[发明专利]带渐扩型入口、导流板和防尘网的旋风分离器和实验系统

说明书

技术领域

本发明属于气固非均相分离技术领域，具体涉及一种带渐扩型入口、导流板和防尘网的旋风分离器和实验系统。

背景技术

气-固旋风分离器是一种将含尘气体中的固体颗粒与其携带气体进行分离的装置。气体由切向或轴向进口进入旋风的分离筒，旋转气流产生的离心力将气固混合物进行分离。旋风分离器一般由进气口、分离筒、中心排气管、灰斗等部分组成。旋风分离器具有结构简单、使用简便、操作稳定、成本低、效率高、维修方便等优点，广泛应用于环保、水泥、制药、发电、化工等行业，尤其是循环流化床锅炉燃烧与气化、药品制备与干燥、催化裂化等气固接触生产装置的重要组成部分。

高速的含尘气流进入旋风分离器时，会对进口区域壁面产生强烈冲刷，这种物理磨损随着含尘气流的速度和含尘浓度的增加而剧烈增大。一旦旋风分离器处于恶劣的工作环境中，内部壁面的严重磨损将会对设备性能、使用寿命甚至人员安全产生重大隐患。当需要增加旋风分离器的处理能力时，通常会多设计几个含尘气流进口，这样会造成设备尺寸和占地面积的增大，合理分配不同进口的气流比列也是设计的难题。旋风分离器内绝大部分的含尘气流进入旋风筒后将沿壁面向下螺旋运动，形成富含固体颗粒的外旋涡；外旋涡气流到达分离器底部附近时，净化后的气体沿旋风筒中心轴线螺旋向上运动，形成含尘量非常低的内旋涡并最终沿着中心排气管排出。当含尘气流内固体颗粒直径较小、密度较轻时，少部分颗粒不跟随主流气体沿分离筒螺旋运动，而是直接从旋风筒的中心排气管直接溢出，这会严重影响分离器的效率，不利于节能减排。

发明内容

本发明公开了一种带有渐扩型入口、分级导流板和防尘网结构的旋风分离器，克服了现有旋风分离器的不足。

该旋风分离器采用的技术方案为：

该旋风分离器包括掺混气流进口、中心排气管、分离筒、分离筒下部的锥体筒、灰斗和料腿；所述掺混气流进口为渐扩型入口，其顶部壁面为水平平面，外侧壁面与分离筒的切面平行，进口壁面为竖直平面，内侧壁面由外到内向外侧壁面倾斜，底部壁面由外到内向顶部壁面倾斜；

在所述渐扩型入口内安装两块水平与垂直位置均交错布置的一级导流板和二级导流板；

所述中心排气管的底部安装防尘网。

所述一级导流板和二级导流板均与底部壁面平行。

所述一级导流板与进口壁面相齐。

所述二级导流板与渐扩型入口的出口端距离为d₂，一级导流板和二级导流板在水平方向的间距为d₁；一级导流板和二级导流板的长度均为L，为底部壁面长度的0.25～0.3倍，并且0.3L<d₁<d₂<0.4L。

所述一级导流板的前沿到底部壁面前沿的垂直距离为h₁，一级导流板的前沿到二级导流板的前沿的垂直距离为h₂，二级导流板的前沿到顶部壁面的垂直距离为h₃，且h₁＝h₂＝h₃。

所述底部壁面与顶部壁面之间的角度α为15°～25°；内侧壁面与外侧壁面的夹角β为5°～15°。

所述防尘网的网眼直径小于待分离的颗粒粒径分布中的最小直径。

本发明还提供了一种基于所述旋风分离器的旋风分离实验系统，具体结构为：空压机通过气体输送管路与旋风分离器的渐扩型入口连接；空压机的出气口处设有空压机电动阀；气体输送管路上依次设有温度传感器、质量流量计、第一压力传感器、固体颗粒给料机的进口、第二压力传感器；旋风分离器的中心排气管依次与排气调节阀门、输出管路、除尘设备连接；

所述固体颗粒给料机与气体输送管路之间的管道上设置固体颗粒给料机控制阀；

所述空压机、空压机电动阀、温度传感器、质量流量计、压力传感器、固体颗粒给料机、固体颗粒给料机控制阀、排气调节阀门和除尘设备通过各自的变送模块与工控机连接，由工控机控制。

所述气体输送管路和输出管路由有机玻璃制造。

所述除尘设备为布袋除尘器。

本发明的有益效果为：

渐扩形进口结构保证了含尘气流的逐渐稳定增速，缓和了瞬间高速气流对旋风分离器壁面的强烈冲撞，提高了含尘气流含尘量的均匀度、稳定了气固两相流场、减少了设备的磨损、增加了使用寿命。