一種加環(huán)旋流板分離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種加環(huán)旋流板分離器，屬于物質(zhì)分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于煙 氣濕法凈化工程中的氣液分離，特別是涉及一種加環(huán)旋流板分離器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理與定量 設(shè)計(jì)時(shí)的理論計(jì)算過程以及在物質(zhì)分離方面的特性。
【背景技術(shù)】
[0002] 旋流板分離器是利用旋流葉片使氣體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心力的作用下，達(dá)到氣液 與氣固分離的目的。由于其簡單的結(jié)構(gòu)與良好的分離效率使其廣泛的運(yùn)用于化工、礦冶、食 品、醫(yī)藥、電力與環(huán)保等行業(yè)，如用于丙烯腈與三聚氰胺等化工生產(chǎn)過程中氣液分離，用于 煙氣濕法凈化過程中的除霧，以及水泥生產(chǎn)過程中生料的預(yù)熱。
[0003] 在濕法脫硫塔中，由于除霧效率不高，而引起的后續(xù)管道與GGH裝置中的結(jié)垢問題 時(shí)常發(fā)生，這嚴(yán)重影響整個(gè)濕法脫硫工藝的運(yùn)行。同時(shí)，煙囪中下雨的現(xiàn)象也是由于除霧效 率不高而引起的。旋流板分離器對霧化噴嘴所產(chǎn)生的較大霧滴具有很好的脫除性能，但由 于噴嘴、霧滴碰撞、煙氣冷凝與霧滴蒸發(fā)而生成的小粒徑霧滴具有很強(qiáng)的煙氣跟隨性，因此 很難被除去。
[0004] 目前對旋流板分離器的研究主要集中在對旋流葉片的布置上，或通過增加構(gòu)件來 減少二次夾帶，這些都不能從根本上增加旋流板分離器對較小粒徑顆粒的脫除性能。
[0005] 中國專利CN 202983913 U通過并聯(lián)組合多個(gè)小的旋流板除霧器，來減小氣流旋轉(zhuǎn) 半徑，從而實(shí)現(xiàn)增大離心力的效果，促進(jìn)小粒徑霧滴的脫出效率。也有研究者通過設(shè)計(jì)內(nèi)外 雙程通道，來縮短兩相分離距離，來促進(jìn)小粒徑霧滴的分離效率。這些設(shè)計(jì)促進(jìn)了小粒徑液 滴的分離效率，同時(shí)也增加了裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)意味著其建設(shè)難度越大，也 意味著越容易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。一般的旋風(fēng)分離器靈活性都很差，面對不同的處理量或不同 的分離效率，都需要大范圍的重新設(shè)計(jì)，再安裝，不能在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化與改造，來 達(dá)到既滿足分離效率又節(jié)省時(shí)間與成本的目的。因此，旋流板分離器的設(shè)計(jì)在促進(jìn)小粒徑 顆粒分離效率的同時(shí)，也需要簡化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與增加其運(yùn)用的靈活性，以及降低其運(yùn)行壓 降。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型旨在提供一種加環(huán)旋流板分離器，該分離器結(jié)構(gòu)簡單，能從原理上徹 底解決小粒徑顆粒分離效率低的問題，又能降低運(yùn)行壓降，并且能根據(jù)需求進(jìn)行靈活設(shè)計(jì) 與升級改造，便于推廣。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種加環(huán)旋流板分離器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括
[0009] -筒狀的外壁，其頂端具有出口，
[0010] -內(nèi)部實(shí)體，其豎向設(shè)置在外壁內(nèi)，用來促使氣流更靠近外壁壁面流動(dòng)并加快流 體速度；
[0011] 一旋流板，其固定連接在外壁與內(nèi)部實(shí)體之間，用于攔截顆粒并促使氣流旋轉(zhuǎn)，以 及
[0012] 一分離環(huán)，其用于縮短顆粒離心運(yùn)動(dòng)的距離；
[0013] 所述分離環(huán)環(huán)向固定在所述旋流板上。
[0014] 由此，內(nèi)部實(shí)體用來促使氣流更靠近壁面流動(dòng)與加快流體速度，旋流葉片用來攔 截顆粒與促使氣流旋轉(zhuǎn)，分離環(huán)用來縮短顆粒離心運(yùn)動(dòng)的距離。分離環(huán)維持了旋流板分離 器內(nèi)流體流動(dòng)的流暢性，因此，能在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上輕松的實(shí)現(xiàn)升級改造。分離環(huán)使分離區(qū)域內(nèi) 無差異達(dá)到設(shè)計(jì)的臨界分離粒徑要求，因此本實(shí)用新型降低了臨界分離粒徑，實(shí)現(xiàn)能在更 低壓降范圍內(nèi)設(shè)計(jì)旋流板分離器。
[0015] 根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，還可以對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后 形成的技術(shù)方案：
[0016] 優(yōu)選地，所述內(nèi)部實(shí)體包括從上至下依次銜接的上部錐體、中間圓柱和倒置的下 部錐體。優(yōu)選上部錐體的底端外徑、中間圓柱的外徑和下部錐體的頂端外徑相等。優(yōu)選所述 中間圓柱的半徑r為外壁半徑R的1/5-1/3。
[0017]優(yōu)選地，所述上部錐體的母線與水平面之間的夾角α為45°-80°，所述下部錐體的 母線與水平面之間的夾角β為45°-60°。
[0018] 為了進(jìn)一步提高分離效果，所述外壁的頂端設(shè)有收縮壁，該收縮壁的出口 口徑小 于外壁的頂端口徑。同時(shí)，分離環(huán)與收縮壁可以附著被離心出來的顆粒，分離環(huán)與收縮壁上 各設(shè)環(huán)形罩，用于防止被附著的顆粒再次被氣流帶走。
[0019] 為了防止大粒徑液滴被二次夾帶，所述收縮壁和分離環(huán)上均設(shè)有環(huán)形罩，該環(huán)形 罩用于防止被附著的顆粒再次被氣流帶走。
[0020] 優(yōu)選地，所述環(huán)形罩相對分離環(huán)和收縮壁突出的長度為5cm-10cm，該環(huán)形罩與分 離環(huán)之間的夾角為30°-60°，該環(huán)形罩與收縮壁的夾角為30°-60°。
[0021] 所述收縮壁設(shè)置在分離環(huán)頂部的相同高度區(qū)域，該收縮壁的收縮坡面與豎直方向 的夾角γ為40° _50°。
[0022] 優(yōu)選地，所述分離環(huán)的數(shù)量η、高度L與安裝位置通過以下公式來確定；
[0024] 其中：dP為臨界分離粒徑;μ為動(dòng)力粘度;Pd為顆粒密度;Pg為流體密度;ut為流體切 向速度;ua為流體軸向速度;L為分離環(huán)高度;X為顆粒距中心的距離;y為相鄰分離環(huán)的間 距;s為相鄰兩個(gè)分離環(huán)之間的距離，S1+S2+. .Si. . .+Sn+Sn+1 = R，R為外壁的半徑。
[0025] 優(yōu)選地，所述旋流板主要由多個(gè)旋流板葉片組成，每個(gè)旋流板葉片相對水平面的 傾斜角度為45°-60°。
[0026] 相鄰兩塊旋流板葉片之間具有重疊區(qū)域，且相鄰兩片重疊區(qū)域的內(nèi)外寬度一致， 且同一片重疊區(qū)域的左右邊界之間的夾角Θ為5°-15°。
[0027] 優(yōu)選所述環(huán)形罩一側(cè)設(shè)有沖洗噴嘴。噴水覆蓋面位于環(huán)形罩下方，且覆蓋環(huán)形罩 區(qū)域。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0029] (1)由旋流板、分離環(huán)、收縮壁組成的顆粒分離附著體與導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，通過增加附著 面與縮短顆粒離心運(yùn)動(dòng)的距離，解決了旋流板分離器分離效率不高、臨界分離粒徑大、運(yùn)行 壓降高等問題。
[0030] (2)分離環(huán)的數(shù)量、高度與確切的安裝位置能根據(jù)設(shè)計(jì)的臨界分離粒徑與流體在 不同區(qū)域內(nèi)各個(gè)方向上的速度大小，通過運(yùn)用牛頓定律、斯托克斯定律，按照設(shè)計(jì)的計(jì)算過 程來確定，從而實(shí)現(xiàn)分離區(qū)域內(nèi)無差異達(dá)到設(shè)計(jì)的臨界分離粒徑要求。不同區(qū)域內(nèi)各個(gè)方 向上的速度大小可以利用CFD技術(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算獲得。
[0031] (3)可以直接在原有旋流板分離器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)分離效率要求，設(shè)計(jì)加裝分 離環(huán)，提高原旋流板分離器的分離效率，且不會(huì)對原有凈化系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生大的影響，因?yàn)?分離環(huán)的存在不會(huì)對原流體的流場產(chǎn)生影響。
[0032] (4)分離環(huán)與收縮壁上的環(huán)形罩通過阻擋與限制分離環(huán)與收縮壁的近壁面區(qū)域流 體速度，防止被附著的液滴顆粒被氣流二次夾帶的發(fā)生。
[0033] (5)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，建造難度不大，能在原旋流板除霧器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上輕松實(shí) 現(xiàn)升級改造，實(shí)現(xiàn)提高分離效率的同時(shí)，還能降低運(yùn)行的壓降。
【附圖說明】
[0034]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖（正剖視圖）；
[0035]圖2為圖1中徑向截面A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為加環(huán)旋流板分離器的一種旋流葉片正視圖。
[0037]在圖中：1、出口；2、收縮壁;3、沖洗噴嘴;4、分離環(huán);5、旋流板;6、外壁面;7、入口； 8、上部錐體;9、中間圓柱體；10、下部錐體；11、環(huán)形罩；12、重疊區(qū)域；13、外壁面邊界；14、上 部邊界;15下部邊界;16、中間圓柱體邊界。
中：dP為臨界分離粒徑;μ為動(dòng)力粘度； Pd為顆粒密度;Pg為流體密度;ut為流體切向速度;ua為流體軸向速度;L為分離環(huán)高度;X為 顆粒距中心的距離;y為相鄰分離環(huán)的間距;s為相鄰兩個(gè)分離環(huán)間的距離，S1+S2+. .Sl. .+Sn+sn+i = R;n為分離環(huán)的數(shù)量。
【具體實(shí)施方式】
[0039] -種加環(huán)旋流板分離器，如圖1所示，一種加環(huán)旋流板分離裝置包括旋流板5，固定 于旋流板5上的分離環(huán)4,收縮壁2,分離環(huán)4與收縮壁2上的環(huán)形罩11，