一种导叶式高压旋风分离器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器，分离单元壳体由上部柱形筒体与下部锥体组成，充当旋风子的导流叶片为具有一定厚度的弧面结构，固定在排气管与柱形筒体间，相邻叶片构成螺旋流道，叶片顶部与柱形筒体顶部预留间距，排气管穿过柱形筒体顶部轴心并向下延伸至筒体底部，增设带有特殊孔型的喇叭状过滤部件缩口与排气管末端焊接，其广口端固定连接导流锥。分离单元通过联接弯管联通二级分离单元，二级分离单元由二级排气管、排尘管与壳体组成。通过套设过滤部件与导流锥，消除内旋流携带的返混颗粒，抑制内旋流尾端“摇尾”现象，引导剩余含尘气流进入二级分离单元，改善锥体进口漩涡导致的气流停滞现象，提高分离纯度。

A guide vane type high pressure cyclone separator

【技术实现步骤摘要】
一种导叶式高压旋风分离器
本技术属于机械设计制造
，尤其属于旋风分离器设计
，主要用作气固两相分离设备，特别涉及一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器。
技术介绍
旋风分离器作为一种重要的气固分离设备，在石油化工、燃煤发电和环境保护等许多行业得到了广泛的应用，与其他气固分离技术相比，具有结构简单、无运动部件、维护与运行成本低等特点。传统旋风分离器通常是带有矩形或蜗壳式的切向进口，其固有的进气方式使得压力损失相对偏大，不利于压力高且压力呈衰减趋势的工作境况，且目前留存有分离效率偏低、旋风管堵塞、结垢等问题。为此，新型导叶式旋风分离器逐渐出现在大众的视野中，其进气方式异于切入式旋风分离器，可承受较高压力，能改善压力差造成的过度损耗。导叶式旋风分离器进气方式：含尘气流沿轴向均匀地进入分离器筒体，接触到充当旋风子的导流叶片后由其引导，被迫使改变流动方向产生了强烈旋转，形成螺旋形沿筒体向下进入分离空间；由于气固两相密度存在数量级的差异，相比气流，固体颗粒更易在离心力的驱使下向筒壁行进，到达筒壁后又由向下气流及重力带至除尘口；而分离出杂质的旋转气流会在锥体段沿径向流至几何中心，最后转换方向形成向上的二次涡流(内旋涡)经排气管排出。经模拟测试，现存简单导叶式的结构不能较好处理向中心流动收缩的二次涡流携带的固体颗粒，难以引导锥体处停滞的含尘气流向下流动，限制了分离器的分离能力，且未经分离的气流直接从排气管逃逸及排尘管排出极少部分含尘气流也是降低分离效率的主因。事实上，导叶式旋风分离器的分离性能主要受叶片和排气管的结构参数影响。查阅研究叶片几何结构、参数取值及排气管结构尺寸等相关资料，发现极少提出针对于短路流、颗粒返混、悬浮停滞气流现象的论证，由于叶片主要作用是引流转换含尘气流方向，对改善上述问题效果可能不佳，故主要探究排气管的改进措施。目前，对于排气管的研究多数关注其本体结构，例如，插入深度较短时仅将进气端改为缩口或广口；又或者，对插入筒体的部分作开缝处理以改进分离性能；但未有延长插入深度并增设部件的做法，基于此，本文提出一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器。本技术一方面减小筒体底部气流夹带颗粒返混的几率，抑制内涡流尾端“摇尾”现象，消除短路流，另一方面疏通悬浮在锥体段的含尘气流，使其顺利进行二次分离，提高气体利用率以改善分离性能。本技术通过以下技术方案实现：导叶式高压旋风分离器，包括上部柱形筒体、下部锥体、导流叶片和排气管构成的分离单元，上部柱形筒体与下部锥体构成分离单元壳体，导流叶片固定在上部柱形筒体与排气管的上部环形腔中，排气管穿过上部柱形筒体顶部轴心并向下延伸，其特征在于：在排气管末端设置有过滤部件和导流锥；导流锥为实心圆锥体；过滤部件外形为管状梯形台结构，梯形台上口与排气管末端联接，梯形台下口与导流锥锥底面封闭联接；过滤部件的梯形台管壁均匀间隔密布有贯通管壁的通孔，每个通孔表面均设置有开口向下并悬空将通孔覆盖的凸起。所述过滤部件的梯形台上口安装起始位与下部锥体变径起始位在同一径向平面上，导流锥末端终点位与下部锥体变径终点位在同一径向平面上。所述梯形台管壁的倾斜角与排气管轴心线的夹角为15°。所述过滤部件轴向长度等于或大于导流锥锥体高度。进一步本技术所述分离单元还通过联接弯管与二级分离单元联接构成两级旋风分离器，所述二级分离单元具有旋风分离结构；联接弯管竖直端与下部锥体排尘口联接，横向端沿切向进入与二级分离单元壳体联接。所述凸起是三角锥体或半圆球体结构，所述联接弯管弯头角度为90°～120°。所述二级分离单元包括柱形壳体、锥形料斗、排尘管与二级排气管，所述柱形壳体下端与锥形料斗上端固定连接，所述锥形料斗下端和排尘管上端连接，所述排尘管末端为出料口，所述二级排气管与柱形壳体同轴布置并深入柱形壳体内部。所述导流叶片出口角取20°，所有叶片的内缘为同一圆柱面上的切面，切面与排气管外壁焊接，外缘与上部柱形筒体内壁焊接，叶片顶部与上部柱形筒体轴向进口的间距等于叶片高度。所述导流叶片布置六个，沿圆周等角度、等高度排列，形成的螺旋流道具有旋转对称结构。本技术分离器针对初始压力高且压力随时间衰减的极端工况有显著分离效果，能满足分离效率高且压降适中的要求。本技术主要基于导叶式旋风分离器，有益效果为：第一，伸入筒体底部的排气管可完全消除短路流，在其末端套设由凸部嵌入过滤本体构成的过滤部件，该部件的入口可通二次涡流，返混气流运动至存在倾斜角度差的拱形内壁(凸部内壁面与过滤本体外壁面围成的空间)和过滤本体通孔壁面时，可使密度较大、运动速度偏小的返混颗粒脱离二次涡流，脱离后的颗粒会沿过滤本体外壁面向锥体边壁运动，纯净的二次涡流(内涡流)易保持稳定的运动轨迹及速度，经过滤本体开设的通孔运动至排气管，从排气管出口排出得到利用。第二，导流锥的主要作用包括引流，实现将锥体处停滞的含尘气流顺利引向单元末端或二级分离单元的元件，同时，圆锥上底面可类比平面涡流限制器，极大地限制过滤部件中涡流尾端出现的“摆尾”现象。本技术提供的一种有导流过滤功能的导叶式高压旋风分离器分离性能较为理想，能长时间连续工作无需短期更换，同时由于改进的结构降低负压吸力造成的能量损耗，使得压降保持相对恒定，适用于各类带高压且压力呈衰减趋势的工况，能满足气固分离领域大多数设备的运行需求。第三，二级分离单元可对余留的含尘气流进行二次净化，消除锥体底部夹带涡流。实际上，轴向进入分离单元的含尘气流分离出颗粒后在筒体底部不可能全部转换为向上的内涡流，总会余一部分外旋流保持惯性，运动至锥体下部形成旋涡卷扬起颗粒。联通二级分离单元后，这部分气流便经弯管自然地向下流动，锥体底部涡流夹带颗粒折返或滞留的现象得以缓解，分离单元出口极不稳定的流动状态得到改善，且该含尘气流能彻底被净化，使整体气体利用率得到提升。附图说明图1是本技术分离器的一种应用结构剖视图；图2是本技术一级分离单元的结构剖视图；图3是本技术二级分离单元的结构剖视图图4是本技术一级分离单元的导流叶片的结构示意图；图5是图2中a-a截面剖视图；图6是本技术一级分离单元的过滤部件一种结构示意图；图7是本技术一级分离单元的过滤部件另一种结构示意图；图8是本技术过滤部件筒体一种示意图；图9是本技术过滤部件筒体另一种示意图；图10是本技术过滤部件凸部三角锥结构示意图；图11是本技术过滤部件凸部半球形结构示意图；图12是本技术导流锥平面二维示意图；图13是本技术导流锥截面二维示意图。图中，A是分离单元，B是二级分离单元，C是联接弯管，1是上部柱形筒体，2是下部锥体，3是导流叶片，4是排气管，5是过滤部件，6是导流锥，7是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导叶式高压旋风分离器，包括上部柱形筒体、下部锥体、导流叶片和排气管构成的分离单元，上部柱形筒体与下部锥体构成分离单元壳体，导流叶片固定在上部柱形筒体与排气管的上部环形腔中，排气管穿过上部柱形筒体顶部轴心并向下延伸，其特征在于：在排气管末端设置有过滤部件和导流锥；/n导流锥为实心圆锥体；/n过滤部件外形为管状梯形台结构，梯形台上口与排气管末端联接，梯形台下口与导流锥锥底面封闭联接；过滤部件的梯形台管壁均匀间隔密布有贯通管壁的通孔，每个通孔表面均设置有开口向下并悬空将通孔覆盖的凸起。/n

【技术特征摘要】
1.一种导叶式高压旋风分离器，包括上部柱形筒体、下部锥体、导流叶片和排气管构成的分离单元，上部柱形筒体与下部锥体构成分离单元壳体，导流叶片固定在上部柱形筒体与排气管的上部环形腔中，排气管穿过上部柱形筒体顶部轴心并向下延伸，其特征在于：在排气管末端设置有过滤部件和导流锥；
导流锥为实心圆锥体；
过滤部件外形为管状梯形台结构，梯形台上口与排气管末端联接，梯形台下口与导流锥锥底面封闭联接；过滤部件的梯形台管壁均匀间隔密布有贯通管壁的通孔，每个通孔表面均设置有开口向下并悬空将通孔覆盖的凸起。


2.根据权利要求1所述的导叶式高压旋风分离器，其特征在于：所述过滤部件的梯形台上口安装起始位与下部锥体变径起始位在同一径向平面上，导流锥末端终点位与下部锥体变径终点位在同一径向平面上。


3.根据权利要求2所述的导叶式高压旋风分离器，其特征在于：所述梯形台管壁的倾斜角与排气管轴心线的夹角为15°。


4.根据权利要求3所述的导叶式高压旋风分离器，其特征在于：所述过滤部件轴向长度等于或大于导流锥锥体高度。


5.根据权利要求1至4任一项所述的导叶式高压旋风分离器，其特征在于：所述分离单元还通过联接弯管...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖喜德，宁楠，叶道星，陈小明，康定忠，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川;51