旋风分离器及旋风分离方法 |
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| 申请号 | CN202210814139.4 | 申请日 | 2022-07-12 | 公开(公告)号 | CN115228631A | 公开(公告)日 | 2022-10-25 |
| 申请人 | 中国石油大学(北京); | 发明人 | 高思鸿; 范怡平; 卢春喜; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种旋 风 分离器及旋风分离方法，该旋风分离器包括：壳体和中心管，壳体的上端设置有气体入口，壳体的下端设置有壳体出口；中心管的下端开口设置于壳体内；中心管的下端设置有挡隔结构，至少部分挡隔结构沿竖向延伸。本发明通过设置挡隔结构，切断 短路 流和螺旋灰带区域的向心流等向心运动气体的通路，削弱短路流、内旋流及旋进涡核的强度，从而提高旋风分离器对1～10μm的细微颗粒物的分离效率，并降低旋风分离器压降，满足日益严格的环保排放要求。本发明结构简单，适用于所有切流式旋风分离器，便于现有装备的升级改造。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种旋风分离器，其特征在于，包括：壳体和中心管，所述壳体的上端设置有气体入口，所述壳体的下端设置有壳体出口；所述中心管的下端开口设置于所述壳体内；所述中心管的下端设置有挡隔结构，至少部分所述挡隔结构沿竖向延伸。 |
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| 说明书全文 | 旋风分离器及旋风分离方法技术领域背景技术[0002] 旋风分离器利用非均相物系的密度差异，在高速旋转气流形成的离心力场中实现颗粒物与流体的分离。旋风分离器具有结构简单、操作维护费用低和分离效率较高的优点，广泛使用于煤炭、石油、天然气、食品医药、以及工业及家用吸尘器等多种领域。 [0003] 旋风分离器利用离心力的作用实现气固(液)的分离。待处理气体沿入口管切向进入旋风分离器，经中心管绕流后形成斜向下的旋转运动，通常称为外旋流(即螺旋灰带)。下行的外旋气流沿旋风分离器轴向运动至旋风分离器锥体出口附近时，折反向上，形成内旋流，最终经中心管排出。颗粒物在跟随外旋流气体进行旋转运动时，在离心力的作用下与气流主体分离，沿径向运动至旋风分离器壳体壁面而被捕集。 [0004] 旋风分离器对粒径在10μm以上的颗粒物的分离效率较高，但是对粒径在10μm以下的细微颗粒物的分离效率骤降，且对5μm以下颗粒物几乎无法实现分离，限制了旋风分离器的应用范围。 [0005] 中国发明专利CN105498986B公开了一种分隔进气分流排气的旋风分离器，通过采用在旋风分离器中心管下部开缝的形式，迫使旋风分离器内的短路流反旋向进入中心管，从而实现对5～10μm颗粒物的分离。但该方案易于因开缝处堵塞而失效，且由于气流运动方向的反转使该设备压降也相对较高。同时，由于中心管底部仍为贯通式结构，无法消除螺旋灰带区域细微颗粒物跟随向心流气体的径向逃逸，以及旋进涡核造成的颗粒物返混。 [0006] 中国发明专利CN106269313B公开了一种在中心筒内装设导流叶片的旋风分离器，通过在偏置中心筒内装设导流叶片，迫使内旋流中气体主流以竖直向上的轴向速度为主，从而达到削弱内旋流、降低分离器压降以及提高细微颗粒物分离效率的目的。但该方案无法防止中心管下部的短路流和螺旋灰带区域细微颗粒物跟随向心流气体的径向逃逸。 [0007] 美国专利US10,758,921公开了一种将旋流分离与过滤/吸附分离进行耦合的多级气固(液)分离方法。待处理气体首先在旋流场中实现较大粒度颗粒物的预分离，再由后续颗粒床完成对细微颗粒物/气态杂质的二次过滤/吸附分离，从而实现高效低阻、多种分离机制协同强化的目的。但由于为保障该设备长周期稳定运行，需配套颗粒循环再生系统，该装备难以实现小规模、灵活应用。 [0008] 中国发明专利申请CN112191375A公开了一种喷雾式旋风分离器，通过对进口含尘气体进行喷雾加湿，促使气流中的微小颗粒物团聚，增大颗粒物尺寸，从而提供了一种可在设备压降不发生大幅度增长的条件下，提高细微颗粒物分离效率的方案。然而，由于液相的存在，该方式并不适用于高温条件下气固两相的分离；且由于液相的加入，粉尘颗粒易于粘附在分离器壁面，进而导致排料困难。 发明内容[0009] 本发明的目的是提供一种旋风分离器及旋风分离方法，通过设置挡隔结构切断短路流和螺旋灰带区域的向心流等径向向心运动气体的流通通路，削弱内旋流，消除短路流、螺旋灰带区域的向心流以及旋进涡核所造成的颗粒物返混，提高旋风分离器对粒径在1～10μm的细微颗粒物的分离效率，降低旋风分离器压降，从而实现旋风分离器高效低阻的需求，满足日益严格的环保排放要求。 [0010] 本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现： [0011] 本发明提供一种旋风分离器，包括：壳体和中心管，所述壳体的上端设置有气体入口，所述壳体的下端设置有壳体出口；所述中心管的下端开口设置于所述壳体内；所述中心管的下端设置有挡隔结构，至少部分所述挡隔结构沿竖向延伸。 [0013] 在优选的实施方式中，所述中心管为圆柱筒，所述第一挡板为第一弧形板，所述第一挡板与所述气体入口在周向上相对布置；所述中心管自所述壳体的上端伸入至所述壳体内的高度记为S1，所述第一挡板的高度记为S2，满足：0.2≤(S2/S1)≤2.0。 [0014] 在优选的实施方式中，所述挡隔结构固接于所述中心管的下端，所述挡隔结构包括多个沿所述中心管轴向分布的第二挡板，所述第二挡板沿所述中心管的轴向延伸且覆盖所述中心管侧壁的部分周向区域，相邻所述第二挡板在周向上相对布置且在周向上至少部分相重叠。 [0015] 在优选的实施方式中，所述中心管为圆柱筒，一部分所述第二挡板为呈柱形延伸的第二弧形板，一部分所述第二挡板为呈锥形延伸的锥形板，所述锥形板自上端至下端逐渐缩小，所述锥形板位于所述第二弧形板的下端；所述挡隔结构包括连接于所述锥形板下端的稳涡杆，所述稳涡杆沿所述中心管的轴向延伸。 [0016] 在优选的实施方式中，所述挡隔结构包括固接于所述中心管下端的螺旋挡板，所述螺旋挡板沿所述中心管的轴向呈螺旋延伸，所述螺旋挡板的上端与所述气体入口在周向上相对布置；所述螺旋挡板的下端连接有稳涡杆，所述稳涡杆沿所述中心管的轴向延伸。 [0017] 在优选的实施方式中，所述挡隔结构包括固接于所述中心管下端的第一挡板，所述第一挡板沿所述中心管的轴向延伸且覆盖所述中心管侧壁的部分周向区域；所述第一挡板的中下部连接有螺旋挡板，所述螺旋挡板沿所述中心管的轴向呈螺旋延伸；所述螺旋挡板的下端连接有稳涡杆，所述稳涡杆沿所述中心管的轴向延伸。 [0018] 在优选的实施方式中，所述旋风分离器包括气体喷射装置，所述气体喷射装置用于向下喷射气体以形成气幕，所述气幕构造成所述挡隔结构。 [0019] 在优选的实施方式中，所述壳体包括第一圆柱筒和第一锥形筒，所述第一锥形筒连接于所述第一圆柱筒的下端；所述第一锥形筒的下端设置有灰斗，所述灰斗包括第二圆柱筒和第二锥形筒，所述第二锥形筒连接于所述第二圆柱筒的下端；所述第二圆柱筒的内径大于所述第一锥形筒下端的内径。 [0020] 本发明提供一种旋风分离方法，采用上述方案的旋风分离器，所述旋风分离方法包括：待处理气体经所述气体入口进入所述壳体内，其中在离心力作用下得到分离的颗粒物经所述壳体出口向下排出，净化后的气体经所述中心管向上排出，并且，所述挡隔结构可阻止颗粒物随径向运动气流进入所述中心管。 [0021] 本发明的特点及优点是： [0022] 挡隔结构可将处于外旋流区的螺旋灰带与内旋流有效隔离，切断短路流和螺旋灰带区域的向心流等向心运动气体的通路，削弱短路流、内旋流及旋进涡核的强度，并降低内旋流湍动强度，消除短路流、螺旋灰带区域的向心流以及旋进涡核所造成的颗粒物返混，防止大量颗粒物进入内旋流，有效提高该旋风分离器的分离效率，尤其是对1～10μm的细微颗粒物的分离效果；同时降低旋风分离器压降，实现旋风分离器高效低阻的需求。附图说明 [0023] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。 [0024] 图1为本发明提供的旋风分离器一实施方式的结构示意图； [0025] 图2为图1所示的旋风分离器中的中心管与挡隔结构的展开图； [0026] 图3为本发明提供的旋风分离器又一实施方式的结构示意图； [0027] 图4为图3所示的旋风分离器中的中心管与挡隔结构的展开图； [0028] 图5为本发明提供的旋风分离器又一实施方式的结构示意图； [0029] 图6为图5所示的旋风分离器中的中心管与挡隔结构的展开图； [0030] 图7为本发明提供的旋风分离器又一实施方式的结构示意图； [0031] 图8为图7所示的旋风分离器中的中心管与挡隔结构的展开图； [0032] 图9为本发明提供的旋风分离器又一实施方式的结构示意图； [0033] 图10为图9所示的旋风分离器中的中心管与挡隔结构的展开图； [0034] 图11为本发明提供的旋风分离器中的壳体与灰斗的结构示意图； [0035] 图12为本发明提供的旋风分离器的俯视图。 [0036] 附图标号说明： [0037] 11、气体入口；12、壳体出口； [0038] 2、壳体；21、第一圆柱筒；22、第一锥形筒； [0039] 201、顶板； [0040] 3、灰斗；31、第二圆柱筒；32、第二锥形筒； [0041] 4、排料管； [0042] 5、中心管； [0043] 6、挡隔结构 [0044] 61、第一挡板；611、第一弧形板； [0045] 62、第二挡板；621、第二弧形板；622、锥形板； [0046] 63、螺旋挡板； [0048] 8、稳涡杆。 具体实施方式[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0050] 发明人对旋风分离器做了研究。旋风分离器内部流场是一种非轴对称的“双涡”强旋湍流场，以中心管5所在柱面为界，分为外旋流区和内旋流区。在外旋流区，沿气体入口11切向引入的含尘气体经中心管5绕流后，在其下端180°方位角处形成并发展为具有一定螺角和宽度的螺旋向下的带状含尘气流主体，即螺旋灰带。螺旋灰带中的气体分为两部分：一部分在随螺旋灰带旋转向下到达第一锥形筒22出口附近时，折返向上，形成内旋流；另一部分则在螺旋灰带旋转下行的过程中，沿径向向心汇入内旋流。由于中心管5下端开口处于旋风分离器流场的负压中心，经中心管5绕流的含尘气体极易在其下端180°方位角处产生强烈的短路流，导致大量颗粒物直接汇入内旋流而逃逸。在螺旋灰带区域，大部分颗粒物可在离心力的作用下向壳体2壁面运动，进而得到分离；而对于粒径在10μm以下的颗粒物，由于其跟随流体运动的能力强，在向心流气体的作用下直接沿径向汇入内旋流，且由于内旋流区流体的强烈湍动，该类颗粒基本无法再次得到分离。而处于中心管5下端面至第一锥形筒22出口处的内旋流并不存在物理界面的限制，因此内旋流的尾部无法固定，且处于强烈的摆动状态，从而形成所谓的旋进涡核，即俗称的“摆尾”现象。摆动的旋流气体对下行至第一锥形筒22出口及灰斗3等区域的颗粒物产生强烈的扰动，进而导致严重的颗粒物返混。旋风分离器内部流场的上述缺陷，包括中心管5下端180°方位角处的短路流、螺旋灰带区域的向心流、以及旋进涡核等，容易造成颗粒物返混，导致旋风分离器对粒径在10μm以下的细微颗粒物的分离效率骤减，且难以用于5μm以下颗粒物的分离，限制了旋风分离器在细微颗粒物分离领域的应用。另外，内旋流气体剧烈的旋流摩擦也导致了大量的能量耗散，即表现为设备的高压降。 [0051] 为此，发明人对旋风分离器作了改进。 [0052] 方案一 [0053] 本发明提供了一种旋风分离器，如图1‑图11所示，该旋风分离器包括：壳体2和中心管5，壳体2的上端设置有气体入口11，壳体2的下端设置有壳体出口12；中心管5的下端开口设置于壳体2内；中心管5的下端设置有挡隔结构6，至少部分挡隔结构6沿竖向延伸。 [0054] 待处理气体沿气体入口11切向进入到壳体2内，形成以中心管5所在柱面为界的外旋流和内旋流。在外旋流，随着主体气流螺旋向下运动，大部分颗粒物在离心力的作用下与气流主体分离，沿径向向壳体2壁面运动，被壳体2壁面捕集后，沿壳体2壁面向下运动并从壳体出口12排出。下行的外旋流沿壳体2轴向运动至壳体出口12附近时，折反向上，形成内旋流，内旋流经中心管5排出。 [0055] 挡隔结构6可将处于外旋流区的螺旋灰带与内旋流有效隔离，切断短路流和螺旋灰带区域的向心流等向心运动气体的通路，削弱短路流、内旋流及旋进涡核的强度，并降低内旋流湍动强度，消除短路流、螺旋灰带区域的向心流以及旋进涡核所造成的颗粒物返混，防止大量颗粒物进入内旋流，有效提高该旋风分离器的分离效率，尤其是对1～10μm的细微颗粒物的分离效果；同时，由于挡隔结构6的存在，可以削弱内旋流的旋流运动，从而减弱气体内摩擦，降低旋风分离器压降，实现旋风分离器高效低阻的需求。 [0056] 中心管5优选为圆柱筒；壳体2包括第一圆柱筒21和第一锥形筒22，第一锥形筒22连接于第一圆柱筒21的下端；第一锥形筒22的下端设置有灰斗3，灰斗3包括第二圆柱筒31和第二锥形筒32，第二锥形筒32连接于第二圆柱筒31的下端；第二圆柱筒31的内径大于第一锥形筒22下端的内径。如图11所示，第二锥形筒32下部连接有排料管4；被捕集的颗粒物沿第一圆柱筒21和第一锥形筒22壁面向下运动至灰斗3的第二圆柱筒31处，再经第二锥形筒32通往排料管4排出。具体地，第一圆柱筒21顶部密封连接有顶板201；第一圆柱筒21和第一锥形筒22同轴且密封直连。中心管5密封穿设于顶板201中心，并且中心管5与壳体2同轴平行布置。优选地，第一圆柱筒21的高度与直径的比例范围为2～5。 [0057] 气体入口11切向设置于第一圆柱筒21的上部侧壁，气体入口11与第一圆柱筒21切点处与中心的连线方向定义为0°方位角，方位角沿顺时针方向进行定位。具体地，气体入口11可以为切向入口，也可以为蜗壳式入口。气体入口11的横截面优选为矩形，高宽比的范围为1.8～2.5。如图12所示，气体入口11的切进度c与气体入口11的宽度的比例范围优选为0～1，更优选地，气体入口11的切进度c与气体入口11的宽度的比例等于1/3。气体入口11的横截面积与第一圆柱筒21的横截面积的比例范围为1/3～1/6，其中，气体入口11的横截面与第一圆柱筒21的轴向相平行，第一圆柱筒21的横截面与第一圆柱筒21的轴向相垂直。中心管5自壳体2的上端伸入至壳体2内的高度记为S1，进一步地，S1与气体入口11的高度的比例范围为0.8～1.2，更优选地，该比例等于1.0。 [0058] 挡隔结构6位于中心管5的下端，挡隔结构6沿中心管5的轴向延伸且覆盖中心管5侧壁的部分周向区域，可阻隔气体径向流通。挡隔结构6的形成方式有多种。为了提高对细微颗粒物的分离效果，发明人作了进一步的改进。 [0059] 在一些实施方式中，挡隔结构6包括固接于中心管5下端的第一挡板61，如图1所示，第一挡板61沿中心管5的轴向延伸且覆盖中心管5侧壁的部分周向区域。考虑到由于中心管5下端处于该旋风分离器流场的负压中心，经中心管5绕流的待处理气体在中心管5的下端180°方位角处会产生强烈的短路流，使颗粒物具有汇入内旋流的趋势，本实施方式中，位于中心管5下端的第一挡板61，可切断气体径向流通路径，消除短路流，从而提高对细微颗粒物的分离效率。 [0060] 第一挡板61与中心管5的下端端面密封直连。进一步地，第一挡板61为第一弧形板611，第一挡板61与气体入口11在周向上相对布置。优选地，第一挡板61与中心管5同心，第一挡板61的中心布置于180°方位角处；第一挡板61为第一弧形板611，呈弧形立面，弧角为 180°，即中心管5侧壁被第一挡板61覆盖的周向区域的圆心角为180°，如图2所示，将中心管 5与第一挡板61展开为平面，第一挡板61展开后的宽度l等于中心管5的周长的一半。进一步地，第一挡板61的高度记为S2，满足：0.2≤(S2/S1)≤2.0。优选地，(S2/S1)＝0.7。 [0061] 在一些实施方式中，挡隔结构6固接于中心管5的下端，挡隔结构6包括多个沿中心管5轴向分布的第二挡板62，如图3所示，第二挡板62沿中心管5的轴向延伸且覆盖中心管5侧壁的部分周向区域，相邻第二挡板62在周向上相对布置且在周向上至少部分相重叠。考虑到在外旋流区，经气体入口11引入壳体2内的待处理气体经中心管5绕流后，在中心管5的下端180°方位角处形成并发展为具有一定螺角和宽度的螺旋向下的带状含尘气流主体，即螺旋灰带；并且中心管5下端处于该旋风分离器流场的负压中心，经中心管5绕流的待处理气体在中心管5的下端180°方位角处会产生强烈的短路流，使颗粒物具有汇入内旋流的趋势，本实施方式中，位于中心管5下端的第二挡板62可切断气体径向流通路径，消除短路流，提高对细微颗粒物的分离效率。还考虑到由于10μm以下的细微颗粒物跟随流体运动的能力较强，因此在螺旋灰带区域，10μm以下的细微颗粒物在向心流气体的作用下容易直接沿径向汇入内旋流而逃逸，本实施方式中，沿中心管5轴向分布的第二挡板62将处于外旋流区的螺旋灰带与内旋流隔离，防止螺旋灰带区域的向心流携带大量颗粒物进入内旋流，并降低内旋流湍动强度，提高了对细微颗粒物的分离效率，同时降低了设备压降。 [0062] 最上端的第二挡板62与中心管5的下端端面密封直连；最上端的第二挡板62与气体入口11在周向上相对布置，相邻两块第二挡板62在周向上相对布置。优选地，第二挡板62与中心管5同心，最上端的第二挡板62的中心布置于180°方位角处，第二层第二挡板62的中心布置于0°方位角处。进一步地，一部分第二挡板62为呈柱形延伸的第二弧形板621，一部分第二挡板62为呈锥形延伸的锥形板622，锥形板622位于第二弧形板621的下端，锥形板622的外径自上端至下端逐渐缩小。 [0063] 如图3所示，第二弧形板621呈弧形立面，弧角为(180°+2α)，α为相邻两层第二弧形板621的重合度，即中心管5侧壁被第二弧形板621覆盖的周向区域的圆心角为(180°+2α)，如图4所示，将中心管5与第二挡板62展开为平面，第二弧形板621展开后的宽度大于中心管5的周长的一半，且两者之间的差值为2d。优选地，6°≤α≤18，且重合弧长d满足：d≥10mm。 [0064] 如图3和图4所示，至少部分位于第一圆柱筒21内的第二挡板62为第二弧形板621，至少部分位于第一锥形筒22内的第二挡板62为锥形板622。进一步地，第二弧形板621和锥形板622的高度相等，记为S3，优选地：0.5≤(S3/S1)≤2.0。更优选地，(S3/S1)＝1。 [0065] 进一步地，挡隔结构6包括连接于锥形板622下端的稳涡杆8，稳涡杆8沿中心管5的轴向延伸，稳涡杆8削弱旋进涡核摆动所带来的颗粒物返混，以进一步提高分离效率。第二挡板62与壳体2同轴平行，在第一锥形筒22处的第二挡板62逐渐收缩于第一锥形筒22下部，并连接稳涡杆8。优选地，稳涡杆8延伸到第二锥形筒32，稳涡杆8可以为实心柱体。 [0066] 在一些实施方式中，挡隔结构6包括固接于中心管5下端的螺旋挡板63，如图5所示，螺旋挡板63沿中心管5的轴向呈螺旋延伸，螺旋挡板63的上端与气体入口11在周向上相对布置。考虑到在外旋流区，经气体入口11引入壳体2内的待处理气体经中心管5绕流后，在中心管5的下端180°方位角处形成并发展为具有一定螺角和宽度的螺旋向下的带状含尘气流主体，即螺旋灰带；并且中心管5下端处于该旋风分离器流场的负压中心，经中心管5绕流的待处理气体在中心管5下端180°方位角处会产生强烈的短路流，使颗粒物具有汇入内旋流的趋势，本实施方式中，螺旋挡板63可切断气体径向流通路径，消除短路流，提高了分离效率。还考虑到由于10μm以下的细微颗粒物跟随流体运动的能力较强，因此在螺旋灰带区域，10μm以下的细微颗粒物在向心流气体的作用下容易直接沿径向汇入内旋流而逃逸，本实施方式中，螺旋挡板63将处于外旋流区的螺旋灰带与内旋流隔离，防止螺旋灰带区域的向心流携带大量颗粒物进入内旋流，并降低内旋流湍动强度，从而提高对细微颗粒物的分离效率，同时降低了设备压降。 [0067] 如图5所示，螺旋挡板63呈螺旋带状，起始于中心管5下端180°方位角处，螺旋挡板63的轴向与壳体2同轴平行；螺旋挡板63的螺旋方向可以为顺时针，也可以为逆时针。进一步地，如图6所示，将中心管5与螺旋挡板63展开为平面，螺旋挡板63的宽度w与气体入口11高度的比例范围为0.8～2.1，螺旋挡板63的螺角θ的范围为15°～75°，螺旋挡板63的螺角θ接近或者等于螺旋向下的带状含尘气流主体的螺角，螺旋挡板63的宽度w接近或者等于螺旋向下的带状含尘气流主体的宽度。 [0068] 进一步地，螺旋挡板63的下端连接有稳涡杆8，稳涡杆8沿中心管5的轴向延伸，设置在螺旋挡板63下部的稳涡杆8可有效削弱旋进涡核摆动所带来的颗粒物返混，进一步提高分离效率。螺旋挡板63在第一锥形筒22处逐渐螺旋收缩于第一锥形筒22的下部，并连接稳涡杆8。 [0069] 在另一些实施方式中，如图7所示，挡隔结构6还包括固接于中心管5下端的第一挡板61，第一挡板61沿中心管5的轴向延伸且覆盖中心管5侧壁的部分周向区域；第一挡板61的中下部连接有螺旋挡板63，螺旋挡板63沿中心管5的轴向呈螺旋延伸；螺旋挡板63的下端连接有稳涡杆8，稳涡杆8沿中心管5的轴向延伸。第一挡板61可切断气体径向流通路径，有效消除此处的短路流，从而提高分离效率；通过设置螺旋挡板63，将处于外旋流区的螺旋灰带与内旋流隔离，防止螺旋灰带区域的向心流携带大量颗粒物进入内旋流，并降低内旋流湍动强度，从而提高对细微颗粒物的分离效率，并降低设备压降；同时，螺旋挡板63下部的稳涡杆8可有效削弱旋进涡核摆动所带来的颗粒物返混，进一步提高该旋风分离器的分离效率。 [0070] 进一步地，第一挡板61与中心管5下端端面密封直连。第一挡板61为第一弧形板611，第一挡板61与气体入口11在周向上相对布置。优选地，第一挡板61与中心管5同心，第一挡板61的中心布置于180°方位角处；第一挡板61呈弧形立面，弧角为180°，即中心管5侧壁被第一挡板61覆盖的周向区域的圆心角为180°，如图7和图8所示，将中心管5、第一挡板 61与螺旋挡板63展开为平面，第一挡板61展开后的宽度l等于中心管5的周长的一半。进一步地，第一挡板61的高度记为S2，满足：0.2≤(S2/S1)≤2.0。优选地，(S2/S1)＝0.7。螺旋挡板 63呈螺旋带状，起始于第一挡板61的中下部，且与壳体2同轴平行。螺旋挡板63在第一锥形筒22处逐渐螺旋收缩于第一锥形筒22下部，并连接稳涡杆8。螺旋挡板63的宽度w与旋风分离器入口高度的比例范围为0.8～2.1，螺旋挡板63的螺角θ的范围为15°～75°，螺旋挡板63的螺角θ接近或者等于螺旋向下的带状含尘气流主体的螺角，螺旋挡板63的宽度w接近或者等于螺旋向下的带状含尘气流主体的宽度。 [0071] 在另一些实施方式中，旋风分离器包括气体喷射装置7，气体喷射装置7用于向下喷射气体以形成气幕64，气幕64构造成挡隔结构6。考虑到由于中心管5下端处于该旋风分离器流场的负压中心，经中心管5绕流的待处理气体在中心管5的下端180°方位角处会产生强烈的短路流，使颗粒物具有汇入内旋流的趋势，本实施方式中，如图9和图10所示，气体喷射装置7喷出的蒸汽或其它惰性气体射流在中心管5下端形成气幕64，气幕64可有效消除短路流；同时，射流蒸汽或其它惰性气体对外旋流区的颗粒物产生离心方向的曳力，提高了颗粒物在此区域的离心加速度，有利于提高对细微颗粒物的分离效率。优选地，所形成的气幕64的弧角为180°。 [0072] 进一步地，气体喷射装置7包括多个喷嘴71，喷嘴71高速喷出的蒸汽或其它惰性气体射流形成弧型立面，从而在中心管5下端形成气幕64。具体地，气体喷射装置7至少包括3组喷嘴71，喷嘴71安装在中心管5侧壁中上部，喷嘴71的安装方位角在90°～270°之间。如图10所示，喷嘴71射流影响长度记为S4，满足：0.5≤(S4/S1)≤2.0。优选地，(S4/S1)＝1.0。喷嘴 71与中心管5侧壁的夹角大于等于1/2喷嘴71的喷射角，喷射角为喷嘴71喷射的锥形射流的锥角。 [0073] 该旋风分离器提高了颗粒物的分离效率，尤其对1～10μm的细微颗粒物具有较好的分离效果；同时降低了该旋风分离器的压降，满足日益严格的环保排放要求；该旋风分离器还具有结构简单的特点，适用于所有切流式旋风分离器，便于现有装备的升级改造。 [0074] 方案二 [0075] 本发明提供了一种旋风分离方法，采用上述方案的旋风分离器，该旋风分离方法包括：待处理气体经气体入口11进入壳体2内，其中在离心力作用下得到分离的颗粒物经壳体出口12向下排出，净化后的气体经中心管5向上排出，并且，挡隔结构6阻止颗粒物随径向运动气流进入中心管5。 [0076] 待处理气体中的大部分颗粒物在离心力的作用下与气流主体分离，沿径向向壳体2壁面运动，被壳体2壁面捕集后，沿壳体2壁面向下运动并从壳体出口12排出。挡隔结构6可将处于外旋流区的螺旋灰带与内旋流有效隔离，切断短路流和螺旋灰带区域的向心流等向心运动气体的通路，削弱短路流、内旋流及旋进涡核的强度，并降低内旋流湍动强度，消除短路流、螺旋灰带区域的向心流以及旋进涡核所造成的颗粒物返混，防止大量颗粒物进入内旋流，有效提高该旋风分离器的分离效率，尤其是对1～10μm的细微颗粒物的分离效果； 同时降低旋风分离器压降，实现旋风分离器高效低阻的需求。 [0077] 以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。 |
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