環(huán)流式旋風(fēng)分離器

由青島科技大學(xué)化學(xué)工程研究所自主開(kāi)發(fā)的環(huán)流式旋風(fēng)除塵器在1997年獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：ZL 92106712.7），環(huán)流循環(huán)除塵系統(tǒng)、直流降膜式旋風(fēng)除霧器等獲5項(xiàng)國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：01243742.5；01243741.7；ZL92219769.5；ZL 02270076.5；ZL 01243740.9），2006年環(huán)流循環(huán)除塵系統(tǒng)的導(dǎo)流整流器獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：031350585）。利用環(huán)流式旋風(fēng)分離系列專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)越性能，針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程逐一進(jìn)行流場(chǎng)模擬，并依據(jù)過(guò)程的耐磨損、耐高溫、防堵塞等要求調(diào)整結(jié)構(gòu)和內(nèi)構(gòu)件。累計(jì)推廣應(yīng)用600余臺(tái)套，攻克了四十余項(xiàng)工程技術(shù)難題，企業(yè)應(yīng)用后的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著?，F(xiàn)列舉部分應(yīng)用實(shí)例如下：

1、由大連理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的褐煤干餾工藝，其中因煙氣溫度高（550℃以上）、粉塵含量高等因素，采用常規(guī)旋風(fēng)分離器難以滿(mǎn)足分離要求，采用我單位開(kāi)發(fā)的環(huán)流式旋風(fēng)分離器兩級(jí)串聯(lián)除塵分離效率可達(dá)99.5%以上。已成功應(yīng)用于陜西神木富油能源科技有限公司褐煤干餾工藝。

2、多晶硅、有機(jī)硅單體生產(chǎn)多采用流化床反應(yīng)器，催化劑為硅銅粉，因涉及軍工，多年來(lái)國(guó)外一直對(duì)中國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖。該系統(tǒng)除塵的難度在于，硅粉硬度極高，對(duì)器壁沖刷嚴(yán)重；要求一級(jí)除塵器具有顆粒分級(jí)功能，只回收5～10μm以上的粉塵，二級(jí)對(duì)5μm以下粉塵應(yīng)徹底去除；一級(jí)分離下來(lái)的粉塵在不影響反應(yīng)器內(nèi)取熱構(gòu)件的前提下，順利回床。針對(duì)上述要求，我公司采用特殊材料制成襯里以提高設(shè)備的耐磨性能。由于采用襯里，內(nèi)構(gòu)件壁厚大為提高，需對(duì)除塵器流場(chǎng)逐一模擬以調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸?，F(xiàn)已在多晶硅，有機(jī)硅行業(yè)應(yīng)用二百余臺(tái)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，且使用周期從過(guò)去使用E—Ⅱ型高效旋風(fēng)除塵器僅3個(gè)月延長(zhǎng)至5年以上。

3、國(guó)內(nèi)由乙炔和醋酸生產(chǎn)醋酸乙烯時(shí)，大多數(shù)采用流化床反應(yīng)器，催化劑為椰殼活性炭浸漬醋酸鋅經(jīng)干燥而成。流化床出氣的除塵器原采用DⅢ型，存在活性炭對(duì)器壁沖刷嚴(yán)重，設(shè)備使用周期僅半年，而且因除塵效率不高，催化劑損失嚴(yán)重，并造成后續(xù)工段堵塞問(wèn)題。針對(duì)上述工況，采用導(dǎo)流形式降低活性炭對(duì)器壁的沖刷。因活性炭為多孔介質(zhì)，表觀(guān)密度小，經(jīng)反復(fù)使用后粒度極細(xì)，湍流旋渦對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)行為影響大，故設(shè)計(jì)時(shí)，在流場(chǎng)模擬的基礎(chǔ)上，對(duì)整流構(gòu)件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了反復(fù)調(diào)整。自2001年始，環(huán)流式旋風(fēng)除塵器已在該行業(yè)推廣應(yīng)用40余臺(tái)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在山西三維集團(tuán)運(yùn)行的除塵器，一年可為廠(chǎng)家節(jié)省催化劑二十余噸，年節(jié)約和增收資金壹仟叁百余萬(wàn)元。且設(shè)備的使用周期提高到了5年以上，消除了生產(chǎn)中的安全隱患。

4、安徽安慶曙光化工有限公司為我國(guó)最大的氰化鈉生產(chǎn)基地，年產(chǎn)固體氰化鈉4萬(wàn)噸，干燥過(guò)程采用從美國(guó)引進(jìn)的高溫閃蒸成套技術(shù)與裝備。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)干燥系統(tǒng)所用旋風(fēng)分離器效率低、易堵塞、物料損耗高。雖后設(shè)洗滌塔進(jìn)一步凈化排氣，因氰化鈉為劇毒物料，對(duì)排氣含塵的要求非常高，環(huán)評(píng)不達(dá)標(biāo)。針對(duì)上述工況，我公司在設(shè)計(jì)時(shí)首先通過(guò)流場(chǎng)模擬加長(zhǎng)了一次分離區(qū)高度，調(diào)整了導(dǎo)流整流器結(jié)構(gòu)，以提高除塵效率。然后對(duì)易積存物料的區(qū)域加設(shè)導(dǎo)流輸送板，利用氣體對(duì)易積存物料區(qū)域的沖擊，防止堵塞；同時(shí)，依據(jù)工況下氣體的含水蒸汽量計(jì)算出了水分凝析溫度，通過(guò)調(diào)整操作條件與壁面伴管加熱，防止水分析出；由此設(shè)計(jì)的環(huán)流式旋風(fēng)除塵器于2003年5月投入工業(yè)使用。經(jīng)用戶(hù)測(cè)算，環(huán)流式旋風(fēng)除塵器的收率達(dá)到了99%以上，解決了設(shè)備易堵塞的工程難題，洗滌塔更換循環(huán)液的時(shí)間從8小時(shí)延長(zhǎng)至96小時(shí)，并于2004年12月順利通過(guò)了“環(huán)境管理體系”認(rèn)證，并為企業(yè)年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益近500萬(wàn)元。因環(huán)流式旋風(fēng)除塵器使用效果好，安慶曙光化工集團(tuán)有限公司已將原美國(guó)進(jìn)口的干燥生產(chǎn)線(xiàn)上的旋風(fēng)除塵器拆除，更換了環(huán)流式旋風(fēng)除塵器。

5、環(huán)流循環(huán)除塵系統(tǒng)在超細(xì)粉體氣流干燥中的應(yīng)用。環(huán)流循環(huán)除塵系統(tǒng)于2002年用于廣西瑞泉公司超細(xì)膨潤(rùn)土氣流干燥的除塵。二級(jí)旋風(fēng)除塵器除下的粉塵粒度在2mm以下的達(dá)到了75%，應(yīng)用效果良好。

6、北京礦冶研究總院在浙江、江蘇、大連、吉林、內(nèi)蒙、甘肅等地建立的24條粉末炸藥生產(chǎn)線(xiàn)中全部采用環(huán)流式旋風(fēng)除塵器進(jìn)行炸藥收集。使炸藥收率從90%提高到98%以上。每年多回收的炸藥價(jià)值近4千萬(wàn)元。由于壓降低，全年可節(jié)省電費(fèi)114萬(wàn)元。

7、同時(shí)環(huán)流式旋風(fēng)除塵器還分別用于中國(guó)石化齊魯分公司的高壓聚乙烯裝置和熱電廠(chǎng)硫氨凈化裝置、北京利德恒環(huán)保公司的供熱鍋爐排煙脫硫除塵、石家莊以嶺藥業(yè)的原料回收等工程 。

環(huán)流式旋風(fēng)除塵器的外形為圓柱圓錐形。啟用時(shí)，氣體從直筒段下部以切向方式進(jìn)入器內(nèi)內(nèi)件，在內(nèi)件中螺旋上升進(jìn)行一次分離，達(dá)到凈化要求的大部分氣體直接從頂部排出，少部分氣體連同被分離下來(lái)的粉塵由頂部特設(shè)旁路引入錐體，在錐體內(nèi)進(jìn)行二次分離，分離后的流體在錐體下部沿軸心返回一次分離區(qū)，少量氣體將粉塵送入灰倉(cāng)后返回器內(nèi) 。

環(huán)流式旋風(fēng)分離器壓降低

流體由直筒段底部旋轉(zhuǎn)而上，直接從頂部出氣口排出，流體流動(dòng)路線(xiàn)短，且內(nèi)件中只有一個(gè)向上的旋渦，流體沿徑向、軸向速度梯度小，流體剪應(yīng)力小，故壓降和能耗低（壓降僅為常規(guī)型旋風(fēng)除塵器的二分之一左右）

環(huán)流式旋風(fēng)分離器放大效應(yīng)小

由于器內(nèi)剪應(yīng)力小、能耗低，在大直徑設(shè)備中仍能保證多相流分離所需要的旋轉(zhuǎn)速度，器內(nèi)流體不易發(fā)生湍動(dòng)，故放大效應(yīng)小?？朔顺Ｒ?guī)型設(shè)備放大效應(yīng)顯著，在大處理量時(shí)需多臺(tái)并聯(lián)操作的弊病。

環(huán)流式旋風(fēng)分離器分離效率高

特殊的流路設(shè)計(jì)，防止了流體的短路及錐體和灰倉(cāng)內(nèi)顆粒的卷?yè)P(yáng)，使分離效率大幅度提高，且具有操作彈性大、操作穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

大量工業(yè)應(yīng)用的結(jié)果表明，大型環(huán)流式旋風(fēng)除塵器（直徑在1.2m以上）的分割粒徑可達(dá)1.2μm左右，壓降僅為500～1000Pa，且直徑放大后，不會(huì)產(chǎn)生分離效率的顯著下降，并具有操作穩(wěn)定性強(qiáng)，操作彈性大的優(yōu)點(diǎn)。該系列專(zhuān)利成果分別于2004年12月、2010年12月通過(guò)了由山東省科技廳組織、中國(guó)科學(xué)院余國(guó)琮院士和李洪鐘院士、工程院金涌院士主持的項(xiàng)目鑒定，其鑒定意見(jiàn)為：達(dá)到了同類(lèi)技術(shù)和設(shè)備的國(guó)際領(lǐng)先水平。并于2005年獲山東省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，2011年獲山東省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 。