分流型芯管开缝结构对导叶式旋风管分离性能的影响.pdf

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1、第38卷第2期化工机械145分流型芯管开缝结构对导叶式旋风管分离性能的影响王建军·王新华金有海(中国石油大学(华东))摘要通过改变分流型芯管开缝面积比和开缝位置研究了开缝结构对旋风管压降和不同粒径颗粒分离效率的影响。结果表明，侧壁开缝的分流型芯管能够有效地降低旋风管的压降并且提高不同粒径颗粒的分离效率；随着开缝面积比增大，旋风管压降降低，开缝面积比为3．O使5“m以上颗粒分离效率最高；分流型芯管下部开缝能够提高旋风管的操作弹性。关键词分流型芯管旋风管压降粒级效率中图分类号TQ051．8+4文献标识码A文章编号0254_6094(

2、2011)02旬145JD4进入21世纪，随着西气东输工程的开展，我国天然气工业进入了飞速发展的阶段。在天然气输送过程中，除尘净化是必不可少的重要技术，对于保证测量仪表、压缩机组的安全运行起着重要作用。由于天然气气量大且经常波动，杂质种类和数量也经常变化，国外大多采用多管旋风分离器来净化天然气⋯，而国内主要采用切流式旋风分离器除尘，从现场使用状况来看，效率低且容易磨穿心’3J。急需研究开发分离效率高、工作性能稳定和尺寸较小的新型旋风分离器，使其能够容易组成多管旋风分离器来适应大气量高压输送天然气的除尘需要。石油大学经过几十年的研

3、究探索，开发出的多管式旋风分离器在工业中得到广泛的应用，其核心部件是导叶式旋风管。在旋风管中，排气结构是影响旋风管分离性能的主要因素之一，设计合理的排气结构对于提高分离效率和操作弹性起着重要作用H1。在PDc和PSC旋风单管中都采用了分流型芯管作为排气结构，它能够提前将一部分气流分流出去来减小芯管末端的短路流，关于分流型芯管在大直径旋风管内提高分离性能的研究已取得了一定得进展¨’71，但是关于分流型芯管在小直径旋风管内对不同粒径颗粒分离机理的研究还相对较少。为此，笔者采用试验研究的方法，研究了分流型芯管不同开缝结构对旋风管压降和

4、不同粒径颗粒的分离情况的变化，为开发适应于天然气净化的小直径旋风管提供依据。1试验装置与方法试验装置主要由风机、通风管道、导叶式旋风管本体、测量系统和采样布袋除尘器组成。装置流程如图l所示。通过流量控制闸板来调节流量，旋风管压降损失为进气室与排气室静压之差，试验所用的粉尘为滑石粉，中位粒径11斗m，粉尘入口颗粒质量浓度为19／m3。通过称重法测量总分离效率田；在入口流量是160m3／h时，在布袋式除尘器中收集从旋风管排气管逃逸的颗粒，用Ls230库尔特激光粒度分析仪分析旋风管人口和出口捕集的颗粒粒度分布，再通过公式计算粒级效率：

5、'，：坠×100％(1)'，=i×1uu％‘1)，，(d；)=1．(1一叼)料署×100％(2)式中d；——颗粒粒径，斗m；工(d；)——旋风管出口颗粒体积分布频率；·王建军，男，1971年2月生，副教授。山东省东营市，25706l。146化工机械2011年Z(d。)——旋风管人口颗粒体积分布频率；m。——旋风管灰斗收集的粉尘质量，kg；m；——旋风管人口加入的粉尘质量，kg。图l试验装置示意图l——导叶式旋风管；2——分流型芯管；3——毕托管；4——布袋式过滤器；5——u形管压差计；6——风机；7——流量控制阀门试验所用的旋风

6、管为有机玻璃制成，内径100mm，分流型芯管为钢质结构。通过改变开缝面积比a(分流型芯管开缝面积S，／分流型芯管下口面积S：)和开缝位置来研究分流型芯管开缝结构对旋风管分离性能的影响。为便于分析，把开缝面积比n=O．0的分流型芯管作为基准结构，分流型芯管开缝位置(图2)分别是整体开缝、上部开缝和下部开缝，3种开缝结构的开缝面积比都是2．O。豆匾霞画a．无缝b．整体开缝c．上部开缝d．下部开缝图2分流型芯管开缝位置示意图2试验结果分析2．1分流型芯管开缝的影响在分流型芯管上开缝能够有效地减小短路流，为了进一步研究分流型芯管开缝对旋

7、风管的压降和不同粒径颗粒分离效率的影响，在旋风管排气管下端安装了没有开缝的分流型芯管和开缝的分流型芯管进行对比试验。两种分流型芯管除无缝和开缝外其他结构尺寸完全相同，开缝的分流型芯管为整体开缝，开缝面积比a=2．0。图3是分流型芯管开缝在不同人口流量下对旋风管压降的影响。从图3可看出，分流型芯管开缝后旋风管的压降明显减小，随着流量的增加压降减小幅度增大，在人口流量是160m3／h时，减小幅度达到46％。由于分流型芯管开缝使进入旋风管的一部分气流通过侧缝分流出去，有效地降低分流型芯管下缩口处的湍流脉动，能够明显地降低旋风管的压降。

8、旋风管的压降是分离性能的一部分，而对颗粒的分离效率的高低是旋风管分离性能的另一个评价指标。图4是分流型芯管开缝对不同粒径颗粒分离效率的影响情况。通过分流型芯管开缝与不开缝的对比发现，分流型芯管开缝使旋风管对l一16斗m颗粒的分离效率都得到了提高，平均提高幅度为3