用于分离气体的旋风分离器和汲取管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于从旋风分离器(1)中抽出气流的汲取管(2)和旋风分离器。在操作期间，气体通过气体入口(8)流入汲取管(2)中并经由气体出口(9)再流出。汲取管(2)包括设计为喷嘴的第一区域，喷嘴从喷嘴内径会聚地逐渐变小到最小内径，并且汲取管(2)包括第二区域，操作期间气体流动通过位于第一区域下游的第二区域，并且第二区域被设计为扩散器，扩散器从扩散器内径沿着第一区域的方向会聚地逐渐变小到该最小内径。喷嘴具有呈截锥形式的侧表面的几何形状，侧表面相对于轴线旋转对称，其中侧表面与轴线之间的夹角介于1°和88°之间。本实用新型专利技术的目的是提供一种使旋风分离器具有高分离效率和中等压力损失的新型汲取管。

Cyclone and draft tube for gas separation

The utility model relates to a suction pipe (2) and a cyclone separator for extracting air flow from a cyclone separator (1). During operation, the gas flows into the dip tube (2) through the gas inlet (8) and out again through the gas outlet (9). The draft tube (2) includes a first region designed as a nozzle, the nozzle gradually reduces from the converging place of the nozzle inner diameter to the minimum inner diameter, and the draft tube (2) includes a second region, during operation, the gas flow passes through a second region downstream of the first region, and the second region is designed as a diffuser, and the diffuser gradually reduces from the converging place of the diffuser inner diameter along the direction of the first region to the minimum inner diameter Small inner diameter. The nozzle has a side surface geometry in the form of a frustum, the side surface is rotationally symmetric with respect to the axis, and the angle between the side surface and the axis is between 1 \u00b0 and 88 \u00b0. The purpose of the utility model is to provide a novel suction pipe which can make the cyclone separator have high separation efficiency and medium pressure loss.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离气体的旋风分离器和汲取管
本技术涉及一种用于从旋风分离器中抽出气体的汲取管，其中操作期间气体通过气体入口流入汲取管，并且通过气体出口再从汲取管流出。此外，本技术还涉及一种用于从气流中分离固体颗粒和/或至少一种液体的旋风分离器，所述旋风分离器包括壳体、壳体中的用于将气流与固体颗粒和/或至少一种液体一起引入壳体中的开口、用于固体颗粒和/或液体的排出端口、和至少一个根据本技术的用于从壳体中抽出气体的汲取管。
技术介绍
对于大多数不同类型的应用(例如圆形流化床燃烧(CFB燃烧)、煅烧、油回收)以及对于其它处理而言，必须在将气体送入下一个和/或最后的净化阶段(例如电除尘器(ESP))之前从含有固体的热烟道气或产物气体混合物中移除和/或分离固体，以满足环境或特别是产品规范。通常，在这些处理的应用领域中，使用气体旋风分离器从热烟道气或产物气体混合物中滤除颗粒形式的固体。这种旋风分离器还用于蒸汽发电厂，用于在蒸汽发生器与涡轮机之间从新鲜蒸汽中分离水或用于气体冷却器中的冷凝物分离。已经在足够的程度上研究了许多与这种旋风分离器的功能和性能相关的重要参数。这些参数包括气体的压力、温度、速度和颗粒负载以及旋风分离器的几何结构。在此，特别地，旋风分离器的相应盖板或盖、也称为涡流探测器的汲取管、和排出端口与固体颗粒的排出相关。与用于分离固体和气体的其它技术相比，旋风分离器的一个缺点是这种分离的效率相对较低，特别是在尺寸小于10μm的极细颗粒的情况下。关于这种尺寸颗粒的效率大多限于90至95％或甚至更低。自19世纪末以来，已经进行了许多调查研究来确定单个操作参数和/或几何参数对气体旋风分离器的分离效率的影响。这种分离效率受一系列参数(例如颗粒负载和颗粒尺寸)的影响。此外，旋风分离器及其子组件内的气体速度对旋风分离器的性能具有决定性影响。旋风分离器的子组件中的单一气体速度直接受旋风分离器的这些部件的几何形状的影响。此外，旋风分离器的内部组件(例如汲取管(涡流探测器)、顶部(锥形下尖端)、入口管道的形式)、通风等直接影响灰尘夹带和分离效率。另外，为了满足不同的工业要求，关于入口的定向(反向和单向流)存在不同的旋风分离器设计(竖直或水平)。针对高产量的设计的特征在于较短的主体、以及此外允许大吞吐量的较大开口。这种设计情况下的压力损失通常相对较低，其中沉积速率也较低。与此相反，针对更高效率的设计的特征在于长的主体和小的开口。一方面，这种设计导致沉积速率高，但另一方面也导致压力损失高。根据EP0972572A2已知一种包括圆筒形涡流探测器的高效逆流旋风分离器。该文献公开了旋风分离器的导致旋风分离器的效率特别高的单个元件的尺寸与几何形状之间的关系。根据文献DE102013207724A1已知一种燃烧设备，其中主燃烧在旋风分离器状腔室中进行。这种旋风分离器状腔室的汲取管或涡流探测器具有文丘里量水槽的形式。根据文献EP0447802A2已知一种由金属栅格制成的汲取管或涡流探测器。所述汲取管或涡流探测器包括若干蜂窝状部件。通常，通过增大切向速度可以提高精心设计的旋风分离器的效率，但是这也导致旋风分离器上的压力损失增大。然而，旋风分离器上的这种较高的压力损失不可避免地导致整个系统上的压力损失较高，因此对电能的需求增加。此外，由于汲取管的内侧和外侧之间随后的高压力梯度，更高的压力损失也导致汲取管的更强应力。因此，本技术的一个目的是提供一种能够使旋风分离器具有高分离效率并具有中等压力损失的新型汲取管。这通过避免小直径的汲取管入口处的高损失而得以实现。然而，通过引向喷嘴内的小直径来实现高切向速度。由于这种小横截面仅存在于相对较短的区域上并且以较小的压力损失实现对其的引导，因此总压力损失减小，同时切向速度几乎相同。通过调节相同方向上的流动和后续的扩散器，另外还恢复了一部分压力损失。
技术实现思路
上述目的通过本技术的汲取管和/或旋风分离器而得以解决。这里，为了从旋风分离器抽出气流，汲取管包括气体入口和气体出口。在操作期间，气体经由气体入口流入汲取管并且经由气体出口再从汲取管流出。因此，在汲取管内产生了从气体入口到气体出口方向的气流。此外，根据本技术的汲取管包括设计为喷嘴的第一区域。该喷嘴在一侧处具有喷嘴内径，其中喷嘴在流动方向上的直径从所述喷嘴内径沿着气体出口的方向会聚地逐渐减小到最小内径。此外，汲取管包括第二区域，操作期间气体流动通过位于第一区域后方的第二区域。该第二区域被设计为扩散器，其中扩散器在其相对于第一区域是远侧的那侧处具有扩散器内径。扩散器的内径从所述扩散器内径沿着第一区域的方向会聚地逐渐减小到最小内径。喷嘴的特征在于截锥的侧表面的几何形状。这样的侧表面相对于作为截锥的对称轴线的轴线旋转对称。所述侧表面相对于所述轴线的夹角可以具有介于1°至88°之间的值、特别是介于15°至65°之间的值。这种会聚喷嘴的设计使得其生产特别简单，因此特别划算。此外，这种设计降低了压降，这对于归因于相对高气流的气固分离而言特别重要。因此，气体流过的汲取管的横截面从由喷嘴内径限定的横截面到由最小内径限定的最小横截面以会聚的方式变小。从汲取管的该瓶颈部开始，汲取管沿着气流方向再次膨胀到由扩散器内径限定的更大横截面。在颗粒是分散相时，为了从气体中分离颗粒，旋风分离器的气体出口必须关于其直径进行适当设计，以在维持涡流稳定和分离效率的主要功能的同时避免高的压力损失。从具有较高密度的流体中分离气体的水力旋流器(其中气相是分散相并且相对体积流量小得多)不是这种情况。因此，涡流探测器可以相应地设计为具有小得多的涡流探测器直径、或从相对于中轴具有非常大角度的喷嘴入口形状(喇叭或拉伐尔状形状)快速地(例如指数地、非线性地)减小的涡流探测器直径。由于非常小的气体体积流量，因此这种设计仍然会导致中等压力损失，因为气体是分散相。另一方面，水力旋流器有时在涡流探头入口处需要额外的装置(例如撞击板)以避免更稠密的流体进入涡流探测器。从气体中分离颗粒的旋风分离器不需要这种装置。实际上，这样的装置是不利的，因为颗粒可能与它们相互作用，这会导致更高的颗粒破裂(例如由于颗粒撞击)。此外，涡流探测器直径的非线性减小将增大从气体中分离固体的旋风分离器的压力损失，因为气体体积流量远大于颗粒体积流量。在本技术的优选实施例中，喷嘴的喷嘴内径可以是最小内径的1.2至8倍，特别是1.4至2.85倍。另外，在优选的实施例中，喷嘴的从具有所述喷嘴内径的区域延伸到具有所述最小内径的区域的长度可以是最小内径的0.14至4.0倍。要不然，长度根据所选择的角度和内径产生。利用这种几何形状，可以非常强烈地实现根据本技术的效果，使得在旋风分离器上已经存在中等压力损失的情况下，也实现非常好的分离效率。在本技术的另一优选实施例中，喷嘴可以在所述喷嘴内径的位置处具有喷嘴外径，所述喷嘴外径小于喷嘴内径与4倍最小内径之和(Douter<Dinner+4×d)。换句话说，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汲取管(2)，用于从旋风分离器(1)中抽出气体，其中，在操作期间气体经由气体入口(8)流入汲取管(2)并经由气体出口(9)再流出，其特征在于，汲取管(2)包括设计为喷嘴(13)的第一区域(10)，所述喷嘴从喷嘴内径(D

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20160504 DE 202016102385.81.一种汲取管(2)，用于从旋风分离器(1)中抽出气体，其中，在操作期间气体经由气体入口(8)流入汲取管(2)并经由气体出口(9)再流出，其特征在于，汲取管(2)包括设计为喷嘴(13)的第一区域(10)，所述喷嘴从喷嘴内径(Dinner)会聚地逐渐变小到最小内径(d)，并且汲取管(2)包括第二区域(11)，操作期间气体流动通过位于第一区域(10)下游的所述第二区域，并且所述第二区域被设计为扩散器(12)，所述扩散器从扩散器内径沿着第一区域的方向会聚地逐渐变小到所述最小内径(d)，并且喷嘴(13)具有呈截锥形式的侧表面的几何形状，喷嘴的所述侧表面相对于喷嘴的对称轴线(20)旋转对称，其中喷嘴的所述侧表面与所述对称轴线(20)之间的夹角(α)介于1°和88°之间，并且其中在所述喷嘴(13)的上游设置至少一个其它的喷嘴和/或在所述扩散器(12)的下游设置其它扩散器。


2.根据权利要求1所述的汲取管，其特征在于，喷嘴的所述侧表面与所述对称轴线(20)之间的夹角(α)介于15°和65°之间。


3.根据权利要求1所述的汲取管，其特征在于，喷嘴(13)的所述喷嘴内径(Dinner)是所述最小内径(d)的1.2至8倍和/或喷嘴(13)的从所述喷嘴内径(Dinner)到所述最小内径(d)的长度(H)是所述最小内径(d)的0.2到4倍。


4.根据权利要求1-3中的任一项所述的汲取管，其特征在于，喷嘴(13)在所述喷嘴内径(Dinner)的位置处具有小于所述喷嘴内径(Dinner)与4倍所述最小内径(d)之和的喷嘴外径(Douter)。


5.根据权利要求1-3中的任一项所述的汲取管，其特征在于，喷嘴外径满足喷嘴外径(Douter)<喷嘴内径(Dinner)+4×所述最小内径(d)，并且所述喷嘴内径(Dinner)为所述最小内径(d)的1.2至8倍。


6.根据权利要求1-3中的任一项所述的汲取管，其特征在于，所述扩散器(12)具有呈截锥形式的侧表面的几何形状，扩散器的侧表面相对于扩散器的对称轴线(21)旋转对称，其中扩散器的所述侧表面与所述对称轴线(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·魏森布格尔，R·马杜塔，L·佩尔安德，
申请(专利权)人：奥图泰芬兰公司，
类型：新型
国别省市：芬兰;FI