[发明专利]一体式两级高效旋风分离器

说明书

本发明公开了一种一体式两级高效旋风分离器，包括壳体(1)、设在壳体中部的气体进口(11)、设在壳体上部的气体出口(12)、设在壳体底部的排污口(13)和连接排污口的灰斗(10)；壳体(1)内设有预分离器(2)、第一级旋风分离器(3)、升气管(4)和第二级旋风分离器(7)，第一级旋风分离器设在预分离器内，预分离器与第一级旋风分离器间形成预分离腔(21)；第一级旋风分离器贯穿排污口并连通灰斗，第一级旋风分离器通过升气管连通第二级旋风分离器，气体进口贯穿壳体连通预分离器。本发明在一台设备中实现多级分离，分离效率高，运行阻力低，可长周期稳定运行；每一级分离收集的杂质汇集在一起，通过同一排污口集中排出。

技术领域

本发明涉及一种气固/气液分离设备，尤其涉及一种一体式两级高效旋风分离器。

背景技术

旋风分离器作为一种重要的气固分离或气液分离设备，由于其具有结构简单、无运动部件、分离效率高、维修方便以及能在高温高压下工作等优点，广泛地应用于化工、石油、环保、食品等工业领域。其工作原理为含尘或含液气流经过进气口进入旋风分离器，在旋风分离器内形成绕其轴线旋转的气流，在离心力的作用下，粉尘或液滴甩向外壁，向下经排尘口排出，洁净气体则经过中心的排气管排出。

在工业生产中经常遇到以下工况：(1)气体中含有较高浓度的杂质，需要尽可能除去气体中携带的固体颗粒或液滴，如有机硅单体合成气的净化，含尘浓度可高达3Kg/m³，部分工况甚至更高；又如催化裂化系统中再生催化剂的回收。(2)对分离器的设计提出极高要求，分离效率要求不低于99.9％的场合，如天然气输配气站设置的分离器设备、燃气轮机机组前的气体净化设备、压缩机前置除尘除液分离器等。针对以上工况，单台旋风分离器已很难满足设计要求，常规设计是通过将多台旋风分离器串联进行多级分离，以到达所需的分离效率。但是此种设计虽然可以解决分离效率问题，但是多台旋风分离器串联会加长气体的管道路径，不仅使整体分离设备压降增加，同时含尘气体的温度降低较多，气体中的高沸物可能冷凝析出而造成设备或管道堵塞，影响设备正常运行。另外，多台分离器串联使用不仅提高设备操作难度，而且增加设备投资成本。对于一些技改项目，由于受到场地面积限制，很难安装多台串联的旋风分离器。

中国发明专利申请CN201711458589.X公开了一种两级旋风分离器，用于高温油气除尘，其中二级旋风分离器均布在一级旋风预除尘分离器周围，该两级旋风分离器为同轴横向布置，这种布置不利于减小设备壳体的直径。如果用在气量很大的工况，受两级旋风分离器布置空间约束，设备壳体的直径就需要非常大，便会增加设备占地面积。如果遇到高温高压工况，在进行设备强度计算时壳体壁厚会随着壳体直径增大而增加，意味着分离器用料增加，设备投资成本会上升。

中国发明专利申请CN201910987333.0公开了一种多级直流式旋风分离器，用于分离天然气长输管道中存在的固态或液态杂质，以确保增压站的压缩机组长周期稳定运行。该直流式旋风分离器通过设计锥形罩解决了分离器底部“漏灰”现象，并且设置多个分离腔实现多级分离，使分离器具有较高分离效率。但是存在以下不足之处：(1)该分离器用隔板将壳体内腔分隔为多个首尾相连的分离腔，每一级分离腔的底部设置有排污口，即该分离器具有多个排污口，导致排污工序操作难度加大，劳动强度高。同时所有排污口需要安装阀门仪表，阀门仪表的购置费、维护费将在设备投资中占据很大比例，特别是在高压工况，这笔费用将不菲。(2)该分离器每一级分离腔的进口处通过设置螺旋式叶片或导叶式叶片使进气发生旋转实现离心分离，但是这种导向叶片易出现堵塞情况，特别是在气相中含有粘度很大的液体(如焦油等)时，液体参混粉尘很容易将导向叶片堵死，若该分离器中导向叶片一旦出现堵塞，清理难度将非常大，对设备长周期稳定运行不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体式两级高效旋风分离器，能在同一台设备中实现多级分离，不仅分离效率高，运行阻力低，而且可以长周期稳定运行；同时每一级分离收集的杂质汇集在一起，通过同一个排污口集中排出，具有结构设计紧凑，占地面积小，投资成本低等优点。

本发明是这样实现的：