专利名称：采用管道沉降的气固分离方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气固分离的技术方法，具体说是涉及一种采用管道沉降的气固分离方法。
背景技术：
气固分离技术是常用技术，在各工业生产领域及日常生活中广泛使用。气固分离技术 主要涉及两大类技术气料分离技术和除尘技术。
现有的气料分离技术在风力输送系统中被广泛应用，常用的设备有切向落料器、旋风 落料器等，其主要缺点是分离精度差， 一般不超过99%，而且对被输送物料的破碎比较大， 在一些场合，往往不得不采用高精度的除尘器进行气料分离。
现有的除尘技术种类繁多，目前国内外较成熟使用的除尘技术主要有两大类离心除 尘技术和滤材除尘技术，离心除尘技术的典型代表是旋风除尘器，滤材除尘技术的典型代 表是布袋除尘器和滤筒除尘器，上述除尘器在各领域广泛应用。此外静电除尘技术和湿式 除尘技术在许多场合也有广泛应用，尤其是发电厂、钢厂的大型燃煤锅炉的烟气除尘。
但是，传统除尘技术存在明显缺陷，如旋风除尘器除尘效率低，除尘效率一般不超过 95%,而且在固相物质的长时间高速冲刷下管壁容易被磨穿，使除尘器失效。布袋除尘器 和滤筒除尘器除尘效率高， 一般可达99%以上，使用广泛，但布袋除尘器和滤筒除尘器除 尘结构复杂，体积庞大；而且在工作过程中需要经常清刷滤材，例如定时利用反吹风将滤 材上面粘附的灰尘清除，否则除尘器压力损失逐步增大，导致除尘器失效；布袋除尘器和
滤筒除尘器的滤材易破损，而且破损之后不易被发现，大大影响了除尘器的使用效果，并 且更换布袋或滤筒劳动强度大，工作条件恶劣，尤其对于大型除尘器，布袋或滤筒的数量
往往有数千之多；布袋除尘器和滤筒除尘器一般对进口固相物质浓度有要求，进口固相物 质浓度不宜过大，因为进口固相物质浓度大，除尘器的滤材工作压力大，清理不及时，除 尘器工作性能大大降低。而静电除尘，体积大、结构复杂，技术要求高。
现有离心除尘技术和滤材除尘技术存在的另一个主要缺陷是除尘设备的压力损失大， 可达数千Pa，压力损失大意味着除尘系统能耗大，而且离心除尘技术存在着除尘效率越高， 压力损失越大的特点。
随着经济发展，社会进步，对环境保护提出了越来越高的要求，原有除尘技术的不足 之处越来越明显。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有气固分离技术中所存在的不足之处而提供一种采用 管道沉降的气固分离方法，该方法可以用于气料分离技术过程，也可以用于除尘技术过程。 本发明的另一目的是提供一种采用管道沉降的气固分离设备。
本发明的技术方案是 一禾中采用管道沉降的气固分离方法，首先利用水平沉降管道 对随气流运动的固相物质进行前进过程中的动态水平沉降，即通过水平沉降使大部分固相 物质在气流的带动下沿水平管道底部前行，并随气流送入分离箱体，固相物质在分离箱体 中靠自重和惯性力与气流分离后通过分离箱体下面的出灰口送出，气流则穿过分离箱体上 方的滤板后排放。
含固相物质的气流在水平沉降管内的前进速度是使固相物质能边沉降边前行但又不 在水平沉降管内堆积，其风速一般为2 14m/s。
为提高分离精度，固相物质在进入分离箱体前可先经过减速器减速后再随气流进入 分离箱体。
一种管道沉降的气固分离设备，它包括水平沉降管、位于水平沉降管上方并与水平
沉降管连通的减速器，通过管道和减速器连通的位于减速器下方的分离箱体，在分离箱体
上口有倾斜安装的滤板。滤板是孔板或网板，其透孔率大于30%;当用于除尘系统中时，'
滤板采用滤布或滤纸。
减速器是与水平沉降管等宽的三角形、或矩形、或圆弧形的密封容器。
本发明的主要优点是-
1、 采用本发明的气固分离技术方法，分离效率高，气料分离效率可以达到99.9%以上， 除尘效率可达99%以上。
2、 采用本发明的气固分离技术方法，设备压力损失小， 一般可以控制在300Pa以下， 因此，能耗大幅降低。
3、 采用本发明的气固分离技术方法，结构简单、占地面积小，方便灵活。
4、 采用本发明的气固分离技术方法，故障率低、并且设备的磨损小，使用寿命长。
下面结合附图及实施例进一步祥述本发明。
图l是本发明的原理示意图； 图2是本发明中水平沉降管的横断面图； 图3是本发明一个气力输送及除尘系统实施例的示意图。
具体实施例方式
气固分离技术的核心是如何实现固相物质与气体的分离，在本发明中固相物质是指气 力输送系统中的被输送物料和除尘系统中的粉尘。
如图1所示，本发明是采用这样的方法实现固相物质与气体的分离在一个气力输送 系统或除尘系统中，当气流携带固相物质沿输送管道1进入水平沉降管2后，首先，利用
水平沉降管2对固相物质进狞动态的水平沉降，通过水平沉降，使大部分固相物质沿水平 沉降管2底部前行，经过减速器3减速后，固相物质随气流进入分离箱体4，固相物质在 分离箱体4依靠自重和惯性力与气流分离，通过气锁8送出系统，分离后的气流则经过滤 板5进一步过滤后，经由排气管道7排放。
如图2所示，在本实施例中，水平沉降管2是长度为L1且内壁光滑的矩形截面管道， 水平沉降管2的宽度为A，高度为B。水平沉降管2水平放置， 一端与输送管道l相连， 另一端与分离箱体4相连。水平输送管道5内的风速必须保证物料在输送过程中能够产生 沉降现象但不产生沉积现象，根据处理固相物质的具体情况，水平输送管道5的风速一般 为2 14m/s。为了便于固相物质沉降，水平沉降管2的长度Ll 一般不低于水平沉降管2 的高度B的5 25倍。
减速器3可以有效地提高固相物质在水平沉降管2内的沉降效果，并可以降低固相物 质水平运动的速度，便于气固分离。减速器3置于水平沉降管2的上部，靠近分离箱体4 的一侧，减速器3与水平沉降管2等宽，可以采用如图l所示三角形的形状，也可以采用 矩形、圆弧形等形状的密闭容器。
分离箱体4是一个密闭容器，分离箱体4的断面尺寸远大于水平沉降管2，形状呈自
下向上逐渐张大的喇叭状，分离箱体4的下部装有气锁8，气锁8使固相物质可以排出分
离箱体4，而气流不能通过。分离箱体4的长度L2 —般不低于水平沉降管2的高度B的5
倍，以保证滤板5有足够的通流面积，从而降低风速，避免固相物质被气流带走。分离箱
体4的高度Bl不低于水平沉降管2的高度B的5倍，以保证能够在分离箱体3内部形成
易于微小固相物质分离的气流涡旋状态。
分离箱体4的上部倾斜安装有滤板5，空气从分离箱体4进入排气管道7必须经过滤
板5的过滤，在气料分离系统中，滤板5可以用孔板、网板制成，其透孔率不低于30%, 在除尘系统中，滤板5可以用滤布、滤纸制成。
为避免滤板5被固相物质堵塞，滤板5的背风面安装有若干排喷头6，利用压缩空气 定时喷吹滤板5，使滤板5保持畅通。
本发明的原理是这样的携带固相物质的气流沿输送管道1输送，进入水平沉降管2。 气流携带固相物质进入水平沉降管2后，因水平沉降管内的风速2较输送管道1低，所以 含固相物质气流进入水平沉降管2后速度降低并逐步稳定，这时固相物质主要受到气流向 前的推力，而失去了向上的浮力，因此固相物质在自身重力的作用下逐步向水平沉降管2 的底部汇集，而且随着齒相物质逐步向水平沉降管2的底部汇集，气流更加稳定，大部分 固相物质尤其是体积大、质量大的固相物质，在气流的带动下，沿水平沉降管2的底部前 进，在水平沉降管2内完成了固相物质的水平沉降过程。其在水平沉降管2内的速度根据 固相物质的质量大小进行调整。
水平沉降管2宽度A和高度B —般由除尘风量和风速决定。
水平沉降管2的前方是分离箱体4，固相物质经过水平沉降管2完成沉降过程后，沿 水平沉降管2的底部直接进入分离箱体4，分离箱体4的断面尺寸远大于水平沉降管2， 气流进入分离箱体4后，上部的气流直接穿过滤板5，经过排气管道7排空，其他的气流 继续前进，随着越来越多的气流穿过隔料板4，继续前进的气流量越来越小，速度也越来 越低，最后形成图3中箭头所示的气流涡旋。在这个过程中，滤板5完成对气流的过滤作 用，同时滤板5起到了均匀气流动作用，因为滤板5的气流通道具有一定程度的风阻，滤 板5两侧的压差是稳定的，因此，滤板5各处的风量是均匀的，这是确保良好分离效果的 必要条件。
固相物质沿水平沉降管2的底部进入分离箱体4后，随气流继续水平前行，上部的气 流靠近滤板5,必定首先穿过滤板5,滤板5沿气流方向倾斜放置，每次只是一小部分最 靠近滤板5的气流能够穿过滤板5，这些气流转变前进方向时，对固相物质形成的向上的 托力很小，不足以改变固相物质的前进方向，并且固相物质虽然质量很小，但在高速运动 时同样存在惯性力。固相物质随水平前行的气流继续前进，随着越来越多的气流穿过滤板
5,气流速度的越来越慢，固相物质逐步失去了气流的推力，同时又失去了水平沉降管2 底板的托力，离滤板5的距离越来越远，固相物质在自身重力和惯性力的作用下沿抛物线 落下，完成与气流的分离，通过分离箱体3下部的气锁8送出。
气流和固相物质沿水平沉降管2前行时可以认为二者的速度是相同的，气流携带固相 物质进入分离箱体3后，气流速度减慢要快于固相物质速度减慢，这样固相物质自身惯性 在固相物质的运动过程中起主要作用，而气流的影响越来越小。
气流从水平沉降管2进入分离箱体4时由于截面积变化而发生的扩散现象也有助于固 相物质与气流的分离。
-在分离箱体4内形成理想的气流涡旋状态对固相物质与气流的分离效果影响很大，气 流涡旋状态应该是稳定的，始终保持图1中箭头所示的形状和旋转方向，这样分离箱体4 内部靠近水平沉降管2的一侧始终保持向上的气流，另一侧始终保持向下的气流。微小颗 粒的固相物质在分'禽箱体4内不易落下，没有落下的固相物质在靠近水平沉降管2的一侧 被气流带起向上运动，与水平沉降管2输出的水平气流相遇，而水平沉降管2输出的气流 速度远大于气流涡旋上升的速度，固相物质不可能穿越水平沉降管2输出的水平气流，会 被气流带动再次向下运动，因此，在分离箱体4内没有落下的固相物质会随气流涡旋不停 地旋转，每旋转一次，都会有一部分固相物质在自重和离心力的作用下落下，周而复始直 到全部固相物质与气流分离。
分离箱体4的宽度可以与水平沉降管2的宽度A相同，也可以大于水平沉降管2的宽 度A，但不宜小于水平沉降管2的宽度A。
另一方面，滤板5倾斜放置起到了提高分离效率的作用。微小固相物质在水平沉降管 2不易沉降，没有充分沉降的微小固相物质进入分离箱体4后与滤板5的距离很近，由于 滤板5的迎风面是向下的斜面，这些微小固相物质撞击在滤板5的迎风斜面上会向下运动， 再次进入分离箱体4的水平气流，减少了微小固相物质穿过滤板5逸出分离箱体4的可能 性，从而提高了分离效率和精度。
图1描述的气固分离技术方法即可用于气料分离过程，也可用于除尘过程。
图3是本发明一个气力输送及除尘系统实施例的示意图。
如图3所示的实施例，用于巻烟厂对烟丝进行气力输送及除尘，在该实施例中必须完 成烟丝与气流的分离，同时也要完成对气流的除尘处理，实现达标排放。
如图3所示，该实施例由输送管道l、水平沉降管2、减速器3、分离箱体4、滤板5、 喷头6、气锁8构成气料分离装置，由水平沉降管2—2、减速器2—3、分离箱体2—4、 滤板2—5、喷头2—6、气锁2—8构成除尘装置，在该实施例中气料分离装置和除尘装置 完成了二级气固分离处理。
如图3所示，在气料分离装置中水平沉降管2的宽度为600mm、高度为400mm、长 度为5000mm，水平沉降管2的风速为12m/s;减速器3采用图1所示三角形的形状；分 离箱体4长度为2000mm，高度为2200mm;滤板5用孔板制成，网孔直径为1.5mm，透 孔率35%;滤板5的背风面安装有3排喷头6，利用压縮空气定时喷吹滤板5，使滤板5 保持畅通。
在除尘装置中，水平沉降管2—2的宽度为1000mm、高度为500mm、长度为8000mm， 风速为5.8m/s;减速器2—3采用图1所示三角形的形状；分离箱体2—4长度为2500mm, 高度为2500mm;滤板2—5用300目网板制成；滤板2—5的背风面安装有3排喷头2—6。
该实施例的工作过程如下-
当气流携带烟丝沿输送管道1进入水平沉降管2后，首先，利用水平沉降管2对烟丝 进行动态的水平沉降，水平沉降管2内风速为12m/s，在这个风速条件下烟丝可以有效地 沉降而不沉积，通过水平沉降，使大部分烟丝沿水平沉降管2底部前行，经过减速器3减 速后，烟丝随气流进入分离箱体4，大部分烟丝在分离箱体4依靠自重和惯性力与气流分 离，通过气锁8送出系统，在12m/s的风速下，小部分比较细小的烟丝及粉尘没有得到有 效的沉降，在气流的带动下继续前进，由滤板5进行过滤处理，滤板5用孔板制成，网孔 直径为1.5mm，大于1.5111111的烟丝被滤下，落入分离箱体4，通过气锁8送出系统，小于 1.5mm的烟丝及粉尘被认为没有使用价值，可以穿越滤板5随气流排出分离箱体4，这样 便完成了气料分离过程。
经过气料分离处理后，气流携带细小烟丝及粉尘继续前进，进入水平沉降管2—2，水 平沉降管2—2内风速为5.8m/s，在这个风速条件下细小烟丝及大颗粒的粉尘可以有效地沉 降而不沉积，经过减速器2—3减速后，细小烟丝及粉尘随气流进入分离箱体2—4，细小 烟丝及大颗粒的粉尘依靠自重和惯性力与气流分离，通过气锁2—8送出系统，小颗粒的 粉尘在气流的带动下继续前进，由滤板2—5进行过滤处理，滤板2—5用300目网板制成， 经过滤板2—5过滤的气流，经由排气管道7、风机8排放。
在本实施例中，根据烟丝与粉尘的颗粒大小差异很大的特点，利用高风速实现气料分 离，利用低风速实现除尘。
在本实施例中，由于烟草中含有的粉尘颗粒比较大，因此水平沉降管2—2风速采用 5.8m/s进行沉降，滤板2—5采用300目的网板对气流进行过滤，就可以实现气体的达标排 放。对于粉尘颗粒比较小的场合，为了实现达标排放，水平沉降管2—2可以釆用更低的
风速，并且，滤板2—5可以采用更大目数的网板，也可用采用滤布、滤纸等，以提高除 尘效果。
在本实施例中，气料分离装置采用了减速器3，除尘装置釆用了减速器2—3，在要求 不高的场合减速器可以省略。
本发明提供的方法也可以与传统气固分离方法联合使用，组成多极气固分离系统，一 般情况下本发明提供的装置可以做为布袋除尘器、滤筒除尘器或静电除尘器的前级除尘 器，该方法可以大大改善布袋除尘器、滤筒除尘器或静电除尘器的工作条件，降低故障率， 提高使用寿命，也可以与旋风除尘器联合使用，做为旋风除尘器的后级除尘器，可以大大 提高旋风除尘器的除尘效率和精度。
本发明所述的气锁也称为排灰阀，是市售产品。
权利要求
1、一种采用管道沉降的气固分离方法，其特征是首先利用水平沉降管道对随气流运动的固相物质进行前进过程中的动态水平沉降，即使大部分固相物质在气流的带动下沿水平管道底部边前行边沉降但又不在水平沉降管内堆积，并随气流送入分离箱体，固相物质在分离箱体中靠自重和惯性力与气流分离后通过分离箱体下面的出灰口送出，气流则穿过分离箱体上方的滤板后排放。
2、 根据权利要求1所述的管道沉降的气固分离方法，其特征是含固相物质的气流 在水平沉降管内的前进风速为2 14m/s。
3、 根据权利要求1所述的管道沉降时气固分离方法，其特征是经过水平沉降的固相物质在进入分离箱体前先经过减速器减速后再随气流进入分离箱体。
4、 一种管道沉降的气固分离设备，其特征是它包括水平沉降管(2)、位于水平沉降管(2)上方并与水平沉降管(2)连通的减速器(3)，通过管道和减速器(3)连通的 位于减速器(3)下方的分离箱体(4)，在分离箱体(4)上口有倾斜安装的滤板(5)。
5、 根据权利要求4所述的管道沉降的气固分离设备，其特征是滤板(5)是孔板 或网板，其透孔率大于30%。
6、 根据权利要求4所述的管道沉降的气固分离设备，其特征是当用于除尘系统中， 滤板(5)是滤布或滤纸。
7、 根据权利要求4所述的管道沉降的气固分离设备，其特征是减速器(3)是与 水平沉降管(2)等宽的三角形、或矩形、或圆弧形的密封容器。
8、 根据权利要求4所述的管道沉降的气固分离设备，其特征是在分离箱体(4) 的出口有气锁(8)。
9、 根据权利要求4所述的管道沉降的气固分离设备，其特征是水平沉降管(2)是内壁光滑的矩形筒管或底部是平面的筒管。
10、 根据权利要求4所述的管道沉降的气固分离设备，其特征是在滤板(5)的背风面安装有若千排用于清理疏通滤板的压縮空气喷头(6)。
全文摘要
本发明公开了一种采用管道沉降的气固分离的方法和设备。首先利用水平沉降管道对随气流运动的固相物质进行前进过程中的动态水平沉降，即通过水平沉降使大部分固相物质在气流的带动下沿水平管道底部前行，并随气流送入分离箱体，固相物质在分离箱体中靠自重和惯性力与气流分离后通过分离箱体下面的出灰口送出，气流则穿过分离箱体上方的滤板后排放。为提高分离精度，固相物质在进入分离箱体前可先经过减速器减速后再随气流进入分离箱体。本发明的主要优点是分离效率高，达到99.9％以上，除尘效率可达99％以上。设备结构简单、占地面积小，压力损失小，能耗低。
文档编号B01D45/00GK101362036SQ20071002584
公开日2009年2月11日 申请日期2007年8月6日 优先权日2007年8月6日
发明者卓卫民 申请人:卓卫民