抑制顶部短路流的旋风分离器制造技术

一种抑制顶部短路流的旋风分离器，属于分离装置，包括筒段主体、将筒段主体上部封闭的筒段顶板、开设在筒段主体侧面的导入管入口以及贯穿筒段顶板设置的排气管，其中在所述筒段顶板形成封闭的一侧面上设置有凸起结构；并且所述凸起结构位于所述排气管和所述筒段主体的内壁之间。本发明专利技术通过在筒段顶板上设置凸起结构，限制顶板短路流的流量(例如环形导流板)，或将顶板短路流引回外旋流(例如螺线形导流板)，减少由顶板短路流带出的颗粒，从而提高气固分离效率。

Cyclone separator for suppressing top short-circuit flow

A cyclone top inhibition of short circuit, which belongs to the separation device, which comprises a cylinder body, the cylinder section into the upper part of the body is closed tube roof, opened in the tube side of the main entrance and the cylinder exhaust pipe roof pipes set, in which the cylinder roof form a closed on the side is provided with convex structure; and the inner wall of the convex structure is arranged at the exhaust pipe and the cylinder body between. The present invention by which the structure is arranged in the cylinder on the roof, roof short-circuit flow restrictions (e.g. ring guide plate), or the short circuit flow back to the roof outer vortex (e.g. spiral deflector), reduce the belt from roof to short circuit flow of particles, thereby improving gas-solid separation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
抑制顶部短路流的旋风分离器
本专利技术涉及一种分离装置，特别涉及一种抑制顶部短路流的旋风分离器。
技术介绍
旋风分离器广泛应用于各种气固、气液、液固分离场合。其基本原理是，利用旋风分离器壳体的特殊结构形状，将流体从一般为圆筒段的侧壁切向导入圆筒段，使导入的流体在圆筒段内旋转，利用在旋流中不同比重物质所受的离心力不同而分离。旋风分离器的一般结构为：主体是一个圆筒段，其上端为顶板，其下端接圆锥段；圆筒段的上部侧面与导入管连接，导入管一般与圆筒段的侧面相切；圆筒段顶板的中部一般设置一个排出管，排出管一般与圆筒段顶板垂直，排出管的直径小于圆筒段的直径；圆锥体的下端直径比上端小，称为下排出口，排出被分离物。以下以气-固分离为例进一步说明旋风分离器的基本原理。其中的固体一般是粒径很小的颗粒，粒径从几微米到几百微米；旋风分离器一般竖直设置，上排出管(排气管)在上，排出净化的气体，而下排出口(排灰口)在下，排出被分离的固体颗粒。夹带着固体颗粒的气体从导入管导入圆筒段，在圆筒段内绕圆筒段的轴线贴壁旋流，同时向下流动，进入圆锥体后继续旋转同时向下流动，一般称其为外旋流；被分离的固体颗粒从圆锥体下方的排灰口排出，而气体保持相同的旋转方向继续旋转，但是旋转直径减小，然后由向下流动变为向上流动，直至从圆筒段顶板中部的排气管流出，一般称其为内旋流。外旋流和内旋流合称为主流。无论旋风分离器的结构多么复杂，都要形成流场结构合理的主流，充分利用旋流产生的离心力，实现比重不同的混合物的分离，如实现气体与所夹带的固体颗粒的分离。与此同时，在旋风分离器内除了主流还有多种支流，这些支流的流量一般不超过主流的5％，但是对分离效率的影响不容小觑，尤其在追求很高的分离效率时，这些支流的影响更加显著。限制或合理诱导这些支流成为旋风分离器技术发展的推动力之一。在这些支流中，圆筒段的顶板短路流对分离效率的影响比较大。气体从导入管进入圆筒段后，受流体力学基本原理的控制，必然有一部分气体与主流分离，沿着圆筒段顶板壁面流向排气管，再沿排气管壁面向下从排气管的入口进入排气管，在排气管中与主流汇合，流出旋风分离器，这部分支流一般称为顶板短路流。由于受到流体与壁面之间的附面效应的影响，顶板短路流无法像主流一样，利用旋流产生的离心力分离气体与固体颗粒，所以其所夹带的固体颗粒直接被带出旋风分离器。顶板短路流的流量一般占主流流量的1％～5％，损失的分离效率与固体颗粒的粒径有关，粒径越小，分离效率的损失越大，一般在0.1～1个百分点之间。可见顶板短路流对分离效率的影响是非常大的。现有技术一般采用如下技术限制顶板短路流：①加大排气管的长度，原理是增加顶板短路流的流动阻力，以减小其流量，但是当长度增加到一定程度后再增加长度就没有效果了；同时，增加排气管长度带来的不利是增加了排气管的阻力；对大型高温旋风分离器，排气管的直径最大超过了2米，材料和结构都很特殊，重量很大，增加排气管的长度在工程上往往难以实现。②降低导入管的位置，在导入管和顶板之间形成较大的高度差，效果有限。③采用拱形顶板，这个技术并不能有效限制顶板短路流。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够抑制顶部短路流的旋风分离器，可有效提高分离效率，其结构可在大型高温旋风分离器上实现。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案如下：本专利技术提供一种抑制顶部短路流的旋风分离器，包括筒段主体、将筒段主体上部封闭的筒段顶板、开设在筒段主体侧面的导入管入口以及贯穿筒段顶板设置的排气管，其中：在所述筒段顶板形成封闭的一侧面上设置有凸起结构；并且所述凸起结构位于所述排气管和所述筒段主体的内壁之间。优选的，所述凸起结构为环形导流板，固定于所述筒段顶板上。优选的，所述环形导流板为多个，依次相套排列。优选的，所述环形导流板的个数为2个。优选的，各环形导流板之间的间隔不大于环形导流板的下端与筒段顶板之间的垂直距离。优选的，所述环形导流板的材料为高温合金。优选的，最外侧的环形导流板与所述导入管的内侧壁的延伸线不相交。优选的，所述凸起结构为以排气管的圆心为中心的至少一片螺线形导流板，并且固定于所述筒段顶板上。优选的，所述螺线为渐开线，且所述渐开线以所述排气管的直径为基圆直径。优选的，当所述导入管位于旋风分离器的右侧，渐开线的展角为正值；或者当所述导入管位于旋风分离器的左侧，渐开线的展角为负值。优选的，所述螺线形导流板的一端与所述排气管的壁面相接，另一端与所述筒段主体的内壁相接。优选的，当为多个螺线导流板时，螺线形导流板沿着排气管的圆周设置。优选的，所述凸起结构包括至少一个环形导流板和至少一个螺线形导流板，均固定于所述筒段顶板上；并且所述螺线形导流板以所述排气管的直径为基圆直径设置，且所述环形导流板与排气管之间不设螺线形导流板。优选的，所述螺线形导流板沿着最外侧环形导流板的圆周设置，螺线形导流板的一端与所述最外侧环形导流板的壁面相接，另一端与所述筒段主体的内壁相接。优选的，所述凸起结构通过焊接或挂钩固定在筒段顶板上。优选的，所述凸起结构形成方式为：所述筒段顶板上固定有至少一个凸出于筒段顶板的锚固件，在并且在锚固件和筒段顶板上覆盖有耐高温耐磨层，从而在一整体平面上形成有一体化的凸起结构。优选的，所述凸起结构迎向排气管的面与筒段顶板垂直，而背向排气管的面为坡面。优选的，所述导入管上端所在高度不高于所述凸起结构的下端。优选的，所述凸起结构伸出基础平面的垂直距离为100-200mm。本专利技术的原理是：利用顶板短路流是贴壁流动而且流动的驱动力比较弱这两个主要特性，利用设置在顶板内壁面的环形导流板或/和螺旋导流板，限制顶板短路流的流量，或将顶板短路流引回外旋流，减少由顶板短路流带出的颗粒，从而提高气固分离效率。通过上述技术方案可知，本专利技术的有益效果在于：(1)通过在筒段顶板上设置凸起结构，限制顶板短路流的流量(例如环形导流板)，或将顶板短路流引回外旋流(例如螺线形导流板)，减少由顶板短路流带出的颗粒，从而提高气固分离效率；(2)通过设置多种形式的凸起结构，适应不同条件下的旋风分离器，例如采用含凸起结构的整体式结构，能适用于外壳是普通钢板，内侧敷设耐高温耐磨层的分离器；(3)相比于其它抑制顶部短路流的方式，凸起结构通过常规材料即可提高分离效率。附图说明图1是常规旋风分离器的一般示意图。图2是本专利技术的实施例1的主视图。图3是本专利技术实施例1的P-P剖视图。图4是本专利技术实施例1的Q部局部放大图。图5是本专利技术实施例2的P-P剖视图。图6是本专利技术实施例3的P-P剖视图。图7是本专利技术实施例4的局部放大图。具体实施方式本专利技术的原理是：利用顶板短路流是贴壁流动而且流动的驱动力比较弱这两个主要特性，利用设置在顶板内壁面的环形导流板或/和螺旋导流板，限制顶板短路流的流量，或将顶板短路流引回外旋流，减少由顶板短路流带出的颗粒，从而提高气固分离效率。根据本专利技术的基本构思，提供一种抑制顶部短路流的旋风分离器，包括筒段主体、将筒段主体上部封闭的筒段顶板、开设在筒段主体侧面的导入管入口以及贯穿筒段顶板设置的排气管，其中，在所述筒段顶板形成封闭的一侧面上设置有凸起结构；并且所述凸起结构位于所述排气管和所述筒段主体的内壁之间。在本专利技术实施例中，凸起结构可以有多种设置方式，例如通过焊接或者挂钩固定方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制顶部短路流的旋风分离器，包括筒段主体、将筒段主体上部封闭的筒段顶板、开设在筒段主体侧面的导入管入口以及贯穿筒段顶板设置的排气管，其特征在于：在所述筒段顶板形成封闭的一侧面上设置有凸起结构；并且所述凸起结构位于所述排气管和所述筒段主体的内壁之间。

【技术特征摘要】
1.一种抑制顶部短路流的旋风分离器，包括筒段主体、将筒段主体上部封闭的筒段顶板、开设在筒段主体侧面的导入管入口以及贯穿筒段顶板设置的排气管，其特征在于：在所述筒段顶板形成封闭的一侧面上设置有凸起结构；并且所述凸起结构位于所述排气管和所述筒段主体的内壁之间。2.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述凸起结构为环形导流板，固定于所述筒段顶板上。3.根据权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于，所述环形导流板为多个，依次相套排列。4.根据权利要求3所述的旋风分离器，其特征在于，所述环形导流板的个数为2个。5.根据权利要求3所述的旋风分离器，其特征在于，各环形导流板之间的间隔不大于环形导流板的下端与筒段顶板之间的垂直距离。6.根据权利要求3所述的旋风分离器，其特征在于，所述环形导流板的材料为高温合金。7.根据权利要求3所述的旋风分离器，其特征在于，最外侧的环形导流板与所述导入管的内侧壁的延伸线不相交。8.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述凸起结构为以排气管的圆心为中心的至少一片螺线形导流板，并且固定于所述筒段顶板上。9.根据权利要求8所述的旋风分离器，其特征在于，所述螺线为渐开线，且所述渐开线以所述排气管的直径为基圆直径。10.根据权利要求9所述的旋风分离器，其特征在于，当所述导入管位于旋风分离器的右侧，渐开线的展角为正值；或者当所述导入管位于旋风分离器的左侧，渐开线的展角为负值。11.根据权利要求8所述的旋风分离器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：那永洁，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11