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炼油设计
2002年9月PETROLEUMREFINERYENGINEERING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

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旋风分离器结构种类非常多,但都是利用含d(ρd-ρ)2d(ρd-ρ)Vt
Vc=rω=·(2)
固体颗粒的气体旋转所产生的离心力,将颗粒从18μ18μr
气流中分离出来的一种干式气固分离装置。旋风旋风分离器的分离因数为
2
分离器结构简单制造、安装投资省属静设备操VcVt
,;,F==(3)
rVrg
作维护容易;性能稳定,操作弹性大;不受气体种g
根据颗粒在离心力场中自由沉降和气体在旋
类、气体中固体颗粒浓度以及温度、压力的限制,
～风分离器内的停留时间相等的关系可导出临界颗
应用范围非常广[15]。只要非均相混合物(如液2
粒直径。
液、液2固、液2气、气2固等)存在密度差,都可以考
[6～9]b2πrN
虑用旋风分离器进行两相分离。=(4)
VcVt
尽管旋风分离器应用广泛,也得到了不少研
[4]9μbμrr
究和发展,然而仍存在不足,主要是对细小颗粒d100==3(1-)
πNVt(ρd-ρ)πNVt(ρd-ρ)D
(粒径≤5μm)的介质分离效率不高。这方面的原
(5)
因是气体旋转不够以及内旋转涡流易将已分离下
根据式(4)分析,对一定的分离物系,旋风分
来的颗粒物扬起夹带走。为讨论便利,本研究以
离器气流切向速度、气流宽度、旋转半径、旋转圈
分离气固混合物为例,研究旋风分离器结构存在
数与离心沉降速度有关。根据式(5)分析,除(ρd
的问题及其改进措施。
-ρ)外,影响分离效果(d100)的主要因素是Vt,N
和b。
1影响旋风分离器分离效率的因素
1.1气体旋转切向速度
旋风分离器结构虽然简单,但因其内部的两
气体旋转切向速度(可视同入口气速)是个关
相流动及分离机理很复杂,迄今尚未建立令人满
键参数,由式(2)及式(4)可知,Vt越大,处理气量
意的数学物理模型,许多影响因素的分析尚停留
可增大,最重要的是颗粒受离心力大,易甩向外筒
在定性阶段。因此,掌握各种因素对旋风分离器
内壁被分离捕集下来。但Vt过大则有三个不利
分离性能的影响规律,对正确设计选用很有必要。
因素:①气体湍流及甩到边壁的颗粒因切向速度
本研究只讨论结构参数及操作条件,不涉及制造
太大发生碰撞弹跳被重新扬起,返回气相而形成
安装质量。
返混现象;②使径向气速加大,上行轴向气速也加
根据斯托克斯定律,颗粒在重力场和离心力
[10]
场中的沉降速度分别为收稿日期:2002-02-28。
2
d(ρd-ρ)作者简介:副教授,硕士,茂名学院化工学院院长,长期从事化
V=g(1)
g18μ学工程与工艺专业的教学与科研工作。
第9期梁朝林.旋风分离器结构改进的研究—9—

大,颗粒停留时间缩短,灰斗返气夹带变多;③压问题。
力降增大。1.5排气内管与灰斗
①和②严重时,会明显降低分离效率。大量一般旋风分离器都是依靠下行气流将已浓集

的理论计算及实验结果表明Vt在12～26m/s较在器壁处的颗粒插入灰斗的。因此不可避免地会
为适宜。有一部分气体进入灰斗,这部分气体总会夹带部
1.2气流平均旋转半径与旋风分离器外筒内径分细颗粒返回旋风分离器筒体,进入排气管,从而
由式(2)及式(5)可知,r越小,颗粒受的离心影响分离效率。

力越大,即离心沉降速度越大;D越小,d100也越文献[2～3]推荐,排尘口径应大于内旋流径,
小,即更细小的颗粒都能分离捕集下来。处理气锥顶角α在10～20°为宜(高效结构取小值),排气
量较大时,首选多个旋风分离器并联而非单个大管下端到灰斗内粉尘表面的距离大于10倍的内
型旋风分离器,一般旋风分离器(外筒)直径不大管内径,这些在设计选型时都可加以考虑。为了
于2m,当然也不能太小。减小灰斗返气的夹带还可采用扩散锥体及带中间
1.3气流宽度b与入口高度a开孔的反射屏。结构是复杂了,但提高了效率,仍
对切向式入口的旋风器,b值偏小时颗粒易是值得的。
到达外筒内壁,但惯性作用易撞壁弹跳起来。特
别是b值太小时,由于内旋气流作用,在外筒边壁2旋风分离器结构的两点改进
处扬起的颗粒极易进入内管;b值增大时,扬起及影响旋风分离器分离效率的三类因素是结构
夹带现象大为减