一种旋风分离单体、分离装置、分离系统及使用方法与流程

本发明涉及分离，具体的说是一种旋风分离单体、分离装置、分离系统及使用方法。

背景技术：

1、旋风分离器从分离方式上分为逆流式旋风分离器和直流式旋风分离器，逆流式旋风分离器具有效率高和压降相对较高的特点，适用于分离一些较小的、昂贵的颗粒；直流式旋风分离器无内旋流，从而避免了逆流单管中气体在逆向中心上升过程中引起的粉尘返混夹带现象，同时具有压降小、结构简单和布气均匀等特点，分离效率相对低一些，适用于一些节能要求比较高的场合。

2、实际分离过程中，当需要分离的气体内的固体颗粒或液滴变小、分离效率需要提高时或者分离场所节能指标提高等，需要将直流式旋风分离器和逆流式旋风分离器相互切换，但现有可切换的旋风分离器，将两种分离器组合在一起，实际使用时延长了分离流程，需要在分离筒体底部增加旋转部件，强化待分离气体的离心力保证分离效果，导致能耗较高。

3、而且单个的旋风分离器处理量通常为2000nm3/h，相对于大型的工业装置，如催化裂化第三级旋风分离器，其烟气处理量一般为105m3/h以上，旋风分离器单体无法满足分气体分离需求，需要将多个旋风分离器单体并联使用，但是并联方式存在流量分布不均匀，压降分布差距较大，旋风分离器单体距离进气口越近，进气量越大，压降就会越高，反之，旋风分离器单体距离进气口越远，进气量越小，压降越小，而压降越小对应旋风分离器单体的分离效率越低，导致其离进气口较远的旋风分离器的分离效率越低，从而致使并联后组合旋风分离器效率不高。

技术实现思路

1、为解决现有组合式旋风分离器能耗高、分离效率不高和组合式旋风分离器不可切换的技术问题，本发明提供一种旋风分离单体、分离装置、分离系统及使用方法。

2、本发明采用的具体方案为一种旋风分离单体，包括一端封闭的分离筒体和具有上排气管阀的上排气管，上排气管从分离筒体顶部的开口端同心的方式插入分离筒体内，上排气管侧壁和分离筒体之间安装有导向叶片结构的进气口，位于分离筒体内的上排气管端部连通有带上排气缝的上排气锥，分离筒体的底端穿设有具有下排气管阀的下排气管，位于分离筒体内的下排气管端部连通有带下排气缝的下排气锥，环绕下排气管的分离筒体下部侧壁上开设有开缝方向与进气旋转方向相同的若干一级排尘口，且下排气锥位于一级排尘口的上方，所述分离筒体下部围设有下端开口的排尘锥，所有一级排尘口均位于排尘锥内，下排气管同心穿过排尘锥开口端并延伸至排尘锥外侧，下排气管和排尘锥开口端之间形成二级排尘下料口；排尘锥侧壁上开设有位于一级排尘口下方的二级排尘口，且二级排尘口、上排气缝和下排气缝的开缝方向均与一级排尘口的开缝方向相反。

3、作为上述旋风分离单体的一种优化方案，所述一级排尘口为与水平方向呈γ夹角的侧缝，0＜γ＜90°，侧缝的总面积为s5，下排气管截面积为s6，分离筒体的截面积为s1，且s5/(s1-s6)＝0.2～1.0；一级排尘口的侧缝高度和分离筒体的高度之比h8/h＝0.1～0.2。

4、作为上述旋风分离单体的一种优化方案，所述排尘锥为由圆筒段和锥筒段围成的筒体，且筒体靠近圆筒段的端部设置有盖板形成下端开口的腔体，二级排尘口位于锥筒段上，二级排尘口和一级排尘口尺寸相同旋向相反，分离筒体和圆筒段同轴并延伸至圆筒段内，且一级排尘口位于圆筒段。

5、作为上述旋风分离单体的一种优化方案，所述圆筒段的直径和分离筒体的直径之比d9/d＝1.5～2.0，分离筒体插入排尘锥的深度和圆筒段的高度之比h9/h10＝0.5～1.0；锥筒段的高度和圆筒段的高度之比h11/h10＝0.5～1.5。

6、作为上述旋风分离单体的一种优化方案，上排气管的直径与分离筒体的直径之比d3/d和下排气管的直径与分离筒体的直径之比d7/d均为0.1～0.9；上排气管和下排气管插入分离筒体的高度分别为h6和h3，上排气锥和下排气锥的高度分别为h7和h5，且(h6+h7)/h和(h3+h5)/h均为0.1～0.5。

7、作为上述旋风分离单体的一种优化方案，所述上排气缝或下排气缝均为与水平面呈α角度的侧缝，0＜α＜90°，且上排气缝或下排气缝与水平面的夹角相同或不同，侧缝的数量为多条，上排气缝或下排气缝的总面积为s4，上排气锥的下口截面积或下排气锥的上口截面积为s3，分离筒体的截面积为s1，且s4/(s1-s3)＝0.2～1.0。

8、作为上述旋风分离单体的一种优化方案，所述上排气锥的上口直径和下口直径之比d4/d3＝0.2～1.0，下排气锥的上口直径和下口直径之比d6/d7＝0.15～1.0，上排气锥的上口直径和下排气锥的下口直径分别与上排气管或下排气管直径相同。

9、作为上述旋风分离单体的一种优化方案，所述进气口外且小口端的直径和分离筒体直径相同，围设有喇叭状的气体导流板，大口端朝向上排气管，大口端直径和小口端之比d1/d2＝1.5～5，直径且小口端的直径和分离筒体直径相同，导流板高度和分离筒体高度之比h1/h＝0.1～0.5；进气口的高度和上排气管插入分离筒体内的高度之比h4/h3＝0.2～1.0。

10、一种分离装置，包括旋风分离器壳体和分别位于旋风分离器壳体顶部及底部的进气管和卸料管，所述旋风分离器壳体内设置有气体分布板和隔板，气体分布板和隔板将旋风分离器壳体内腔从上至下依次分成第一级气体分配室、第二级气体分配室和第一级集尘室，旋风分离器壳体内穿设有若干所述的旋风分离单体，每个旋风分离单体的上排气管依次穿过气体分布板的带孔气体分布板和旋风分离器壳体后延伸至旋风分离器壳体上方，旋风分离单体的下排气管穿过旋风分离器壳体后延伸至旋风分离器壳体下方，旋风分离单体的进气口处于第二级气体分配室内，排尘口处于第一级集尘室内。

11、作为上述分离装置的一种优化方案，所述旋风分离器壳体为上封头、下封头和筒体围成的封闭结构，进气管设置在上封头上，卸料管设置在下封头上，隔板的下端面设置有内隔板，且内隔板将第一级集尘室均匀分成四个集尘区；所述排尘锥的底端在内隔板下端的上方，内隔板下端不超过下封头的上端面。

12、作为上述分离装置的一种优化方案，所述隔板由锥筒和位于锥筒小口端的圆板组成，且锥筒与水平面的夹角为30°～70°。

13、作为上述分离装置的一种优化方案，所述带孔气体分布板为圆形，其上均布若干直径为1-5mm的圆形进气孔，且每个带孔气体分布板的开孔面积大于气体导流板大口端的面积。

14、一种分离系统，包括数据采集与控制系统、所述旋风分离器装置和第二级集尘室筒体，数据采集与控制系统分别与上排气管阀和下排气管阀相连接，上排气管和下排气管通过三通并经变径接头和位于第二级集尘室筒体侧壁上的第二级集尘筒体进气口相连通，第二级集尘室筒体顶端和底端分别连通有第二级集尘室筒体排气管与第二级集尘室筒体卸料管。

15、一种分离系统的使用方法，基于所述旋风分离器系统，包括如下步骤：

16、s1、确定旋风分离单体的分离方式

17、s11、当分离效率要求较高、分离的固体或液体较小时，将旋风分离单体切换为逆流式；

18、s12、当分离效率要求较低或压降低时，将旋风分离单体切换为直流式；

19、s2、确定旋风分离单体的开启数量

20、数据采集与控制系统根据待处理烟气的处理量计算所需旋风分离单体的数量，并控制相应数量的旋风分离单体开启；

21、s3、待分离气体从进气管进入第一级气体分配室内分配，再由待分离气体经带孔气体分布板进入第二级气体分配室内，进而经进气口进入所述旋风分离单体内分离，分离得到的颗粒或液体从卸料管排出，分离后气体从上排气管或下排气管排出；

22、s4、分离后气体经三通进入到第二级集尘室筒体内进行再次分离，最后洁净气体从第二级集尘筒体排气管排出，颗粒或液体从第二级集尘筒体卸料管排出。

23、作为上述分离系统的使用方法的一种优化方案，所述s11中，关闭下排气管阀，开启上排气管阀；s12中，关闭上排气管阀，开启下排气管阀，且s11和s12择一执行。

24、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

25、1.本发明所述旋风分离单体，通过控制上排气管阀或下排气管阀的开闭，将旋风分离单体的分离方式切换为直流式或者逆流式，并在分离筒体下部围设有下端开口的排尘锥，下排气管和排尘锥开口端之间形成供粉尘排出的二级排尘下料口，排尘锥侧壁上还带有二级排尘口，且二级排尘口、上排气锥和下排气锥的开缝方向均与一级排尘口的开缝方向相反，通过上排气锥或下排气锥和二级排尘口的开缝方向相反，对从一级排尘口内分离出的气体再经二级排尘口和上排气锥或下排气锥进行强制导流，强化粉尘的分离效果，不仅满足切换分离方式的需求而且无需外接强化气体分离速度的动力元件，降低了分离能耗；

26、2.本发明所述分离装置，旋风分离器壳体被分成第一级气体分配室、第二级气体分配室和第一级集尘室，旋风分离单体贯穿安装在旋风分离器壳体内，且进气口位于第一级气体分配室，排尘口位于第一级集尘室内，第一级气体分配室可使气流分布均匀后进入到各根旋风分离器单体内，减小了窜流返混，第一级集尘室和第一级气体分配室或第二级气体分配室强制分离开来，防止粉尘返混，提高分离效率；

27、3.本发明所述分离系统，根据分离场所的具体要求，选择不同的分离方式，并通过待处理烟气量，开启相应数量的旋风分离器单体，实现满足分离环境和节能的要求。