[发明专利]具有两个气体出口的旋风分离器以及分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从气态-固态悬浮体中分离固态颗粒物的装置和方法，尤其是向气态-固态悬浮体施加切向力分量的旋风分离器。

背景技术

具有多种不同结构形式的旋风分离器在用于分离气态流体中含有的杂质，诸如固态颗粒物或灰尘、小滴液体或类似物质的许多设备和/或装置中使用。

旋风分离器广泛用于从空气或从工艺气体中分离和/或排除颗粒物。它们还用做化学反应器、热交换器，并用于粒状物质的干燥和油的助燃。在炼油厂中，它们用于确保获得产品的过程的连续性，保存催化剂并阻止其发散到大气中，以避免损耗和污染。旋风分离器主要的可应用性是由于它们的低操作成本、方便的维护性和经受住极端的温度和压力条件的可能性。

旋风分离器可以串联或并联地用在多种不同装置中。在一些过程中，此后被称为气态-固态悬浮体的所有生产的气态流体都经过分离器。在另一些过程中，旋风分离器可用做废气清洁系统的一部分。

通过对气态-固态悬浮体进行离心过程来分离颗粒物。这个现象随着在旋风分离器内部旋涡流的产生而发生，而旋涡流是由于显著的切向力分量而发生的，悬浮体带着所述切向力分量进入一般为圆锥形状的旋风室。由于比气体密度更大，出于离心力的缘故，固态颗粒物更趋向于保持在垂直于旋涡流的轨迹中，并因此与旋风室的壁相碰撞。通过碰撞，颗粒物丧失速度并趋向于从流中分离，落向旋风室底部，它们从旋风室底部被排除。在以数次旋转通过旋风室、并以一曲线进行移动之后，被分离的气体通过旋风出口管出去，该曲线具有朝向上部中的管的更明显的角度。

气态-固态悬浮体的旋风分离器一般为逆流类型，这是对于这类分离最方便的类型。然而，也使用单向流旋风分离器，主要是在悬浮体中固体的浓度为低的应用中。

在逆流旋风分离器中，通常称为溢流管(finder)或涡流管(vortex pipe)的气体出口管被固定并位于旋风分离器的上部中。在操作中，存在整体逆转气体的旋涡流以使其被出口管吸入的需要。

在已知为英文术语“单向流”的单向流旋风中，气体出口管位于旋风分离器的下部中，从而不存在逆转旋涡流的需要。

在这两种结构中，旋风分离器仅包括一个分离区，单向流分离器具有比逆流分离器的长度更短的分离区，这是单向流分离器为什么仅在具有低浓度固体的气态-固态悬浮体中有效的原因。

虽然逆流分离器的分离区更大，但是流逆转区域是发生旋风分离器的收集效率损失最大的区域。

流逆转顶点处存在的不稳定性导致旋涡流的横向位移，造成之前分离固体的夹带和旋风分离器壁的侵蚀。

专利US 4,238,210公开了一种单向旋风分离器，该分离器包括形成流路径的内部导管，具有中央主体，中央主体设置有向外延伸的产生旋涡流的螺旋。导管被收集室围住并且螺旋具有收集端和通过导管壁开口到收集室内部的通道。在产生旋涡流的螺旋的下游，设有相对于气流横向地设置的出口槽。

正如其它的单向旋风分离器那样，这个设备仅对具有低浓度固体的悬浮体是有效的。

下文描述的是可供选择的设备和方法，其相对于现有技术中已知的用于分离低浓度和高浓度的气态-固态悬浮体的设备和方法而言具有诸多优势。

发明内容

本发明涉及用于气态-固态悬浮体的旋风分离器和分离方法，其中分离器包括可以是相接续的两个分离区，一个具有逆流的分离区，其中气态-固态悬浮体的具有高浓度固体的一部分气体被分离，一个单向流分离区(其跟随在逆流分离区之后)，其中悬浮体的具有低浓度或更低浓度固体的另一部分气体被分离。

根据本发明的一方面，提供一种旋风分离器，用于从气体和颗粒物的混合物中分离颗粒物，所述旋风分离器包括：

分离室，在分离室中颗粒物与气体分离；

入口，该入口被构造成用于将颗粒物和气体的混合物提供给分离室；

逆流气体出口，该逆流气体出口被定位成用于从分离室接收颗粒物已经从中分离的气体的一部分，所述气体的一部分在分离室中的方向已经被逆转；以及

单向流气体出口，该单向流气体出口被定位成用于从分离室接收颗粒物已经从中分离的气体的另一部分，所述气体的另一部分在分离室中的方向未被逆转。

根据一个实施例，提供一种旋风分离器，其中：

分离室具有入口端；

入口和逆向气体出口被设置在所述入口端；并且

单向气体出口被设置在分离室的与入口端相反的一端。

根据一个实施例，提供一种旋风分离器，其中：

气体沿着第一排出流方向离开逆流气体出口；并且

气体沿着第二排出流方向离开单向流气体出口，第一排出流方向不同于第二排出流方向。