一种双锥体结构的旋风分离器

技术领域

本发明属于机械领域，特别涉及一种双锥体结构的旋风分离器。

背景技术

旋风分离器是用于将气体和固体进行分离的的装置，在石油化工、燃煤发电等现代工业领域被广泛地用于固体物料颗粒或灰尘颗粒与气体的分离。旋风分离器结构简单、操作方便，但是其内部气流和固体颗粒运动较为复杂，颗粒气流从旋风分离器入口沿切向进入在内部旋转形成双旋涡结构，在离心作用下固体颗粒向壁面移动与壁面发生碰撞，并向下移动从下部的出料口被分离，气流则从上部的排气口被分离出去。旋风分离器的分离效率是评价旋风分离器性能的重要指标，在装置运行使用过程中，旋风分离器的进口部分往往因为距离排气口太近，导致从入口进入的固体颗粒尤其是从排气口上部进入的一部分颗粒，无法在装置内部停留较长时间，不能在离心离作用下被分离，而是直接随着气流从进气口向排气口移动，这种短路气流现象的存在会使得颗粒流的一小部分从排气口逸散出去从而导致分离效率低下。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种双锥体结构的旋风分离器，降低了短路气流效应引起的负面影响，较好地改善颗粒在装置内部分离状况，提高了固体颗粒的分离效率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种双锥体结构的旋风分离器，包括筒体，筒体顶部设置有上锥体，所述上锥体顶部设置有排气口，所述筒体侧部设置有进气口，所述筒体底部设置有锥体，锥体上设置有出料口；所述上锥体形状为圆台，锥体形状为倒置的圆台。其中上锥体与筒体上部连接，增加进气口与排气口之间的距离，延长部分向上移动的颗粒在装置内的停留时间。锥体与筒体下部连接，颗粒在离心作用下沿锥体壁面下落，同时锥体上表面与侧面所呈角度大于45度，这样更方便颗粒物从锥体壁面下落。筒体的气体和颗粒流，由于气固两相密度差异在离心力作用下固体颗粒相向筒体壁移动，气体与颗粒两相逐渐分离。在重力和离心力的共同作用下，大部分固体颗粒沿筒体壁螺旋向下移动至锥体部分，并开始沿锥体壁面螺旋下移至集料管段通过出料口离开旋风分离器，气体则通过排气管段经排气口离开旋风分离器。小部分固体颗粒运动至上锥体部分旋转分离。

进一步，所述上锥体与排气口之间设置有排气管段。排气管段与上锥体上部连接气体从该部分的排气口离开旋风分离器。

进一步，所述筒体与进气口之间设置有进气管段。其中进气管段，气体和固体混合相从该部分的进气口进入旋风分离器；筒体与进气管段沿切向进行连接，气体和颗粒流进入后在此部分高速旋转两相逐渐分离。

进一步，所述出料口设置在锥体底部。

进一步，所述锥体与出料口之间设置有集料管段。集料管段与锥体底部连接，固体颗粒从该部分离开旋风分离器。

进一步，所述上锥体高度为30～40mm。

进一步，所述上锥体上底面直径为80～90mm。

进一步，所述上锥体下底面直径为170～180mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明在传统旋风分离器筒体上部分增设上锥体结构，该结构的添加为向上运动朝排气口迁移的一小部分颗粒在装置内分离提供了更大的悬浮空间，减小了短路气流对分离效率的负面影响，一定程度上提高了旋风分离器的分离效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的立体图；

图3为具体实施例中本发明改进前后颗粒流向数据对比图。

1-进气口、2-进气管段、3-排气管段、4-排气口、5-上锥体、6-筒体、7-锥体、8-集料管段、9-出料口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

如图1和图2所示，气体和固体颗粒流从进气口1经进气管段2沿切向进入筒体6，在离心力的作用下气体和固体颗粒开始旋转，由于二者密度不同，密度较大的固体颗粒相运动至筒壁区域形成外旋涡，密度较小的空气集中在中间区域形成内旋涡。此外从进气口2上部进入的颗粒一部分运动至上锥体5区域处，同样在离心力的作用下与气体分离。在重力和离心力的共同作用下，在上锥体5和筒体6内被分离的颗粒螺旋下降至锥体7区域，并持续沿锥体7壁面螺旋运动至集料管段8，最后通过出料口离开旋风分离器。气体则通过排气管段3经排气口4排出旋风分离器。从进气口1上部进入的颗粒具有向排气管段3运动迁移的趋势，上锥体5结构为该部分颗粒提供了一个悬浮空间，延长了该部分颗粒向排气管段3运动的时间，使其能够在离心力的作用下尽可能地与气流分离，减少从排气口逸出的颗粒数量，有利于提高气固分离效率。同时，锥体上表面与侧面所呈角度大于45度，这样更方便颗粒物从锥体壁面下落。

比较例：

如图3所示，使用fluent商业软件对旋风分离器改进前后进行模拟，二者均以进口速度12m/s，颗粒质量流量为10

本发明在旋风分离器筒体上部增设上锥体结构，为向上移动的部分颗粒提供了悬浮空间，增加了该部分颗粒在离心力作用下的分离时间，其结构简单且能够有效地较大幅度提高旋风分离器的分离效率。