：
旋风分离器广泛应用于化工、冶金、制药、环保等行业，其利用具有一定流速的气固相物料旋转时产生的离心力，将固体颗粒物从气固相物料中分离出来，达到气固分离的目的。但当旋风分离器分离很细小的颗粒或者密度比较小的较轻颗粒时，这些颗粒会随气流从排气管排出，使得旋风分离器的分离效率急剧下降。在石油化工领域中，净化易燃、有毒等不可排放气体，分离细小颗粒或密度较小的较轻颗粒，或者分离比较贵重固体颗粒物料需要全部收集时，现有的气固旋风分离器已不适用于此条件下的操作。
中国专利CN03160160.X公开一种分离式旋风装置，其包含一个集尘筒及一个隔离网。集尘筒具有回旋室的围绕壁，及与回旋室连通且邻近一下端的排尘管。该隔离网设置在集尘筒的回旋室内，与围绕壁间形成一个隔离空间。隔离网只能使细微的粉尘通过，气流内较重的颗粒物质被阻隔在该隔离网内，并逐渐集中沿集尘筒向下排出，细微的粉尘则通过隔离网被抛甩至隔离空间内，集中由排尘管排出。该分离式旋风装置用于分离除去固体颗粒中的细微的粉尘。
中国专利CN01249350.3，一种新型筛粉旋风分离器，由外壳、筛网和排风管组成，其特征是外壳上部为圆筒形，下部为上大下小的空心圆台形，底部有直通向下的粉末出口管，筛网上部为圆筒形，下部为圆锥形，底部有带斜度的出料管。该旋风分离器用于固体颗粒的筛分，即将大小不同的固体颗粒进行分级处理。
中国专利CN98201554.2，一种改良结构的旋风分离器，基体的周面穿设许多细小网孔，基体外周焊固一外径较大的围覆筒，以使基体与围覆筒之间构成粉末聚集空间。围覆筒底面设一个倾斜面，倾斜面下方衔接一个粉末导出口。该旋风分离器用于除去颗粒中的粉尘。
美国专利US6210575(2001)，一种用于分离液-固相悬浮液的设备，包括收集容器，其底部有一个排泄滤液的出口；固定在收集容器内的旋风分离器，其有一个用于接受悬浮液入口；一个用于将悬浮液分离成至少两种成分的过滤介质；以及一个下部的用于将两种成分中的一种成分泄出的下流出口。在该设备中，过滤介质是多孔的亲水的或疏水的材料，并与催化剂相通。
美国专利US5882530(1999)，一种用于分离液-固相悬浮液的设备，包括收集容器，其底部有一个排泄过滤液的出口；固定在收集容器内的旋风分离器，其有一个用于接受悬浮液的入口；一个多孔的壁；以及一个下流出口，两种成分中的另一种成分被所述的收集容器接受。
日本专利JP60129154(1985)，旋风分离器，是在圆柱形容器内设置一个旋风型过滤丝网。过滤丝网是通过拉伸具有细小网孔的金属丝网到多孔板的内侧而构成，并与出料管连接。排出管用重量轻的橡胶制造，在顶盖的中心位置用螺栓和螺母固定在主体上。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将气体和固体颗粒混合物中的气体与固体颗粒分离的气固旋风分离器，特别是用于将气体与细小颗粒或密度较小的较轻颗粒分离的气固旋风分离器。
本发明一种气固旋风分离器，包括筒体，进料口，排气管，筒体下部的锥体，灰斗和料腿，其特征在于旋风分离器的筒体，锥体，灰斗的壁用多孔的金属过滤材料制造；旋风分离器的筒体，锥体，灰斗的外面被外筒体包裹封闭形成一个集气室，集气室有过滤气排出口；外筒体与筒体，锥体和灰斗呈同轴线设置；过滤气排出口设置在外筒体上，用于排出和/或负压抽出从筒体，锥体和灰斗的多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体，同时，在需要清洁多孔的金属过滤材料的壁时，可以充进气体，用于反吹多孔的金属过滤材料；多孔的金属过滤材料只能使气体通过，不允许固体颗粒穿过进入集气室。
本发明的气固旋风分离器，其特征在于旋风分离器的锥体，灰斗的壁用多孔的金属过滤材料制造；旋风分离器的锥体，灰斗的外面被外筒体包裹封闭形成一个集气室，集气室有过滤气排出口；外筒体与锥体和灰斗呈同轴线设置；过滤气排出口设置在外筒体上，用于排出和/或负压抽出从锥体和灰斗的多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体，同时，在需要清洁多孔的金属过滤材料的壁时，可以充进气体，用于反吹多孔的金属过滤材料。
本发明的气固旋风分离器，其特征在于旋风分离器的筒体的壁用多孔的金属过滤材料制造；旋风分离器的筒体的外面被外筒体包裹封闭形成一个集气室，集气室有过滤气排出口；外筒体与筒体呈同轴线设置；过滤气排出口设置在外筒体上，用于排出和/或负压抽出从筒体的多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体，同时，在需要清洁多孔的金属过滤材料的壁时，可以充进气体，用于反吹多孔的金属过滤材料。
本发明的气固旋风分离器的特征在于所述的旋风分离器至少有一个进料口。
本发明的气固旋风分离器的特征在于所述的多孔的金属过滤材料的过滤孔的孔径可根据被分离的固体颗粒的粒径进行调整，其过滤孔的孔径范围为0.5μm～200μm。
以下结合附图详细叙述本发明气固旋风分离器的技术方案。
在净化易燃、有毒等不可排放气体，分离颗粒较小或密度较小的固体颗粒，或者分离比较贵重的需要全部回收的固体物料时，现有的气固旋风分离器很难满足使用要求。
通过对旋风分离器流场的测量和分析表明，旋风分离器内部流场由一个刚性涡流和一个准自由涡流构成，旋风分离器筒体内表面上的压力明显高于筒体中心部分的压力，基本与进口压力一致。
为了保证对密度小、粒径小的固体颗粒的分离效率，又不花费昂贵的代价，同时又方便现场的安装和操作，本发明采用的技术方案是在旋风分离器的基本结构的基础上进行改进，将旋风分离器的筒体、锥体和灰斗的壁用多孔的金属过滤材料制造，在气固两相流进行旋转离心分离的同时，也可以进行过滤分离，使两种分离功能同时发挥作用。在其它结构上，本发明也作了相应的改进。
本发明一种气固旋风分离器，包括进料口1，排气管2，旋风分离器筒体3，筒体下部的锥体4，集气室5，过滤气排出口6，外筒体7，灰斗8，料腿9，固体颗粒收集器10，气体和固体颗粒混合物的进料管11和风机12。旋风分离器的筒体3，锥体4，灰斗8的壁用多孔的金属过滤材料制造，金属过滤材料的过滤面积的大小取决于过滤工艺的需要。旋风分离器的筒体3，锥体4，灰斗8的外面被外筒体7包裹并且外筒体的上下两端封闭形成一个集气室5，集气室5有过滤气排出口6，从多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体只能从过滤气排出口6排出。外筒体7与筒体3，锥体4和灰斗8呈同轴线设置。过滤气排出口6设置在外筒体7上，用于排出和/或负压抽出从筒体3，锥体4和灰斗8的多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体，在需要清洁多孔的金属过滤材料的壁时，过滤气排出口6可以充进气体，用于反吹多孔的金属过滤材料，清除掉多孔的金属过滤材料的壁的内侧上的滤渣，使金属过滤材料的孔隙不被滤渣堵塞。
多孔的金属过滤材料为多孔的金属泡沫体，或者由多层金属丝网复合构成。其作用是气固两相流在进行旋转离心分离时，进行过滤分离，只能使气体穿过，阻隔固体颗粒通过。
多孔的金属过滤材料的孔的孔径取决于被分离固体颗粒的尺寸，孔的孔径应该足够小到足以防止固体颗粒穿过多孔的金属过滤材料，也应该大到足以使气体以最大的速度通过多孔的金属过滤材料。本发明的多孔的金属过滤材料的过滤孔的孔径可根据被分离的固体颗粒的粒径进行调整，其过滤孔的孔径范围为0.5μm～200μm，优选的孔径范围为1μm～40μm，更优选为2μm～10μm。
本发明的气固旋风分离器至少有一个进料口，在需要增大进料量时，可以增加至二个或三个进料口。进料口可以采用进料口与筒体直切的直切式入口结构，两个进料口分别与筒体直切的双直切式入口结构，或者进料口与筒体相切的蜗壳型结构，进料口采用何种结构可根据实际需要决定。
本发明气固旋风分离器的排气管为直筒形结构，其下端也可为截头锥形。
本发明旋风分离器的外筒体上的过滤气排出口，可以设置在外筒体的下部、中部或上部，优选设置在外筒体的中部或上部。
参见图10。气体与固体颗粒混合物由进料管11进入风机12，升压后由管道进入进料口1，进料口1与筒体3相切，因而气固相流沿筒体3、锥体4的内壁旋转，在离心力的作用下，筒体3和锥体4的内壁上的压力高于中心位置的压力，部分气体穿过筒体3，锥体4和灰斗8的多孔的金属过滤材料的壁，进入集气室5，然后由过滤气排出口6排出。多孔的金属过滤材料内壁上的由固体颗粒形成的滤饼，在重力和旋转气流的剪切力的双重作用下，不断脱落进入灰斗8，金属过滤材料内壁上滤饼的厚度基本保持一定值。进入灰斗8的固体颗粒然后进入固体颗粒收集器10中贮存。密度较小、粒径较小的固体颗粒经过过滤和旋转离心分离的双重分离后，绝大部分与气体分离，余下的气体夹带极少量的固体微粒由排气管2排出旋风分离器。
采用中位粒径12μm的滑石粉作为固体物料，用空气进行冷态实验得到如图11所示的分离效率曲线。入口气速为15～29m/s，所含颗粒浓度为30g/m3，由图可见，本发明气固旋风分离器的分离效率高达99％以上。
与现有的气固旋风分离器相比，本发明气固旋风分离器具有如下显著的优点1、本发明气固旋风分离器，特别适用于气体中含有密度较小、粒径较小的固体颗粒的气固两相流的分离。
2、由于气固两相流在旋风分离器内部形成高速旋转流对多孔的金属过滤材料表面生成的滤饼有很高的剪切力和很强的冲刷作用，限制了多孔的金属过滤材料表面滤饼的增厚，使过滤速度保持基本恒定，达到一种近似的动态过滤的效果；3、本发明气固旋风分离器的分离效率可以根据需要进行调整；4、本发明气固旋风分离器结构简单，成本较低，有广泛的用途。
图1为本发明气固旋风分离器的主视结构简图。
图2为本发明气固旋风分离器的俯视结构简图。
图3为图1中a部分的放大示意图。
图4为本发明气固旋风分离器的实施例1的主视结构简图。
图5为本发明气固旋风分离器的实施例1的俯视结构简图。
图6为本发明气固旋风分离器的实施例2的主视结构简图。
图7为本发明气固旋风分离器的实施例2的俯视结构简图。
图8为本发明气固旋风分离器的实施例3的主视结构简图。
图9为本发明气固旋风分离器的实施例3的俯视结构简图。
图10为安装有固体颗粒收集器、气体和固体颗粒混合物的进料管以及风机的本发明气固旋风分离器的简图。
图11为表示本发明气固旋风分离器的气固分离效率的图表。
图中，1-进料口，2-排气管，3-旋风分离器筒体，4-旋风分离器锥体，5-集气室，6-过滤气排出口，7-外筒体，8-旋风分离器灰斗，9-旋风过分离器料腿，10-固体颗粒收集器，11-气体和固体颗粒混合物的进料管，12-风机，a-多孔的金属过滤材料。
具体实施例方式
实施例1图4和图5表示本发明气固旋风分离器的实施例1的结构简图。在该实施例中，排气管的下端为截头锥形，有一个进料口1，其为进料口1与筒体3直切的直切式入口结构，旋风分离器的锥体4和灰斗8的壁使用多孔的金属过滤材料制造，锥体4和灰斗8的外面被外筒体7围绕封闭形成集气室5，外筒体7与锥体4和灰斗8呈同轴线设置，外筒体7的中部有过滤气排出口6，用于排出和/或负压抽出过滤后的气体。
实施例2图6和图7表示本发明气固旋风分离器的实施例2的结构简图。在该实施例中，有两个进料口1，其为两个进料口分别与筒体3直切的双直切式入口结构，用于增大进料量，旋风分离器的锥体4和灰斗8的壁使用多孔的金属过滤材料制造，锥体4和灰斗8的外面被外筒体7围绕封闭形成集气室5，外筒体7与锥体4和灰斗8呈同轴线设置，外筒体7的中部有过滤气排出口6，用于排出和/或负压抽出过滤后的气体。
实施例3图8和图9表示本发明气固旋风分离器的实施例3的结构简图。在该实施例中，有一个进料口1，其为进料口1与筒体3相切的蜗壳型结构，旋风分离器的部分筒体3用多孔的金属过滤材料制造，部分筒体3的外面被外筒体7围绕封闭形成集气室5，外筒体7与筒体3呈同轴线设置，外筒体7的中部有过滤气排出口6，用于排出和/或负压抽出过滤后的气体。
权利要求
1.一种气固旋风分离器，包括筒体，进料口，排气管，筒体下部的锥体，灰斗和料腿，其特征在于所述的旋风分离器的筒体，锥体，灰斗的壁用多孔的金属过滤材料制造；所述旋风分离器的筒体，锥体，灰斗的外面被外筒体包裹封闭形成一个集气室，所述集气室有过滤气排出口；所述外筒体与所述筒体，锥体和灰斗呈同轴线设置；过滤气排出口设置在外筒体上，用于排出和/或负压抽出从所述筒体，锥体和灰斗的多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体，同时，在需要清洁多孔的金属过滤材料的壁时，可以充进气体，用于反吹多孔的金属过滤材料；多孔的金属过滤材料只能使气体通过，不允许固体颗粒穿过进入集气室。
2.根据权利要求1所述的气固旋风分离器，其特征在于所述的旋风分离器的锥体，灰斗的壁用多孔的金属过滤材料制造；所述旋风分离器的锥体，灰斗的外面被外筒体包裹封闭形成一个集气室，所述集气室有过滤气排出口；所述外筒体与所述锥体和灰斗呈同轴线设置；过滤气排出口设置在外筒体上，用于排出和/或负压抽出从所述锥体和灰斗的多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体，同时，在需要清洁多孔的金属过滤材料的壁时，可以充进气体，用于反吹多孔的金属过滤材料。
3.根据权利要求1所述的气固旋风分离器，其特征在于所述的旋风分离器的筒体的壁用多孔的金属过滤材料制造；所述旋风分离器的筒体的外面被外筒体包裹封闭形成一个集气室，所述集气室有过滤气排出口；所述外筒体与所述筒体呈同轴线设置；过滤气排出口设置在外筒体上，用于排出和/或负压抽出从所述筒体的多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体，同时，在需要清洁多孔的金属过滤材料的壁时，可以充进气体，用于反吹多孔的金属过滤材料。
4.根据权利要求1所述的气固旋风分离器，其特征在于所述的旋风分离器至少有一个进料口。
5.根据权利要求1，2，3或4所述的气固旋风分离器，其特征在于所述的多孔的金属过滤材料的过滤孔的孔径可根据被分离的固体颗粒的粒径进行调整，其过滤孔的孔径范围为0.5μm～200μm。
全文摘要
一种气固旋风分离器，涉及气体与固体颗粒分离的旋风分离器，其特征在于旋风分离器的筒体，锥体，灰斗的壁用多孔的金属过滤材料制造；筒体，锥体，灰斗的外面被外筒体包裹封闭形成一个集气室；外筒体与筒体，锥体和灰斗呈同轴线设置；过滤气排出口设置在外筒体上，用于排出从多孔的金属过滤材料的壁过滤后的气体，在需要清洁多孔的金属过滤材料的壁时，可以充进气体，用于反吹多孔的金属过滤材料；多孔的金属过滤材料只能使气体通过，不允许固体颗粒穿过进入集气室。本发明气固旋风分离器特别适用于气体与密度较小的较轻的固体颗粒或粒径较小的固体颗粒的分离，分离效率高达99％以上。
文档编号B04C5/14GK1850345SQ20061008115
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月23日 优先权日2006年5月23日
发明者宋健斐, 魏耀东, 时铭显 申请人:中国石油大学(北京)