CN105737639B - 余热利用旋风分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种余热利用旋风分离器，它包括壳体、设于壳体侧部的含尘气体入口、进气分布器、设于壳体下端的排灰口和设于壳体顶部的净气出口，所述壳体内设置一组螺旋管道，一组所述螺旋管道的上端密封连通所述含尘气体入口，一组所述螺旋管道的下端密封连通所述排灰口，所述排灰口通过升气管密封连通所述净气出口，所述排灰口与所述壳体的壳程空间隔绝，所述壳体的上侧和下侧分别开设连通所述壳程空间的换热介质入口和换热介质出口。含尘的高温气体通过螺旋管进入排灰口，螺旋管内的气体高速流动，并通过管壁与壳程空间的换热介质换热，提高了换热效率，增加了换热面积，且整体的体积更小，集成度高。

Description

余热利用旋风分离器
技术领域
本发明涉及一种旋风分离器，具体的说，涉及了一种余热利用旋风分离器。
背景技术
目前中国的工业发展进入到一个新的阶段，环境问题如空气污染、水污染的日益突出，都严重影响到了人们的正常生活和身体健康，越来越受到人们的关注。工业生产过程中会产生大量对环境有害的有机气体。这种情况下，必须加大有机废气处理技术的研发力度，通过提高废气处理技术来降低对大气环境的危害。在化工行业中，经常会用到固气分离装置，用来去除气体中的粉尘颗粒等杂质，旋风分离器的应用最为广泛，但单一性的旋风分离器无法解决高温问题，导致热气排入大气，造成热污染。
目前企业普遍采用的方法有两种，一是先进行余热回收，而后进行除尘处理; 二是先进行除尘处理，后进行余热回收。两种方法都存在一定的弊端: 第一种方法烟气中的烟尘会堵塞换热器的烟气通道，时间久了，黏附在换热面上的高温烟尘将增大换热面的热阻，因而换热效率降低，影响设备的换热效果；并且，对于高温气体的余热回收，极易造成热应力腐蚀。如果采用第二种方法，在除尘设备内进行除尘的过程中会降低烟气的温度，从而产生一定的余热损失。
另外，由于高温烟气的黏度大于低温烟气，所以烟气在除尘器内的阻力损失增大，需要消耗更多的动力，造成能源的浪费。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、换热效率高、集成度高、节能环保的余热利用旋风分离器。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种余热利用旋风分离器，它包括壳体、设于壳体侧部的含尘气体入口、进气分布器、设于壳体下端的排灰口和设于壳体顶部的净气出口，所述壳体内设置一组螺旋管道，一组所述螺旋管道的上端密封连通所述含尘气体入口，一组所述螺旋管道的下端密封连通所述排灰口，所述排灰口通过升气管密封连通所述净气出口，所述排灰口与所述壳体的壳程空间隔绝，所述壳体的上侧和下侧分别开设连通所述壳程空间的换热介质入口和换热介质出口。
基上所述，一组所述螺旋管道沿所述壳体的内壁盘旋设置，一组所述螺旋管道和所述壳体的内壁之间留设间隙。
基上所述，它还包括至少一组内螺旋管道，每组所述内螺旋管道的上端连通所述含尘气体入口，每组所述内螺旋管道的下端连通所述排灰口，各组所述内螺旋管道之间留有间隙，最外侧的一组内螺旋管道与所述螺旋管道之间留有间隙。
基上所述，所述排灰口包括设于所述壳体下端的水平隔板和开设在所述水平隔板上用于安装所述升气管的开口，一组所述螺旋管道的下端和各组所述内螺旋管道的下端均穿设在所述隔板上。
基上所述，一组所述螺旋管道的下端和各组所述内螺旋管道的下端均穿设在所述升气管下方的侧壁上。
基上所述，一组所述螺旋管道和各组所述内螺旋管道的外壁上设置翅片。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明具有以下优点：
1、在旋风分离器中集成换热功能，高温含尘气体进入螺旋管中实现固气分离，同时，高温气体在螺旋管中高速流动，热量在高速螺旋运动下向管壁集中，然后通过管壁与壳程的换热介质进行换热，含尘气体在螺旋管内高速旋转流动，有效地减薄了流体流动边界层，降低了热阻，提高了换热效率，避免了分开处理的余热流失问题。另外，螺旋管道较小的直径可以最大程度的增加高温气体和壳程换热介质的换热面积，进一步提升换热效率，避免热量的浪费。
2、增加内螺旋管道，在壳体内布置足够的螺旋管道，一是保证气体的流量，二是保证气体和换热介质的充分接触，进一步的提升换热效率。
3、由于螺旋管道集成在壳体内，可以以现有的旋风换热器为基础进行改造，改造成本低，同时，体积保持不变，集成度提高，便于基于现存的设备进行配套安装。
4、高温气体携带的热量被换热介质及时带出，有效降低了高温应力腐蚀带来的风险。
其具有设计科学、换热效率高、集成度高、节能环保的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1中余热利用旋风分离器的结构示意图。
图2是本发明实施例1中进气分布器的结构示意图。
图3是本发明实施例2中余热利用旋风分离器的结构示意图。
图中：1.壳体；2.含尘气体入口；3.排灰口；4.净气出口；5.螺旋管道；6.换热介质入口；7.换热介质出口；8.升气管；9.内螺旋管道；10. 进气分布器。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，一种余热利用旋风分离器，它包括壳体1、设于壳体1侧部的含尘气体入口2、进气分布器10、设于壳体1下端的排灰口3和设于壳体1顶部的净气出口4，所述壳体1内设置一组螺旋管道5，一组所述螺旋管道5的上端密封连通所述含尘气体入口2，一组所述螺旋管道5的下端密封连通所述排灰口3，所述排灰口3通过升气管8密封连通所述净气出口4，所述排灰口3与所述壳体1的壳程空间隔绝，所述壳体1的上侧和下侧分别开设连通所述壳程空间的换热介质入口6和换热介质出口7。所述螺旋管道5沿所述壳体1的内壁盘旋设置，所述螺旋管道5和所述壳体1的内壁之间留设间隙，所述螺旋管道5的外壁上设置翅片。
工作原理：高温的含尘气体自含尘气体入口2进入螺旋管道5中，并沿螺旋管道5螺旋运动，气体中的颗粒在离心力作用下向壁面移动，到达壁面附近后, 由于边界层内较小的湍流，颗粒会沿着壁面进入排灰口3中，从而得到分离。
同时，高温气体通过管壁与壳程中的换热介质进行换热，换热介质可以是冷水、冷气等常用换热介质，实现除尘的同时进行换热，避免热资源的浪费和流失。
另外，在高温气体高速螺旋运动下，温度也会在管壁集中，增强了该设备的换热能力和效率，而且螺旋管道较小的直径可以最大程度的增加高温气体和壳程换热介质的换热面积，进一步优化换热能力。
从改造难度上来讲，螺旋管道5集成在壳体1内，可以以现有的旋风分离器为基础进行改造，改造成本低，同时，由于整体的体积保持不变，集成度提高，便于基于现存的设备进行配套安装，适合应用和推广。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于：它还包括至少一组内螺旋管道9，每组所述内螺旋管道9的上端连通所述含尘气体入口2，每组所述内螺旋管道9的下端连通所述排灰口3，各组所述内螺旋管道9之间留有间隙，最外侧的一组内螺旋管道9与螺旋管道5之间留有间隙。所述螺旋管道5的下端和各所述内螺旋管道9的下端均穿设在所述升气管8下方的侧壁上，进而连通排灰口3。
增加足够数量的螺旋管道，在保证高温含尘气体的流量和换热效率之间找到平衡，实现最佳的换热能力和固气分离能力。
在其他实施例中，与实施例2的区别在于：所述排灰口包括设于所述壳体下端的水平隔板和开设在所述水平隔板上用于安装所述升气管的开口，所述螺旋管道的下端和各所述内螺旋管道的下端均穿设在所述隔板上。实现不同形式的管道安装，视具体的应用场景而定。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种余热利用旋风分离器，它包括壳体、设于壳体侧部的含尘气体入口、进气分布器、设于壳体下端的排灰口和设于壳体顶部的净气出口，其特征在于：所述壳体内设置一组螺旋管道，一组所述螺旋管道的上端密封连通所述含尘气体入口，一组所述螺旋管道的下端密封连通所述排灰口，所述排灰口通过升气管密封连通所述净气出口，所述排灰口与所述壳体的壳程空间隔绝，所述壳体的上侧和下侧分别开设连通所述壳程空间的换热介质入口和换热介质出口。
2.根据权利要求1所述的余热利用旋风分离器，其特征在于：一组所述螺旋管道沿所述壳体的内壁盘旋设置，一组所述螺旋管道和所述壳体的内壁之间留设间隙。
3.根据权利要求1或2所述的余热利用旋风分离器，其特征在于：它还包括至少一组内螺旋管道，每组所述内螺旋管道的上端连通所述含尘气体入口，每组所述内螺旋管道的下端连通所述排灰口，各组所述内螺旋管道之间留有间隙，最外侧的一组内螺旋管道与所述螺旋管道之间留有间隙。
4.根据权利要求3所述的余热利用旋风分离器，其特征在于：所述排灰口包括设于所述壳体下端的水平隔板和开设在所述水平隔板上用于安装所述升气管的开口，一组所述螺旋管道的下端和各组所述内螺旋管道的下端均穿设在所述隔板上。
5.根据权利要求3所述的余热利用旋风分离器，其特征在于：一组所述螺旋管道的下端和各组所述内螺旋管道的下端均穿设在所述升气管下方的侧壁上。
6.根据权利要求4或5所述的余热利用旋风分离器，其特征在于：一组所述螺旋管道和各组所述内螺旋管道的外壁上设置翅片。
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