旋风分离器旋转并联除尘装置

摘要

一种旋风分离器旋转并联除尘装置，主要由同轴设置、相互之间具有空腔、相互之间密封隔离的中心筒体、中间筒体、外筒体组成，所述中间筒体与外筒体之间的空腔上端设有切向进口；若干小型旋风分离器以三筒体的中心为轴均匀并联固定在中间筒体的内壁上。本发明解决了现有锅炉内多个旋风除尘器除尘效率低、气量分布不均的问题。

权利要求

1.一种旋风分离器旋转并联除尘装置，其特征在于：主要由同轴设置、相互之间具有空腔、相互之间密封隔离的中心筒体（14）、中间筒体（27）、外筒体（23）组成，该三筒体的下部均为锥体结构而中间筒体（27）和外筒体（23）的锥体末端为内、外底流口（10、24），该内、外底流口（10、24）通过法兰和排灰装置连接；所述中间筒体（27）与外筒体（23）之间空腔的上端设有切向进口（22）；若干个小型旋风分离器（28）以三筒体的中心为轴均匀固定在中间筒体（27）的内壁上；中间筒体（27）和其下部锥体的结合处固接有底板（11），该底板（11）的外缘和中间筒体（27）的内壁间留有进气环孔（26）；所述若干个小型旋风分离器（28）的底部出料口（9）固定在底板（11）上并和中间筒体（27）下部的锥体贯通；所述若干个小型旋风分离器（28）的上端开有进气口（29），该进气口（29）和中间筒体（27）的内腔贯通；该若干个小型旋风分离器（28）上端的出口通过弯管（12）和中心筒体（14）贯通；所述弯管（12）被置于外筒体顶部的顶盖（13）密封，该顶盖（13）上开有出口（15）。

2.根据权利要求1所述的一种旋风分离器旋转并联除尘装置，其特征在于：所述弯管（12）出口的截面和水平面的角度为90o至180o。

3.根据权利要求1所述的一种旋风分离器旋转并联除尘装置，其特征在于：所述排灰装置由底料槽（17）、连接阀（19）、U形管（20）组成；所述底料槽（17）一端与所述内、外底流口（10、24）通过法兰（16）连接，另一端通过连接阀（19）与U形管（20）连接，该U形管（20）的另一端为排污口（21）；底料槽（17）的底部设有排污阀（18）。

4.根据权利要求3所述的一种旋风分离器旋转并联除尘装置，其特征在于：所述排灰装置的底料槽（17）通过排水管（30）和中心筒体（14）连通。

说明书

旋风分离器旋转并联除尘装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种旋风分离器旋转并联除尘装置，尤其涉及一种能捕集细颗粒物（PM2.5）的旋风分离器旋转并联除尘装置。

背景技术

[0002] 大气污染是影响我国环境的重要因素之一，其中粉尘污染是大气污染的重要部分。研究表明，粉尘中的细颗粒物（PM2.5）易于富集空气中的重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒等，其对人体健康的危害远高于粗颗粒物。因此，控制粉尘污染，尤其是控制细颗粒物的排放具有重要意义。（张大年，城市大气可吸入颗粒物的研究，[J]上海环境科学，1999，18（4）：154-157）。

[0003] 旋风分离器因其具有结构简单、投资少、运行成本低等优点，在工业除尘上得到广泛的使用。但单个的旋风除尘器除尘效率低，无法满足大型锅炉的除尘要求。众多学者研究在循环流化床锅炉中，采用多个旋风除尘器并联的方式来脱硫除尘。中国科学院王法军、廖磊等（[1]王法军. 循环流化床多旋风分离器并联布置冷态实验研究[D].中国科学院研究生院（工程热物理研究所），2014.；[2]廖磊. 六个旋风分离器并联布置循环流化床的实验研究和数值模拟[D].中国科学院研究生院（工程热物理研究所），2011）研究了六个旋风除尘器以炉腔中心轴对称H型分布的情况。如图3所示。实验结果表明，六个旋风分离器之间存在气固分配不均现象；在相同条件下，不同位置的旋风分离器压降和风量均有一些差异。在炉膛同侧，位于中间的旋风分离器的压降低于位于两端的旋风分离器的压降；靠近尾部母管道的一侧旋风分离器压降要大于远离尾部母管道一侧的压降，中间位置处压降大小处于两者之间。在炉膛风速5 m/s时，六个旋风分离器的压降偏差为5.6%左右。可见，六个旋风分离器采用中心轴对称布置型式，中间的两个旋风分离器始终无法达到气固平衡和颗粒浓度分布均匀。

[0004] 另外有研究发现，在高密度多相流中，气固流动在两分离器内均等分配时，分离器压力损失最大；在低密度多相流中，尤其是密度非常低时，均等分配会使分离器压力损失最小，而非均等分配有较大的压力损失。

[0005] 廖磊和王法军分析了多个旋风分离器之间气固两相不均匀分布的原因，主要有两部分：一部分是由于聚式流态化的脉动性与对称结构的多解性引起，另一部分是由于结构的不完全对称性引起。由此可见，实现多个旋风分离器的气固两相均匀分布对提高除尘效率、减小能量损耗意义重大。

发明内容

[0006] 本发明提供一种旋风分离器旋转并联除尘装置，以解决现有锅炉内多个旋风除尘器除尘效率低、气量分布不均的问题。

[0007] 为此，采用如下技术方案：

[0008] 一种旋风分离器旋转并联除尘装置，主要由同轴设置、相互之间具有空腔、相互之间密封隔离的中心筒体、中间筒体、外筒体组成，该三筒体的下部均为锥体结构而中间筒体和外筒体的锥体末端为内、外底流口，该内、外底流口通过法兰和排灰装置连接；所述中间筒体与外筒体之间空腔的上端设有切向进口；若干个小型旋风分离器以三筒体的中心为轴均匀固定在中间筒体的内壁上；中间筒体和其下部锥体的结合处固接有底板，该底板的外缘和中间筒体的内壁间留有进气环孔；所述若干个小型旋风分离器的底部出料口固定在底板上并和中间筒体下部的锥体贯通；所述若干个小型旋风分离器的上端开有进气口，该进气口和中间筒体的内腔贯通；该若干个小型旋风分离器上端的出口通过弯管和中心筒体贯通；所述弯管被置于外筒体顶部的顶盖密封，该顶盖上开有出口。

[0009] 所述弯管出口的截面和水平面的角度为90o至180o。

[0010] 本发明综合考虑了多个旋风除尘器的除尘效率低、气量和压降分布不均的原因，将多个旋风除尘器并联布局在一个大的空腔内，具体为旋风除尘器同轴设置，围绕中心轴线旋转排布一周，然后将含尘气体直接用管道送入大空腔内旋风除尘器进行除尘。

[0011] 本发明和多个旋风分离器并联H型布局的对比如图2和图3所示。本发明若干个旋风分离器围绕中心轴旋转一周布局，而多个旋风分离器H型并联是以炉腔为对称轴，六个旋风分离器均分布局在炉腔两侧。在实验室内，对本发明和多个旋风分离器并联H型布局的除3
尘效果、风量和压降分布均匀性进行了测试，测试风量为10000m /h。测试结果如图4-6所示。图4为两种旋风分离器布局引起的压降变化。从图4中可以看出，本发明中每个旋风分离器的压降大小基本相同，而多个旋风分离器H型并联引起每个旋风分离器的压降差别较大。
图5为两种旋风分离器布局引起的风量变化，可以看出，多个旋风分离器H型布局导致每个旋风分离器的气固分布不均，风量各不同，而本发明每个旋风分离器的风量差别不大，实现了风量的均匀分布。图6是两种旋风分离器布局的分离效率对比，H型布局的旋风分离器分离效率各不同，B分离效率最低，为60%，A最高达到80%，总的分离效率为79%；而本发明中每个旋风分离器的除尘效率均为95%左右，总分离效率为95%。因此，本发明的分离效率远大于H型布局，可以高效去除含尘气体中的细颗粒物。

[0012] 综上所述，与传统的多个旋风分离器H型并联布局相比，本发明可以解决风量、压降分布不均匀、分离效率低等缺点，同轴布局的各个旋风分离器风量均匀、压降相等、分离效率均匀，可以高效的收集含尘气体中粉尘。

附图说明

[0013] 图1为本发明的结构示意图；

[0014] 图2为图1的俯视图；

[0015] 图3为现有技术中旋风分离器H型并联布局的示意图；

[0016] 图4为本发明和现有技术中旋风分离器H型并联布局的压降对比图；

[0017] 图5为本发明和现有技术中旋风分离器H型并联布局的风量对比图；

[0018] 图6为本发明和现有技术中旋风分离器H型并联布局的分离效率对比图。

[0019] 图4、5、6中的A至F代表现有技术中的旋风分离器，而Y1至Y8为本发明中的各小型旋风分离器。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0021] 实施例1，参照图1、2，一种旋风分离器旋转并联除尘装置，主要由同轴设置 、相互之间具有空腔、相互之间密封隔离的中心筒体14、中间筒体27、外筒体23组成，该三筒体的下部均为锥体结构，而中间筒体27和外筒体23的锥体末端为内、外底流口10、24，该内、外底流口10、24通过法兰和排灰装置连接；所述中间筒体27与外筒体23之间的空腔上端设有切向进口22；若干个小型旋风分离器28以三筒体的中心为轴均匀固定在中间筒体27的内壁上；中间筒体27和其下部锥体的结合处固接有底板11，该底板11的外缘和中间筒体27的内壁间留有进气环孔26；所述若干个小型旋风分离器28的底部出料口9固定在底板11上并和中间筒体27下部的锥体贯通；所述若干个小型旋风分离器28的上端开有进气口29，该进气口29和中间筒体27的内腔贯通；该若干个小型旋风分离器28上端的出口通过弯管12和中心筒体14贯通；所述弯管12被置于外筒体顶部的顶盖13密封，该顶盖13上开有出口15。

[0022] 所述弯管12出口的截面和水平面的角度为90o至180o，使得压降均匀。

[0023] 所述排灰装置6由底料槽17、连接阀19、U形管20组成；所述底料槽17一端与所述内、外底流口10、24通过法兰16连接，另一端通过法兰与U形管20连接，U形管20的另一端为排污口21；底料槽17的底部设有排污阀18。

[0024] 实施例2，参照图1，所述排灰装置6的底料槽17通过排水管30和中心筒体14连通，解决中心筒体14中的积尘问题。余同实施例1。

[0025] 本发明的工作过程：含尘气流由切向进口22切向进入外筒体23与中间筒体27之间空腔的上端，产生旋转流，在离心力作用下，进行第一级分离。分离出的粗颗粒或液滴将会落到外筒体23下端的锥体内壁，经外底流口24排出。经过第一级分离的气流经进气环孔26进入中间筒体27的底部，然后从若干旋风分离器28上端的进气口29同时分别旋转进入每个旋风分离器28，在旋风分离器28内产生旋转流，进行第二级分离。第二级分离后的气流经弯管12排到中心筒14，气流在中心筒14内进行碰撞、团聚，使部分未捕集的细颗粒物再一次长大，实现第三级分离。在中心筒14底端设有排污管30，经第三级分离后生成的液滴通过排污管30排到底料槽17。最后，在外部施加的负压作用下，中心筒14内的气流会通过出口15进入后面的排气管道。