阅读说明：本技术 一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的装置与方法 (Device and method for eliminating dust back mixing in ash bucket of cyclone separator ) 是由 张攀 陈光辉 王伟文 李建隆 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的装置与方法,属于非均相分离和环保领域。将导流管设置在分离器中心并插入灰仓中,灰仓中的气体被直接引出分离器或重新引入分离器入口,不仅彻底消除了灰斗中粉尘颗粒的返混的问题,还可以有效地减低分离器中气体旋进涡核的进动幅值,减轻了气流对分离器壁面上颗粒的扰动。本发明中,含尘气体进入分离器后,粉尘颗粒依靠离心力与气流分离,粉尘被推向壁面,并跟随气流一起进入圆锥筒体；绝大部分净化后的气流反向从排气管排出分离器,部分气流继续携带粉尘颗粒进入灰斗；大部分粉尘颗粒沉积在灰斗底部,少部分粉尘颗粒跟随进入灰斗中的气体进入中心引流管；中心引流管中的气体重新引入分离器入口重新分离。分离器系统的切割粒径达到0.8μm,总分离效率达到99.1％。本发明提出的转置和方法可以彻底避免了灰仓中粉尘颗粒的返混,同时降低了中心气体旋进涡的进动幅值,大幅提高了分离器的分离效率,降低了切割粒径,同时没有二次污染问题。(The invention discloses a device and a method for eliminating dust back mixing in an ash bucket of a cyclone separator, belonging to the field of heterogeneous separation and environmental protection. The guide pipe is arranged in the center of the separator and inserted into the ash bin, and the gas in the ash bin is directly led out of the separator or is led into the inlet of the separator again, so that the problem of back mixing of dust particles in the ash bucket is thoroughly solved, the precession amplitude of the gas in the separator which swirls into a vortex core can be effectively reduced, and the disturbance of the gas flow to the particles on the wall surface of the separator is reduced. In the invention, after dust-containing gas enters a separator, dust particles are separated from gas flow by virtue of centrifugal force, and dust is pushed to a wall surface and enters a conical cylinder along with the gas flow; most of the purified air flow is reversely discharged out of the separator from the exhaust pipe, and part of the air flow continuously carries dust particles into the ash bucket; most of dust particles are deposited at the bottom of the ash bucket, and a small part of dust particles enter the central drainage tube along with the gas entering the ash bucket; the gas in the central draft tube is reintroduced into the inlet of the separator for re-separation. The cutting particle size of the separator system reaches 0.8 mu m, and the total separation efficiency reaches 99.1 percent. The transposition and the method provided by the invention can thoroughly avoid the back mixing of dust particles in the ash bin, simultaneously reduce the precession amplitude of the central gas precession vortex, greatly improve the separation efficiency of the separator, reduce the cutting particle size and simultaneously have no secondary pollution problem.)

一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的装置与方法

技术领域

本发明公开了一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的装置与方法，属于非均相分离和环保领域。

背景技术

旋风分离器是新能源、化工、环保等领域用于气固分离，实现对颗粒物料有效回收、降低颗粒物排放的重要过程装备。分离器的分离效率对各种工艺过程的安全平稳运行和环境质量控制都有着重要影响。旋风分离器通过含尘气体由切向进入分离器产生旋转运动，依靠离心力将离散相灰尘甩向壁面，近壁面附近向下运动的气体将已分离的粉尘颗粒带到分离器椎体后，灰尘进入灰仓被收集。然而，进入灰仓的气体会夹带部分灰尘，特别是细小灰尘重新进入分离器主体中，形成粉尘返混，降低了分离效率。因此，探索抑制粉尘返混的有效装置和方法对提高分离效率至关重要。

专利申请号CN201720391322.2公开了一种水浴式防落尘返混多管旋风超净化除尘装置，该除尘器本体由多管旋风子并联构成，在除尘器本体下方连接有公共灰仓水浴捕集室，颗粒进入灰仓后被水浴捕集，能有效地防止了落尘返混，但是灰尘进入水浴中形成灰浆必将导致二次污染、带来二次净化等问题。

专利申请号CN10427014A公开了一种为高入口颗粒浓度设计的直筒型旋风分离器，该分离器主要由矩形进气管、排气管和排料管组成。含高浓度颗粒的气流进入旋风分离区后，分离出来的颗粒经过自由沉降后，一部分颗粒在堆积段形成有一定坡度的颗粒堆，其余则由排料口排出。直筒型旋风分离器通过对排料口尺寸的控制，可以防止气流进入排尘口，避免了排料口附近的部分颗粒返混，但是本质上不稳定的旋转气流对开放的颗粒料堆会产生强烈的吹扫作用，颗粒返混更加难以控制。

专利申请号CN102039226A和CN201120094524.4都公开了一种带有防返混锥的旋风分离器，在旋风分离器灰斗入口处安装防返混锥，它将传统旋风分离器灰斗气流中心向上的流动模式改变为绕防返混锥的周边环行向上的流动方式，从而可以增加防返混锥周边环隙中颗粒或者液滴的分离能力，减小灰斗中颗粒或者液滴的返混夹带，达到提高分离效率的目的。尽管这种方式由于减少了灰仓中气流的轴向速度，进而减少了颗粒返混，但还是难以从根本上避免颗粒返混夹带。

专利申请号CN101391239公开了一种多效旋风分离器。该分离器由一级、二级预分离螺旋管和由上部圆筒体、螺旋形顶盖板、下部倒圆锥筒体构成的主体组成。含尘气体经预分离螺旋管进入分离器上部圆筒体内螺旋向下运动，在节流稳流锥的作用下，大部分内侧流体折返向上形成内旋流，经排气口排出；少量外侧气体携带分离到壁面附近的颗粒通过节流稳流锥与圆筒体之间的环隙经下部倒圆锥筒体，进入灰仓。该专利设想：在灰仓内，向边缘分散流动的气体与惯性向下的粉尘颗粒产生分离，气体进入顶盖板外侧，经四根回流支管汇集至中心吸管，重新回到下部倒圆锥筒体内，以消除下灰环夹带。然而，灰仓内气流速度小，要实现气体与粉尘的分离非常困难，粉尘容易经吸气回流管重新进入内涡旋，导致分离效率降低。

因此，研究抑制粉尘返混的方法，提高分离器的分离效率，仍然是现阶段本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的装置与方法。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的装置，包括：至少一圆柱筒体1；至少一倒圆锥筒体2；至少一灰仓3；至少一排气管5；至少一回流管6；至少一进气管7；所述圆柱筒体1、所述倒圆锥筒体2、所述排气管5和所述进气管7构成分离器主体；所述圆柱筒体1、所述倒圆锥筒体2和所述灰仓3依次连接；所述进气管7安装在所述圆柱筒体1侧边上方；所述排气管5从所述圆柱筒体1正上方***；至少一中心导流管4；所述中心导流管4一端在灰斗入口下方，另一端在排气管出口。

现有技术中，防返混锥、直筒型旋风分离器或多效旋风分离器对粉尘返混的控制能力有限，不能从根本上消除粉尘返混；水浴式防落尘返混方法虽然可以通过液体捕集消除粉尘返混，但带来二次污染的问题。

与现有技术相比，本发明提出的消除粉尘返混的装置中，气体携带被分离的粉尘进入灰斗中后，大部分粉尘颗粒依靠重力沉降落在灰斗底部。部分没有及时沉降的粉尘跟随进入灰斗中的气体进入中心导流管，这部分气体不再进入分离空间，而是从中心导流管排出分离器，或通过回流管并重新引入分离器入口，从而彻底消除了粉尘返混夹带。同时，进入中心导流管中的粉尘依靠团聚、离心分离作用，进一步捕集。因此，通过本发明的装置，可以彻底消除了灰仓中的粉尘返混夹带问题，极大地提高了分离器的分离效率。

优选地，所述进气管7与所述圆柱筒体1切向连接。所述进气管7可以是单个或反对称设置两个。

优选地，所述中心导流管4的直径为所述排气管5直径的5％-20％。

优选地，所述中心导流管4的高度为所述分离器主体高度的110％-150％。

优选地，所述中心导流管4***所述灰仓3中的长度为所述灰仓3高度的5％-50％。

优选地，所述中心导流管4与所述排气管5通过支架焊接连接；所述中心导流管4与所述灰仓3通过支架焊接连接。

第二方面，本发明提供一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的方法，其特征在于包括以下过程：含尘气体从进气口进入分离器圆柱筒体中；依靠离心力粉尘颗粒与气流分离，粉尘被推向壁面，并跟随气流一起向下进入圆锥筒体；绝大部分净化后的气流从圆锥筒体中心反向流进排气管后排出分离器，部分气流继续携带粉尘颗粒进入灰斗；在重力的作用下，大部分粉尘颗粒沉积在灰斗底部，少部分粉尘颗粒跟随进入灰斗中的气体进入中心引流管；在中心引流管中，气体旋流流入排气管排出，并重新引入分离器入口；同时粉尘依靠碰撞聚并、离心分离、重力沉降也得到进一步分离。

本发明的主要特点包括：完全消除了灰斗中粉尘返混问题；分离效率更高。与传统旋风分离器相比，本发明提出的装置和方法还可以有效地减低旋进涡核的进动幅值，减低了气流对分离器壁面上颗粒的扰动，从而提高了分离效率。由上述特点可知，一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的装置与方法可以完全消除灰仓中的粉尘夹带，减低涡核进动幅值，提高分离效率。

与现有通过防返混锥、直筒型旋风分离器或多效旋风分离器减低粉尘返混相比，本发明能更有效地消除粉尘返混。与现有水浴式防落尘返混相比，本发明提出的装置和方法没有二次污染问题，实现消除粉尘返混的方式更经济、更有效。

优选地，所述中心导流管4中的气体直接从所述排气管5中排出，或通过回流管6重新引入所述进气管7。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明消除灰斗中粉尘返混的旋风分离器装置示意图；

图2是没有设置消除粉尘返混中心引流管及回流管的旋风分离器装置示意图；

其中：1--圆柱筒体；2--倒圆锥筒体；3--灰仓；4--中心引流管；5--排气管；6—回流管；7--进气管。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明技术细节通过下述实施例做详细的说明。

分离效率＝被灰仓捕集的粉尘颗粒物质量/流入分离器的粉尘颗粒物质量×100％。

实施例1

如图1所示为本发明的一种消除灰斗中粉尘返混的旋风分离器装置，包括圆柱筒体1、倒圆锥筒体2、灰仓3、中心导流管4、排气管5、回流管6和进气管7，所述圆柱筒体1与倒圆锥筒体2、灰仓3依次相连，所述进气管7由切向与圆柱筒体1相连，所述排气管5由轴向***圆柱筒体1，所述灰仓3中气体从中心导流管4中引出。优选的，中心导流管4中的气体直接从排气管排出或通过回流管6重新引入进气管。

本发明设备的使用方法为：将含有<200g/m³颗粒浓度(每立方米气体中含有小于200g粉尘颗粒)的工业尾气经进气口，以15～25m/s的速度送入分离器主体，进行气固分离，分离后得到的净化气体逆流经分离器主体从排气管排出，部分气体携带粉尘颗粒进入灰仓，大部分粉尘颗粒依靠重力沉降落到灰仓底部，少部分细微颗粒随气体进入中心引流管。中心引流管中的气体直接从排气管中排出或重新引回进气管，完成整个气固分离过程，分离系统实现90～99.5％的粉尘颗粒分离。

实施例2

将粉尘颗粒浓度为10g/m³，粉尘颗粒的中位粒径为9.2μm(具体颗粒粒度分布见表1)，温度为20℃的气固混合物，以15m/s的速度送入分离器中。分离器圆柱筒体直径为90mm，圆柱筒体高度为135mm，排气管直径为45mm，排气管高度为135mm，排气管出入深度为45mm，进气管截面为矩形，其尺寸为22mm×45mm，圆锥体下端面直径为45mm，圆锥体高度为225mm，中心导流管直径9mm，中心导流管高度460mm，中心引流管***灰仓入口以下10mm，灰仓高度为180mm。在离心力作用下，粉尘颗粒被分离，并被少部分气体代入灰仓。进入灰仓的气体从中心引流管中引出，并从排气管中排出。系统的分离效率达到93.8％，切割粒径为1.5μm，具体的颗粒分级效率见表1。

实施例3

进入灰仓的气体从中心引流管中引出，并被重新引入分离器入口。其余参数同实施例2。测得的系统分离效率为99.1％，切割粒径为0.8μm，具体的颗粒分级效率见表1。

对比例1

如图2所示，不设中心导流管。将粉尘颗粒浓度为10g/m³，粉尘颗粒的中位粒径为9.2μm(具体颗粒粒度分布见表1)，温度为20度的气固混合物，以15m/s的速度送入分离器中。分离器尺度同实施例2，系统的分离效率达到88.6％，切割粒径为2.1μm，具体的颗粒分级效率见表1。

表1实施例2～3和对比例1的总分离效率和颗粒分级效率

从实施例结果可以看出，本发明通过设置中心引流管，彻底避免了灰仓中粉尘颗粒的返混，同时降低了中心旋进涡的进动幅值，大幅提高了分离器的分离效率，降低了切割粒径。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。