直流式旋风分离器和分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及旋风分离器领域，具体而言，涉及一种直流式旋风分离器和分离装置。


背景技术：

2.旋风分离器是利用气流旋转所产生的离心力来分离气流中固体颗粒或液滴的设备，具有结构简单、无动部件、制造成本低、消耗动力小、分离效率高等特点，广泛应用于石油化工行业、火力发电厂以及环保行业等。
3.旋风分离器从分离方式上可分为逆流式旋风分离器和直流式旋风分离器。与逆流式旋风分离器相比，直流式旋风分离器无内旋流，从而避免了逆流单管中的气体在逆向中心上升过程中所引起的粉尘返混夹带现象，同时具有压降小、结构简单和布气均匀等特点。
4.现有的直流式旋风分离器虽然具有压降小、结构简单和布气均匀等特点，但其分离效率相对较低。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种直流式旋风分离器和分离装置，其在在保持压降小、结构简单和布气均匀等特点的基础上，有效提高了直流式旋风分离器的分离效率，结构稳定，操作灵活。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.第一方面，本实用新型提供一种直流式旋风分离器，其包括筒体，沿所述筒体的顶部至底部依次设置有用于切向通入含尘气体并形成旋转气流的第一进气口、用于及时排出经离心力作用而甩到器壁的大粒径颗粒的第一排尘口和用于排出已去除大粒径颗粒的含尘气体经继续离心后甩到器壁的小粒径颗粒的第二排尘口；
8.其还包括导流型排气结构，所述导流型排气结构设置于所述筒体内并与所述筒体连接，所述导流型排气结构上开设有用于通入已排除小粒径颗粒后得到的清洁气体的排气口，所述排气口位于所述第一排尘口与所述第二排尘口之间，所述排气口的进气方向与所述第一进气口的方向相反；
9.所述筒体上还设置有用于增加已排除大粒径颗粒后的含尘气体的离心力的第二进气口，所述第二进气口设置于所述第一排尘口和所述排气口之间，所述第二进气口的进气方向与所述第一进气口的进气方向一致。
10.在可选的实施方式中，所述导流型排气结构包括依次连接的上部导流管、变径排气管和下部导流管，所述上部导流管、所述变径排气管和所述下部导流管均设置于所述筒体内，且所述上部导流管与所述筒体的顶部连接，所述下部导流管与所述筒体的底部连接，所述变径排气管位于所述第一排尘口和所述第二排尘口之间；所述排气口设置于所述变径排气管上。
11.在可选的实施方式中，所述变径排气管的直径不等于所述上部导流管的直径，所
述变径排气管的直径不等于所述下部导流管的直径。
12.在可选的实施方式中，所述排气口为沿所述变径排气管的周向开设的与水平面有夹角的多条侧缝。
13.在可选的实施方式中，每条侧缝的夹角分别α为0
‑
90度，形成排气口的每条侧缝的开缝方向均与所述第一进气口的进气方向相反，形成排气口的多条所述侧缝的总面积/(所述筒体的横截面积
‑
所述变径排气管的横截面积)＝0.5
‑
1.5；多条侧缝宽度a＝1
‑
20mm。
14.在可选的实施方式中，所述第一排尘口和所述第二排尘口均为在所述筒体的筒壁上开设的与水平面有夹角的多条侧缝。
15.在可选的实施方式中，每条侧缝的夹角α分别为0
‑
90度，每条侧缝的开缝方向均与所述第一进气口的进气方向一致，多条侧缝宽度a＝1
‑
20mm，形成所述第一排尘口的多条所述侧缝的总面积/(所述筒体的横截面积
‑
所述上部导流管的横截面积)＝0.5
‑
1.5；形成所述第二排尘口的多条所述侧缝的总面积/(所述筒体的横截面积
‑
所述下部导流管的横截面积)＝0.5
‑
1.5。
16.在可选的实施方式中，其还包括排气管，所述排气管与所述导流型排气结构连接。
17.第二方面，本实用新型提供一种分离装置，其包括前述实施方式任一项所述的直流式旋风分离器。
18.本实用新型实施例的有益效果是：其通过分别在不同位置设置两个排尘口，先除去大部分相对大的颗粒，降低了后续分离过程中的含尘气体的颗粒浓度，减小直流式旋风分离器结垢的概率；及时排出相对大的颗粒，避免其在后续的分离过程中由于碰撞等发生破碎而形成小的颗粒，提高了直流式旋风分离器的分离效率。排气管的排气处具有扩径结构，减少了其与分离筒体的环隙面积，使得去除小粒径颗粒后得到的气体从筒体的底部返回到排气口时，气流速度增大，内部颗粒所受的惯性力增大，排气处的开缝方向与气流方向相反，当气流产生折向从排气处流出时，增强的惯性力有利于颗粒从气流中分离，提高了分离效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本实用新型实施例1提供的直流式旋风分离器的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例1提供的直流式旋风分离器的第一排尘口的结构式图；
22.图3为本实用新型实施例1提供的直流式旋风分离器的导流型排气结构的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例1提供的直流式旋风分离器的气体流动的示意图。
24.图标:100
‑
直流式旋风分离器；110
‑
筒体；111
‑
上部板；112
‑
下部板；113
‑
侧板；114
‑
第一进气口；115
‑
第一排尘口；116
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第二排尘口；117
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第二进气口；120
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导流型排气结构；121
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上部导流管；122
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变径排气管；123
‑
下部导流管；124
‑
排气口；130
‑
排气管。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.实施例1
32.请参照图1，本实施例提供一种直流式旋风分离器100，其包括筒体110，其作用为：含尘气体在筒体110内进行离心分离。该筒体110为圆柱体，但是可以为其他几何形状，本实施例以圆柱形为例对该直流式旋风分离器100进行阐述。具体地，该筒体110包括形成筒体110顶部的上部板111、形成筒体110底部的下部板112以及形成筒体110侧壁的侧板113，该筒体110内部为空心结构。具体连接方式为：侧板113形成圆柱形结构，而后上部板111和下部板112分别与圆柱形结构的两端连接(焊接或者其他固定连接方式)，继而形成筒体110的底部和顶部，筒体110的直径为d1，本实施例中d1为250毫米，当然d1还可以为200毫米、270毫米、300毫米、330毫米、380毫米、390毫米、400毫米、415毫米、460毫米以及500毫米等200
‑
500毫米之间的任意数值。
33.筒体110上设置有第一进气口114，该第一进气口114的作用是：切向通入含尘气体并形成旋转气流，继而使得含尘气体在筒体110内进行离心运动，实现气体与微尘的分离。该第一进气口114设置在筒体110的顶部，在上部板111之下，按照进气方向可以分为顺时针和逆时针，且第一进气口114的数量可以为1个、2个、3个或4个等多个进口。本实施例中第一
进气口的方向为顺时针，且数量为2个。
34.参见图2，筒体110上还设置有第一排尘口115和第二排尘口116，第一排尘口115的作用是用于排出离心后的大粒径颗粒，第二排尘口116的作用是用于去除已排除大粒径颗粒后继续离心后得到的小粒径颗粒，第一进气口114、第一排尘口115和第二排尘口116沿所述筒体110的顶部至底部依次设置。
35.当含尘气体进入筒体110内进行离心运动后，大颗粒微尘受到离心力的作用，继而会与筒体110的内壁或者大粒径颗粒自身会发生碰撞，继而使得大粒径颗粒破碎变为小颗粒微尘，而小颗粒微尘更难以富集，难以去除。因此，分别设置第一排尘口115和第二排尘口116，且第一排尘口115在相对更靠近第一进气口114，继而优先将离心后的大粒径颗粒排出，降低了后续分离过程中的含尘气体的颗粒浓度，减小直流式旋风分离器100结垢的概率。同时，及时排出相对大的颗粒，避免其在后续的分离过程中由于碰撞等发生破碎而形成小的颗粒，提高了直流式旋风分离器100的分离效率。
36.进一步地，第一排尘口115和所述第二排尘口116均为在所述筒体110的筒壁上开设的与水平面有夹角的多条侧缝。其中，每条侧缝的开缝方向可以为顺时针也可以为逆时针，但是均必须与所述第一进气口114的进气方向一致，本实施例中侧缝的开缝方向为顺时针。即第一排尘口115和第二排尘口116的排尘方向与第一进气口114的方向一致。
37.设置上述能够排尘的侧缝，使得该直流式旋风分离器100的结构简单，且侧缝直接开在分离筒体110侧壁上，与气流方向相同，使得含尘气体在分离筒体110内旋转的过程中，粉尘颗粒能及时排出分离筒体110，且不扰乱气流的正常运动，可提高直流式旋风分离器100的分离效率。
38.具体地，本实施例中每条侧缝的夹角α为45度，侧缝宽度a为10mm。需要说明的是：该夹角还可以为0度、10度、20度、25度、30度、40度、50度、65度、70度、80度以及90度等0
‑
90度之间的任意数值。多条侧缝的宽度a还可以为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、8mm、10mm、13mm、16mm、18mm、19mm以及20mm等1
‑
20mm之间的任意数值。采用上述方式设置第一排尘口115和所述第二排尘口116有利于排尘。
39.进一步地，小粒径颗粒本身质量小，所受到的离心力相对较小，不易于分离，因此，为了改善该情况，还可以在筒体110上设置增加已排除大粒径颗粒后的含尘气体的离心力的第二进气口117，第二进气口117设置于所述第一排尘口115和所述排气口124之间，第二进气口117的进气方向与第一进气口114的进气方向一致。该第二进气口117可以为顺时针也可以为逆时针，且设置的数量可以为三个也可以为两个或者1个等。本实施例中第二进气口的方向为顺时针，且数量为2。
40.通过第二进气口117向筒体110内再切向通入不含微尘的清洁气体或者不含大粒径颗粒的气体，与已排除大粒径颗粒的含尘浓度低的含尘气体混合，进一步降低了含尘气体的颗粒浓度，减小直流式旋风分离器100结垢的概率；清洁气体的加入提高了直流式旋风分离器100内部的旋流速度，加大了离心力，有利于除去大部分相对较小的颗粒，提高了直流式旋风分离器100的分离效率。
41.本实用新型通过设置双层进气结构，能够灵活操作该直流式旋风分离器100，第二进气口117根据实际需要进气，可多进气、可少进气或不进气，也可进含尘气，操作灵活。
42.进一步地，参见图3，直流式旋风分离器100还包括导流型排气结构120，所述导流
型排气结构120设置于所述筒体110内并与所述筒体110连接，导流型排气结构120能够对旋转气流进行导流整合，减少气流紊乱。
43.具体地，导流型排气结构120包括依次连接的上部导流管121、变径排气管122和下部导流管123，所述上部导流管121、所述变径排气管122和所述下部导流管123均设置于所述筒体110内，且所述上部导流管121与所述筒体110的顶部连接，所述下部导流管123与所述筒体110的底部连接。即上部导流管121、变径排气管122和下部导流管123合起来的高度与筒体110的高度一致，继而该导流型排气结构120可在分离过程中时刻起到整流的作用，减少返混，利于提高分离效率。
44.进一步地，上部导流管121、变径排气管122和下部导流管123一体成型，上部导流管121与所述筒体110的顶部即与上部板111固定连接，所述下部导流管123与所述筒体110的底部即与下部板112固定连接(例如焊接)，使得该直流式旋风分离器100结构稳定，在高温环境下不易变形。
45.进一步地，本实施例中上部导流管121的直径为筒体110直径的0.6倍。第一排尘口115的侧缝的总面积满足以下公式：形成第一排尘口115的多条侧缝的总面积/(所述筒体110的横截面积
‑
所述上部导流管121的横截面积)＝0.5。当然可以理解的是，上部导流管121的直径与筒体110直径的关系也可以为0.4倍、0.45倍、0.5倍、0.6倍、0.7倍、0.75倍以及0.8倍等0.4
‑
0.8倍之间的数值。第一排尘口115的侧缝的总面积的公式的值可以为0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.9、1.0、1.2、1.3、1.4以及1.5等0.5
‑
1.5之间的任意数值。
46.进一步地，变径排气管122的直径不等于所述上部导流管121的直径，变径排气管122的直径可以大于也可以小于上部导流管121的直径；所述变径排气管122的直径不等于所述下部导流管123的直径；下部导流管123的直径可以大于也可以小于变径排气管122的直径。
47.当然上述三者的直径可以一致，但是较优地效果，变径排气管122的直径不等于所述上部导流管121的直径，最好大于上部导流管121的直径；本实施例中，变径排气管122的直径大于上部导流管121的直径，使得排气口124具有扩径结构，减少了其与分离筒体110的环隙面积，当除尘后的气体从底部返回到排气口时，气流速度增大，内部颗粒所受的惯性力增大，排气处的开缝方向与气流方向相反，当气流产生折向从排气处流出时，增强的惯性力有利于颗粒从气流中分离，提高了分离效率。
48.进一步地，变径排气管122位于所述第一排尘口115和所述第二排尘口116之间；即在第二进气口117和第二排尘口116之间。
49.进一步地，所述导流型排气结构120上开设有排气口124，具体地，所述排气口124设置于所述变径排气管122上；排气口124的进气方向与所述第一进气口114的方向相反；排气口124位于第二进气口117和第二排尘口116之间。排气口124的作用是：将进一步分离去除小颗粒微尘后的气体通过排气口124通入导流型排气结构120内而后排除，有利于小颗粒微尘和气体的分离，继而提升分离效果。
50.排气口124为沿所述变径排气管122的周向开设的与水平面有夹角的多条侧缝。具体地，本实施例中每条侧缝的夹角α为45度，排气口124的多条所述侧缝的总面积/(所述筒体110的横截面积
‑
所述变径排气管122的横截面积)＝0.5；多条侧缝的宽度a为5mm，形成第二排尘口116的多条所述侧缝的总面积/(所述筒体110的横截面积
‑
所述下部导流管123的
横截面积)＝0.5。
51.可以理解的是，夹角α还可以为0度、10度、20度、25度、30度、40度、50度、65度、70度、80度以及90度等0
‑
90度之间的任意数值。多条侧缝的宽度a还可以为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、8mm、10mm、13mm、16mm、18mm、19mm以及20mm等1
‑
20mm之间的任意数值。形成排气口124的多条所述侧缝的总面积的公式的值以及形成第二排尘口116的多条所述侧缝的总面积的公式的值分别可以为0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4以及1.5等0.5
‑
1.5之间的任意数值。
52.进一步地，直流式旋风分离器100还包括排气管130，所述排气管130与所述导流型排气结构120连接。具体地，该排气管130与下部导流管123连接，优选为一体成型，且排气管130的外壁与筒体110连接，即与下部板112密封连接，且排气管130的直径与下部导流管123的直径相同。采用上述方式设置排气管130提升直流式旋风分离器100的结构稳定性，使得其在高温环境下不易变形。
53.需要说明的是：本实用新型涉及的大颗粒微尘和小颗粒微尘的大小只是相对而言，只要可以通过第一排尘口115排除的就是大颗粒微尘，通过第二排尘口116排除的即为小颗粒微尘，并不需要明确大颗粒微尘的粒径或小颗粒微尘的粒径。
54.本实用新型涉及的直径一般指的是：管道或者圆柱体的横截面的圆的直径。
55.参见图4，本实用新型的直流式旋风分离器100的工作过程如下：
56.(1)含尘气体从第一进气口114进入到筒体110内进行预分离，除去大部分相对较大的颗粒微尘，这大颗粒微尘及时从第一排尘口115排出，排到集料装置内进行回收；
57.(2)清洁气体从第二进气口117内进入筒体110内，与较低浓度的去除大粒径颗粒的含尘气体混合，进一步降低了含尘气体的颗粒浓度，并提高了筒体110内部的旋流速度，除去大部分小颗粒微尘，这部分小粒径颗粒及时从第二排尘口116排出；
58.(3)除尘后的气体通过排气口124进入到导流型排气结构120
‑
2内，流经排气管130从筒体110内排出，之后进入后布袋除尘器等后续装置进行处理，达标后排放。
59.实施例2
60.将实施例1的直流式旋风分离器100用于催化裂化第三级旋风分离器，对单根实施例1的直流式旋风分离器100进行冷模试验性能评定。处理量为1300～2000nm3/h，入口浓度分别为500mg/m3、1000mg/m3和2000mg/m3的条件下，考察实施例1的新型直流式旋风分离器100对中位径11μm滑石粉的分离性能，并与常规的直流式旋风分离器的分离性能进行对比，结果如下表所示。
[0061][0062]
由上表可知，相比于常规的直流式旋风分离器，本实用新型提供的直流式旋风分离器的分离效率提高1～3个百分点，而压降略有降低。
[0063]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。