[发明专利]一种轴流式离心分离器及油气分离方法

说明书

本发明涉及一种两相分离设备领域，具体涉及一种轴流式离心分离器及油气分离方法，弧形的挡板顶部上凸并与内筒的下端连接；导油带沿挡板的周向均匀分布，导油带的上端与挡板的外边缘连接，下端延伸至外筒的下端；气体入口贯穿外筒的下端面，气体入口的上端延伸至挡板下部；旋流器设置于外筒与内筒之间形成的环形区域；滤芯设置于内筒的上端与外筒上端面之间，气体出口与滤芯连接；导流器设置于滤芯的外部，用于对旋流进行整流。本发明的入口粗分装置和离心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；导流器将离心分离段的旋转气流进行整流，有效降低了分离器的损失，间接增强了滤芯的分离效果，延长了滤芯的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种两相分离设备领域，具体涉及一种轴流式离心分离器及油气分离方法。

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，提供一种轴流式离心分离器及油气分离方法，本发明能够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。同时解决分离出的油滴被高速气流重新携带进入油气混合物中产生二次夹带的问题，以及旋转的气流进入滤芯时产生不可避免的压损的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种轴流式离心油气分离器，包括外筒、内筒、弧面粗分装置、旋流器、导流器和滤芯，外筒的上下两端分别设有气体出口和气体入口，内筒设置于外筒内部并与外筒同轴；弧面粗分装置包括弧形的挡板和若干导油带，弧形的挡板顶部上凸并与内筒的下端连接；导油带沿挡板的周向均匀分布，导油带的上端与挡板的外边缘连接，下端延伸至外筒的下端；气体入口贯穿外筒的下端面，气体入口外壁、外筒下端面以及外筒内壁之间形成第一集油区，气体入口的上端延伸至挡板下部；挡板与内筒的内壁之间形成第二集油区；旋流器设置于外筒与内筒之间形成的环形区域，旋流器处于内筒的下端；滤芯设置于内筒的上端与外筒上端面之间，气体出口与滤芯连接；导流器设置于滤芯的外部，用于对旋流器生成的旋流进行整流。

优选的，导流器包括若干沿滤芯周向均匀分布的导流叶片，导流叶片的数量与旋流器的旋流叶片数量相同，导流叶片的旋转方向与旋流叶片的旋转方向相反。

优选的，导流叶片外端部型线与外筒内壁相切，导流叶片根部型线与滤芯外圆面垂直。

优选的，导流叶片的宽度从下部到顶部逐渐增大，顶部外边缘与外筒内壁贴合。