一種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器及采用該分離器的高壓分離裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器及采用該分離器的高壓分離裝置，雙側(cè)進氣的微型旋風分離器包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管頂部為旋風分離器氣體出口，內(nèi)管下部的一部分進入外管的上部，外管頂部與內(nèi)管外壁密封連接，其特征在于所述外管的外壁頂部具有兩個與所述外管的內(nèi)部連通的進氣口，各自沿所述外壁切向延伸，呈中心對稱分布。上述切向、中心對稱分布的雙側(cè)進氣口增加了有效進氣面積，提高了進氣效率，增加了介質(zhì)處理能力，減少了壓降，提升了分離效率。
【專利說明】
一種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器及采用該分離器的高壓分離裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及氣液或氣固液混合物分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器及采用該分離器的高壓分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]旋風分離器是用于多相體系分離的一種設(shè)備，工作原理為靠氣流的旋轉(zhuǎn)運動，使具有較大慣性離心力的固體顆粒或液滴甩向外壁面而被分離。旋風分離器通常包括外管與內(nèi)管，所述內(nèi)管下部的一部分進入外管的上部，內(nèi)管頂部為旋風分離器氣體出口，外管頂部與內(nèi)管外壁密封連接，所述外管包括上部的直管部分和下部的錐管部分;也可以包括上部的直管部分，中部的錐管部分和下部較小直徑的直管部分。微型旋風分離器是指外管上部的直徑在幾十一一幾百毫米的旋風分離器，當前使用的用于氣液或氣固液介質(zhì)分離的微型旋風分離器均采用單口側(cè)向進氣，需要分離的介質(zhì)一般從上部直管部分的單側(cè)向進口進入，所述被分離出的液體或液固混合物從外管底部出口排出，氣體從內(nèi)管頂部排出。這種微型旋風分離器由于僅具有一個進氣口，氣體的進氣效率低，介質(zhì)旋轉(zhuǎn)流動強度低，存在介質(zhì)未經(jīng)分離直接從內(nèi)管頂部離開的問題，在使用過程中存在分離效率低和阻力損失偏大的問題?，F(xiàn)有技術(shù)的微型旋風分離器的這些問題嚴重影響了其在工業(yè)領(lǐng)域中氣液或氣固液分離裝置中的應(yīng)用，造成氣液或氣固液分離裝置存在體積過大(材料消耗量大)、分離效率低下、阻力損失偏大、占地面積偏大、連續(xù)運轉(zhuǎn)時間有限等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，采用中心對稱分布的雙側(cè)進氣口，大大提高氣體(介質(zhì))處理能力、進氣效率和介質(zhì)分離效率，同時減少阻力損失。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0005]—種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管頂部為旋風分離器氣體出口，內(nèi)管下部的一部分進入外管的上部，外管頂部與內(nèi)管外壁為密封連接的水平面，其特征在于所述外管的外壁頂部具有兩個與所述外管的內(nèi)部連通的進氣口，各自沿外壁切向延伸，呈中心對稱分布。
[0006]所述進氣口包括入口處和與外壁接合的連接處。
[0007]所述進氣口沿所述外壁水平切向延伸，所述入口處的高度等于所述連接處的高度。
[0008]所述進氣口沿所述外壁斜切向延伸，所述入口處的高度大于所述連接處的高度。
[0009]所述進氣口與所述水平面的夾角為小于10°。
[0010]所述夾角為3?6。。
[0011 ] 所述進氣口為喇叭口，所述入口處的口徑大于所述連接處的口徑。
[0012]—種高壓分離裝置，其特征在于包括一組或多組通過并聯(lián)方式設(shè)置的上述的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器。
[0013]所述雙側(cè)進氣的微型旋風分離器分為3組，共24個，每組分為兩排設(shè)置在所述高壓分離裝置的塔體上部的圓周上。
[0014]所述高壓分離裝置還包括隔板、破沫網(wǎng)或復(fù)合層脫液器，所述隔板位于所述雙側(cè)進氣的微型旋風分離器上方，外周與塔體內(nèi)壁密封連接，隔板上設(shè)有通孔與所述旋風分離器氣體出口相通，所述破沫網(wǎng)位于所述隔板下方塔體內(nèi)的中上部，外周與塔體內(nèi)壁連接，所述外管貫穿所述破沫網(wǎng)。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0016]本發(fā)明的一種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，由于設(shè)置了兩個沿外壁切向延伸并與外管內(nèi)部連通的進氣口，介質(zhì)就可以分別從兩個進氣口進入所述分離器內(nèi)，加大介質(zhì)處理能力。兩個進氣口呈中心對稱分布，使得從每個進氣口進入的介質(zhì)都沿外管內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)流動相同的距離后與另一個進氣口的新鮮氣流匯合，交匯時氣流耦合疊加致流體速度增加、旋流獲得強化，且保持兩個進氣口處的氣流強度相同，從而介質(zhì)在內(nèi)外管之間形成均一、穩(wěn)定、加強的流動。因此，切向、呈中心對稱分布的兩個進氣口增加了有效進氣面積及介質(zhì)處理能力，提高了進氣效率，減少了壓降，提升了分離效率。
[0017]優(yōu)選的，所述進氣口沿所述外壁水平切向延伸，使得氣流沿水平方向進入內(nèi)外管之間，氣流水平旋轉(zhuǎn)流動的強度不斷被后續(xù)進入的介質(zhì)增加，提升介質(zhì)分離效率。
[0018]優(yōu)選的，所述進氣口相對于外管斜切向分布，使得氣流從入口處斜向下流向連接處進入內(nèi)外管之間，借助氣流本身的重力加快進氣速率。
[0019]優(yōu)選的，上述斜切向延伸的進氣口與外管頂部與內(nèi)管外壁密封連接的水平面的夾角小于10°，更優(yōu)選的為3?6°，使得進氣速率提高的同時保證了分離效率。
[0020]優(yōu)選的，所述進氣口為喇叭口，口徑且自進氣口處縮減形成外寬內(nèi)窄的入口，進一步增大氣流速率。
[0021]采用上述一組或多組雙側(cè)進氣的微型旋風分離器的高壓分離裝置，具有體積較小、介質(zhì)處理能力大、分離效率高、阻力損失小、占地面積小、大大提高連續(xù)運轉(zhuǎn)時間的效果，可實現(xiàn)高效、節(jié)能(低阻力)、長周期安全運轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器的三維視圖；
[0023]圖2為圖1的局部剖視圖；
[0024]圖3為本發(fā)明另一實施例的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器的三維視圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實施例的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器的俯視圖；
[0026]圖5為具有喇叭口的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器的實施例的俯視圖；
[0027]圖6為圖5的三維視圖；
[0028]圖7為本發(fā)明實施例的具有雙側(cè)進氣的微型旋風分離器的高壓分離裝置的縱向剖視圖；
[0029]圖8為圖7的局部三維視圖；
[0030]附圖標記:[0031 ] 1-內(nèi)管;2-外管;3-進氣口； 3 ’ -進氣口 ；4-入口處;5_旋風分離器氣體出口 ； 6_雙側(cè)進氣的微型旋風分離器;7-高壓分離裝置;8-塔體;9-破沫網(wǎng)隔板;10-隔板；11-塔體氣體出口 ； 12-塔體混合物入口 ； 13-塔體液固出口 ； 14-耳板；15-連接處；16-外管直管；17-外管錐管；18-外管較小直徑直管；19-喇叭口 ； 20-直管口 ； 21-銜接部分。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明進行進一步的解釋。
[0033]本發(fā)明實施例的一種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器6，如圖1和圖2所示，包括內(nèi)管I與外管2，所述內(nèi)管I為直通管;外管2包括上部直管16、中部錐管17以及下部較小直徑直管18。所述內(nèi)管I頂部為旋風分離器氣體出口5，內(nèi)管I下部的一部分進入外管2的上部直管16，外管2的頂部與內(nèi)管I的外壁之間為封閉連接。所述外管2的外壁頂部具有兩個與所述外管2的內(nèi)部連通的進氣口 3和3'，每個進氣口各自沿所述外壁切向延伸，呈中心對稱分布。這樣待分離的氣液或氣液固混合物就可以分別從兩個進氣口3和3'進入所述分離器內(nèi)，都沿外管2的上部直管16內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)流動相同的距離后與另一個進氣口3'或3的氣流匯合，交匯時氣流耦合疊加，從而在內(nèi)管I和外管2之間形成均一、穩(wěn)定、加強的流動。綜上所述，雙側(cè)進氣口3和3'的面積大于單側(cè)進氣口面積(相同口徑時)，提高了進氣量和進氣效率，從而具有較小的壓降和阻力損失。進一步的雙側(cè)進氣口3和3'呈切向、中心對稱分布，加強了內(nèi)外管間氣流的旋轉(zhuǎn)強度，內(nèi)管I與外管2之間無需設(shè)置導流裝置即可實現(xiàn)較強的分離效果，簡化了分離器結(jié)構(gòu)。
[0034]所述進氣口3d'位于所述外管2的上部直管16外壁頂部，是盡可能增加介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)流動長度及有效分尚長度，從而在有效的分尚空間內(nèi)液滴或固體顆粒與外管2的內(nèi)壁多次碰撞、消耗運動能量而使液滴或固體顆粒墜下，實現(xiàn)高效的分離。
[0035]如圖2所示，所述進氣口3、3'包括入口處4和與外壁切向接合的連接處15。優(yōu)選的其為水平切向延伸或斜切向延伸。本實施例為沿所述外管2的外壁水平切向延伸的進氣口3,37，所述入口處4與所述連接處15的高度相等，如圖2所示;如圖3所示的另一實施例中進氣口 3、3'沿所述外管2的外壁斜切向延伸，所述入口處4的高度大于所述連接處15的高度。這兩種切向布置的分離器的俯視圖相同，如圖4所示。這樣設(shè)置的目的是減少入口段的阻力損失、增強氣流旋轉(zhuǎn)流動強度，使得不斷進入的氣流在連接處15可以連讀地補充之前進入的旋轉(zhuǎn)氣流的強度，提升介質(zhì)分離效率。另外，斜切向分布的進氣口 3、3'由于使氣流沿斜向下方向進入外管2內(nèi)，氣流會借助本身的重力，因此還會起到加快氣流的進入速率的作用。但是斜切向的角度不是越大越好，如果角度太大例如45°，那么大部分混合物進入內(nèi)管I與外管2之間后會弱化旋流而直接沿外管2的內(nèi)壁流下，無法實現(xiàn)氣、液、固的有效分離。
[0036]優(yōu)選的，所述斜切向延伸的進氣口3、3'與外管2頂部與內(nèi)管I外壁密封連接的水平面的夾角為小于10°，更優(yōu)選的為3?6°。如圖3和圖6所示，進氣口3、3'的中心軸線與和所述水平面平行的線的夾角(Θ)既為所述斜切向延伸的進氣口3、3'與外管2頂部與內(nèi)管I外壁密封連接的水平面的夾角，Θ為6°。
[0037]優(yōu)選的，所述進氣口 3、3'為喇叭口，如圖5所示，所述進氣口 3、3'為圓柱形入口，包括三段:喇叭口 19、直管口 20和銜接部分21，其中喇叭口 19為外寬內(nèi)窄，其末端口徑略大于直管口 20的口徑，增加進氣量同時加快氣流流速，銜接部分21連接喇叭口 19和直管口 20又形成第二段喇叭口，進一步加快氣流流速。當然喇叭型的進氣口可以為水平切向延伸或斜切向延伸，如圖6所示，所述進氣為斜切向延伸的喇叭口，從而兼具了喇叭口和斜切向延伸的優(yōu)點。另外，所述進氣口3、3'可以為方管形或圓柱形或其它形狀，可根據(jù)實際需要設(shè)計。
[0038]如圖7所示，一種高壓分離裝置7，包括雙側(cè)進氣的微型旋風分離器6，其位于塔體8上部，底部用耳板14固定，中部穿過破沫網(wǎng)隔板9，頂部穿過隔板10的通孔，旋風分離器氣體出口 5位于隔板1的上方。塔體中部具有塔體混合物入口 12，塔體頂部具有塔體氣體出口11，塔體底部具有塔體液固出口 13，塔體混合物入口 12下方即塔體的下部作為儲液罐使用。液面的位置對系統(tǒng)的運行性能有很大的影響:液面過高，會造成氣體帶液而對循環(huán)壓縮機產(chǎn)生損壞;液面過低，容易發(fā)生高壓系統(tǒng)中的氣體竄入低壓系統(tǒng)而發(fā)生爆炸事故，加大高分裝置的操作難度。
[0039]如圖8所示，一種高壓分離裝置7的實施例，在其內(nèi)并聯(lián)布置了3組，共24個雙側(cè)進氣的微型旋風分離器6，每組8個分為兩排設(shè)置，分布在塔體8上部的圓周上，外管2貫穿所述破沫網(wǎng)隔板9，其底端出口位于破沫網(wǎng)隔板9下方，在塔體混合物入口 12高度上均勻的設(shè)有三塊兩端分別固定在塔體內(nèi)壁上的耳板14。內(nèi)管I和外管2的尺寸需要根據(jù)入口條件確定，使每個雙側(cè)進氣的微型旋風分離器6的入口速度大于15m/s。布置24個雙側(cè)進氣的微型旋風分離器6產(chǎn)生的阻力損失估計有400Pa，不會超過100Pa(考慮不確定因素后的估計值)，遠小于常規(guī)高分系統(tǒng)的允許壓降值(50kPa)，可以實現(xiàn)大幅度的節(jié)能。
[0040]采用本發(fā)明的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器6的高壓分離裝置7的工作原理如下:
[0041]待分離的氣液固介質(zhì)混合物流從中部的塔體混合物入口12進入高壓分離裝置7內(nèi)，穿過破沫網(wǎng)隔板9后除去大粒徑的液滴和固體顆粒，剩余的混合物流沿雙側(cè)進氣口3和3'分別進入內(nèi)外管之間，分別旋轉(zhuǎn)半周后與另一進氣口的混合物流交匯，介質(zhì)的流動強度增加，混合物流繼續(xù)沿外管2的上部直管16的內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下進行氣固液分離。密度大的液滴和固體顆粒在離心力作用下被甩向外管2內(nèi)壁，并在重力作用下，沿外管2的中部錐管17和下部較小直徑直管18流出分離器，儲存在高壓分離裝置7下部的儲液罐中，最終從塔體液固出口 13流出所述高壓分離裝置7。同時分離形成的凈氣體從旋風分離器氣體出口 5離開，進入隔板10上方的集氣室，獲得較為純凈的氣體產(chǎn)品，最后從塔體氣體出口 11流出高壓分離裝置7，進入后續(xù)工藝裝置。
[0042]旋風分離器的雙側(cè)進氣口設(shè)置增大了進氣面積，從而減小氣體的入口流動阻力損失。進一步的雙側(cè)進氣口的位置布置成切向、中心對稱分布，使得介質(zhì)旋轉(zhuǎn)至匯合處形成加強的耦合渦流，從而大幅的提升旋風分離器的分離效率。另外，所述分離器尺寸較小，從而使采用該旋風分離器的高壓分離裝置的體積也較小、占地面積小同時阻力損失小，對粒徑較小的介質(zhì)分離效率也很高、連續(xù)運轉(zhuǎn)時間長。
[0043]應(yīng)當指出，以上所述【具體實施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，例如進氣口的形狀、旋風分離器的個數(shù)、進氣口的傾斜角度等均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管頂部為旋風分離器氣體出口，內(nèi)管下部的一部分進入外管的上部，外管頂部與內(nèi)管外壁為密封連接的水平面，其特征在于所述外管的外壁頂部具有兩個與所述外管的內(nèi)部連通的進氣口，各自沿外壁切向延伸，呈中心對稱分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，其特征在于所述進氣口包括入口處和與外壁接合的連接處。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，其特征在于所述進氣口沿所述外壁水平切向延伸，所述入口處的高度等于所述連接處的高度。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，其特征在于所述進氣口沿所述外壁斜切向延伸，所述入口處的高度大于所述連接處的高度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，其特征在于所述進氣口與所述水平面的夾角為小于10°。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，其特征在于所述夾角為3?6°。7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一所述的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器，其特征在于所述進氣口為喇叭口，所述入口處的口徑大于所述連接處的口徑。8.—種高壓分離裝置，其特征在于包括一組或多組通過并聯(lián)方式設(shè)置的權(quán)利要求1-7之一所述的雙側(cè)進氣的微型旋風分離器。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓分離裝置，其特征在于所述雙側(cè)進氣的微型旋風分離器分為3組，共24個，每組分為兩排設(shè)置在所述高壓分離裝置的塔體上部的圓周上。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高壓分離裝置，其特征在于包括隔板、破沫網(wǎng)或復(fù)合層脫液器，所述隔板位于所述雙側(cè)進氣的微型旋風分離器上方，外周與塔體內(nèi)壁密封連接，隔板上設(shè)有通孔與所述旋風分離器氣體出口相通，所述破沫網(wǎng)位于所述隔板下方塔體內(nèi)的中上部，外周與塔體內(nèi)壁連接，所述外管貫穿所述破沫網(wǎng)。
【文檔編號】B04C5/04GK105903580SQ201610270428
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】何伯述, 孫淑園, 段志鵬
【申請人】北京源誠工業(yè)安全技術(shù)有限公司