液滴分離器

旋風(fēng)分離器應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以來，已有百余年的歷史，對(duì)于捕集、分離5～10μm以上的顆粒效率較高。由于能耗相對(duì)比較小，結(jié)構(gòu)簡單可靠，廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、石油、建筑、機(jī)械、電力、輕紡、食品等工業(yè)部門。旋風(fēng)分離器中顆粒分離的機(jī)理是：顆粒由于離心力的作用克服氣流的阻力向壁面運(yùn)動(dòng)，到達(dá)壁面附近后，由于邊界層內(nèi)較小的湍流，顆粒會(huì)沿著壁面進(jìn)入灰斗中，從而得到分離。對(duì)于微細(xì)顆粒（粒徑小于5μm），由于其所受到的離心力小于氣流對(duì)其的阻力，因此，一般來說，這一類顆粒很難得到分離。隨著工業(yè)裝置生產(chǎn)規(guī)模的提高以及操作條件變得更為苛刻，對(duì)旋風(fēng)分離器性能的要求也不斷提高。一方面要求旋風(fēng)分離器有更強(qiáng)的捕集細(xì)粉的能力；另一方面要求旋風(fēng)分離器的壓降進(jìn)一步減少，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風(fēng)分離器。而通常是采用有針對(duì)性地開發(fā)新結(jié)構(gòu)或優(yōu)化各部分尺寸的匹配關(guān)系的方法來減少不利因素的影響，以達(dá)到高效的目的。

1、旋風(fēng)分離器進(jìn)口結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀

普通旋風(fēng)分離器單體大多采用了單切向進(jìn)口或蝸向的進(jìn)口結(jié)構(gòu)形式，氣固兩相流進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，隨著遠(yuǎn)離旋風(fēng)分離器排氣芯管入口截面，平衡塵粒逐漸減小，即空間點(diǎn)上顆粒分離能力逐漸增強(qiáng)。因此，優(yōu)化改進(jìn)位于旋風(fēng)分離器上部的進(jìn)口結(jié)構(gòu)形式是旋風(fēng)分離器技術(shù)改進(jìn)的可行措施。但是采用切向或蝸向單進(jìn)口結(jié)構(gòu)形式易造成旋風(fēng)分離器內(nèi)部氣流場(chǎng)的軸不對(duì)稱（渦核偏向270°一側(cè)），不但增大了旋風(fēng)分離器的阻力，而且增加了排氣芯管短路流。所以趙兵濤等提出優(yōu)化改進(jìn)旋風(fēng)分離器進(jìn)口結(jié)構(gòu)，首先增設(shè)了進(jìn)口回轉(zhuǎn)通道，通過試驗(yàn)得出所有增設(shè)回轉(zhuǎn)通道的旋風(fēng)分離器分離效率均大于無回轉(zhuǎn)通道的效率。因?yàn)樽枇ο禂?shù)的變化可影響進(jìn)口速度的變化，進(jìn)口速度的大小反映出旋風(fēng)分離器分離能力的強(qiáng)弱。當(dāng)阻力系數(shù)較小時(shí)，進(jìn)口速度較大，表明旋風(fēng)分離器分離能力強(qiáng)，由于回轉(zhuǎn)通道的增設(shè)，使顆粒在進(jìn)入旋風(fēng)分離器腔體前進(jìn)行預(yù)分離，從而使分離效率增大，但隨著回轉(zhuǎn)角度的繼續(xù)增大，二次返混影響增大，這就使得分離效率在90°甚至270°以后有所減小，但總體仍高于0°的分離效率。所以改變其回轉(zhuǎn)角度，就改變了兩相流含塵濃度分布，使含塵濃度外濃內(nèi)淡，從而減少短路流的攜塵量。

同時(shí)若采用雙進(jìn)口回轉(zhuǎn)通道形式，則有利于降阻增效，由于進(jìn)氣口面積增大為原來的2倍，使進(jìn)口氣流速度減半，從而降低了阻力；由于采用漸縮的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，減小了顆粒到達(dá)捕集壁面的距離，從而提高了分離效率；進(jìn)一步的流場(chǎng)測(cè)定結(jié)果表明，雙進(jìn)口結(jié)構(gòu)由于采用在旋風(fēng)分離器內(nèi)多點(diǎn)對(duì)稱進(jìn)氣，增強(qiáng)了旋風(fēng)分離器內(nèi)部流場(chǎng)的軸對(duì)稱性，使短路流攜塵量減少，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了降阻增效，又增強(qiáng)了氣流場(chǎng)軸對(duì)稱性，以降低旋風(fēng)分離器阻力。具體試驗(yàn)結(jié)果表明，將旋風(fēng)分離器常規(guī)進(jìn)口結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)為采用單進(jìn)口等寬通道進(jìn)口結(jié)構(gòu)時(shí)，旋風(fēng)分離器回轉(zhuǎn)角度為90°時(shí)性能較優(yōu)，比0°（無回轉(zhuǎn)通道）時(shí)的阻力降低14.73%，效率提高2.48%。采用雙進(jìn)口漸縮通道進(jìn)口結(jié)構(gòu)時(shí)，旋風(fēng)分離器性能優(yōu)于所有單進(jìn)口，比0°（無回轉(zhuǎn)通道）時(shí)的阻力降低33.06%，效率提高3.95%。

2、旋風(fēng)分離器出口結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀

在旋風(fēng)分離器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)氣流中，顆粒物受離心力作用作徑向向外（朝向筒錐壁）運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度可由顆粒物所受的離心力及氣流阻力的運(yùn)動(dòng)方程求得。顯然旋風(fēng)分離器分離的目的就是使顆粒物盡快到達(dá)筒錐體邊壁。因此，延長顆粒物在旋風(fēng)分離器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，在氣流作用下提高顆粒物與筒錐體壁相撞的概率，可以提高旋風(fēng)分離器除塵效率。Y. Zhu提出的旋風(fēng)分離器，在普通旋風(fēng)分離器中增加一個(gè)筒壁，這一筒壁將旋風(fēng)分離器內(nèi)部空間劃分為2個(gè)環(huán)形區(qū)域，同時(shí)，排氣芯管被移到了下方，排氣芯管中的上升氣流也變成了下降氣流，顆粒物在內(nèi)外2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)都得到了分離，事實(shí)上，這種旋風(fēng)分離器相當(dāng)于將2個(gè)旋風(fēng)子結(jié)合到了一起。從理論上講，這種結(jié)構(gòu)改進(jìn)提高了顆粒物被收集的概率。Zhu型旋風(fēng)分離器試驗(yàn)結(jié)果（氣流流量范圍為10～40L/min，粒徑范圍為0.6～ 8.8μm顆粒物）與Stairmand高效旋風(fēng)分離器進(jìn)行了比較，改進(jìn)后的旋風(fēng)分離器，除塵效率得到提高，并且隨氣流流量的增大而增大；同時(shí)，對(duì)于相同無因次尺寸的旋風(fēng)分離器來說，前者的阻力也小于后者。Y. Zhu考慮各方面因素給出相應(yīng)優(yōu)化綜合指標(biāo)，得出改進(jìn)后的旋風(fēng)分離器性能優(yōu)于傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器。但這種改動(dòng)后的旋風(fēng)分離器較原有傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)稍為復(fù)雜。由于旋風(fēng)分離器對(duì)微細(xì)顆粒物效率較低，尤其對(duì)粉塵粒徑小于10μm的顆粒的除塵效率隨著顆粒直徑減小逐漸降低。也就是說，在旋風(fēng)分離器的運(yùn)行過程中，絕大部分微細(xì)粉塵穿透了分離區(qū)域，導(dǎo)致對(duì)微細(xì)粉塵效率下降。

3、旋風(fēng)分離器錐體結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀

Xiang Rongbiao等研究了錐體尺寸對(duì)用于大氣采樣的小型旋風(fēng)分離器的影響情況，以顆粒大小和氣流流速為變化參數(shù)，對(duì)3個(gè)具有不同下部直徑錐體的旋風(fēng)分離器測(cè)出了效率。測(cè)定結(jié)果得知：錐體下部直徑大小對(duì)旋風(fēng)分離采樣器的效率影響顯著，但是并不顯著影響不同粒徑顆粒物效率之間的變化程度。當(dāng)錐體下部開口部分直徑大于排氣芯管直徑時(shí)，該錐體參數(shù)的減小，在不明顯增加阻力的前提下，采樣效率會(huì)隨之提高；由阻力測(cè)試結(jié)果還可看出錐體開口部分直徑不宜小于排氣芯管直徑。從理論上講，錐體下部直徑減小能引起切向速度的提高，從而離心力增大；對(duì)于具有相同筒體直徑的旋風(fēng)分離器，若錐體開口小，則最大切向速度靠近錐壁，這使得顆粒能夠更好地分離，同時(shí)，如果錐體開口較小，渦流將觸及錐壁，使顆粒又有可能重新進(jìn)入出氣氣流，但是后者與前者相比對(duì)旋風(fēng)采樣器影響較小。所以，適當(dāng)減小錐體下部直徑有利于效率的提高。

4、旋風(fēng)分離器排塵結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀

縱觀過去的100多年，旋風(fēng)分離器的主要研究方向還是集中在進(jìn)出口狀況，渦流檢測(cè)和筒體上，相對(duì)于排塵結(jié)構(gòu)部分則很少有人注意。國內(nèi)外只有極少數(shù)學(xué)者進(jìn)行過相關(guān)的研究。1982年Mothes發(fā)現(xiàn)沿筒壁下降的下旋流與從灰斗上升的氣流在錐體底部位置交換特別頻繁，于是他提出在此加一防混錐的方法。Kirch也就這一方向做了試驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)灰斗滿載時(shí)，防混錐能夠提高效率，但是對(duì)于灰斗不滿的旋風(fēng)分離器，防混錐的效果又不是太明顯。

由于已有試驗(yàn)表明：錐體底部的下行流量并不為0，表明有一部分氣流進(jìn)入了灰斗，因?yàn)榛叶返撞慷滤溃瑲饬鞅貙⒎聪蛑匦逻M(jìn)入錐體的內(nèi)旋流中，這將會(huì)攪起已被分離出的顆粒并把其中較細(xì)的顆粒再次帶入內(nèi)旋流中，產(chǎn)生所謂的“灰斗返混”問題，這也是影響分離效率的一個(gè)重要問題。

Hoffmann等是最早對(duì)底部加直管旋風(fēng)分離器進(jìn)行專門研究的學(xué)者之一。他通過試驗(yàn)表明，增設(shè)直管可以使渦旋尾部停留在直管中，從而增加了旋風(fēng)分離器的有效分離空間，改善了分離性能。錢付平也針對(duì)灰斗返混，對(duì)底部加直管的旋風(fēng)分離器內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)在接近直管的底部，氣流切向速度平均3～4m，而該端面的軸向速度分布也表明氣流旋轉(zhuǎn)至此，軸向速度接近于0，這足以說明，通過增設(shè)直管，就將渦流尾端引入到直管內(nèi)了。

然而，盡管加直管能取得好的分離效果，但是直管并不是越長越好，應(yīng)有一最優(yōu)長度。另外，不同筒體直徑的旋風(fēng)分離器對(duì)應(yīng)的最優(yōu)直管長度是否存在一定的關(guān)系以及不同直管長度時(shí)旋風(fēng)分離器內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)情況還需進(jìn)一步研究。由于排塵口處于負(fù)壓較大的部位，保證排塵口的嚴(yán)密性對(duì)提高分離效率有重要作用。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，漏風(fēng)5%，則分離效率降低50%；漏風(fēng)10%～15%，則效率降至0。反之，如能從排塵口抽出部分氣流卻能提高分離效率。

液滴分離器工藝流程

有關(guān)此旋風(fēng)分離器的工藝系統(tǒng)流程圖如圖1。

在流程圖中，D-002 即為新增的旋風(fēng)分離器。

液滴分離器相關(guān)數(shù)據(jù)

細(xì)粉罐操作壓力：0.07MPa（負(fù)壓）；

細(xì)粉罐操作溫度：常溫～475℃；

旋風(fēng)分離器入口空氣（含催化劑）流量：594m³/h。

多功能固液分離器采用側(cè)進(jìn)側(cè)出、側(cè)進(jìn)底出的方式，通過管道中的壓力將過濾液體介質(zhì)壓入或抽入過濾器桶體，要過濾的液體介質(zhì)先經(jīng)過不銹鋼金屬網(wǎng)進(jìn)行除過濾，將循環(huán)水中大于40目的固體物質(zhì)進(jìn)行攔截；液體經(jīng)過金屬網(wǎng)后由支撐濾籃承托的過濾袋過濾，產(chǎn)生理想的固液分離，達(dá)到液體介質(zhì)被過濾的效果。

固液分離器產(chǎn)品介紹

不同的過濾效果，取決于不同精度的過濾袋。由于液體介質(zhì)進(jìn)入固液分離器后是從濾袋頂端流入，使得液體均勻分布在整個(gè)濾袋的過濾表面，使整個(gè)層面中的流體分布基本恒定一致，紊流的負(fù)面影響小，過濾效果好，通過視鏡，可直接觀察水流情況。

石家莊綠潔節(jié)能科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的多功能固液分離器具有結(jié)構(gòu)合理、密封性好、流通能力強(qiáng)、操作簡便等諸多優(yōu)點(diǎn)。尤其是濾袋側(cè)漏機(jī)率小，能準(zhǔn)確地保證過濾精度，并能快捷地更換濾袋，使得操作難度降低。固液分離器還可根據(jù)客戶使用要求，提供吊柱手動(dòng)、吊柱液壓、吊柱彈簧輔助、彈簧輔助等多種形式的開啟閉合裝置，以滿足不同客戶的使用。

固液分離器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

多功能固液分離器由以下幾部分組成：過濾器殼體、快開機(jī)構(gòu)、加強(qiáng)濾籃、過濾袋、視鏡。

固液分離器功能作用

該固液分離器主要用于凈化水，特別適用于凈化工業(yè)循環(huán)水的泥沙、生物粘泥等，主要功能可去除水中粘土、鐵銹、懸浮物、藻類、生物粘泥、腐蝕產(chǎn)物、大分子細(xì)菌、有機(jī)物及其它微小顆粒等雜質(zhì)，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。

固液分離器技術(shù)特點(diǎn)

1、分離精度可以根據(jù)不同水況和用戶工藝需求靈活調(diào)整，適應(yīng)于各種濁度和顆粒度的水質(zhì)。

2、清洗高效、徹底，實(shí)現(xiàn)固液的完全分離，無需反沖洗，濾袋可多次重復(fù)清洗使用。

3、可操作性強(qiáng)，低壓差、高流量，更換濾袋速度快，省水、省電，節(jié)約能源。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊合理，占地面積小，安裝移動(dòng)靈活方便。

5、設(shè)備易損件少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，操作管理簡單。

6、經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低，應(yīng)用領(lǐng)域廣，可適用不同原水水質(zhì)和用水要求。

固液分離器技術(shù)參數(shù)

流入方式：側(cè)進(jìn)側(cè)出

過濾袋尺寸：φ180（7英寸）*820（32英寸）

袋數(shù)：1~24袋

最大流量(m³/h)：45~1080

最高操作壓力（MPa）：0.8~3.0

標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接（進(jìn)/出）：DN100~1000

濾器材質(zhì)：304、316L、碳鋼

濾袋材質(zhì)：聚丙烯、尼龍。

過濾精度（液體）：5.0um-300um

固液分離器應(yīng)用領(lǐng)域

1、 鋼鐵、石油、化工、造紙、汽車、食品、冶金等行業(yè)循環(huán)水過濾。

2、 對(duì)水質(zhì)有一定要求的設(shè)備給水過濾。

3、 生活供水、生產(chǎn)工藝給水過濾。

4、 食品行業(yè)生產(chǎn)用水及循環(huán)水過濾。

5、 地下水、地表水除濁凈化。

6、 中央空調(diào)、鍋爐回水過濾。

旋液分離器又稱水力旋流器，是利用離心沉降原理從懸浮液中分離固體顆粒的設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)與操作原理和旋風(fēng)分離器類似。

拼音：xuanyefenliqi

英文名稱：hydrocyclone; hydraulic cyclone

工作原理與旋風(fēng)分離器大致相同。料液由圓筒部分以切線方向進(jìn)入，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生離心力，下行至圓錐部分更加劇烈。料液中的固體粒子或密度較大的液體受離心力的作用被拋向器壁，并沿器壁按螺旋線下流至出口（底流）。澄清的液體或液體中攜帶的較細(xì)粒子則上升，由中心的出口溢流而出。優(yōu)點(diǎn)是：（1）構(gòu)造簡單，無活動(dòng)部分；（2）體積小，占地面積也??；（3）生產(chǎn)能力大；（4）分離的顆粒范圍較廣。但分離效率較低。常采用幾級(jí)串聯(lián)的方式或與其他分離設(shè)備配合應(yīng)用，以提高其分離效率。用于制堿和淀粉等工業(yè)。