旋风分离器进出口结构改进的研究进展
出入口结构及入口气速对旋风分离器内旋流非稳态特性的影响
太原理工大学硕士研究生论文出入口结构及入口气速对旋风分离器内旋流非稳态特性的影响摘要旋风分离器的内流场是三维强湍流场，对不同结构的旋风分离器的内流场进行研究分析，能够为提高旋风分离器的捕集效率提供依据。
现代高效旋风分离器已能基本除净粒径大于10 μm的颗粒，但对于5 μm以下的超细颗粒的捕集能力仍需进一步挖掘。
在旋风分离器的内流场中，旋进涡核（Precessing V ortex Core，简称PVC）旋转特性能够明显的影响小颗粒的逃逸。
本文应用计算流体力学模拟方法对不同插入管直径De和旋风分离器横截面积与入口面积之比K A下的旋风分离器内的流场进行模拟,获得了入口气速与进、排气结构尺寸对切向速度和轴向速度、短路流量、涡核的旋转频率以及涡核中心偏离分离器几何中心的距离的影响规律。
并得到了它们对颗粒收集效率、返混夹带率和短路流逃逸率的影响。
通过对模拟结果的进一步分析，发现在排尘口处加设顶锥可以削弱涡核摆动。
通过稳涡结构与无稳涡结构的对比，定量描述出入口气速、涡核旋转频率及摆动幅值、颗粒返混情况三者之间的量化关系。
同时，探讨了旋进涡核在排尘口处的失稳现象产生的原因。
论文主要内容和结果有：（1）分析了设备出入口结构与气速变化对旋风分离器内流场中最大切向速度的分布规律，并得到了切向速度随De、K A的变化趋势，及顶锥对切向速度造成的影响。
（2）对比研究了设备出入口结构对旋风分离器内流场中轴向速度分布I太原理工大学硕士研究生论文趋势，发现了De、K A和顶锥对滞流层及上下行流分界面直径的影响规律。
（3）考察了设备出入口结构对旋风分离器的短路流影响程度，总结出短路流量大小、位置和发生区域随De与K A的变化规律及顶锥对短路流的影响。
同时，分析了三者对下行流的影响。
（4）描绘出了不同结构参数与气速下旋进涡核的旋转特性并总结了其变化规律。
（5）细化了颗粒收集效率、返混夹带率和短路流逃逸率三者与结构参数之间的关系，并建立了涡核旋转特性与返混夹带率的模型。
旋风除尘器的研究进展
旋风除尘器的研究进展白玉 20100970旋风除尘器作为一种气固分离装置，具有结构简单、无运动部件、造价便宜、除尘效率较高、维护管理方便，可在高温、高压环境下工作等特点。
其应用于工业生产以来，已有百余年的历史，对于捕集、分离5一l0µm以上的尘粒颗粒效率较高，其除尘效率可达90％左右。
广泛应用于能源动力、化工等行业，是目前应用最广的气固分离装置之一。
但是传统的旋风除尘器普遍存在排气口短路流、锥体部分二次扬尘以及上灰环夹带等问题，而且放大效应显著。
工业应用表明对于粒径为3µm以下的颗粒分离效率很低，即便是3～10µm粒径范围内的颗粒，分离效率也仅在80％～90％左右。
随着工业装置生产规模的提高，各项粉体工业的发展对大气环境的污染也越来越多，同时人们对大气环境的保护洁净意识也越来越强，对大气环境有着更高的要求。
因此无论是大气环境保护，还是粉体工程都要求不断提高旋风除尘器的性能。
一方面要求旋风除尘器有更强的捕集细粉的能力；另一方面要求旋风除尘器的压降进一步减少，以降低能耗。
所以，迫切需要研究出高效能且低能耗的新型旋风除尘器。
近年来，国内外已有许多学者基于这两方面对旋风除尘器做了大量试验研究，也提出了很多可行的措施和设计方案并已应用于实际工程中。
在此，对近几年国内外有关提高旋风除尘器捕集细粉能力和降压力损失改进措施的研究进展进行综述。
1 旋风除尘器的结构及工作原理是一种典型的旋风除尘器的结构示意图，由切向人口、圆筒、圆锥、排气管、排灰口等几部分组成。
含尘气流从直筒段下部以切向方式进人内筒，做旋转上升运动，含尘气流中所含较大的固体颗粒在重力作用下直接沉人锥体。
中等直径的固体颗粒随气流旋转上升时，由于离心作用而被甩向内简壁，然后沿内筒壁沉降进人锥体，一次分离后的大部分纯净气体直接从顶部排气管排出。
而较小的固体颗粒随流体旋出内筒上端后，被甩向内外筒体间的环隙，连同部分气体环流而下进入锥体，在锥体内得到二次分离，被分离后的纯净气体沿轴向返回内筒，亦由排气管排出，最终固体颗粒在锥筒体底部富集，并由底部排灰口排出，从而使气固两相得到分离。
重油催化装置旋风分离器问题分析及改进措施
重油催化装置旋风分离器问题分析及改进措施关键词：重油催化装置三级旋风分离器问题分析及改进措施重油在催化裂化过程中会造成严重的能量流失问题，大量的能量随着烟气被放空，如果采取一定的技术措施，采用再生烟气能量回收技术，那么得到的结果会是相当可观的。
提高重油催化裂化能量回收技术是非常重要的，针对能量回收，研发制定合格的旋风分离器是至关重要的。
一、三级旋风分离器重油催化裂化过程中会产生较多的具有高温高压的再生烟气，这些烟气有很大的位能，炼油过程中往往会通过烟气轮机来回收再生烟气所具备的能量，烟气产生的同时伴有催化颗粒的产生，损坏烟机，造成烟叶磨损，转盘等部位的损伤，影响烟机的工作效率及使用寿命。
重油催化裂化过程中，对于再生烟气产生的催化颗粒有严格要求，包括含烟浓度和颗粒大小。
在烟气轮机回收压力能的前提工作中，需要对再生烟气进行规划和清理，固化分离，进一步分化再生烟气，按照分化器的分化顺序称之为第三级旋风分离器。
二、旋风分离器的种类旋风分离器的工作原理依据于离心率，利用含尘气体旋转时产生的离心力把粉尘从气流中分离出来，属于一种干式气固分离装置。
1.气流导入方式的不同，分离器分为切流反转式旋风分离器和轴流式旋风分离器。
其中切流反转式分离器是最常见的型号，从筒体的侧面导入烟尘气体，气流旋转向下进入椎体，到达端点之后反转向上，通过排气管排出清洁气体。
轴流式旋风器利用气流旋转原理，尘烟进入筒体之后，呈圆周运动，气流向下向锥体移动，呈螺旋形。
通过重力和离心力的作用，粉尘顺着器壁落入锥体中，轴流式旋风器旋转的切向速度随着锥体的半径变化而变化，切向速度到达临界点的同时气流会由向下螺旋运动变为向上螺旋运动，称之为内旋气流。
2.我国使用的三旋器主要是多管式三旋，有两种类型分别是立管式三旋和卧管式三旋。
多管式三旋的优势是拥有共同的进气室，集气室和集尘室。
再生烟气进入室管后流向各个并联的分气单管。
由单管净化后放入集气室，再经排气管进入烟气轮机。
环流式旋风分离器结构改进及其在煅后焦装置的应用
环流式旋风分离器结构改进及其在煅后焦装置的应用杨志毅【摘要】中海油惠州石化有限公司400Kt/a煅后焦装置采用DⅢ型旋风分离器进行烟气除尘,存在烟气除尘率低,管路和设备积灰严重、磨损大,装置检维修频次高等问题.该公司对环流式旋风分离器结构进行了改进并将其应用于煅后焦装置烟气除尘.与DⅢ型旋风分离器相比,烟气除尘率由43.22％提高了93.12％,引风机电耗下降6.4％,旋风分离器出口管路及后序设备积灰严重、磨损大的问题得到有效解决,延长了装置运行周期,每年节省装置检维修及运行费用210万元.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2018(000)010【总页数】3页(P144-146)【关键词】环流式旋风分离器;结构改进;煅后焦装置;应用【作者】杨志毅【作者单位】中海油惠州石化有限公司广东 516082【正文语种】中文【中图分类】T中海油惠州石化有限公司（以下简称惠州石化）采用美国Metso Minerals的回转窑煅烧技术于2010年5月建成投产了400Kt/a煅后焦装置，该装置采用2台DⅢ型旋风分离器回收冷却机烟气中夹带的煅后焦颗粒。
该装置自投产以来，一直存在烟气除尘率低，管路和设备积灰严重、磨损大，装置检维修频次高等问题，严重影响了装置的安全、清洁生产和经济效益。
为了改变这种状况，惠州石化先后采用由青岛科技大学化学工程研究所开发研制并进行内部结构改进的2台环流式旋风除尘器替代原有的2台DⅢ型旋风分离器，烟气除尘率大幅度提高，管路和设备堵塞严重、磨损大的问题得到有效解决，装置检维修及运行费用降低。
1.旋风分离器烟气除尘工况(1)旋风分离器进口烟气操作条件及烟气组成旋风分离器进口烟气操作条件及组成见表1。
表1 旋风分离器进口烟气操作条件及组成旋风分离器进口烟气组成旋风分离器进口烟气操作条件流量/(m3•h-1)压力/Pa温度/℃H2O/%N2/%O2/%CO2及其他/%煅后焦颗粒/(mg•m-3)50000-70000-180--400 160-250 25-36 40-54 12-17 3-7 220-530(2)旋风分离器进口烟气煅后焦颗粒粒度分布通过MASTERSIZER2000激光测定仪对旋风分离器进口烟气中的煅后焦颗粒样品进行粒径分析，其粒径分布见表2。
催化裂化第三级旋风分离器的现状和发展方向
催化裂化第三级旋风分离器的现状和发展方向通过分析我国目前所采用的多管式三旋分离器在运行过程中的问题，并对烟气轮机正常运转的影响进行研究，分析导致问题出现的原因，结合国外常用的一种旋风式三旋方案进行解决，提高催化裂化第三级旋风分离器的运行状态，并且介绍旋风式三旋分离器的主要结构特点。
标签：催化裂化;第三级旋风分离器;现状催化裂化第三级旋风分离器的正常运行可以确保催化裂化装置的长期运行，并且帮助装置实现节能降耗。
通过对催化裂化第三级旋风分离器技术的现状进行分析，并提出相应的改进措，有助于提高我国催化裂化三级旋风分离器技术的进步。
1我国多管式三旋的现状和存在的问题第三级旋风分离器是催化裂化装置中最为关键的设备之一，第三级旋风分离器的结构形式主要包括：多管立式三旋、多管卧式三旋、布埃尔式三旋以及旋流式三选。
与我国对于多管式三旋的引用胶为频繁，并且从20世纪70年代后期就开始研究催化炼化能量回收系统多管式第三级旋风分离器，通过不断引进西方的技术结合自主研发技术，我国已经开发出了具有独自特点和自主知识产权的多管三旋技术，并且在旋风分离器的应用水平较为广泛，因此多管第三级旋风分离器的应用，可以确保催化裂化装置的安全运行和节能降耗。
经过我国广大科研人员的不懈努力，我国催化裂化装置第三级旋风分离器已经达到了比较先进的水平，可以有效提高单管的抗返混能力和多管式三旋的整体效率，但是从实际使用情况来看，多管式三旋的使用也存在一些问题。
近几年以来，我国的催化裂化装置技术发展迅速，催化裂化装置的大型化原料的掺渣比例不断增加，烧焦温度呈明显上升趋势，装置的操作因此会变得十分不稳定，因此有些炼油厂的第三级旋风分离器会出现一些问题，其中主要包括以下几种问题：（1）单管在进行冷态试验时分离效率较高，但是在实际工业生产过程中单管并不能单独使用，需要进行并联使用，在并联使用过程中，提高整体的分离效率才是最终的目标。
但是在实际应用过程中单管并联后的整体分离效率并不理想，出现这种情况的原因在于单管抗返混能力较差，将单管组合以后，单管内的压降不均匀，造成部分单管不能够正常运作，从而导致组合效率出现下降。
下排气旋风分离器的结构改造及效果分析
４ ２
柬工案 技术
工 业 技 术
空分 水循 环 系统改造
王 文 乐 （ 山东兖矿集 团国际焦化有 限公 司 ， 山东 兖州 ２ ７ ２ １ ｏ ｏ ）
（ ℃ ）
４ ９ ４９
（ ℃）
５ ５ ５ ９
Ｅ ８ ０ ０ ２
管程 ：循环水 ：３ ２～ ４ ｏ ℃ ；０ ． ５～Ｏ ． ４ Ｍ Ｐ ａ （ Ａ ） （ 操作）
二段气体
冷却器
设计参数 ：５ ０ ℃ ：Ｏ ． ６ ＭＰ ａ（ Ｇ）
壳程 ：空气：１ ３ ０～ ４ ０ ￣ Ｃ： ０ ． ４ ３ ６ ＭＰ ａ （ Ａ ） （ 操作 ） 设计参数 ：２ ０ ０ ℃： Ｏ ． ６ ＭＰ ａ（ Ｇ）
规 格 ：￣ １ ８ ０ ０ ×７ ８ ０ ０ Ｆ ＝ ２ ３ ３ ５ ｍ
Ｅ ８ ｏ ０ １
一
管程 ：循环水 ：３ ２～ ４ ０ ￣ Ｃ；０ ． ５ ～０ ． ４ ＭＰ ａ （ Ａ ） （ 操作）
设计参数 ：５ ０ ℃：０ ． ６ ０ ＭＰ ａ 壳程 ：空气 ：１ ２ ０～ ４ ｏ ℃ ：Ｏ ． ２ ０ ９ ＭＰ ａ （ Ａ ） （ 操作） 设计参数 ： ２ ０ ０ ℃：０ ． ６ ０ Ｍ Ｐ ａ 规格 ：￣１ ８ ０ ０ ×７ ８ ０ ０ ；Ｆ ＝ ２ ３ ３ ５ ｍ
Ｅ８ ０ ０１ Ｅ８ Ｏ Ｏ２
８ ６ ２ ８ ６ ２
两 台换热器 用水约 ４ ５ １ ｍ ， ／ ｈ ， 距离初步设计值 ３ ０ ８ ＋ ２ ９ ０ ＝ ５ ９ ８ ｍ ／ ｈ 最大设 计值 ８ ０ ０ ｍ ／ ｈ差距较大。
旋风分离器的发展与理论研究现状
旋风分离器的发展与理论研究现状刘金红(南通职业大学化工系,南通市226007) 摘 要 综述了旋风分离器的发展概况,并从气体、粉尘运动的研究和结构改进两个方面介绍了旋风分离器的理论研究现状。
关键词 旋风分离器 除尘 气固分离 旋风分离器是一种使含有固体颗粒的气体旋转,并依靠离心力达到气固分离的装置。
由于它具有对10L m以上的粉体分离效率高、结构简单紧凑、操作维护方便等优点,故在石油化工、冶金、采矿、轻工等领域得到广泛应用。
随着工业发展的需要,为使旋风分离器达到高效低阻的目的,自1886年Mo rse的第一台圆锥形旋风分离器问世以来百余年里,国内外众多学者对分离器的结构、尺寸、流场特性等进行了大量的研究,出现了许多不同用途的旋风分离器,现从两个方面来进行概述。
1 气体、粉尘运动的研究 旋风分离器内颗粒流体的流动属于稀浓度颗粒流体力学,故可先分析纯气体流场,再计及颗粒在其中的运动。
在1949年,T er Linden[1]对旋风分离器内三维流场用球形毕托管作了比较出色的实验测试研究并得出:切向速度轴对称分布,在同一断面随其与轴心的距离减小而增大,达到最大值后又逐渐减小;径向速度在中心区方向朝外,在外围区方向朝内,形成源汇流;轴向速度在外部区域气流向下,在轴心区域气流向上;压力分布是壁面处大于中心处。
他的测试结果,无论切向、径向、轴向都有一定的规律性,轴对称性也相当好。
在国内,中科院力学研究所[2]、上海化工研究院[3]在Á400及Á830旋风分离器模型上,用五孔球形探针及热线风速仪进行了测试。
许宏庆[4]在Á288模型上,用双色激光多普勒测速仪进行了测试。
这些流场测试图呈现出的规律大致与T er Linden所得结果相同,但他们都认为非对称的切向进口造成了旋涡中心与几何中心不一致,径向速度分布呈现非轴对称性等现象,同时还证实了上涡流的存在。
至于气体运动的理论计算研究,由于流动的复杂性,一般均假定为轴对称流动,早期曾进一步假定为层流流动,近年来才考虑湍流的影响。
旋风分离器的新结构和新构件的研究进展
旋风分离器的新结构和新构件的研究进展吴凯;段继海;张自生【摘要】综述了近几年国内外学者对提高选分离器性能结构方面的研究进展，研究表明：多种新型旋风分离器的应用完全能够捕获1~5μm 的微米和亚微米级颗粒，通过安装导流件等内构件措施能够降低湍动耗散能，降低能耗，降低旋风分离器的压降。
新型旋风结构和内构件是提高传统分离器性能的重要手段。
%The research progress of improving the performance of cyclone separators at home and abroad was reviewed. The new experimental results show that: a variety of new cyclone separators can fully capture 1~5μm micron and sub micron particles, to install diversion parts and other inner components in cyclone separators can reduce the turbulent dissipation energy and energy consumption. The new structure of cyclone and inner component is an important means to improve the performance of traditional separators.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】3页(P2355-2356,2359)【关键词】旋风分离器;结构优化;研究进展【作者】吴凯;段继海;张自生【作者单位】青岛科技大学化工学院，山东青岛 266000;青岛科技大学化工学院，山东青岛 266000; 生态化工国家重点实验室，山东青岛 266000;青岛科技大学化工学院，山东青岛 266000; 生态化工国家重点实验室，山东青岛 266000【正文语种】中文【中图分类】TQ052旋风分离器是一种常见的气固分离设备，由于其结构简单，操作方便，被广泛应用于煤粉流态化燃烧、石油催化裂化催化剂回收等装置中。
基于CFD-DPM的旋风分离器结构设计优化
中国粉体技术CHINA POWDER SCIENCE AND TECHNOLOGY第27卷第2期2021年3月Vol. 27 No. 2Mar. 2021文章编号：1008-5548 (2021 )02-0063-11 doi ：10.13732/j.issn.l008-5548.2021.02.009基于CFD-DPM 的旋风分离器结构设计优化彭丽，柳冠青，董方，石战胜(华电电力科学研究院有限公司多相流分离技术研究及应用中心，浙江杭州310030)摘要：采用计算流体力学离散颗粒模型(CFD-DPM),结合响应曲面法，通过系列正交实验，对旋风分离器结构进 行优化设计；考察旋风分离器的7个结构参数以及参数间的交互作用对其性能的影响。
结果表明：对压降和分离效率影响最显著的结构参数为排气管直径，然后分别是入口高度、入口宽度、旋风分离器长度、排气管插入深度；入口尺寸与排气管直径对压降的影响存在很强的交互作用；旋风分离器长度与排气管插入深度、入口宽度与排气管直 径、入口宽度与旋风分离器长度及排气管直径与旋风分离器长度对分离效率的影响存在较强的交互作用，其余因素影响不显著；通过对各结构参数的响应面进行优化，获得该旋风分离器在最小压降和最大分离效率时对应的几何结构 参数。
关键词：旋风分离器；响应曲面法；计算流体力学；两相流；模型优化中图分类号:TH31 文献标志码:AStructure optimization and design of cyclone separatorbased on CFD-DPMPENG Li , LIU Guanqing , DONG Fang , SHI Zhansheng(Research and Application Center of Multiphase Flow Separation Technology , Huadian Electric Power Research Institute Co., Ltd., Hangzhou 310030, China)Abstract : A series of orthographic experiments were designed to optimize and design the cyclone separator geometry by adoptingthe CFD-DPM (computational fluid dynamics-discrete particle model ) and the response surface method. The effect of sevencyclone geometrical parameters and their interactions on the performance were investigated. The results show that the most signifi cant geometrical parameter is the vortex finder diameter. Other factors of the inlet width , inlet height , total cyclone height , and vortex finder length have significant effects on the cyclone performance. In addition , there are strong interactions between theeffect of the inlet dimensions and the vortex finder diameter on the pressure drop. There are strong interactions between the effectof the vortex finder length and total cyclone height , inlet width and vortex finder diameter , inlet width and total cyclone height ,vortex finder diameter and total cyclone height on the separation efficiency. Finally, a new set of geometrical ratios are obtained toachieve minimum pressure drop maximum separation efficiency by optimization of the response surface of each index.Keywords : cyclone separator ； response surface method ； computational fluid dynamics ； two-phase flow ； model optimization旋风分离器是一种极其重要的颗粒分离设备，在火力发电、石油、化工、水泥、钢铁、冶金等工业领域应用广泛。
气固分离旋风分离器入口装置气流形态问题改进探讨
气固分离旋风分离器入口装置气流形态问题改进探讨诺卫能源技术（北京）有限公司诺卫能源技术公司公司近年来一直致力于向国内项目和装置推广高效动力学分离器，比如，用G54型多因子旋流子母分离器升级取代传统的旋风分离器。
在国内，旋风分离器在气固分离场合应用较多。
比如，高温中压流化床合成气甲烷化工艺之催化剂回收分离、高温低压催化裂化装置之催化剂回收分离、FCC/DCC再生烟气催化剂捕集回收、高温高压煤气化装置之气相除尘除沫、高温低压气流干燥除尘分离等等。
对于某些已经投用的传统型旋风分离装置，采用G54型多因子旋流子母分离技术去改造这些已经建成的传统型旋风分离器，难度很大、代价很大。
但对于沿用这些已经建成投用难以采用G54型多因子旋流子母分离技术进行升级改造的传统型旋风分离器，诺卫能源技术公司也有其低投入、高产出的针对性局部优化改进经验和建议，与大家分享。
第一点，入口装置内需要设置导流板，且其周边缘必须与入口管内壁完全贴合布置。
传统型旋风分离器入口装置，原本需要制作成通道截面积渐变结构，但设备制造方为了制作简便和美观起见而制作上采用了相同流通截面的入口管。
而实际上，入口装置两端流道截面大小相差很大，必须在入口装置内设置导流板；否则，流体从入口装置进入旋风筒时会产生显著紊流而扰乱切向进入旋风筒体的流体，进而大大降低分离效率。
从目前国内已经投用的传统型旋风分离器看，不少旋风分离器没有在入口装置中设置导流板，导致实际运行效率与设计效率差距大。
还需要强调的是，入口装置内设置的导流板四周边缘必须与入口管内壁完全贴合布置。
从国内已经投用的传统型旋风分离器入口装置中已经设置有导流板的情况看，有不少装置仅仅象征性设置了导流板，却没有让导流板四周边缘与入口管内壁完全贴合布置。
其后果是，固相颗粒物或凝胶质会沿导流板周边大缝隙进入到导流板后边死角区域，并不断堆积而填满死角区域；旋风分离器在正常运行过程中，不定期或有固相物从堆积区坍塌，形成高固含量脉冲流扰乱原本稳定的分离过程，造成一次次脉冲性分离效率显著下降。
旋风分离器的结构改进的研究
图1 气体排出管外螺旋翼片示意
由表 2 可见 , 设螺旋翼片及防涡流挡板的旋 风分离器效果最好 ,由于压力降增加不多 ,换取高 的分离效率仍是可取的 。
3 结束语
2. 2 扩散形锥体改为悬挂挡板
扩散形锥体要求中间孔口很小 , 过大则不起 作用 。为了较好地克服灰斗处局部涡流 , 防止将 分离下来的颗粒重新卷起进入上升的内旋流 , 又 不致于使结构复杂 , 将旋风分离器外筒与锥体连 接处至排气管下端管口的距离加长至 3 D 以上 ,旋 风分离器锥体也适当加长 , 在锥体2筒体连接处与 排气管口下端间的中部增设一个挡板 ( 可由排气 管吊挂 ,也可由外筒支撑) ,锥体下部取消灰斗 ,如 图 2 所示 。这样也能有效地防止颗粒扬起返混 , 结构则相对简单 。
宽度) ,m ;
d— — — 颗粒直径 ,m ; D— — — 旋风分离器外筒直径 ,m ; D′ — — — 螺旋翼片直径 ( 略小于 D , 视气体中颗粒直径 、 浓度而定 ) ,
选用 D Ⅲ常规旋风分离器与增设螺旋翼片及 防涡流挡板的改进型旋风分离器作对比实验 。三 种旋风分离器均为圆管狭缝进口形式 , 均不设灰 斗 ,其排气管直径分别相同 ; 为保证能够增设螺旋 翼片及防涡流挡板 , 三种旋风分离器的圆筒及锥 体均为加长型 ,长度分别相同 。D Ⅲ常规旋风分离 器排气管插入深度等于入口内径 。对 D = 150 mm
炼 油 设 计 2002 年 9 月 PETROLEUM REFINERY ENGINEERING 第 32 卷第 9 期
旋风分离器结构改进的研究
梁朝林
茂名学院 ( 广东省茂名市 525000)
摘要 : 根据旋风分离器的工作原理及应用特点 ,分析了影响旋风分离器分离效率的因素及结构存在的问题 , 并 提出了改进措施 ,即内管外壁增设螺旋翼片 ,扩散形锥体改为悬挂挡板 。通过实验观察 , 改进结构的旋风分离器分 离效率比常规旋风分离器高 。实践证明 ,对于密度差异较小的非均相物系的分离 , 只要对旋风分离器作适当改进 , 仍能取得令人满意的效果 ,这大大拓宽了旋风分离器的应用领域 。 主题词 : 旋风分离器 结构 改进 效率 提高
下排气旋风分离器的结构改造及效果分析
下排气旋风分离器的结构改造及效果分析摘要：某煤矿自备电厂一台型号为UG-35/3.82-M35的循环流化床煤泥锅炉，其使用的下排气旋风分离器实际运行时分离效率偏低，飞灰可燃物较多，造成较大的锅炉热效率损失，为解决这一问题对锅炉的下排气旋风分离器设计了改造方案，对方案的可行性进行了数值模拟，并对锅炉的下排气旋风分离器进行了工程改造。
改造后的下排气旋风分离器实际运行中分离效率大幅度提高，捕集的固体微粒粒度变细，提高了循环流化床的物料循环倍率，降低了飞灰含炭量，也提高了锅炉运行效率。
关键词：下排气旋风分离器；改造；数值模拟；分离效率循环流化床锅炉在炉膛内或炉膛出口处安装了旋风分离器，以分离和收集烟气中高浓度的细灰，再使用返料器把细灰送入流化床循环燃烧，使烟气中的细灰在循环燃烧过程中实现完全燃烧。
与其他气固分离技术相比，旋风分离器具有结构简单、无运动部件、分离效率高和压降适中等优点，尤其适合于在高温、高压和含尘浓度较高的工况下使用。
某煤矿自备电厂一台型号为UG-35/3.82-M35的循环流化床煤泥锅炉，运行时飞灰可燃物高达9%，其下排气旋风分离器实际运行分离效率仅为75%左右，造成返料量较少，锅炉实际运行效率偏低。
1 改造方案利用旋风分离装置中的烟气进入下排气管后，其旋流依然很强烈的特点，通过对下排气管的改进，实现对灰颗粒的二次分离，然后经改进后的返料系统最终送入炉膛，从而增加锅炉的返料量。
通过改造可解决目前循环流化床锅炉下排气旋风分离装置及其返料系统效率较低、返料量较少的问题。
改造示意图如下：图1 改造示意图2 改造前后数值模拟结果对比分析对改造前后的下排气旋风分离器建立模型，运用CFD商业软件FLUENT对改造前后的气固两相流场进行了数值模拟计算，对颗粒的轨迹进行计算，进而计算分级效率。
固体壁面的边界条件设置如下：进出口为逃逸边界条件；灰斗最下端的落灰口、排气管开口处截面为颗粒捕获边界，只要颗粒到达该处即表示其被捕获而分离；其他壁面为反弹边界条件。
进口条件对旋风分离器性能影响研究
进口条件对旋风分离器性能影响研究崔益华 张颖翀 张建辉 王长江 任进勇南通润邦重机有限公司 南通 226000摘 要：文中利用计算流体力学、连续相选用雷诺应力模型、离散相选用分散颗粒群轨迹模型，对不同进口速度（8 m/s、16 m/s、24 m/s 和32 m/s）和进口角度（0°、2.5°、5°和10°）下旋风分离器内不同粒径（0～10 μm ）颗粒的气固两相流动特性和分离效率进行数值计算分析。
研究发现，同一进口风速下，当粒径小于临界粒径时，分离效率相对较低且粒径大小对分离效率影响较小；当粒径大于临界粒径时，分离效率迅速增高至100%。
对于小颗粒粒径，随着进口速度的增大，旋风分离器分离性能先增强后减弱。
适当增加进口角度不仅能够提升小粒径颗粒的分离效率，还能减小旋风分离器的分离粒径。
进口角度和进口速度对旋风分离器的分离性能影响较大。
关键词：旋风分离器；进口角度；进口速度；颗粒粒径；分离效率中图分类号：TQ051.8 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2022）16-0026-04Abstract: Based on computational fluid dynamics, Reynolds stress model for continuous phase and trajectory model for dispersed particle group for discrete phase, the gas-solid characteristics of particles with different diameters (0 ~ 10 μ m) in cyclone separator at different inlet velocities (8 m/s, 16 m/s, 24 m/s and 32 m/s) and inlet angles (0, 2.5, 5 and 10) were studied. It is found that at the same inlet wind speed, when the particle size is smaller than the critical particle size, the separation efficiency is relatively low and the particle size has little influence on the separation efficiency. When the particle size is larger than the critical particle size, the separation efficiency quickly increases to 100%. The particle size of small particles will increase with the inlet speed, while the separation performance of cyclone will first increase and then decrease. Increasing the inlet angle can not only improve the separation efficiency of small particles, but also reduce the separation particle size of cyclone separator. The inlet angle and inlet speed have great influence on the separation performance of cyclone separator.Keywords: cyclone separator; inlet angle; inlet speed; particle size; separation efficiency0 引言旋风分离器作为一种常见的除尘、分离设备，在粮储、木工、发电和环保等行业运用广泛[1-3]。
循环流化床锅炉旋风分离器的最新发展与高效运行 刘佳斌
循环流化床锅炉旋风分离器的最新发展与高效运行刘佳斌(山东大学 能源与动力工程学院 济南 250010)摘 要： 循环流化床的分离机构是循环流化床的关键部件之一,其主要作用是将大量高温固体物料从气流中分离出来,送回燃烧室,以维持燃烧室的快速流态化状态,保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应。
这样,才有可能达到理想的燃烧效率和脱硫效率。
关键词: 旋风分离器、循环流化床锅炉、循环效率、发展。
图1 75t/h 循环流化床锅炉简图 1.循环流化床旋风分离器的工作原理如图2、3为普遍采用的高温旋风分离器结构。
此类分离器的体积庞大,占地面积与炉 膛基本相当,它是利用旋转的含尘气体所产生的离心力,将颗粒从气流中分离出的一种干式气 固分离装置。
含灰烟气在炉膛出口处分进入旋风分离器,旋风分离器的圆形筒体和气体的切向入口使气固混合物进入围绕旋风分离器的2个同心涡流,外部涡流向下,内部涡流向上。
由于固体密度比烟气密度大,在离心力作用下固体离开外部涡流移向壁面, 再沿旋风分离器的 循环流化床的分离机构是循环流化床的关键部件之一,其主要作用是将大量高温固体物料从气流中分离出来,送回燃烧室,以维持燃烧室的快速流态化状态,保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应。
这样,才有可能达到理想的燃烧效率和脱硫效率。
因此,循环流化床分离机构的性能优劣,将直接影响整个循环流化床锅炉的出力、效率及运行寿命。
随着循环流化床锅炉大型化的发展,对分离器提出了更高的要求,它不但要能处理大容量的烟气,还要求能在恶劣的环境中可靠、稳定运行。
多年的商业运行经验表明,高温旋风分离器目前仍是最适合(大型)循环流化床锅炉的分离器之一。
图 3 高温旋风分离壁面滑落,经返料器返回炉膛循环再燃,相对干净的气体通过内部涡流向上移动,由旋风分离器顶部的中心筒出口排出。
烟气经过过热器、省煤器、空气预热器进入尾部烟道,随烟气排出的微细颗粒由锅炉后部的静电除尘器收集。
此类分离器在设计保留了传统的旋风分离器的设计特点，从目前的情况来看，运行情况良好，但由于分离器体积过大，且由于大量采用耐火，保温材料，机组具有热惯性大，易于磨损。
旋风除尘器性能的改进及实验研究
H ——除尘器总高度， mm 。
G s ——收尘量, g 。
G j ——发尘量， g 。
v
原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的 成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、 已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。 对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其 他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人 承担。
r ——气流质点的旋转半径， m 。 d c ——临界粒径， m 。
d 50 —分割粒径， m 。
n ——旋转指数。
R2 —假象圆筒半径， m 。
µ —气体粘度， kg ⋅ s / m 2 。
Q N ——处理气体流量，m 3 s 。
ρ c ——粉尘密度， kg m 3 。
Q1N ——旋风除尘器的进口气体流量，m 3 s 。
河北工业大学 硕士学位论文 旋风除尘器性能的改进及实验研究 姓名：张亚青 申请学位级别：硕士 专业：供热、供燃气、通风及空调工程 指导教师：黄超 20081201
河北工业大学硕士学位论文
旋风除尘器性能 旋风除尘器性能的改进及实验研究 性能的改进及实验研究
旋风分离器文献综述(DOC)
关于旋风分离器的研究综述摘要：旋风分离器的主要功能是尽可能除去输送气体中携带的固体颗粒杂质和液 滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。
本文从气固分离理论、旋 风分离技术研究进展及旋风分离器机理研究三个方面展开讨论。
关键词：气固分离、旋风分离器、气固分离理论 气固分离技术就是将固体颗粒从气流中分离出来，是众多工业流程的必备技术之 一。
它所涉及的分离器种类非常多，应用时的目的又不一样，按不同的分离机理、 工作环境等均可有不同的设计，但一般常见的主要是应用在旋风分离器和脉冲喷 吹袋式除尘器领域。
本研究项目主要是利用旋风分离器分离煤层气中细微的粉尘，即粒径小于 的固体颗粒（大于10 um 的固体颗粒已经可以得到效率很高的分离效果了） 高旋风分离器的分离效率。
此分离方法属于机械力分离， 温高压下维持正常工作，造价也不高，是工业生产中的良好选择。
1■气固分离机理及分类在气固分离技术领域，有许多普遍的分离机理。
重力分离机理：这是最基本的一种分离形式，如沉降室。
气固混合物中的固体颗 粒的分离主要借助中立的作用，固体颗粒在重力沉降过程中必然会与气体产生差 异，从而两者分离。
惯性分离机理：利用槽型构件组成的槽型分离器、 迷宫式分离器等，凡能与分离 构件表面相碰撞的固体颗粒都有可能被分离构件所捕获， 含尘气流中的粉尘粒子 都应与分离构件相碰撞而被搜集。
离心式分离机理：常用旋风分离器。
当气体从旋风分离器的入口进入时， 粉尘由 于受到离心离德作用而被甩到边界上， 并且离心沉降，从下端出口流出，而气体 分子却仍在分离器的中心，并通过回流而从上方出口流出。
=Stk在这些分离过程中，有一个准则关系式：F s，即粒子所受离心力与气体介 质所作用的阻力之比。
按作用的情况对气固分离器进行分类，可分为四大类：机械力分离，静电分离（分 离固体粒子粒径0.01-0.1 um ）,过滤分离（分离固体粒子粒径0.1 um ）,湿洗分离（分离固体粒子粒径1-0.1 um ）。