[发明专利]一种前级分离器排气分级净化的多级旋风分离器系统

说明书

技术领域

本发明属于气固、气液非均相分离技术领域，具体涉及一种用于气固、气液两相分离的多级旋风分离器系统。

背景技术

旋风分离器具有结构简单、造价低、几乎免维护、压降适中、分离效率较高以及能够在高温、高压、高浓度条件下长周期连续运行等优点，广泛应用于炼油、化工、发电、建材、冶金、食品、环保等众多的行业，并且是石油催化裂化、煤粉气化、循环流化床燃烧、粉料产品干燥等许多生产装置的一项关键设备。在许多场合，仅用一级旋风分离器已不能满足现代工业生产及日益严格的环保排放要求，往往需要将多台旋风分离器串联或旋风分离器与过滤、电除尘等串联起来，以获得更好的分离效率、更低的粉尘排放量。如，发明专利CN1259404公布了一种丙烯腈流化床反应器用的两级旋风分离器组，通过在常规的旋风分离器排气管下口加一开有多条纵缝的分流型排气管使两级串联分离器达到常规三级串联方案的分离效率，简化了设备。但该方案获得高效率是以增大压降为代价的，其两级的压降也与常规三级结构的基本相同；发明专利申请CN101748980A，CN101451069A公布的两级串联分离器系统由以下几部分组成：一个大尺寸的旋风分离器作为第一级，多个小尺寸的旋风分离器作为第二级。该方案虽然能够有效提高分离效率，但增加了设备数量，总体系统结构更为复杂，所占空间大，不利于现有装置的改造。

对旋风分离器内流场和颗粒浓度分布的研究发现在排气管内气流旋转强度依然很大，颗粒在旋转气流离心力的作用下被甩向排气管边壁，最终形成排气管中心低、边壁高的颗粒浓度分布，最大和最小浓度的差距可达十倍以上，即排气管内旋转气流将大部分颗粒都浓集到排气管边壁。但现有的多级旋风分离器串联系统未能有效的利用分离器排气管的这种旋流浓集颗粒的作用，在级间连接管中上级分离器排气管中已浓集到排气管边壁的颗粒又重新与排气管中心区较洁净的气流混合，然后一起进入下一级旋风分离器。显然，这种排气管边壁颗粒浓度相对较高的气流与排气管中心区较洁净的气流重新混合是不合理的，应当进行分离器串联系统结构创新，充分利用上级分离器排气管中旋流对颗粒的浓集作用，提高下一级分离器的效率，从而提高多级旋风分离器串联系统的总分离效率。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有的多级旋风分离器串联系统中上一级旋风分离器排气管中已浓集到排气管边壁的颗粒在下级旋风分离器入口又重新与排气管中心区较洁净的气流混合的问题，利用上级分离器排气管中旋流对颗粒的浓集作用提高下一级旋风分离器的分离效率，从而提高多级串联旋风分离器系统的总效率。

本发明是通过下面的技术方案来实现的：在多级串联旋风分离器的级间连接通道中增设一个或数个分隔板，将上级分离器排气管到下级分离器入口的连接通道分隔两条或多条通道，结果使下级旋风分离器变成多入口分离器，使上级分离器排气管排出的含尘气流分流，即分别沿不同的通道流入下级分离器；上级排气管边壁区较浓的含尘气流由靠近下级分离器外壁的通道流入下级分离器，贴着下级分离器壁面旋转下行，这部分气流入口离下级分离器中心的排气管距离较大，气流的离心旋转半径大，颗粒容易被分离；上级排气管中心区较洁净的气流则沿靠近下级旋风分离器中心一侧的通道流向下级旋风分离器，可将边壁高浓度的尘流与中心排气管隔开，从而减少颗粒走短路进入排气管逃逸。该多级串联旋风分离器的上级分离器可以是单入口或多入口的切流返转式旋风分离器，也可以是轴流式旋风分离器；上级旋风分离器的排气管出口结构可以是直切式，蜗壳式，或直角弯头结构。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、上级旋风分离器排气管蜗壳或直切的出口结构与带分隔板的级间连接通道相组合可以有效利用上级排气管中旋流的能量，实现排气管排气分流，使上级排气管边壁高浓度的尘流由离下级分离器中心较远的外侧通道进入下级分离器，不与上级排气管中心区低尘浓度的气流混合，从而提高下级旋风分离器的效率和多级串联的总效率；

2、上级分离器排气管边壁高浓度的尘流沿离下级分离器中心较远的外侧通道进入下级分离器，贴着下级分离器壁面旋转下行，颗粒容易到达气壁，有利于效率提高。同时，颗粒浓度高，有利于增加细颗粒的团聚，提高对细颗粒的捕集；

3、上级排气管中心区较洁净的气流进入下级分离器，离排气管较近，有利于隔开下级分离器边壁的高浓度尘流，减少颗粒走短路从排气管的逃逸，也有利于提高下级分离器的效率；

此外，本发明对各级旋风分离器本身未做改动，因而不会损害各级分离器原有的分离性能；未改变多级旋风分离器串联系统、未增加设备，因而不增加系统占用空间、操作维护的难度。

附图说明