本发明涉及化学工程非均相分离领域中气固分离和气液分离，特别涉及旋风分离器，具体是指一种具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器。
背景技术：
1、旋风分离器因其具有结构简单、无运动部件、分离效率较高、造价低、维修方便且能在高温高压下等恶劣工况条件下持久稳定工作等优点，已广泛地应用于化工、石油、环保、钢铁等工业领域，在非均相分离领域旋风分离器是无可替代的。旋风分离器虽结构简单但其内部运动却极为复杂，属于两相(气固或气液)或三相(气液固)三维湍流流动，致使其理论研究十分困难，至今也无法全面掌握其准确的运动规律。尽管如此，国内外对旋风分离器的研究仍持续开展，期待不断提高旋风分离器对于细颗粒(亚微米)分离能力。
2、为了进一步提高旋风的效率，可以从以下两个方面入手：
3、一方面从旋风理论研究寻求突破。旋风分离器内部除了主旋流(包含内旋流和外旋流)之外，二次涡流在旋风分离器内部普遍存在，它主要由轴向速度νz与径向速度νr构成，二次涡流会导致分离器内部固体颗粒严重“返混”，二次涡流对旋风分离器的性能尤其是对分离效率影响较大。主要的几处局部二次涡流是：1)环形空间的纵向环流；2)排气管下口处短路流；3)气流旋转中心偏离设备几何中心，即偏流或不对称流；4)内旋流不稳定，旋流中心存在“摆尾”运动，即旋进涡核现象。因此开发一种能尽量消除二次涡流、减小固体颗粒“返混”的方法是提高旋风分离效率的重要方向。
4、另一方面从旋风的各种“串并联”组合进行系统优化设计。单级或单台旋风分离器达不到技术指标的要求，增加一级旋风分离器来提高分离效率是可行之路，这就需要设计者在分离效率、阻力、设备成本和占地面积等等因素作综合考虑，也就是对旋风系统最优化设计过程。
5、在不改变旋风分离器基本机理的前提下，目前国内外旋风分离器设计者均无一例外从上述两个方面着手新型旋风分离器的研发，例如：
6、中国发明专利“一种排气分流的流化床内多级旋风分离器系统”(授权公告号：cn103056047b)公开了一种旋风分离器，该发明提供了一种可应用于炼油、化工等行业流化床内的排气分流式多级串联旋风分离器系统。其特征在于旋风分离器的排气按含尘浓度高低分流从不同的通道排出，进而进行分级净化处理:高尘浓度的气流进入下一级旋风分离器继续净化,低尘的较清洁气流直接排出流化床。该系统可显著降低下级旋风分离器的处理气量和串联系统的总压降,同时保持分离总效率基本不降。具有结构简单,设备投资低,节能等特点。该发明显然是由多级旋风通过串联来提高分离效率的典型实例，其总效率明显高于单级旋风效率。但该发明存在如下不足：1)三级旋风分离器串联使用，设备投资相对较大；2)三级旋风分离器串联使用，设备总阻力较大；3)三级旋风分离器串联使用，设备空间占有量较大；4)设备外部接管复杂，设备检修困难。
7、中国发明专利申请“一种多级除尘旋风分离器的组合阵列”(申请公开号：cn120618717a)公开了一种旋风分离器，该发明包括分离器本体，所述分离器本体的底部固定安装有安装箱，所述安装箱的内部设置有清洁机构；所述清洁机构包括设置在安装箱内部的连接座，连接座表面转动安装有配合环，通过设置的清洁机构能够在升降的过程中，与分离器本体的内壁接触，从而可以有效地将附着在内壁的灰尘和粘性物质刮除，防止潮湿或粘性物质在内壁上的长期积累，避免其形成难以清除的结块问题，减少了人工清洁的频率和劳动强度，同时通过活塞移动时，o型圈对分离器本体内壁进行吹气，可以帮助将刮下的灰尘和粘性物质有效地带动，同时通过气流吹动，还可以使内壁附着的灰尘松动，使其更容易被刮下去除。同理，该发明同样是由多级旋风通过串联来提高分离效率的典型实例，其总效率明显高于单级旋风效率。但该发明同样存在如下不足：1)三级旋风分离器串联使用，设备投资相对较大；2)三级旋风分离器串联使用，设备总阻力较大；3)三级旋风分离器串联使用，设备空间占有量较大；4)设备外部接管复杂，设备检修困难。
8、中国发明专利“多级高效气固旋风分离器”(授权公告号：cn114950748b)公开了一种旋风分离器，该发明公开的多级高效气固旋风分离器，包括上下依次相通且直立设置的第一筒体、第二筒体和第三筒体，第一筒体的轴线与第二筒体的轴线同轴，第三筒体的轴线与第二筒体的轴线不同轴，第一筒体的侧壁设有进气口、顶端同轴设有排气口，第三筒体的底端同轴设有颗粒物排出口，第一筒体的内径大于第二筒体的内径但小于第三筒体的内径，第一筒体、第二筒体和第三筒体的下部分别为上大下小的第一锥形腔、第二锥形腔和第三锥形腔。本发明旋风分离器流通截面的多次变化和异轴设计，能够使气流经多次缩径提速并经扩径减速，分离效率高、分离临界粒径小，可避免气流二次夹带，减弱颗粒物排出口底端的气流衍射现象，利于颗粒物的收集，结构简单、适用范围广。该发明设计思路是从旋风机理上通过消除二次涡流来提高旋风的效率，但除了第三筒体采用异轴的设计与普通旋风略有不同外，其他都属于常见旋风类型的设计方案，且其进气口采用落后的直接切向进气方案，实无太多可圈可点之处。
9、因此，希望提供一种旋风分离器，其分离效果好，结构紧凑，设备空间占有量较小，设备投资较小。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的一个目的在于提供一种具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器，其分离效果好，结构紧凑，设备空间占有量较小，设备投资较小，适于大规模推广应用。
2、本发明的另一个目的在于提供一种具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器，其设计巧妙，结构简洁，制造简便，制造成本低，适于大规模推广应用。
3、为达到以上目的，本发明提供一种具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器，其特点是，包括顶板、一级竖向筒体、一级倒锥台、二级竖向筒体、二级倒锥台、三级竖向筒体、三级倒锥台、一级进气通道、二级进气通道、三级进气通道、出气管、导流型升气管、一级中间灰斗、二级中间灰斗、三级中间灰斗、一级连接件、二级连接件、储灰斗、二级料腿、二级阀板、三级料腿和三级阀板，其中：
4、所述一级竖向筒体和所述一级倒锥台同轴设置，所述一级竖向筒体的下端设置在所述一级倒锥台的上端上，所述顶板水平设置在所述一级竖向筒体的上端上，所述二级竖向筒体位于所述一级竖向筒体内并和所述一级竖向筒体同轴设置，所述二级竖向筒体的上端位于所述顶板下并连接所述顶板，所述二级竖向筒体的下端设置在所述二级倒锥台的上端上，所述二级倒锥台位于所述一级倒锥台内并与所述一级倒锥台同轴设置，所述三级竖向筒体位于所述二级竖向筒体内并与所述二级竖向筒体同轴设置，所述三级竖向筒体的上端位于所述顶板下并连接所述顶板，所述三级竖向筒体的下端设置在所述三级倒锥台的上端上，所述三级倒锥台位于所述二级倒锥台内并与所述二级倒锥台同轴设置；
5、所述一级进气通道水平设置，所述一级进气通道的顶部为所述顶板，所述一级进气通道的进气口位于所述一级竖向筒体的上部的左边并连接所述的一级竖向筒体的上部且朝前设置，所述一级进气通道位于所述的一级竖向筒体的上部之后并与所述的一级竖向筒体的上部180°蜗壳式相切设置；所述二级进气通道水平设置，所述二级进气通道的顶部为所述顶板，所述二级进气通道的进气口位于所述的一级竖向筒体的上部和所述二级竖向筒体的上部之间并分别连接所述的一级竖向筒体的上部和所述的二级竖向筒体的上部且朝前设置，所述二级进气通道位于所述的二级竖向筒体的上部之后并与所述的二级竖向筒体的上部180°蜗壳式相切设置；所述三级进气通道水平设置，所述三级进气通道的顶部为所述顶板，所述三级进气通道的进气口位于所述的二级竖向筒体的上部和所述三级竖向筒体的上部之间并分别连接所述的二级竖向筒体的上部和所述的三级竖向筒体的上部且朝前设置，所述三级进气通道位于所述的三级竖向筒体的上部之后并与所述的三级竖向筒体的上部180°蜗壳式相切设置，所述的一级进气通道的进气口的面积大于所述的二级进气通道的进气口的面积，所述的二级进气通道的进气口的面积大于所述的三级进气通道的进气口的面积；
6、所述出气管竖向设置并竖向插接在所述顶板中且与所述一级竖向筒体同轴设置，所述出气管的上端为出气口，所述导流型升气管包括上环板、纵向导流片和下环板，所述上环板和所述下环板均水平设置并上下相互间隔设置，所述上环板和所述下环板均与所述一级竖向筒体同轴设置，所述纵向导流片竖向设置并位于所述上环板和所述下环板之间且分别连接所述上环板和所述下环板，所述纵向导流片从所述下环板的内周侧沿气体旋转方向弧形延伸至所述下环板的外周侧，所述纵向导流片的数目为多片，多片所述纵向导流片沿所述下环板的周向相互间隔设置，所述出气管的下端设置在所述上环板上；
7、所述一级中间灰斗与所述一级倒锥台同轴设置，所述一级倒锥台的下端设置在所述一级中间灰斗的上端上，所述二级中间灰斗位于所述一级中间灰斗内并与所述一级中间灰斗同轴设置，所述二级倒锥台的下端设置在所述二级中间灰斗的上端上，所述三级中间灰斗位于所述二级中间灰斗内并与所述二级中间灰斗同轴设置，所述三级倒锥台的下端设置在所述三级中间灰斗的上端上，所述一级连接件位于所述一级中间灰斗和所述二级中间灰斗之间并分别连接所述一级中间灰斗和所述二级中间灰斗，所述二级连接件位于所述二级中间灰斗和所述三级中间灰斗之间并分别连接所述二级中间灰斗和所述三级中间灰斗；
8、所述储灰斗与所述一级中间灰斗同轴设置，所述一级中间灰斗的下端设置在所述储灰斗的上端上，所述储灰斗的下端为排料口，所述二级料腿竖向设置并位于所述储灰斗内，所述二级料腿的上端连接所述二级中间灰斗的下端，所述二级料腿的下端朝左下方弧形弯曲设置，所述的二级料腿的下端的端面沿前后方向设置并沿从右向左方向朝左下方倾斜设置，所述二级阀板沿所述前后方向设置并沿从右向左方向朝左下方倾斜设置，所述二级阀板抵靠在所述的二级料腿的下端的端面上，所述二级阀板的上端绕所述前后方向可转动连接所述的二级料腿的下端，所述三级料腿包括第一料腿、第二料腿和第三料腿，所述第一料腿竖向设置并位于所述二级料腿内，所述第一料腿的上端连接所述三级中间灰斗的下端，所述第二料腿沿从左向右方向朝右下方倾斜设置，所述第二料腿的上端位于所述二级料腿内并连接所述第一料腿的下端，所述第二料腿的中部沿所述第二料腿的倾斜方向插接在所述二级料腿的侧壁中，所述第二料腿的下端位于所述储灰斗内，所述第三料腿竖向设置并位于所述储灰斗内，所述第三料腿的上端连接所述的第二料腿的下端，所述第三料腿的下端朝右下方弧形弯曲设置，所述的第三料腿的下端的端面沿所述前后方向设置并沿从左向右方向朝右下方倾斜设置，所述三级阀板沿所述前后方向设置并沿从左向右方向朝右下方倾斜设置，所述三级阀板抵靠在所述的第三料腿的下端的端面上，所述三级阀板的上端绕所述前后方向可转动连接所述的第三料腿的下端；
9、从而在所述一级竖向筒体、所述一级倒锥台、所述一级中间灰斗、所述储灰斗、所述二级竖向筒体、所述二级倒锥台、所述二级中间灰斗和所述二级料腿之间形成第一级分离腔体，在所述二级竖向筒体、所述二级倒锥台、所述二级中间灰斗、所述二级料腿、所述三级竖向筒体、所述三级倒锥台、所述三级中间灰斗和所述三级料腿之间形成第二级分离腔体，在所述三级竖向筒体、所述三级倒锥台、所述三级中间灰斗和所述三级料腿之间形成第三级分离腔体。
10、较佳地，所述一级竖向筒体的直径d1、所述二级竖向筒体的直径d2和所述三级竖向筒体的直径d3满足：d1＝1.2～1.6d2且d2＝1.2～1.6d3；所述一级竖向筒体的高度、所述二级竖向筒体的高度和所述三级竖向筒体的高度均为h1且满足h1＝1.5～3.5d3；所述的一级倒锥台的下端的直径d4、所述的二级倒锥台的下端的直径d5和所述的三级倒锥台的下端的直径d6满足：d4＝1.1～1.4d5且d5＝1.1～1.4d6；所述一级倒锥台的高度、所述二级倒锥台的高度和所述三级倒锥台的高度均为h2且满足h2＝2.5～4.0d3。
11、较佳地，所述的一级进气通道的进气口、所述的二级进气通道的进气口和所述d额三级进气通道的进气口均为方形进气口，所述的一级进气通道的进气口的长度和宽度分别为a1和b1，a1＝2.0～2.5b1，所述的二级进气通道的进气口的长度和宽度分别为a2和b2，a2＝2.0～2.5b2，所述的三级进气通道的进气口的长度和宽度分别为a3和b3，a3＝2.0～2.5b3，所述的一级进气通道的进气口的面积a1*b1、所述的二级进气通道的进气口的面积a2*b2和所述的三级进气通道的进气口的面积a3*b3的关系为：a1*b1＝1.1～1.3a2*b2＝1.21～1.69a3*b3。
12、更佳地，所述下环板的外径d0与所述出气管的直径dout之比d0/dout＝0.52～0.68，所述的纵向导流片的片数为6～18片，所述纵向导流片的展开角θ＝36°～50°；所述导流型升气管的高度h2与所述出气管的插入所述顶板的深度h1满足h2＝2.5～5.5h1且h1+h2＝1.2～3.0a3。
13、较佳地，所述一级中间灰斗包括一级灰斗锥台盖、一级灰斗竖向筒体、一级灰斗倒锥台和一级灰斗排料竖管，所述一级灰斗锥台盖、所述一级灰斗竖向筒体、所述一级灰斗倒锥台和所述一级灰斗排料竖管从上而下依次连接设置，所述的一级中间灰斗的上端和所述的一级中间灰斗的下端分别为所述一级灰斗锥台盖的上端和所述一级灰斗排料竖管的下端；所述二级中间灰斗包括二级灰斗锥台盖、二级灰斗竖向筒体、二级灰斗倒锥台和二级灰斗排料竖管，所述二级灰斗锥台盖、所述二级灰斗竖向筒体、所述二级灰斗倒锥台和所述二级灰斗排料竖管从上而下依次连接设置并分别位于所述一级灰斗锥台盖、所述一级灰斗竖向筒体、所述一级灰斗倒锥台和所述一级灰斗排料竖管内，所述的二级中间灰斗的上端和所述的二级中间灰斗的下端分别为所述二级灰斗锥台盖的上端和所述二级灰斗排料竖管的下端，所述一级连接件位于所述一级灰斗竖向筒体和所述二级灰斗竖向筒体之间并分别连接所述一级灰斗竖向筒体和所述二级灰斗竖向筒体；所述三级中间灰斗包括三级灰斗锥台盖、三级灰斗竖向筒体、三级灰斗倒锥台和三级灰斗排料竖管，所述三级灰斗锥台盖、所述三级灰斗竖向筒体、所述三级灰斗倒锥台和所述三级灰斗排料竖管从上而下依次连接设置并分别位于所述二级灰斗锥台盖、所述二级灰斗竖向筒体、所述二级灰斗倒锥台和所述二级灰斗排料竖管内，所述的三级中间灰斗的上端和所述的三级中间灰斗的下端分别为所述三级灰斗锥台盖的上端和所述三级灰斗排料竖管的下端，所述二级连接件位于所述二级灰斗竖向筒体和所述三级灰斗竖向筒体之间并分别连接所述二级灰斗竖向筒体和所述三级灰斗竖向筒体。
14、较佳地，所述储灰斗包括储灰斗锥台盖、储灰斗竖向筒体、储灰斗倒锥台和排料竖管，所述储灰斗锥台盖、所述储灰斗竖向筒体、所述储灰斗倒锥台和所述排料竖管从上而下依次连接设置，所述的储灰斗的上端和所述的储灰斗的下端分别为所述储灰斗锥台盖的上端和所述排料竖管的下端，所述的二级料腿的下端、所述二级阀板、所述的第三料腿的下端和所述三级阀板均位于所述储灰斗倒锥台内。
15、较佳地，所述储灰斗的左侧和右侧分别沿左右方向设置有左人孔和右人孔，所述左人孔和所述右人孔分别位于所述二级阀板的左边和所述三级阀板的右边。
16、较佳地，所述一级连接件为一级固定管，所述一级固定管水平设置，所述一级固定管的数目为多根，多根所述一级固定管水平环绕所述二级中间灰斗相互间隔设置，所述二级连接件为二级固定管，所述二级固定管水平设置，所述二级固定管的数目为多根，多根所述二级固定管水平环绕所述三级中间灰斗相互间隔设置。
17、较佳地，所述的具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器还包括二级销轴、二级吊环和二级抱箍型支架，所述二级吊环竖向设置并沿左右方向设置，所述二级销轴沿所述前后方向设置并沿所述前后方向穿设所述二级吊环且固定在所述二级吊环的底部上，所述的二级阀板的上端绕所述前后方向可转动套设在所述二级销轴上，所述二级抱箍型支架箍设在所述的二级料腿的下端上并连接所述二级吊环的顶部；所述的具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器还包括三级销轴、三级吊环和三级抱箍型支架，所述三级吊环竖向设置并沿所述左右方向设置，所述三级销轴沿所述前后方向设置并沿所述前后方向穿设所述三级吊环且固定在所述三级吊环的底部上，所述的三级阀板的上端绕所述前后方向可转动套设在所述三级销轴上，所述三级抱箍型支架箍设在所述的第三料腿的下端上并连接所述三级吊环的顶部。
18、较佳地，所述的具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器还包括一级进口法兰和一级进口方接圆，所述一级进口法兰竖向设置并沿左右方向设置且位于所述的一级进气通道的进气口之前，所述一级进口方接圆水平设置并沿所述前后方向设置，所述一级进口方接圆位于所述一级进口法兰和所述的一级进气通道的进气口之间并分别连接所述一级进口法兰和所述的一级进气通道的进气口。
19、本发明的有益效果主要在于
20、1、本发明的具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器使用时，含有固体颗粒/液滴的气体通过一级进气通道的进风口后经180°蜗壳相切进入一级竖向筒体，气流随之发生旋转，气体中较大的固体颗粒/液滴在离心力作用下会被甩向器壁，同时在重力作用下，会进一步旋转并落入一级倒锥台，然后进入一级中间灰斗进一步分离，最终落入储灰斗并由排料口排出器外；内旋流的气体被导入至二级进气通道的进气口，再次经180°蜗壳相切进入二级竖向筒体，此时气流旋转更加强烈，气体中中等大小固体颗粒/液滴在离心力作用下会被甩向器壁，同时在重力作用下，会进一步旋转并落入二级倒锥台，然后进入二级中间灰斗进一步分离，接着落入二级料腿中，积累足够后会自动将二级阀板推开，落入储灰斗并由排料口排出器外；内旋流的气体被导入至三级进气通道的进气口，再次经180°蜗壳相切进入三级竖向筒体，此时气流旋转最为强烈，气体中细小的固体颗粒/液滴在离心力作用下会被甩向器壁，同时在重力作用下，会进一步旋转并落入三级倒锥台，然后进入三级中间灰斗进一步分离，接着落入三级料腿中，积累足够后会自动将三级阀板推开，落入储灰斗并由排料口排出器外；净化后的气体经出气管由出气口排出，因此，其分离效果好，结构紧凑，设备空间占有量较小，设备投资较小，适于大规模推广应用。
21、2、本发明的具有多个分离腔体的多级高效旋风分离器使用时，含有固体颗粒/液滴的气体通过一级进气通道的进风口后经180°蜗壳相切进入一级竖向筒体，气流随之发生旋转，气体中较大的固体颗粒/液滴在离心力作用下会被甩向器壁，同时在重力作用下，会进一步旋转并落入一级倒锥台，然后进入一级中间灰斗进一步分离，最终落入储灰斗并由排料口排出器外；另一方面，内旋流的气体被导入至二级进气通道的进气口，再次经180°蜗壳相切进入二级竖向筒体，此时气流旋转更加强烈，气体中中等大小固体颗粒/液滴在离心力作用下会被甩向器壁，同时在重力作用下，会进一步旋转并落入二级倒锥台，然后进入二级中间灰斗进一步分离，接着落入二级料腿中，积累足够后会自动将二级阀板推开，落入储灰斗并由排料口排出器外；内旋流的气体被导入至三级进气通道的进气口，再次经180°蜗壳相切进入三级竖向筒体，此时气流旋转最为强烈，气体中细小的固体颗粒/液滴在离心力作用下会被甩向器壁，同时在重力作用下，会进一步旋转并落入三级倒锥台，然后进入三级中间灰斗进一步分离，接着落入三级料腿中，积累足够后会自动将三级阀板推开，落入储灰斗并由排料口排出器外；净化后的气体经出气管由出气口排出，因此，其设计巧妙，结构简洁，制造简便，制造成本低，适于大规模推广应用。
22、本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现，并可通过
技术实现要素：
中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。