CN110831700B

CN110831700B - 带有引导叶片的旋流器

Info

Publication number: CN110831700B
Application number: CN201880044551.4A
Authority: CN
Inventors: R·马杜塔; K·贾斯特泽斯基; L·佩尔安德
Original assignee: Outotec Finland Oy
Current assignee: Meizhuo Metal Co ltd
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2038-07-02
Also published as: EA201992888A1; US10792677B2; ES2884160T3; AU2018296843B2; US20200122162A1; BR112019026815A2; SA520410940B1; UA123487C2; BR112019026815A8; WO2019007905A1; EA037775B1; AU2018296843A1; EP3648896A1; CN110831700A; DE202018103655U1; CA3068603A1; EP3648896B1

Abstract

本发明涉及一种从流体分离固体颗粒和/或液体的旋流器，包括：壳体、将流体引入至壳体中的入口开口、用于固体颗粒和/或液体的排出端口、从壳体排出流体的汲取管、至少两个引导叶片。引导叶片显示出带有至少三个边缘的几何形状。引导叶片通过至少一个边缘e3在固定点处直接或间接固定至壳体，区域a被限定为壳体的与固定边缘相交的横截面区域。引导叶片显示出未固定至壳体的至少两个边缘，第一边缘e1至壳体的中心线c具有距离d1且第二边缘e2至中心线具有距离d2，d1<d2。第一边缘e1至区域a显示出距离l1且第二边缘e2至区域显示出距离l2，l2＞1.25×l1。

Description

带有引导叶片的旋流器

技术领域

本发明涉及一种用于从流体分离固体颗粒和/或至少一种液体的旋流器，旋流器的特征在于：壳体，用于将流体连同固体颗粒和/或至少一种液体引入至壳体中的入口开口，用于固体颗粒和/或至少一种液体的排出端口，用于从壳体排出流体的汲取管，以及至少两个引导叶片，每个引导叶片具有带有至少三个边缘e1、e2以及e3的几何形状并且每个引导叶片通过至少一个边缘e3在固定点处被直接地或间接地固定至壳体，其中区域a被限定为壳体的与固定点相交的横截面区域，其中每个引导叶片显示出未固定至壳体的至少两个边缘e1和e2，其中，第一边缘e1至壳体的中心线c具有距离d1并且第二边缘e2至壳体的中心线c具有距离d2，并且d1<d2。

背景技术

对于大多数不同类型的应用(例如圆形流化床燃烧(CFB燃烧)、煅烧、油回收)以及对于其它工艺，需要在将气体进给至下一净化阶段(例如电气除尘器(ESP))之前从含有固体或液体的热烟道气体或产物气体混合物去除和/或分离这些固体或液体，以满足环境规范或者特别是产品规范。

对于这些工艺，通常，使用气体旋流器从热烟道气体或产物气体混合物过滤掉颗粒状固体。但是，这种旋流器还被用于蒸汽动力装置中以从蒸汽发生器与涡轮之间的新鲜蒸汽分离水或者在气体冷却器中分离冷凝物。通过水力旋流器，可以对包含于悬浮液中的固体颗粒进行分离或分类。乳状液(例如油-水混合物)也被随之分解。

原则上，在不同的应用领域中，这些离心分离器的操作方式相同。流体连同其中所包含的固体或液体被经由进给通道从流体源进给至旋流器的壳体中。在旋流器的内部，流体的体积流的主要部分(大约90％)被作为主流推动至螺旋形路径上，以使得待分离的颗粒由于离心力而被抛向壳体的壁。这使得颗粒与流分离并且沿排出端口的方向向下掉落或流动。通过去除颗粒而被净化的流体例如通过呈汲取管形式的涡流探测器而离开旋流器。

由于呈螺旋形模式的、在旋流器的顶部(宽端)处开始并在底部(窄)端处结束的液体流动为分离效率的重要部分，因此存在许多措施来增加所述流动路径。因此，进料通常被切向地引入至旋流器中，使得输入速度以切向分量为特征。

另外地或替代地，可以具有用于使输入流改变方向的额外装置。现有技术设计具有的引导叶片外弦的投影弦长度(沿轴向方向投影)与内弦相同，如例如在DE 43 29 662A1中所公开的。引导叶片通常安装于环上并且围绕涡流探测器或围绕旋流器的中轴线呈圆形放置，如例如在WO1993/009883 A1中可以发现的。

如所指出的，旋流分离器的效率通常是应当尽可能高同时接受尽可能少的压力损失的参数。然而，入口速度的增加和/或涡流探测器直径的减小可以帮助进一步提高分离效率，但是以增大的压降为代价。旋流器中的另外的装置也是如此。

因此，本发明潜在的问题是提高旋流器分离效率而不显著地增加、大压降。

发明内容

通过如下旋流器解决了该目的。

用于从流体分离固体颗粒和/或至少一种液体的这种旋流器的特征在于：壳体，用于将流体连同固体颗粒和/或至少一种液体引入至壳体中的入口开口，用于固体颗粒和/或至少一种液体的排出端口，以及用于从壳体、优选至少部分地圆筒形的壳体排出流体的汲取管。

而且，预知至少两个引导叶片。每个引导叶片显示出带有至少三个边缘e1、e2、e3的几何形状。此外，每个引导叶片可以通过至少一个边缘e3在位于边缘e3处的固定点处直接地或间接地固定至壳体。然而，还可行的是，引导叶片在两个边缘处和/或至少在(这)两个边缘(例如e2和e3)之间的距离的一部分处被固定。

此外，区域a被限定为壳体的与固定点相交的横截面区域。未固定至壳体的至少两个边缘e1和e2至壳体的中心线c显示出两个距离，其中第一边缘e1至壳体的中心线具有距离d1并且第二边缘e2至壳体的中心线具有距离d2，其中d1＜d2。

本发明的主要部分是，第一边缘e1至区域a显示出距离l1并且第二边缘e2显示出距离l2，其中l2>1.25×l1。通过引入带护罩的引导叶片(其具有沿轴向旋流器方向投影的大至少25％的外弦长度)，颗粒或液滴不仅可以被引导于切线路径上，而且还可以被同时朝向旋流器外壁引导。一旦颗粒或液滴积聚在那里，它们就不再被吸引至旋流器的内涡流中的低压核心。

总之，具有增大的轴向投影外弦长度的带护罩的引导叶片使颗粒从靠近旋流器中轴线的位置朝向壳体壁吹送。通过叶片表面的连续倾斜来确保这一点。

本发明对其中排出端口被布置成与入口开口相对的轴向旋流器特别地有益，因为这种布置不提供具有切向分量的进料。然而，本发明也可以用于改进切向旋流器的性能。

而且，优选的是，几何形状以至少四个边缘(e1、e2、e3、e4)为特征。结果，扩大了每个引导叶片的总面积以及因此引导叶片的效果。优选地，这四个边缘中的两个(即e3和e4)都被直接地或都被间接地或者一个被直接地且另一个被间接地固定。

作为具体实施例，几何形状为梯形，其中优选地两个边缘e1与e2之间的连接为梯形的平行边中的一个。因此，简化了引导叶片的生产和维护。而且，使用梯形使得能够在一边上、优选地在边缘3与边缘2之间进行固定。

另外地或替代地，优选的是，至少一个引导叶片沿一个轴线弯曲。因此，建立了影响旋流器中的径向和圆周速度的额外参数。

在本文中，最优选的是，弯曲部的半径在边缘e3与边缘e1或边缘e2之间的距离上变化。结果，可以优化分离效率。

在另一优选实施例中，引导叶片中的至少两个安装在固定于壳体处的支撑元件上。该支撑元件以优选至少4个、更优选6个以及甚至更优选至少10个引导叶片为特征，并且被安装在壳体的内圆圈中。优选地，它为圆形的和/或引导叶片均匀地分布。在使用支撑元件的情况下，支撑元件所形成的区域(例如环所限定的圆圈)为区域a。也可以在一个旋流器中使用一个以上的支撑元件。

在本发明的另一方面中，已经发现引导叶片的特殊几何形状在区域a至壳体中的汲取管的开口之间需要一定的距离，该距离最大为壳体的总长度的+/-40％、优选最大为壳体的总长度的+/-20％、甚至更优选最大为壳体的总长度的+/-10％，以确保最大的分离效率。另外地或替代地，预知引导叶片最大为壳体的从排出端口测量的总长度的60％至100％，优选80％至100％，甚至更优选90％至100％以及最优选95％至100％。壳体的总长度被限定为盖与排出端口之间的长度。

本发明还延伸至各种形式的汲取管。汲取管的开口与壳体盖之间的距离可以为壳体的总长度的0％至70％。在0％的距离处，汲取管与壳体盖齐平地封闭，并且因此不再浸入至旋流器中。为壳体的总长度的40％的最大距离、特别地20％的最大距离以及特别地10％的最大距离是优选的。

而且，优选的是，在具有用于引入流体连同固体颗粒和/或至少一种液体的共同预燃室的多旋流器中使用本发明，因为这种布置需要轴向旋流器。

而且，本发明还涉及单个引导叶片。

用于旋流器的这种引导叶片显示出具有至少三个边缘e1、e2以及e3的几何形状，其中至少一个边缘e3以用于在固定点处直接地或间接地固定在旋流器的壳体中的手段为特征。引导叶片显示出未固定至壳体的至少两个边缘e1和e2，其中第一边缘e1至壳体的中心线具有距离d1并且第二边缘e2至壳体的中心线具有距离d2，其中d1＜d2，其特征在于，在固定之后，区域a被限定为壳体的与固定点相交的横截面区域。在将引导叶片固定在旋流器的壳体中之后，第一边缘e1至区域a显示出距离l1并且第二边缘e2显示出距离l2，其中l2>1.25×l1。

最后，本发明还覆盖一种具有至少四个引导叶片的支撑元件，其被布置成使得支撑元件形成区域a。

附图说明

还可以根据对附图和示例的以下描述来获得本发明的其他目的、特征、优点以及可能的应用。所描述和/或示出的所有特征自身或者以任何组合形成本发明的主题，而与它们在各个权利要求中的包含或者它们的反向参考无关。

在图中：

图1a示出了根据第一实施例的切向旋流器的纵向截面，

图1b示出了通过图1a的旋流器的入口开口的截面，

图1c示出了轴向旋流器的纵向截面，

图2示出了根据现有技术的引导叶片、以及支撑元件，以及

图3示出了根据本发明的引导叶片、以及支撑元件。

具体实施方式

在图1a中示意性地示出了用于从流体流分离固体或液体的切向旋流器1的基本构造。

根据本发明的旋流器1包括圆筒形上部壳体部分2和圆锥形下部壳体部分3。圆筒形壳体部分2和圆锥形壳体部分3一起形成旋流器1的壳体2、3，即旋流器壳体2、3。旋流器壳体2、3的上端通过壳体盖5封闭。

汲取管或涡流探测器12被插入在壳体盖5的中心开口中，使得汲取管12部分地在旋流器壳体2、3外部延伸并且部分地在旋流器壳体2、3内部延伸。

进给通道7通过它的第一端与旋流器1的圆筒形壳体部分2中的入口开口6连接。进给通道7可以通过第二端例如与鼓风炉/流化床的排出开口连接。入口开口6以及直接放置于其上的进给通道7被布置在圆筒形壳体部分2的上端处。优选地，在这种情况下，进给通道7的上壁9以及壳体盖5以共面方式布置。

通常，旋流器1被布置成使得圆锥形壳体部分3沿重力场的方向向下定向。在旋流器的最低点处设置有排出端口4，可以通过排出端口排出已经被从流体流提取的颗粒和/或液体。

在操作期间，流体流连同颗粒被通过进给通道7和入口开口6进给至壳体部分2中。这通常以切向方式实现(参见图1b)，以使得引起流体流的圆形运动。流体流沿螺旋形路径从入口开口6沿圆锥形区域3的方向运动。由于离心力，颗粒被运输至旋流器1的外壁，并且颗粒在所述外壁处在重力作用下沿排出端口4的方向运动。净化的气体或者(在水力旋流器的情况下)净化的液体通过汲取管12向上离开旋流器1。

根据本发明，旋流器1以至少两个引导叶片10a、10b为特征。这些引导叶片10a、10b被安装成使得区域a被限定为壳体的与固定点相交的横截面区域，其中每个引导叶片显示出未固定至壳体的至少两个边缘e1和e2。第一边缘e1至壳体的中心线具有距离d1并且第二边缘e2至壳体的中心线具有距离d2，其中d1＜d2。

图1c涉及轴向旋流器。然而，唯一的区别是进给通道7的位置，所述进给通道7从旋流器1的顶部引入包括流体以及颗粒和/或液滴的输入流。

图2更详细地示出了根据现有技术已知的引导叶片10。所有的引导叶片10被固定至支撑元件，支撑元件还被用来将引导叶片10安装至旋流器1中。在使用支撑元件的情况下，支撑元件所形成的区域(例如环所限定的圆圈)为区域a。

如根据图2可以看到的，未固定至支撑元件的两个边缘e1和e2至区域a显示出相同的距离。

图3示出了被安装至支撑元件11的引导叶片10的设计，所述支撑元件11也限定区域a。从第一边缘e1至区域a的距离被限定为长度l1，而从第二边缘e2至区域a的距离被限定为长度l2。长度l1和l2两者相互依赖，以使得l2>1.25×l1。

附图标记：

1 旋流器

2 圆筒形壳体部分

3 圆锥形壳体部分

4 排出端口

5 壳体盖

6 入口开口

7 进给通道

8 进给通道的内壁

9 进给通道的上壁

10a、b 引导叶片

11 支撑元件

12 汲取管

a 引导叶片的固定点所形成的区域

c 旋流器中心轴线

e1-e4 引导叶片的边缘

d1、d2 边缘至旋流器中心轴线的距离

l1、l2 边缘至区域a的距离

Claims

1.一种用于从流体分离固体颗粒和/或至少一种液体的旋流器，旋流器的特征是包括：壳体(2、3)、用于将流体连同固体颗粒和/或所述至少一种液体引入至壳体(2、3)中的入口开口(6)、用于固体颗粒和/或所述至少一种液体的排出端口(4)、用于从壳体(3)排出流体的汲取管(12)、以及至少两个引导叶片(10、10a、10b)，每个引导叶片具有带有至少三个边缘e1、e2、e3的几何形状并且每个引导叶片(10、10a、10b)通过至少一个边缘e3在固定点处直接地或间接地固定至壳体(2、3)，其中区域a被限定为壳体(2、3)的与固定边缘e3相交的横截面区域，其中每个引导叶片(10、10a、10b)显示出未固定至壳体(2、3)的至少两个边缘e1和e2，其中第一边缘e1至壳体(2、3)的中心线c具有距离d1并且第二边缘e2至壳体的中心线具有距离d2，并且d1<d2，其特征在于，第一边缘e1至所述区域a显示出距离l1并且第二边缘e2至所述区域a显示出距离l2，其中l2＞1.25×l1，所述几何形状以至少四个边缘e1、e2、e3以及e4为特征，其中两个边缘e3和e4被直接地或间接地固定，并且所述几何形状为梯形，并且两个边缘e1与e2之间的连接为梯形的平行边中的一个，其中至少一个引导叶片(10、10a、10b)沿一个轴线弯曲，并且弯曲部的半径在边缘e1与边缘e3之间和/或边缘e2与边缘e3之间的距离上变化。

2.根据权利要求1所述的旋流器，其特征在于，排出端口(4)被布置成与入口开口(6)相对。

3.根据权利要求1-2中的任一项所述的旋流器，其特征在于，引导叶片(10、10a、10b)中的至少两个安装在固定于壳体(2、3)处的支撑元件(11)上。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的旋流器，其特征在于，所述区域a至壳体中的汲取管(12)的开口之间的距离最大为壳体(2、3)的总长度的40％，和/或所述区域a至汲取管(12)的开口之间的距离最大为壳体的从排出端口测量的总长度的60％至100％。

5.根据权利要求1-2中的任一项所述的旋流器，其特征在于，汲取管(12)的开口与壳体盖(5)之间的距离为壳体(2、3)的总长度的0％至70％。

6.一种带有至少四个引导叶片的支撑元件(11)，其中每个引导叶片显示出带有至少三个边缘e1、e2以及e3的几何形状，其中至少一个边缘e3在固定点处被固定至支撑元件(11)，其中每个引导叶片(10、10a、10b)显示出不应当被固定至支撑元件(11)的至少两个边缘e1和e2，其中第一边缘e1至壳体(2、3)的中心线c具有距离d1并且第二边缘e2至壳体的中心线具有距离d2，并且d1<d2，其特征在于，支撑元件(11)形成区域a，第一边缘e1至所述区域a显示出距离l1并且第二边缘e2至所述区域a显示出距离l2，其中l2>1.25×l1，所述几何形状以至少四个边缘e1、e2、e3以及e4为特征，其中两个边缘e3和e4被直接地或间接地固定，并且所述几何形状为梯形，并且两个边缘e1与e2之间的连接为梯形的平行边中的一个，其中至少一个引导叶片(10、10a、10b)沿一个轴线弯曲，并且弯曲部的半径在边缘e1与边缘e3之间和/或边缘e2与边缘e3之间的距离上变化。