一種氣固旋風分離器的製作方法
2023-12-04 01:17:46 1
專利名稱：一種氣固旋風分離器的製作方法
技術領域：
本發明一種氣固旋風分離器涉及用於將氣體和固體顆粒混合物中的氣體與固體顆粒分離的旋風分離器。
背景技術：
旋風分離器廣泛應用於化工、冶金、製藥、環保等行業，其利用具有一定流速的氣固相物料旋轉時產生的離心力，將固體顆粒物從氣固相物料中分離出來，達到氣固分離的目的。但當旋風分離器分離很細小的顆粒或者密度比較小的較輕顆粒時，這些顆粒會隨氣流從排氣管排出，使得旋風分離器的分離效率急劇下降。在石油化工領域中，淨化易燃、有毒等不可排放氣體，分離細小顆粒或密度較小的較輕顆粒，或者分離比較貴重固體顆粒物料需要全部收集時，現有的氣固旋風分離器已不適用於此條件下的操作。
中國專利CN03160160.X公開一種分離式旋風裝置，其包含一個集塵筒及一個隔離網。集塵筒具有迴旋室的圍繞壁，及與迴旋室連通且鄰近一下端的排塵管。該隔離網設置在集塵筒的迴旋室內，與圍繞壁間形成一個隔離空間。隔離網只能使細微的粉塵通過，氣流內較重的顆粒物質被阻隔在該隔離網內，並逐漸集中沿集塵筒向下排出，細微的粉塵則通過隔離網被拋甩至隔離空間內，集中由排塵管排出。該分離式旋風裝置用於分離除去固體顆粒中的細微的粉塵。
中國專利CN01249350.3，一種新型篩粉旋風分離器，由外殼、篩網和排風管組成，其特徵是外殼上部為圓筒形，下部為上大下小的空心圓臺形，底部有直通向下的粉末出口管，篩網上部為圓筒形，下部為圓錐形，底部有帶斜度的出料管。該旋風分離器用於固體顆粒的篩分，即將大小不同的固體顆粒進行分級處理。
中國專利CN98201554.2，一種改良結構的旋風分離器，基體的周面穿設許多細小網孔，基體外周焊固一外徑較大的圍覆筒，以使基體與圍覆筒之間構成粉末聚集空間。圍覆筒底面設一個傾斜面，傾斜面下方銜接一個粉末導出口。該旋風分離器用於除去顆粒中的粉塵。
美國專利US6210575(2001)，一種用於分離液-固相懸浮液的設備，包括收集容器，其底部有一個排洩濾液的出口；固定在收集容器內的旋風分離器，其有一個用於接受懸浮液入口；一個用於將懸浮液分離成至少兩種成分的過濾介質；以及一個下部的用於將兩種成分中的一種成分洩出的下流出口。在該設備中，過濾介質是多孔的親水的或疏水的材料，並與催化劑相通。
美國專利US5882530(1999)，一種用於分離液-固相懸浮液的設備，包括收集容器，其底部有一個排洩過濾液的出口；固定在收集容器內的旋風分離器，其有一個用於接受懸浮液的入口；一個多孔的壁；以及一個下流出口，兩種成分中的另一種成分被所述的收集容器接受。
日本專利JP60129154(1985)，旋風分離器，是在圓柱形容器內設置一個旋風型過濾絲網。過濾絲網是通過拉伸具有細小網孔的金屬絲網到多孔板的內側而構成，並與出料管連接。排出管用重量輕的橡膠製造，在頂蓋的中心位置用螺栓和螺母固定在主體上。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於將氣體和固體顆粒混合物中的氣體與固體顆粒分離的氣固旋風分離器，特別是用於將氣體與細小顆粒或密度較小的較輕顆粒分離的氣固旋風分離器。
本發明一種氣固旋風分離器，包括筒體，進料口，排氣管，筒體下部的錐體，灰鬥和料腿，其特徵在於旋風分離器的筒體，錐體，灰鬥的壁用多孔的金屬過濾材料製造；旋風分離器的筒體，錐體，灰鬥的外面被外筒體包裹封閉形成一個集氣室，集氣室有過濾氣排出口；外筒體與筒體，錐體和灰鬥呈同軸線設置；過濾氣排出口設置在外筒體上，用於排出和/或負壓抽出從筒體，錐體和灰鬥的多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體，同時，在需要清潔多孔的金屬過濾材料的壁時，可以充進氣體，用於反吹多孔的金屬過濾材料；多孔的金屬過濾材料只能使氣體通過，不允許固體顆粒穿過進入集氣室。
本發明的氣固旋風分離器，其特徵在於旋風分離器的錐體，灰鬥的壁用多孔的金屬過濾材料製造；旋風分離器的錐體，灰鬥的外面被外筒體包裹封閉形成一個集氣室，集氣室有過濾氣排出口；外筒體與錐體和灰鬥呈同軸線設置；過濾氣排出口設置在外筒體上，用於排出和/或負壓抽出從錐體和灰鬥的多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體，同時，在需要清潔多孔的金屬過濾材料的壁時，可以充進氣體，用於反吹多孔的金屬過濾材料。
本發明的氣固旋風分離器，其特徵在於旋風分離器的筒體的壁用多孔的金屬過濾材料製造；旋風分離器的筒體的外面被外筒體包裹封閉形成一個集氣室，集氣室有過濾氣排出口；外筒體與筒體呈同軸線設置；過濾氣排出口設置在外筒體上，用於排出和/或負壓抽出從筒體的多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體，同時，在需要清潔多孔的金屬過濾材料的壁時，可以充進氣體，用於反吹多孔的金屬過濾材料。
本發明的氣固旋風分離器的特徵在於所述的旋風分離器至少有一個進料口。
本發明的氣固旋風分離器的特徵在於所述的多孔的金屬過濾材料的過濾孔的孔徑可根據被分離的固體顆粒的粒徑進行調整，其過濾孔的孔徑範圍為0.5μm～200μm。
以下結合附圖詳細敘述本發明氣固旋風分離器的技術方案。
在淨化易燃、有毒等不可排放氣體，分離顆粒較小或密度較小的固體顆粒，或者分離比較貴重的需要全部回收的固體物料時，現有的氣固旋風分離器很難滿足使用要求。
通過對旋風分離器流場的測量和分析表明，旋風分離器內部流場由一個剛性渦流和一個準自由渦流構成，旋風分離器筒體內表面上的壓力明顯高於筒體中心部分的壓力，基本與進口壓力一致。
為了保證對密度小、粒徑小的固體顆粒的分離效率，又不花費昂貴的代價，同時又方便現場的安裝和操作，本發明採用的技術方案是在旋風分離器的基本結構的基礎上進行改進，將旋風分離器的筒體、錐體和灰鬥的壁用多孔的金屬過濾材料製造，在氣固兩相流進行旋轉離心分離的同時，也可以進行過濾分離，使兩種分離功能同時發揮作用。在其它結構上，本發明也作了相應的改進。
本發明一種氣固旋風分離器，包括進料口1，排氣管2，旋風分離器筒體3，筒體下部的錐體4，集氣室5，過濾氣排出口6，外筒體7，灰鬥8，料腿9，固體顆粒收集器10，氣體和固體顆粒混合物的進料管11和風機12。旋風分離器的筒體3，錐體4，灰鬥8的壁用多孔的金屬過濾材料製造，金屬過濾材料的過濾面積的大小取決於過濾工藝的需要。旋風分離器的筒體3，錐體4，灰鬥8的外面被外筒體7包裹並且外筒體的上下兩端封閉形成一個集氣室5，集氣室5有過濾氣排出口6，從多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體只能從過濾氣排出口6排出。外筒體7與筒體3，錐體4和灰鬥8呈同軸線設置。過濾氣排出口6設置在外筒體7上，用於排出和/或負壓抽出從筒體3，錐體4和灰鬥8的多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體，在需要清潔多孔的金屬過濾材料的壁時，過濾氣排出口6可以充進氣體，用於反吹多孔的金屬過濾材料，清除掉多孔的金屬過濾材料的壁的內側上的濾渣，使金屬過濾材料的孔隙不被濾渣堵塞。
多孔的金屬過濾材料為多孔的金屬泡沫體，或者由多層金屬絲網複合構成。其作用是氣固兩相流在進行旋轉離心分離時，進行過濾分離，只能使氣體穿過，阻隔固體顆粒通過。
多孔的金屬過濾材料的孔的孔逕取決於被分離固體顆粒的尺寸，孔的孔徑應該足夠小到足以防止固體顆粒穿過多孔的金屬過濾材料，也應該大到足以使氣體以最大的速度通過多孔的金屬過濾材料。本發明的多孔的金屬過濾材料的過濾孔的孔徑可根據被分離的固體顆粒的粒徑進行調整，其過濾孔的孔徑範圍為0.5μm～200μm，優選的孔徑範圍為1μm～40μm，更優選為2μm～10μm。
本發明的氣固旋風分離器至少有一個進料口，在需要增大進料量時，可以增加至二個或三個進料口。進料口可以採用進料口與筒體直切的直切式入口結構，兩個進料口分別與筒體直切的雙直切式入口結構，或者進料口與筒體相切的蝸殼型結構，進料口採用何種結構可根據實際需要決定。
本發明氣固旋風分離器的排氣管為直筒形結構，其下端也可為截頭錐形。
本發明旋風分離器的外筒體上的過濾氣排出口，可以設置在外筒體的下部、中部或上部，優選設置在外筒體的中部或上部。
參見圖10。氣體與固體顆粒混合物由進料管11進入風機12，升壓後由管道進入進料口1，進料口1與筒體3相切，因而氣固相流沿筒體3、錐體4的內壁旋轉，在離心力的作用下，筒體3和錐體4的內壁上的壓力高於中心位置的壓力，部分氣體穿過筒體3，錐體4和灰鬥8的多孔的金屬過濾材料的壁，進入集氣室5，然後由過濾氣排出口6排出。多孔的金屬過濾材料內壁上的由固體顆粒形成的濾餅，在重力和旋轉氣流的剪切力的雙重作用下，不斷脫落進入灰鬥8，金屬過濾材料內壁上濾餅的厚度基本保持一定值。進入灰鬥8的固體顆粒然後進入固體顆粒收集器10中貯存。密度較小、粒徑較小的固體顆粒經過過濾和旋轉離心分離的雙重分離後，絕大部分與氣體分離，餘下的氣體夾帶極少量的固體微粒由排氣管2排出旋風分離器。
採用中位粒徑12μm的滑石粉作為固體物料，用空氣進行冷態實驗得到如圖11所示的分離效率曲線。入口氣速為15～29m/s，所含顆粒濃度為30g/m3，由圖可見，本發明氣固旋風分離器的分離效率高達99％以上。
與現有的氣固旋風分離器相比，本發明氣固旋風分離器具有如下顯著的優點1、本發明氣固旋風分離器，特別適用於氣體中含有密度較小、粒徑較小的固體顆粒的氣固兩相流的分離。
2、由於氣固兩相流在旋風分離器內部形成高速旋轉流對多孔的金屬過濾材料表面生成的濾餅有很高的剪切力和很強的衝刷作用，限制了多孔的金屬過濾材料表面濾餅的增厚，使過濾速度保持基本恆定，達到一種近似的動態過濾的效果；3、本發明氣固旋風分離器的分離效率可以根據需要進行調整；4、本發明氣固旋風分離器結構簡單，成本較低，有廣泛的用途。
圖1為本發明氣固旋風分離器的主視結構簡圖。
圖2為本發明氣固旋風分離器的俯視結構簡圖。
圖3為圖1中a部分的放大示意圖。
圖4為本發明氣固旋風分離器的實施例1的主視結構簡圖。
圖5為本發明氣固旋風分離器的實施例1的俯視結構簡圖。
圖6為本發明氣固旋風分離器的實施例2的主視結構簡圖。
圖7為本發明氣固旋風分離器的實施例2的俯視結構簡圖。
圖8為本發明氣固旋風分離器的實施例3的主視結構簡圖。
圖9為本發明氣固旋風分離器的實施例3的俯視結構簡圖。
圖10為安裝有固體顆粒收集器、氣體和固體顆粒混合物的進料管以及風機的本發明氣固旋風分離器的簡圖。
圖11為表示本發明氣固旋風分離器的氣固分離效率的圖表。
圖中，1-進料口，2-排氣管，3-旋風分離器筒體，4-旋風分離器錐體，5-集氣室，6-過濾氣排出口，7-外筒體，8-旋風分離器灰鬥，9-旋風過分離器料腿，10-固體顆粒收集器，11-氣體和固體顆粒混合物的進料管，12-風機，a-多孔的金屬過濾材料。
具體實施例方式
實施例1圖4和圖5表示本發明氣固旋風分離器的實施例1的結構簡圖。在該實施例中，排氣管的下端為截頭錐形，有一個進料口1，其為進料口1與筒體3直切的直切式入口結構，旋風分離器的錐體4和灰鬥8的壁使用多孔的金屬過濾材料製造，錐體4和灰鬥8的外面被外筒體7圍繞封閉形成集氣室5，外筒體7與錐體4和灰鬥8呈同軸線設置，外筒體7的中部有過濾氣排出口6，用於排出和/或負壓抽出過濾後的氣體。
實施例2圖6和圖7表示本發明氣固旋風分離器的實施例2的結構簡圖。在該實施例中，有兩個進料口1，其為兩個進料口分別與筒體3直切的雙直切式入口結構，用於增大進料量，旋風分離器的錐體4和灰鬥8的壁使用多孔的金屬過濾材料製造，錐體4和灰鬥8的外面被外筒體7圍繞封閉形成集氣室5，外筒體7與錐體4和灰鬥8呈同軸線設置，外筒體7的中部有過濾氣排出口6，用於排出和/或負壓抽出過濾後的氣體。
實施例3圖8和圖9表示本發明氣固旋風分離器的實施例3的結構簡圖。在該實施例中，有一個進料口1，其為進料口1與筒體3相切的蝸殼型結構，旋風分離器的部分筒體3用多孔的金屬過濾材料製造，部分筒體3的外面被外筒體7圍繞封閉形成集氣室5，外筒體7與筒體3呈同軸線設置，外筒體7的中部有過濾氣排出口6，用於排出和/或負壓抽出過濾後的氣體。
權利要求
1.一種氣固旋風分離器，包括筒體，進料口，排氣管，筒體下部的錐體，灰鬥和料腿，其特徵在於所述的旋風分離器的筒體，錐體，灰鬥的壁用多孔的金屬過濾材料製造；所述旋風分離器的筒體，錐體，灰鬥的外面被外筒體包裹封閉形成一個集氣室，所述集氣室有過濾氣排出口；所述外筒體與所述筒體，錐體和灰鬥呈同軸線設置；過濾氣排出口設置在外筒體上，用於排出和/或負壓抽出從所述筒體，錐體和灰鬥的多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體，同時，在需要清潔多孔的金屬過濾材料的壁時，可以充進氣體，用於反吹多孔的金屬過濾材料；多孔的金屬過濾材料只能使氣體通過，不允許固體顆粒穿過進入集氣室。
2.根據權利要求1所述的氣固旋風分離器，其特徵在於所述的旋風分離器的錐體，灰鬥的壁用多孔的金屬過濾材料製造；所述旋風分離器的錐體，灰鬥的外面被外筒體包裹封閉形成一個集氣室，所述集氣室有過濾氣排出口；所述外筒體與所述錐體和灰鬥呈同軸線設置；過濾氣排出口設置在外筒體上，用於排出和/或負壓抽出從所述錐體和灰鬥的多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體，同時，在需要清潔多孔的金屬過濾材料的壁時，可以充進氣體，用於反吹多孔的金屬過濾材料。
3.根據權利要求1所述的氣固旋風分離器，其特徵在於所述的旋風分離器的筒體的壁用多孔的金屬過濾材料製造；所述旋風分離器的筒體的外面被外筒體包裹封閉形成一個集氣室，所述集氣室有過濾氣排出口；所述外筒體與所述筒體呈同軸線設置；過濾氣排出口設置在外筒體上，用於排出和/或負壓抽出從所述筒體的多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體，同時，在需要清潔多孔的金屬過濾材料的壁時，可以充進氣體，用於反吹多孔的金屬過濾材料。
4.根據權利要求1所述的氣固旋風分離器，其特徵在於所述的旋風分離器至少有一個進料口。
5.根據權利要求1，2，3或4所述的氣固旋風分離器，其特徵在於所述的多孔的金屬過濾材料的過濾孔的孔徑可根據被分離的固體顆粒的粒徑進行調整，其過濾孔的孔徑範圍為0.5μm～200μm。
全文摘要
一種氣固旋風分離器，涉及氣體與固體顆粒分離的旋風分離器，其特徵在於旋風分離器的筒體，錐體，灰鬥的壁用多孔的金屬過濾材料製造；筒體，錐體，灰鬥的外面被外筒體包裹封閉形成一個集氣室；外筒體與筒體，錐體和灰鬥呈同軸線設置；過濾氣排出口設置在外筒體上，用於排出從多孔的金屬過濾材料的壁過濾後的氣體，在需要清潔多孔的金屬過濾材料的壁時，可以充進氣體，用於反吹多孔的金屬過濾材料；多孔的金屬過濾材料只能使氣體通過，不允許固體顆粒穿過進入集氣室。本發明氣固旋風分離器特別適用於氣體與密度較小的較輕的固體顆粒或粒徑較小的固體顆粒的分離，分離效率高達99％以上。
文檔編號B04C5/14GK1850345SQ20061008115
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月23日 優先權日2006年5月23日
發明者宋健斐, 魏耀東, 時銘顯 申請人:中國石油大學(北京)