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一种具有喷淋装置的高效旋风分离器
申请号	CN202210473738.4	申请日	2022-04-29	公开(公告)号	CN115041310B	公开(公告)日	2024-04-09
申请人	中电华创(苏州)电力技术研究有限公司;			发明人	房璐璐; 陶康宁; 张倚雯; 赵纪峰; 欧阳权; 初希; 曾勇;
摘要	本发明涉及一种具有喷淋装置的高效旋风分离器，包括筒体、设置在筒体的下端的灰斗和喷淋装置，喷淋装置包括设置在灰斗内部上方用于对聚集于灰斗内的固体颗粒进行喷淋的喷头，喷头内水流的出口方向朝向灰斗的上部设置，喷头上设置有供水流喷出的出水通道，出水通道沿喷头的外侧周面从喷头的下端向上端螺旋延伸，出水通道包括多个第一出水孔和多个第二出水孔，第一出水孔和第二出水孔的横截面积不同，沿出水通道的长度延伸方向，第一出水孔和第二出水孔顺序交错间隔设置。该旋风分离器通过向灰斗内喷淋水流，依靠水分子的凝聚作用，可大大降低灰斗内固体颗粒随气流上浮的几率，可有效减弱“灰斗返混”现象，从而可提高旋风分离器的分离效率。
权利要求	1.一种具有喷淋装置的高效旋风分离器，包括筒体和设置在所述筒体的下端的灰斗，其特征在于：还包括喷淋装置，所述喷淋装置包括设置在所述灰斗内部上方用于对聚集于所述灰斗内的固体颗粒进行喷淋的喷头，所述喷头内水流的出口方向朝向所述灰斗的上部设置，所述喷头上设置有供水流喷出的出水通道，所述出水通道沿所述喷头的外侧周面从所述喷头的下端向上端螺旋延伸，所述出水通道包括多个第一出水孔和多个第二出水孔，所述第一出水孔和所述第二出水孔的横截面积不同，沿所述出水通道的长度延伸方向，所述第一出水孔和所述第二出水孔顺序交错间隔设置；所述灰斗包括位于上部的第一灰斗和位于下部的第二灰斗，所述第一灰斗呈圆柱形，所述第二灰斗呈圆锥形，所述第二灰斗的大端与所述第一灰斗的下端顺序相接，所述喷头的中心位于所述第一灰斗从上向下1/3高度位置处；所述喷淋装置设置有两组，所述筒体具有供气体进入的入口，沿气体流动方向，一组所述喷头在所述灰斗的圆周方向上的位置与所述入口之间间隔135度，另一组所述喷头在所述灰斗的圆周方向上的位置与所述入口之间间隔315度。 2.根据权利要求1所述的具有喷淋装置的高效旋风分离器，其特征在于：两组所述喷淋装置的所述喷头对称设置在所述灰斗内。 3.根据权利要求1所述的具有喷淋装置的高效旋风分离器，其特征在于：所述出水通道平行设置有多条，各所述出水通道的螺旋升角均为45度。 4.根据权利要求1所述的具有喷淋装置的高效旋风分离器，其特征在于：所述第一出水孔的横截面为长方形，所述第二出水孔的横截面为圆形。 5.根据权利要求1所述的具有喷淋装置的高效旋风分离器，其特征在于：所述喷淋装置还包括水箱、水泵和进水管道，所述水箱和所述水泵均设置在所述灰斗的外部，所述水泵的进水口连接至所述水箱，所述进水管道的一端部与所述水泵的出水口连接，所述进水管道的另一端部伸入所述灰斗内与所述喷头连接。 6.根据权利要求5所述的具有喷淋装置的高效旋风分离器，其特征在于：所述进水管道包括一端部连通的第一管道和第二管道，所述第一管道的另一端部与所述水泵的出水口连接，所述第二管道的另一端部伸入所述灰斗内与所述喷头连接。 7.根据权利要求6所述的具有喷淋装置的高效旋风分离器，其特征在于：所述第一管道的管径大于所述第二管道的管径。 8.根据权利要求5所述的具有喷淋装置的高效旋风分离器，其特征在于：所述进水管道与所述喷头可拆卸地连接。
说明书全文	一种具有喷淋装置的高效旋风分离器技术领域 [0001] 本发明涉及除尘系统技术领域，具体涉及一种具有喷淋装置的高效旋风分离器。背景技术 [0002] 如图1所示，旋风分离器一般都包括筒体1’和设置在筒体1’下方的灰斗2’，筒体1’的上部为圆柱形，下部为圆锥形，筒体1’的上部分别设置有进气管3’和升气管4’。旋风分离器的工作原理是使含有固体颗粒的气体旋转，并依靠离心力使得气固两相分离。它能够在相对低压的情况下有效去除气体中无用的固体颗粒及液滴,在高压和超高压环境下也能保持较高效率。 [0003] 旋风分离器内部流场是复杂的强旋转湍流流动，气流旋转运动极大的不稳定性和湍流强烈的方向差异性导致旋风分离器的实际分离过程非常复杂。对于常规旋风分离器而言, 其内部会有一部分气流沿着筒体1’底部的排尘口11’进入灰斗2’，但由于灰斗2’底部封死，气流必然会反转向上，这将会搅起已被分离出的颗粒，并把其中较细的颗粒再次带入灰斗2’内的内旋流中，产生“灰斗返混”，影响整个旋风分离器分离性能的稳定性。这部分气流上升返回到筒体1’内时，同时会造成“排尘口返混”现象，返混现象的出现严重影响了旋风分离器效率的提高，如图2所示。发明内容 [0004] 本发明的要解决的技术问题是提供的一种具有喷淋装置的高效旋风分离器，该旋风分离器通过对聚集于灰斗内的固体颗粒进行喷淋，使烟气中的烟尘颗粒与水分子、或者使颗粒与颗粒之间相互结合，逐渐形成较大的颗粒而被捕集。 [0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： [0006] 一种具有喷淋装置的高效旋风分离器，包括筒体和设置在所述筒体的下端的灰斗，还包括喷淋装置，所述喷淋装置包括设置在所述灰斗内部上方用于对聚集于所述灰斗内的固体颗粒进行喷淋的喷头，所述喷头内水流的出口方向朝向所述灰斗的上部设置，所述喷头上设置有供水流喷出的出水通道，所述出水通道沿所述喷头的外侧周面从所述喷头的下端向上端螺旋延伸，所述出水通道包括多个第一出水孔和多个第二出水孔，所述第一出水孔和所述第二出水孔的横截面积不同，沿所述出水通道的长度延伸方向，所述第一出水孔和所述第二出水孔顺序交错间隔设置。 [0007] 优选地，所述灰斗包括位于上部的第一灰斗和位于下部的第二灰斗，所述第一灰斗呈圆柱形，所述第二灰斗呈圆锥形，所述第二灰斗的大端与所述第一灰斗的下端顺序相接，所述喷头的中心位于所述第一灰斗从上向下1/3高度位置处。这样可有效抑制该旋风分离器出现灰斗顶灰环的问题。 [0008] 优选地，所述喷淋装置设置有两组，两组所述喷淋装置的所述喷头对称设置在所述灰斗内。 [0009] 进一步地，所述筒体具有供气体进入的入口，沿气体流动方向，一组所述喷头在所述灰斗的圆周方向上的位置与所述入口之间间隔135度，另一组所述喷头在所述灰斗的圆周方向上的位置与所述入口之间间隔315度。这样，在抑制灰斗顶灰环的同时还可避免灰斗顶灰环对于喷头的磨损影响。 [0010] 优选地，所述出水通道平行设置有多条，各所述出水通道的螺旋升角均为45度。 [0011] 优选地，所述第一出水孔的横截面为长方形，所述第二出水孔的横截面为圆形。这使得喷头的加工工艺较为简单，便于喷头的加工制造。 [0012] 优选地，所述喷淋装置还包括水箱、水泵和进水管道，所述水箱和所述水泵均设置在所述灰斗的外部，所述水泵的进水口连接至所述水箱，所述进水管道的一端部与所述水泵的出水口连接，所述进水管道的另一端部伸入所述灰斗内与所述喷头连接。 [0013] 进一步地，所述进水管道包括一端部连通的第一管道和第二管道，所述第一管道的另一端部与所述水泵的出水口连接，所述第二管道的另一端部伸入所述灰斗内与所述喷头连接。 [0014] 更进一步地，所述第一管道的管径大于所述第二管道的管径。这样可使进入喷头的水流的压力增大，从而增加喷淋效果。 [0015] 优选地，所述进水管道与所述喷头可拆卸地连接，这样便于喷头的拆卸及更换。 [0016] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： [0017] (1) 本发明通过向灰斗内喷淋水流，依靠水分子的凝聚作用，可大大降低灰斗内固体颗粒随气流上浮的几率，可有效减弱“灰斗返混”现象，从而可提高旋风分离器的分离效率。 [0018] (2) 本发明通过向灰斗内喷淋水流，对于烟气中易溶于水的有害气体可以起到一定抑制作用，一定程度上可节约气体净化设备的投入或减轻其负荷。 [0019] (3) 本发明通过向灰斗内喷淋水流，对于灰斗内部流场具有一定的减弱作用，可降低大直径颗粒对于旋风分离器底部的冲击，从而对于灰斗漏气起到一定保护作用。附图说明 [0020] 图1是现有技术中旋风分离器的结构示意图； [0021] 图2是现有技术中旋风分离器灰斗返混示意图； [0022] 图3为本实施例的具有喷淋装置的高效旋风分离器的主视透视示意图； [0023] 图4为本实施例的具有喷淋装置的高效旋风分离器的俯视示意图； [0024] 图5为附图3中A处局部放大示意图； [0025] 图6为本实施例的灰斗的俯视示意图； [0026] 图7为灰斗顶灰环的结构示意图之一（正视图）； [0027] 图8为灰斗顶灰环的结构示意图之二（仰视图）； [0028] 图9为本实施例的喷头与第二管道连接后的结构示意图。 [0029] 其中：1、筒体；11、第一筒体；111、入口；12、第二筒体；121、排尘口；2、灰斗；21、第一灰斗；22、第二灰斗；3、进气管；4、升气管；5、收集盒；61、水箱；62、水泵；63、进水管道；631、第一管道；632、第二管道；632a、直管；632b、连接弯管；632c、连接法兰；64、喷头；641、第一出水孔；642、第二出水孔。具体实施方式 [0030] 下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。 [0031] 如图3和图4所示，本发明提供一种具有喷淋装置的高效旋风分离器，包括筒体1、灰斗2和喷淋装置。 [0032] 筒体1包括位于上部的第一筒体11和位于下部的第二筒体12，第一筒体11呈圆柱形，第二筒体12呈圆锥形，第二筒体12的大端与第一筒体11的下端顺序相接，第二筒体12的小端与灰斗2的顶部连接，且第二筒体12的小端的直径小于灰斗2的顶部的直径。 [0033] 第一筒体11的上部设置有供气体进入的入口111，旋风分离器还包括连接至入口111位置处并与第一筒体11相切的进气管3和设置在第一筒体11顶部的升气管4，如图3所示。 [0034] 第二筒体12的下端设置有排尘口121，以使得进入筒体1进行分离后的固体颗粒能够经排尘口121进入灰斗2的内部，如图3和图5所示。 [0035] 如图3和图5所示，灰斗2包括位于上部的第一灰斗21和位于下部的第二灰斗22，第一灰斗21呈圆柱形，第二灰斗22呈圆锥形，第二灰斗22的大端与第一灰斗11的下端顺序相接。旋风分离器还包括设置在第二灰斗22的下方的收集盒5。 [0036] 如图3和图5所示，喷淋装置包括水箱61、水泵62、进水管道63和喷头64。水箱61和水泵62均设置在灰斗2的外部，喷头64设置在灰斗2的内部，并位于灰斗2的上方。水泵62的进水口连接至水箱61，进水管道63的一端部与水泵62的出水口连接，进水管道63的一端部伸入到灰斗2的内部与位于灰斗2内的喷头64的下端部连接。 [0037] 喷头64内水流的出口方向朝向灰斗2的上部设置，喷头64上设置有供水流喷出的出水通道，出水通道沿喷头64的外侧周面从喷头64的下端向上端螺旋延伸。喷头64的上端部通过堵板643堵塞，使得水流只能从出水通道喷出喷头64。如图9所示。 [0038] 如图9所示，出水通道包括多个第一出水孔641和多个第二出水孔642，第一出水孔641和第二出水孔642的横截面积不同，沿出水通道的长度延伸方向，第一出水孔641和第二出水孔642顺序交错间隔设置。 [0039] 这样，在水压相同的情况下，水流经过第一出水孔641和第二出水孔642喷出时，将产生两种不同流速的水流，结合水流通道的螺旋设计，一方面可以增强水流的离心力并形成环形喷淋效果，另一方面也可以预防喷头64堵塞。 [0040] 优选出水通道平行设置有多条，各出水通道的螺旋升角α均为45度。 [0041] 本实施例中，第一出水孔641的横截面为长方形，第二出水孔642的横截面为圆形，这使得喷头64的加工工艺简单，从而便于喷头64的加工制造。当然第一出水孔641和第二出水孔642也可采用其他的截面形式。 [0042] 灰斗2内的流场有着较好的轴对称性，但在灰斗2的顶部也存在向上向心的纵向二次涡流，纵向二次涡流使进入灰斗2的粉尘长时间的悬浮在灰斗2的顶部，形成了所谓的灰斗顶灰环，，如图1所示，而且粉尘长时间的悬浮在灰斗2的顶部对灰斗2的上部和顶盖磨损非常严重，如图7和图8所示，图中阴影线部分表示灰斗顶灰环造成的灰斗2上部及顶盖磨损。 [0043] 为了减弱或消除灰斗顶灰环，本发明中将喷头64安装在第一灰斗21的从上向下约1/3高度位置处。这样，喷头64喷出的水流可对灰斗2的上部进行冲刷，使进入灰斗2的粉尘不能长时间的悬浮在灰斗2的顶部，从而起到对于灰斗顶灰环良好的抑制作用。 [0044] 喷淋装置设置有两组，对应的喷头64在灰斗2内也设置有两组，优选两组喷头64在灰斗2内对称设置。 [0045] 本实施例中，定义筒体1的入口111位置处为旋风分离器的0度位置，如图4所示。由于灰斗2内存在较为严重的偏心流，所以灰斗2内壁磨损呈现不均匀性。在灰斗2内，沿气流流动方向，在灰斗2的圆周方向上与入口111之间间隔45度和225度位置处的灰斗2的顶部及上部磨损尤为严重。 [0046] 因此本发明中，沿气体流动方向，两组喷头64的设置位置为：一组喷头64在灰斗2的圆周方向上与入口111之间间隔135度，另一组喷头64在灰斗2的圆周方向上与入口111之间间隔315度，如图6所示。这样，在抑制灰斗顶灰环的同时，还可避免灰斗顶灰环对于喷头64的磨损影响。 [0047] 进水管道63的材质可采用316L不锈钢，进水管道63包括一端部连通的第一管道631和第二管道632，第一管道631的另一端部与水泵62的出水口连接，第二管道632的另一端部伸入灰斗2内与喷头64连接。第一管道631的管径大于第二管道632的管径。这样，水流从第一管道631进入第二管道632内时，可使水流压力增大，从而使从喷头64喷出的水流的压力增大，以增加喷淋效果。 [0048] 本实施例中，第二管道632包括直管632a和连接弯管632b，直管632a通过连接法兰632c固定连接在灰斗2上，连接弯管632b的一端部与直管632a固定连接，连接弯管632b的另一端部与喷头64的下端部可拆卸地连接，这样，方便喷头64的拆卸及更换。 [0049] 烟尘经进气管3从入口111切向进入筒体1，在筒体1内经过剧烈旋转，由于旋转所产生的离心力使固体颗粒与筒体1的壁面碰撞后，由重力作用沿壁面下滑聚集于灰斗2中而后排出到收集盒5中；气体在旋转运动的同时，经过轴向向下运动的外旋涡，然后再通过轴向向上运动的内旋涡，最终从升气管4排出，从而完成气固分离。在上述过程进行的同时喷淋装置启动，水泵62将水箱61内的水经进水管道63泵送至喷头64处，经喷头64向灰斗2的上部方向喷出，从而对聚集于灰斗2内的固体颗粒进行喷淋，使烟气中的烟尘颗粒与水分子或者使颗粒与颗粒之间相互结合，逐渐形成较大的颗粒而被捕集，最终随水排出到收集盒5中。 [0050] 本发明通过向灰斗2内喷淋水流来减弱或消除灰斗内的返混现象，从而来提高旋风分离器的工作效率。同时，也可使易溶于水的有害气体溶解到水中，对于烟气中易溶于水的有害气体可以起到一定抑制作用，一定程度上节约了气体净化设备的投入或减轻其负荷。此外，由于灰斗2中颗粒直径加大，对于灰斗2内部气流流场具有一定的减弱作用，可降低大直径颗粒对于旋风分离器底部的冲击，从而对于灰斗2漏气起到一定保护作用。最后，经收集盒5收集的尾粉或颗粒亦可以再次回收利用或变废为宝，减少企业的经济损失。 [0051] 此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。