[发明专利]一种导叶式高压旋风分离器

说明书

本发明公开了一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器，分离单元壳体由上部柱形筒体与下部锥体组成，充当旋风子的导流叶片为具有一定厚度的弧面结构，固定在排气管与柱形筒体间，相邻叶片构成螺旋流道，叶片顶部与柱形筒体顶部预留间距，排气管穿过柱形筒体顶部轴心并向下延伸至筒体底部，增设带有特殊孔型的喇叭状过滤部件缩口与排气管末端焊接，其广口端固定连接导流锥。分离单元通过联接弯管联通二级分离单元，二级分离单元由二级排气管、排尘管与壳体组成。通过套设过滤部件与导流锥，消除内旋流携带的返混颗粒，抑制内旋流尾端“摇尾”现象，引导剩余含尘气流进入二级分离单元，改善锥体进口漩涡导致的气流停滞现象，提高分离纯度。

技术领域

本发明属于机械设计制造技术领域，尤其属于旋风分离器设计技术领域，主要用作气固两相分离设备，特别涉及一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器。

背景技术

旋风分离器作为一种重要的气固分离设备，在石油化工、燃煤发电和环境保护等许多行业得到了广泛的应用，与其他气固分离技术相比，具有结构简单、无运动部件、维护与运行成本低等特点。传统旋风分离器通常是带有矩形或蜗壳式的切向进口，其固有的进气方式使得压力损失相对偏大，不利于压力高且压力呈衰减趋势的工作境况，且目前留存有分离效率偏低、旋风管堵塞、结垢等问题。为此，新型导叶式旋风分离器逐渐出现在大众的视野中，其进气方式异于切入式旋风分离器，可承受较高压力，能改善压力差造成的过度损耗。

导叶式旋风分离器进气方式：含尘气流沿轴向均匀地进入分离器筒体，接触到充当旋风子的导流叶片后由其引导，被迫使改变流动方向产生了强烈旋转，形成螺旋形沿筒体向下进入分离空间；由于气固两相密度存在数量级的差异，相比气流，固体颗粒更易在离心力的驱使下向筒壁行进，到达筒壁后又由向下气流及重力带至除尘口；而分离出杂质的旋转气流会在锥体段沿径向流至几何中心，最后转换方向形成向上的二次涡流(内旋涡)经排气管排出。

经模拟测试，现存简单导叶式的结构不能较好处理向中心流动收缩的二次涡流携带的固体颗粒，难以引导锥体处停滞的含尘气流向下流动，限制了分离器的分离能力，且未经分离的气流直接从排气管逃逸及排尘管排出极少部分含尘气流也是降低分离效率的主因。事实上，导叶式旋风分离器的分离性能主要受叶片和排气管的结构参数影响。查阅研究叶片几何结构、参数取值及排气管结构尺寸等相关资料，发现极少提出针对于短路流、颗粒返混、悬浮停滞气流现象的论证，由于叶片主要作用是引流转换含尘气流方向，对改善上述问题效果可能不佳，故主要探究排气管的改进措施。目前，对于排气管的研究多数关注其本体结构，例如，插入深度较短时仅将进气端改为缩口或广口；又或者，对插入筒体的部分作开缝处理以改进分离性能；但未有延长插入深度并增设部件的做法，基于此，本文提出一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器。本发明一方面减小筒体底部气流夹带颗粒返混的几率，抑制内涡流尾端“摇尾”现象，消除短路流，另一方面疏通悬浮在锥体段的含尘气流，使其顺利进行二次分离，提高气体利用率以改善分离性能。

本发明通过以下技术方案实现：

导叶式高压旋风分离器，包括上部柱形筒体、下部锥体、导流叶片和排气管构成的分离单元，上部柱形筒体与下部锥体构成分离单元壳体，导流叶片固定在上部柱形筒体与排气管的上部环形腔中，排气管穿过上部柱形筒体顶部轴心并向下延伸，其特征在于：在排气管末端设置有过滤部件和导流锥；

导流锥为实心圆锥体；

过滤部件外形为管状梯形台结构，梯形台上口与排气管末端联接，梯形台下口与导流锥锥底面封闭联接；过滤部件的梯形台管壁均匀间隔密布有贯通管壁的通孔，每个通孔表面均设置有开口向下并悬空将通孔覆盖的凸起。

所述过滤部件的梯形台上口安装起始位与下部锥体变径起始位在同一径向平面上，导流锥末端终点位与下部锥体变径终点位在同一径向平面上。