[发明专利]具有动态分离与增压功能的装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，特别是涉及具有动态分离与增压功能的装置。

背景技术

目前煤层气开采，各井口不设置处理设备，而是汇输到集气站内统一处理。如此会使压力较低的边远井的煤层气难进集气站，解决方法是在边远气井设置高效分离器和压缩机，分离气中的粉尘和水，防其堵塞管道阀门和结冰，再用压缩机增压输送。但是，目前技术中常用的旋风分离器对煤层气中的微细颗粒的分离净化程度尚不令人满意。本申请人的发明人发现，这种不佳的效果是由于煤层气的自身压力通常较低，在进入旋风分离器后产生的旋流强度小。此外，这样的旋风分离器特别是对变工况分离的适应性能很差。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种分离净化细微颗粒效果显著的具有动态分离与增压功能的装置。

本发明提供了一种具有动态分离与增压功能的装置，用于分离流体介质特别是气体介质中的颗粒杂质，包括：用于接收待分离的流体介质的介质入口和用于排出分离后的流体介质的介质出口；第一壳体，具有由其内壁面限定的分离腔，分离腔与介质入口和介质出口相连通；预旋叶轮，布置在分离腔内，用于使得从介质入口进入到分离腔的流体介质进行旋转；增旋叶轮，布置在分离腔内，用于对经过预旋叶轮后的流体介质进行增旋；其中，增旋叶轮为笼形，从而限定了位于增旋叶轮内侧的内分离室和位于增旋叶轮与第一壳体的内壁面之间的外分离室；形成在分离腔内的导流表面，用于将流体介质从外分离室引导至内分离室。

进一步地，分离腔基本上为沿中心轴线延伸的圆筒形，具有动态分离与增压功能的装置还包括主轴，主轴的一部分在分离腔内沿中心轴线延伸；其中，预旋叶轮和增旋叶轮安装在主轴上，并能够由主轴驱动进行转动；预旋叶轮和增旋叶轮的旋转轴线与中心轴线重合。

进一步地，内分离室的朝向预旋叶轮的一侧被封闭。

进一步地，所述具有动态分离与增压功能的装置还包括出流管道；其中，出流管道的进口伸入到内分离室内，出流管道的出口与介质出口相连通，以接收来自内分离室的流体介质并将流体介质引导至介质出口。

进一步地，出流管道从第一壳体的底部向上朝着内分离室延伸，由此，出流管道的外管壁作为导流表面，将来自外分离室的流体介质引导进入到内分离室；可选地，主轴穿过出流管道伸入到分离腔内。

进一步地，所述具有动态分离与增压功能的装置还包括：第二壳体，第二壳体的内壁形成有增压腔；设置在增压腔内的增压叶轮，增压叶轮用于对排出分离后的流体介质进行增压；其中，介质出口形成在第二壳体处，并且和出流管道分别与增压腔相连通。

进一步地，主轴延伸穿过增压腔，增压叶轮安装在主轴上并由主轴驱动进行转动。

进一步地，所述具有动态分离与增压功能的装置还包括封盖板，布置在预旋叶轮的远离介质入口的一侧，用于引导进入预旋叶轮的流体介质从所述预旋叶轮的较小半径的区域朝着较大半径的区域移动。。

进一步地，增旋叶轮的叶片为平行于所述中心轴线延伸的长条形，并且成径向弯曲叶片或轴向扭曲叶片或者直片型，增旋叶轮的叶片沿周向均匀分布。

进一步地，所述增旋叶轮的内径大于所述分离腔的内径的二分之一。

进一步地，增压叶轮的叶片为离心叶片形式，离心叶片的入口安放角为α，离心叶片的出口安放角为β，其中，-60°＜α＜60°，-80°＜β＜45°。

进一步地，增压叶轮的叶片为旋涡叶片形式，旋涡叶片的入口段为径向直叶片，旋涡叶片的出口安放角为θ，其中，-20°＜θ＜20°。

按照本发明的具有动态分离与增压功能的装置在工作时，可以在由外部驱动下产生强大稳定的离心分离场。通过所设置的增旋叶轮对流体介质的旋转流场进行二次增强，这不仅使分离作用得到强化，而且使得增旋叶轮内侧的内分离室中的分离流场近乎变成强制涡，降低了流场旋转层之间的速度梯度和剪力，其分离机理类同于离心机。这大为改进和填补了现有旋风分离机理上的不足，从而使分离流场性能近乎于离心机一样，大大提高了粉尘、雾滴等小颗粒的脱除效率。同时，由增旋叶轮沿径向隔离形成的内、外分离室，使净化后的内分离室中的流体在被导出分离腔之前，不易接触到外分离室中的颗粒。并且，由于笼形的增旋叶轮的多个叶片之间间距较小，还减小了离心沉降的距离。这三个作用产生叠加效果，使净化分离细小微粒的效果非常显著。