[实用新型]入口具有倾角的旋风分离器

说明书

技术领域

本实用新型涉及旋风分离器，尤其是一种入口具有倾角的旋风分离器。

背景技术

传统的旋风分离器是利用旋转含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气固分离装置。其中颗粒分离的机理是：当含尘气体以较高的速度进入旋风分离器时，气流变直线运动为圆周运动，并向上向下流动，向上流动的气流一部分被顶盖阻挡而返回，另一部分则直接进入排气管被排出。向下流动的气流通过流体本身的粘滞性，带动排气管下面的圆柱型气柱渐渐发展成像刚体一样的旋转，由于尘粒的密度比空气大很多倍，因此旋转的尘粒在与气体作圆周运动的过程中，受离心加速度的作用，将从气流中分离甩向器壁，经圆锥体排入除尘器集灰箱内。根据“旋转矩不变原理”，其切向速度不断提高，当气流达到锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风除尘器中部，由下反转而上，继续作螺旋型流动，即形成内旋气流，最后净化气经排气管排出分离器外。因为旋风分离器的结构简单可靠，能耗较小，耐高温，操作维护方便，且对分离5-10μm的粉尘效率较高，被广泛应用于化工，冶金，矿业，建材，机械，电力，轻纺等行业，特别是在中小型锅炉和多级除尘系统中作为初级除尘设备获得普遍应用。

随着工业装置生产规模的提高以及操作条件变得更为苛刻，对旋风分离器性能的要求也不断提高。一方面要求旋风分离器有更强的捕集细粉的能力；另一方面要求旋风分离器的压降进一步减少，以降低能耗。所以，迫切需要研究出高效能且低能耗的新型旋风分离器。而通常是采用有针对性地开发新结构或优化各部分尺寸的匹配关系的方法来减少不利因素的影响，以达到高效的目的。国内外已有许多学者([1]Xiang R.B.，Lee K.W.Numerical study of flow field in cyclones of different height[J].Chem.Eng.Process.，2005，44(2)：877-883；[2]Zhu Y.，Kim M.C.，Lee K.W.et al.Designand performance evaluation of a novel double cyclone[J].Aerosol Sci.andTechnol.，2001，34(2)：373-380；[3]Plomp A.Beumer M.I.L，Hoffmann A.C.Post cyclone(POC)an approach to a better efficiency of dust cyclone[J].J.Aerosol Sci.，1996，27，Suppl.1，S631-S632；[4]Xiang R.B.，Park S.H.，LeeK.W.Effects of cone dimension on cyclone performance[J].J.Aerosol Sci.，2001，32(4)，549-561；[5]钱付平.不同排尘结构及操作条件旋风分离器分离特性的研究[D]：[博士学位论文].南京：东南大学热能工程研究所，2006)在这方面做出了大量试验研究，也提出了很多可行的措施和设计方案并已应用于实际工程中。然而，纵观过去的100多年，旋风分离器的主要研究方向大都集中在筒体、锥体、排气芯管以及排尘结构上，相对于旋风分离器的进口形式则很少有人注意，国内外只有极少数学者进行过相关的研究。实际上，对于常规的切向进口旋风分离器，在旋风分离器顶板，排气管外壁与筒体内壁之间，由于径向速度与轴向速度的存在，将形成局部涡流(上涡流)，夹带着相当数量的颗粒向中心流动，并沿排气管外表面下降，最后随中心上升气流逸出排气管(短路流)，从而影响分离效率。因此，在旋风分离器的设计中，有效避免这种短路流所造成的不利影响成为旋风分离器结构优化的关键。沈恒根([6]沈恒根，张玮.旋风分离器进口回转通道气尘分离模型[J].西安建筑科技大学学报，1998，30(1)：44-46；[7]沈恒根.工业旋风分离器技术的继续研究与应用.[博士后研究工作报告].西安：西安交通大学，1998)、赵兵涛([8]赵兵涛，沈恒根.旋风器进口回转通道分级效率模型[J].化工机械，2001，28(6)：321-323；[9]赵兵涛，沈恒根，张吉光.不同进口回转通道旋风器性能的关联评价[J].建筑热能通风空调，2003，(2)：21-22)等提出了在旋风分离器进口区域设置回转通道从而使回转通道成为进入旋风分离器筒体分离空间前的预分离空间，有效地降低了进入旋风分离器筒体空间后靠排气芯管一侧的颗粒浓度，减少了短路流携尘量，显著地提高旋风分离器的分离效率。为了降低旋风分离器的压力损失，沈恒根([10]沈恒根，刁永发，党义荣等.多进口旋风分离器单体性能的试验研究[J].环境工程，1998，116(4)：33～34)及赵兵涛([11]Zhao B.T.Experimental investigation of flow patterns in cyclones withconventional and symmetrical inlet geometries[J].Chem.Eng.Technol，2005，28(9)：969-972)等采用了双进口进气，由于进口面积为原来的2倍，使进口气流速度减半，从而降低了阻力；双进口结构由于采用在旋风分离器内多点对称进气，增强了旋风分离器内部流场的轴对称性，使短路流携尘量减少。尽管如此，由于常规切向进口旋风分离器的气流进入旋风分离器后必定要经过排气芯管外壁和筒体内壁之间，因此，不可避免会存在短路流。