各种旋风分离器流量与结构尺寸关系探讨

旋风分离器是一种成本低、效率高、可靠性高的颗粒和液滴捕集设备，它的可靠性在于没有运动部件，而且能在非常恶劣的操作环境下运行．旋风分离器被广泛用于轻工业和重工业，既可以设计成分级器，又可以设计成分离器。本文通过分析不同的旋风分离器模型，得到结构尺寸与流量之间的关系。     

旋风分离器的设计计算

给出标准型旋风分离器的最佳设计方法,既按临界粒径要求又按给足的压降确定旋风分离器的尺寸,还可以计及粉尘浓度对分离器尺寸的影响,从而给出高效旋风分离器的最佳结构。     

催化裂化装置旋风分离器设计的有关问题

论述了影响催化裂化装置旋风分离器性能的主要因素,分析了旋风分离器各相关结构、尺寸与效率、压力降的关系;着重介绍了设计高效旋风分离器的优化方法,以及延长旋风分离器使用寿命的措施.     

旋风分离器的理论及设计

本文引用了在旋风分离器领域中进行的实验研究和数学分析,力图确定有效工作的旋风分离器的最佳尺寸和形状。 文中列示了气体在旋风分离器不同点的流动图型、静压以及三个速反分量。 用无因次数群的数学分析法研究了旋风分离器内粉尘分离的机理以及气体流速、压力降、和旋风分离器几何尺寸之间的关联。 基于以上的数学分析,用诺模图来选择已知负荷的旋风分离器。     

旋风分离设备的设计

螺旋形旋风分离器作为一种单元设备来看,有其独特的优点。本文论述了分离器的分离原理和设计计算过程,推导出了分离器各相关尺寸的理论计算式,并结合实际应用情况,还列举了一些经验数据。     

各种旋风分离器流量与结构尺寸关系探讨

旋风分离器是一种成本低、效率高、可靠性高的颗粒和液滴捕集设备,它的可靠性在于没有运动部件,而且能在非常恶劣的操作环境下运行,旋风分离器被广泛用于轻工业和重工业,既可以设计成分级器,又可以设计成分离器。本文通过分析不同的旋风分离器模型,得到结构尺寸与流量之间的关系。     

各种旋风分离器流量与结构尺寸关系探讨

旋风分离器是一种成本低、效率高、可靠性高的颗粒和液滴捕集设备,它的可靠性在于没有运动部件,而且能在非常恶劣的操作环境下运行。旋风分离器被广泛的用于轻工业和重工业既可以设计成分级器;又可以设计成分离器。本文通过分析不同的旋风分离器模型,得到结构尺寸与流量之间的关系。     

旋风分离器的性能及设计

旋风分离器也许是最广泛应用的工业粉尘的分离装置。虽然计算旋风分离器压降及分离效率的许多方法已有所发展。但是,通用的设计仍然注重过去的经验,而不是采用解析的设计方法。在本文中,举出了五种计算压降和四种预测效率的理论,并将用各种方法计算的结果与取自文献上的实验数据进行比较,其中以一种计算压降和预测效率的方法最准确。最后,通过最佳化步序导出了旋风分离器的设计方法。这种方法能用来计算适应任一组设计参数的、理论上认为最佳的旋风分离器的尺寸,用这种方法设计的旋风分离器与高效旋风分离器的比较,在相同的操作条件下,证明其在理论上具有较高的效率。     

国产PV型高效旋风分离器在工业FCC装置上的应用

本文介绍了国产PV型高效旋风分离器的性能、结构特点和结构尺寸的优化组合设计。针对FCC装置的具体情况应用的全过程,详细的讨论了PV型旋风分离器的选型依据、应用效果和现场标定及工业运行所取得的效果,对国产高效旋风分离器的推广应用提供了经验和指导。     

流化床旋风分离器系统优化设计与应用中的几个问题

流化床旋风分离器系统的分离性能不仅与旋风分离器单体的分离性能有关。而且与系统操作条件。如入口速度和浓度、温度、压力等密切相关，也与系统配置情况如旋风分离器串联或并联之间的配合关系、料腿翼阀排料机构的设置等相关。在设计和应用过程中，从系统集成的角度充分考虑旋风分离器系统各部分的优化配置。可以更好地发挥旋风分离器的功能，提高旋风分离器的分离性能。     

单入口双进气道旋风分离器内流体的流动特性

 采用数值模拟和实验相结合的方法,对一种单入口双进气道旋风分离器内的紊流过程进行了研究。计算得到的旋风分离器内的压力降与实验数据较为吻合,验证了所采用的模型和计算方法的正确性。与普通单入口旋风分离器相比,相同处理量时,此种旋风分离器在不降低分离效率的情况下可以使压力降降低40%左右;通过特殊的双进气道设计,基本消除了普通单入口旋风分离器内旋转中心与几何中心不重合产生的涡核摆动现象,有利于提高旋风分离器的分离效率。在 FCC 沉降器内采用该旋风分离器,不仅可以大幅度降低压力降,减少能耗,而且由于在旋风分离器内形成了对称流场,有利于减少 FCC 沉降器顶旋升气管外壁的结焦。     

0.5Mt/a重油催化裂化装置三旋的技术改造

针对催化裂化能量回收装置高温烟气轮机(简称烟机)出现的故障,采用中国石油大学(华东)开发的新型导叶式旋风分离技术,提出了新型高效低阻型立管多管式三旋的改造方案。三旋出口烟气在线采样催化剂浓度与粒度分析表明:改造后三旋入口烟气中催化剂平均质量浓度为362.8 mg/m3(工况下湿基),主要是40μm以下的颗粒,其中10μm以下的颗粒占30%～50%,细颗粒含量较高;改造后三旋出口烟气中催化剂平均质量浓度为31.8 mg/m3(工况下湿基);已完全没有10μm以上的大颗粒,工况下三旋的总效率为91.2%。改造后烟机入口催化剂质量浓度及粒度指标远远低于控制指标,三旋分离性能指标完全达到烟机入口烟气的净化要求,保证了烟气轮机长周期安全运行。     

单入口双进气道旋风分离器内冲蚀特性

采用雷诺应力湍流模型、离散相模型和改进的冲蚀模型对一种单入口双进气道旋风分离器内的气 固紊流及冲蚀过程进行了数值模拟,得到旋风分离器内壁面冲蚀速率详细分布规律。结果表明,固体颗粒对旋风分离器内壁的冲蚀主要发生在蜗壳上顶板、蜗壳与筒体连接段及排尘口处;在旋风分离器分离空间内,由上至下旋流稳定性逐渐减弱,导致壁面冲蚀速率逐渐增大。与普通单入口旋风分离器相比,在相同处理量时,单入口双进气道旋风分离器内形成的轴对称稳定旋流可以有效减弱颗粒与壁面的碰撞和磨削,从而明显降低壁面摩擦阻力损失和冲蚀速率,有利于旋风分离器的压降降低和长周期稳定运行。     

颗粒碰撞团聚对旋风分离器分离性能影响研究

采用自行设计的旋风分离器试验装置,通过循环加料的方法验证了旋风分离器内颗粒碰撞与团聚现象的存在,研究了入口含尘质量浓度、入口气速、操作温度等操作条件改变而导致的颗粒碰撞与团聚现象的变化对旋风分离器分离性能的影响规律。研究发现,颗粒团聚有利于细颗粒的分离;旋风分离器气固分离主要由离心力和颗粒团聚双重因素控制,对粗颗粒主要考虑离心力作用分离,对细颗粒主要考虑团聚作用分离。在研究分析基础上建立了包含离心力作用和颗粒碰撞与团聚作用的新的气固分离模型。     

旋风分离器内非轴对称旋转流场的测量

采用相位多普勒分析仪研究了不同入口旋风分离器气相非轴对称流场。首先采用圆管层流实验验证测量系统的准确性,然后考察不同入口结构下直筒型旋风分离器内部流场的分布特点。实验测得的切向、轴向速度、湍流度分布与旋风分离器典型流场分布特点一致。对比3种入口结构旋风分离器测量结果发现,随着入口结构轴对称性逐渐增加,其内部流场分布的非轴对称性明显减小,旋转中心与旋风分离器几何结构中心之间的偏心距也明显减小,有利于提高旋风分离器的分离效率并降低因涡核摆动造成的摩擦阻力。合理地布置入口结构是抑制单入口旋风分离器非轴对称旋转流动,提高旋风分离器性能的有效手段之一。     

外导流管对旋风分离器流场的调控

采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋风分离器内的气-固两相流动进行了数值模拟计算,比较了带有不同外导流管的旋风分离器内流场、压降和分离效率,并探究了不同外导流管管径对旋风分离器内的流场调控及分离性能的影响。结果表明：外导流管可以改善旋风分离器内的二次涡分布,减小纵向环流的影响范围,降低二次涡间的协同作用,并抑制灰斗入口和料腿入口的二次流,从而提高分离效率;其中,带有H-E型外导流管的旋风分离器有效地提高了细小颗粒的分离效率,对粒径4 μm以下颗粒分离效率的提高可达10%以上;H-E型外导流管对入口气流进行分流,可以减小气流的旋流损失,使压降降低16.7%。此外,外导流管管径对H-O型旋风分离器分离性能影响较小,对H-E型旋风分离器分离性能影响较大。     

螺线型旋风分离器的结构改进研究

采用螺线型旋风分离器实验装置,考察了排气管插入深度、螺线通道延伸段对螺线型旋风分离器分离性能的影响。结果表明,随着排气管插入深度的增加,螺线型旋风分离器的分离效率先增后减,当排气管的插入深度与进气口高度相等时,分离效率最高;添加螺旋通道延伸段,可在压力降不变的情况下有效提高分离器的分离效率。在本实验条件下,与普通螺线型旋风分离器相比,在相同压力降时,改进后的螺线型旋风分离器分离效率可提升6%~10%,能除尽10 μm以上的颗粒,对2 μm以下的超细颗粒也有较好的捕集效果。基于边界层分离理论,建立了螺线型旋风分离器的粒级效率计算公式,计算值与实验数据吻合性较好。     

入口面积可变式旋风分离器的性能

当旋风分离器的进气流量(Q_in)小于设计流量时,分离效率会大幅降低。对此,笔者提出通过改变入口面积来保持或提高分离效率的解决方案。首先,以PV型旋风分离器为对象,通过冷态实验,对比了2种入口面积改变方式与分离效率的关系。结果表明,随着进气流量减小,入口面积减小可有效提高分离效率,且侧堵入口(BS型)的效果优于横堵入口(BT型)。流场模拟结果表明,与BT型旋风分离器相比,BS型旋风分离器的切向速度更大,径向速度峰值更小且更均匀,因此其分离效率更高。其次,设计了1种入口面积可变式(VIA型)旋风分离器,确定了入口面积调节方法,并测试了其分离性能。结果表明,当进气流量从最佳进气流量递减时,因其入口面积可随之变小,入口气速基本不变,而分离效率不降反升,并在实验范围(Q_in为2300~9700 m³/h)内一直保持较高的水平。     

旋风分离器自然旋风长的影响因素

自然旋风长为旋涡尾端到排气管下口截面的轴向距离。旋涡尾端是复杂的湍流动力学现象,对旋风分离器内颗粒返混、壁面磨损、料腿结垢和堵塞有重要影响。目前,学者们将自然旋风长的影响因素主要归结为筒体直径、入口面积和排气管直径3个方面,忽略了其他结构参数及操作参数的影响,故经验公式的准确性及适用性较差。笔者对旋风分离器内部能量传递过程进行分析,阐述旋涡尾端的存在机理,并实例说明自然旋风长经验公式的局限性与不足,总结了筒体的高/径比、锥体尺寸等几何参数,以及入口速度、入口浓度等操作参数对自然旋风长的影响,以期为旋风分离器高度的设计优化提供参考。     

BSX新型三级旋风分离器在催化裂化装置上的应用

介绍了BSX新型三级旋风分离器(三旋)在中国海洋石油总公司惠州炼油分公司1.2 Mt/a催化裂化装置上的应用情况。应用结果表明:采用BSX新型三旋,三旋出口(烟气轮机入口)粉尘浓度平均值为70.5 mg/m~3,低于烟气轮机入口粉尘浓度控制指标(≤200 mg/m~3);三旋出口的粉尘粒径分布为:小于1μm的颗粒占46.2%;小于2μm的占72.3%;小于3.49μm的占90%;小于7.0μm的占99.2%,远低于烟气轮机入口粉尘粒度控制指标。为烟气轮机的长周期安全运行提供了保障。