[发明专利]一种稳效的旋风分离器系统和方法

说明书

本发明涉及旋风分离器技术领域，提供一种稳效的旋风分离器系统和方法，包括进气口管线、支路补气管线、气量调节阀、气量调节控制器、分离器压降监测器、旋风分离器、排气管线、卸灰阀、补气风机；在高温气体的应用场合还包括补气冷却器。工作时，气量调节控制器依据分离器压降监测器监测的旋风分离器实时工作压降信号驱动气量调节阀及补气风机工作，控制由支路补气管线补充给旋风分离器的气量，从而维持通过旋风分离器的处理气量稳定、效率稳定。本发明解决了现有技术的旋风分离器在低处理气量波动时分离效率不稳定和降低的问题，可用于旋风分离器的新设计或改造，高温和低温工况都适用、应用范围广，且无需人工操作、投资少、效果好。

技术领域

本申请涉及旋风分离器技术领域，尤其涉及一种稳效的旋风分离器系统和方法。

背景技术

旋风分离器是用于气固、气液体系及气液固体系非均相分离的一种常用设备，其工作原理是，利用气流切向进入分离器造成的旋转运动，使受较大离心力的固体颗粒(或液滴)甩向分离器壁面，从而与气流分开，再沿分离器壁面下行落至锥体下部的排尘口，离开分离器；中心较干净的气体旋转上行，最后从分离器顶部的中心排气管排出。旋风分离器结构简单、造价低廉、效率较高、压降适中，可用多种材料制作，可用于高温、高压、高颗粒浓度、高磨损、高腐蚀等苛刻的工况，操作简单、需要的维护少，广泛应用于过程工业、环境保护等领域。但旋风分离器也存在一些不足，例如，对操作气量大波动的适应性较差，分离效率随操作气量的变化较大，尤其在低处理气量时效率下降显著。因为，旋风分离器的处理气量由小到大，效率先是随气量增加，当达到某一气量(称为最大效率气量，Q_maxe)时效率达到最大，然后气量再增加，效率却下降；而旋风分离器的压降则随处理气量的增加一直增大。旋风分离器的效率和压降随处理气量的变化关系如图1所示。这就是说，旋风分离器只有在其处理气量略低于其最大效率气量的情况下操作才是最合理的。气量过低(低于最大效率处理气量)时，虽然旋风分离器的压降较低，但效率也低，颗粒跑损多；若处理气量大于最大效率处理气量，不但效率低而且压降也高。因此，旋风分离器都应当避免在处理气量大于其最大效率处理气量的情况下操作。

针对实际生产过程中操作波动等引起旋风分离器处理气量大幅度波动，导致旋风分离器的分离效率不稳定、效率降低、颗粒跑损增大等问题，本领域的技术人员已提出了一些解决方案。如，专利1(申请号201721819403.4)公开了“一种自调节式旋风分离器”，当安装在旋风分离器排气口处的灰尘传感器监测到排气口处灰尘浓度较高时，则将监测的浓度信息通过转换器转换成步进电机转动的信号，利用步进电机来控制安装在旋风分离器进风口处的调节板转动，使得进风管的通气孔扩大或减小，达到控制进风量的目的，以解决进风管处的风压过大时，出风管处排出的空气中夹杂较多杂质的问题，并且无需人工操作，使用较为方便。又如，专利2(申请号201611077274.6)公开了一种“过滤效果可自动调整的旋风分离器及方法”，即在旋风分离器的排气口安装光电传感器，利用光电传感器监测排气口排出气体的透光度(也即颗粒浓度)，并将信号传递给自动控制单元处理，驱动调节凸轮带动流量调节珊板转动从而调节进气管的含尘气体流速，以保持进口气速稳定；同时还通过驱动调整齿轮调节中心内筒在分离器内的插入深度，以达到对旋风分离器过滤效果(即分离效率)的实时自动控制。但是现有的这些方案都不够理想，都存在一些缺陷：一是只适用于旋风分离器进气压力过大、风量过大的情况，不能解决进气量过低(低于设计气量)而导致分离器效率下降的问题；二是监控系统复杂，灰尘传感器和光电传感器的测量精度、准确性都不高，且价格较贵；三是采用进风口调节板来控制进风管处风压过大时的进风量，或用流量调节珊板来控制进气流速，利用的都是节流原理，都将产生节流损失，额外增加能耗；而且需要旋风分离器处理的工艺气量往往都是根据生产工艺要求确定的，是不能随意改变或限制的，增加气流的流出阻力还可能对生产过程产生影响；第四，对于高温气体的旋风分离器，灰尘传感器或光电传感器在高温含尘气体环境中应用尚存在一些问题，难以保证长周期使用。因此，现有技术的这些方案实用性比较差，需要进行进一步技术创新。

发明内容