[发明专利]一种组合型油气分离器及其油气分离方法

说明书

本发明提供一种组合型油气分离器及其油气分离方法，在传统的油气分离器用旋风分离器进行粗分、用滤芯进行精分的基础上，增加了入口初分装置和惯性分离区域，将传统的油气分离器中的单个旋流器改为相互嵌套的内旋流器和外旋流器；在筒体内设置了防止二次夹带的多孔薄壁圆筒。入口初分装置和惯性分离区域有效的提高了油气分离器适应压缩机变工况运行的能力；内旋流器和外旋流器分别对油气混合物进行起旋，将离心分离的油滴运动至壁面的路径长度减小，提高了离心分离段的效率，间接增强了滤芯的分离效果，延长了滤芯的使用寿命；多孔薄壁圆筒与筒体间环形空间的存在，有效的避免了高速运动的气流冲击沿筒体表面向下运动的油膜，提高了分离效率。

技术领域

本发明涉及一种两相分离设备，具体涉及一种用于喷油压缩机中油气分离的组合型油气分离器及其油气分离方法。

背景技术

在喷油压缩机工作时，向其中喷入润滑油对压缩机进行降温、润滑和密封。经转子压缩之后，压缩空气与润滑油的两相混合物再经油气分离器分离。为提高压缩空气的品质，保证压缩机的安全运行，需要尽最大可能分离出液相油滴，这对油气分离器的分离效率提出了严格要求。压缩机是在额定工况下设计的，但实际运行时，进排气压力会根据实际使用要求发生变化，导致排气量出现波动。因此，油气分离器的分离效率需要在压缩机宽广的流量范围和整个工况内都满足要求。

目前普遍使用旋风分离器和滤芯对压缩机排气进行油气分离，旋风分离器对油气混合物进行粗分离，对直径25～50μm颗粒的分离效率在98％以上，对于20μm以下的小颗粒，通常以8μm为主，需要采用滤芯进行吸附和凝聚。在工艺设备应用中，旋风分离器结构简单紧凑，制造和维护成本低，在工况点范围附近分离效率比其他分离设备高(如袋式过滤器、静电除尘器等)。由于旋风分离器采用惯性分离的机理，其对于变工况的适应能力较差，当压缩机运行工况点偏离设计工况较远时，旋风分离器的分离效率就会大幅降低。而在旋风分离器之后是用于精分的滤芯，为提高分离效率和延长滤芯使用寿命，必须保证进入滤芯的油气混合物含油量低于1000mg/m³。

因此，当压缩机运行工况变动较大，旋风分离器适应变工况运行的能力有限，会降低粗分效率，导致进入滤芯的油气混合物含油量太高，从而降低精分过程的分离效率，增加滤芯的阻力，缩短滤芯使用寿命，影响压缩机节能运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有压缩机油气分离设备的不足，提供一种组合型油气分离器及其油气分离方法，可以提高油气分离器适应压缩机变工况运行的能力，保证在压缩机运行工况变动较大时，对油气混合物仍具有较高的分离效率。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种组合型油气分离器，包括筒体以及设置于筒体上的混合气体入口、排油口和洁净气体出口，所述筒体的内部设置有两级旋流器、中筒、与洁净气体出口相连的滤芯和位于排油口上方的塔形初分装置；所述塔形初分装置包括用于对经混合气体入口引入筒体内的油气混合物进行碰撞分离的多级挡板，两级旋流器包括嵌套设置的内旋流器和外旋流器，两级旋流器的进风端与塔形初分装置之间留有用于形成基于重力沉降的惯性分离区域的间隔，所述滤芯设置在两级旋流器的出风端，滤芯的下端与内旋流器的中空部分相对，中筒位于滤芯的外侧，中筒的上下两端为敞开状，中筒的下端设置于内、外旋流器之间的环隙状集液区域的外边沿处。

所述塔形初分装置具体包括与混合气体入口相连的向上弯折的入口管以及多个沿筒体的轴向设置且端面正对的套管，在套管上设置有环状挡板，最上一层套管的上方设置有盘状挡板，最下一层套管与入口管正对，按照自上而下的顺序各层套管以及相连接的环状挡板的直径逐渐增大，且所有套管的直径小于入口管的直径。

所述滤芯的底部留有用于收集凝聚液(油)的空间，该空间、环隙状集液区域与位于筒体底部的排油区域之间通过导油管相连通，排油口与排油区域相连通。

所述筒体的内部还设置有用于在筒体侧壁处形成夹层的多孔薄壁圆筒，外旋流器与多孔薄壁圆筒贴合。