[发明专利]使用不需要过滤介质的低能多流分流器技术来清洁负载颗粒的流体的设备和方法

说明书

本发明涉及一种使用与至少一个旋风分离器系统相结合的多流分流器技术来清洁负载颗粒的“脏”空气的设备和方法，其由于用于产生流体流的低压降，同时允许在进料流体流上施加高离心力或G力，而需要最少的能量来操作。这进一步允许操作颗粒去除工艺，使得常规的另外的过滤介质变得任选，使得该技术可以以显著减少的对维护和/或维修的需求操作或者甚至在没有对维护和/或维修的需求的情况下操作。低的内部空气湍流确保非常高的分离效率。任选地，添加另外的具有变速系统风扇的防爆低能下游过滤级提供了最佳的操作性能和操作灵活性。

发明领域

本发明涉及通过使用与至少一个旋风分离器系统相结合的多流分流器(multiflow-splitter)技术从负载颗粒的流体或“脏”的流体中去除颗粒来清洁该流体的设备和方法。由于用于产生流体的旋转的低压降，同时在进入的流体流(incoming fluid stream)上施加高离心力(或“G力”)，因此新技术需要最少的能量来操作。该技术在不需要常规过滤介质的情况下操作，该技术即使没有完全消除对维护和/或维修的需求，也还以显著减少的对维护和/或维修的需求操作。低的内部流体湍流确保非常高的分离效率。另外的防爆低能下游清洗级(explosion safe low-energy down-stream cleaning stage)，优选地具有变速系统风扇，提供最佳的操作性能和操作灵活性。

发明背景

旋风分离器已经存在持续一个多世纪，其中早在1920年就申请了专利。这种旋风分离器分离工艺是用于从负载颗粒的污染流体流诸如空气或水中分离颗粒的简单且可靠的工艺。在典型的旋风分离器中，流体以螺旋模式或涡流从旋风分离器的宽端(通常是顶部端)开始流动，该宽端(通常是顶部端)朝向相对端(通常是底部)具有变窄的直径。流体的主要部分(如果不是基本上全部的话)通过宽部分(通常在顶部)中的直的中央管离开旋风分离器。在进入的流体流中携带的较重的颗粒通过由旋转的流体流产生的离心力被迫使到涡流模式的外部并朝向旋风分离器的外壁。由于较重的颗粒现在在涡流的外部，这些颗粒接触系统主体的外壁，并且由于产生的摩擦，这些颗粒减慢并最终从流体流中掉出来，同时较清洁的流体从涡流的中央被移除。

随着时间的推移，数千种工艺增强已经被描述和实现。这些增强通常与旋风分离器的直径、内部几何形状、多个旋风分离器的布置有关，或者通过在系统内添加多种振动机构(参见，例如EP2587980，Dyson)。这些增强中的大多数以降低的能耗和/或更高的分离性能为目标。更高的分离性能通常通过增加G力和/或减少内部湍流和/或增加内部停留时间来实现。降低能耗通常通过降低跨过旋风分离器产生的压降来实现，这直接节省了主系统风扇或泵功率节省。这样的节省意义重大，因为全世界有数百万个旋风分离器正在操作。例如，谷物处理部门已经花费了大量的努力来减少能量消耗，因为仅仅1％-2％的能量降低可以为谷物处理部门节省数百万美元的能量节省。

尽管在过去的一个世纪中进行了这种RD努力，但典型的旋风分离器的总体设计和工艺功能仍然保持不变。通常，流体从顶部进入旋风分离器，主要是从侧面进入，产生螺旋涡流，分离的颗粒从旋风分离器主体的出口漏斗的基底(base)移除，并且清洁的流体从旋风分离器的顶部中央移除。尽管是功能性的，但当与其他过滤系统诸如具有过滤介质的过滤系统如袋式除尘器(bag-houses)相比时，旋风分离器需要大量的能量来操作，并且因此未在跨多个行业的多种应用中被使用。例如，当考虑空气分离器旋风分离器时，跨过旋风分离器的压降通常在从约500Pa至1500Pa(2-6英寸的水表压)的范围内，这意味着需要高功率的主系统风扇来保持旋风分离器运行。在需要较高G力的核工业中，压降可以远远超过5000Pa(20英寸的水表压)。

此外，虽然传统的旋风分离器是功能性的，但是它们的分离性能不理想，并且例如，如对于空气分离器通常所看到的，通常小于10μm的较小颗粒尤其受到旋风分离器工艺的下部部分中的湍流的影响，对颗粒流造成干扰，这然后导致这些较小的颗粒从离开漏斗的基底的负载颗粒的(“脏的”)流中脱离，而是通过清洁的流体流离开该工艺。