環流式鏇風分離器

自2001年始，環流式鏇風除塵器已在該行業推廣套用40餘台，為企業創造了良好的經濟效益。 因環流式鏇風除塵器使用效果好，安慶曙光化工集團有限公司已將原美國進口的乾燥生產線上的鏇風除塵器拆除，更換了環流式鏇風除塵器。 5、環流循環除塵系統在超細粉體氣流乾燥中的套用。

環流式鏇風分離器
環流式鏇風除塵器的工作原理及優點
如附圖所示，環流式鏇風除塵器的外形為圓柱圓錐形，但直筒段內設有由李建隆等人開發的與直筒同軸的內件。啟用時，氣體從直筒段下部以切向方式進入器內內件，在內件中螺鏇上升進行一次分離，達到淨化要求的大部分氣體直接從頂部排出，少部分氣體連同被分離下來的粉塵由頂部特設旁路引入錐體，在錐體內進行二次分離，分離後的流體在錐體下部沿軸心返回一次分離區，少量氣體將粉塵送入灰倉後返回器內。此新型鏇風除塵器的特點在於：
(1)壓降低。流體由直筒段底部鏇轉而上，直接從頂部出氣口排出，流體流動路線短，且內件中只有一個向上的鏇渦，流體沿徑向、軸向速度梯度小，流體剪應力小，故壓降和能耗低（壓降僅為常規型鏇風除塵器的二分之一左右）。
(2)放大效應小。由於器內剪應力小、能耗低，在大直徑設備中仍能保證多相流分離所需要的鏇轉速度，器內流體不易發生湍動，故放大效應小。克服了常規型設備放大效應顯著，在大處理量時需多台並聯操作的弊病。
(3)分離效率高。特殊的流路設計，防止了流體的短路及錐體和灰倉內顆粒的卷揚，使分離效率大幅度提高，且具有操作彈性大、操作穩定性好等特點。
大量工業套用的結果表明，大型環流式鏇風除塵器（直徑在1.2m以上）的分割粒徑可達1.2μm左右，壓降僅為500～1000Pa，且直徑放大後，不會產生分離效率的顯著下降，並具有操作穩定性強，操作彈性大的優點。該系列專利成果分別於2004年12月、2010年12月通過了由山東省科技廳組織、中國科學院余國琮院士和李洪鐘院士、工程院金涌院士主持的項目鑑定，其鑑定意見為：達到了同類技術和設備的國際領先水平。並於2005年獲山東省技術發明二等獎，2011年獲山東省技術發明一等獎。
推廣業績
由青島科技大學化學工程研究所自主開發的環流式鏇風除塵器在1997年獲國家發明專利（專利號：ZL 92106712.7），環流循環除塵系統、直流降膜式鏇風除霧器等獲5項國家實用新型專利（專利號：01243742.5；01243741.7；ZL92219769.5；ZL 02270076.5；ZL 01243740.9），2006年環流循環除塵系統的導流整流器獲國家發明專利（專利號：031350585）。近年來，我公司利用環流式鏇風分離系列專利技術的優越性能，針對工業生產過程逐一進行流場模擬，並依據過程的耐磨損、耐高溫、防堵塞等要求調整結構和內構件。累計推廣套用550餘台套，攻克了四十餘項工程技術難題，企業套用後的經濟、社會效益顯著。現列舉部分套用實例如下：
1、由大連理工大學開發的褐煤乾餾工藝，其中因煙氣溫度高（550℃以上）、粉塵含量高等因素，採用常規鏇風分離器難以滿足分離要求，採用我單位開發的環流式鏇風分離器兩級串聯除塵分離效率可達99.5%以上。已成功套用於陝西神木富油能源科技有限公司褐煤乾餾工藝。目前環流式鏇風分離器已順利投入使用
2、多晶矽、有機矽單體生產多採用流化床反應器，催化劑為矽銅粉，因涉及軍工，多年來國外一直對中國進行技術封鎖。該系統除塵的難度在於，矽粉硬度極高，對器壁沖刷嚴重；要求一級除塵器具有顆粒分級功能，只回收5～10μm以上的粉塵，二級對5μm以下粉塵應徹底去除；一級分離下來的粉塵在不影響反應器內取熱構件的前提下，順利回床。針對上述要求，我公司採用特殊材料製成襯裡以提高設備的耐磨性能。由於採用襯裡，內構件壁厚大為提高，需對除塵器流場逐一模擬以調整結構尺寸。現已在多晶矽，有機矽行業套用二百餘台，為企業創造了良好的經濟效益，且使用周期從過去使用E―Ⅱ型高效鏇風除塵器僅3個月延長至5年以上。
3、國內由乙炔和醋酸生產醋酸乙烯時，大多數採用流化床反應器，催化劑為椰殼活性炭浸漬醋酸鋅經乾燥而成。流化床出氣的除塵器原採用DⅢ型，存在活性炭對器壁沖刷嚴重，設備使用周期僅半年，而且因除塵效率不高，催化劑損失嚴重，並造成後續工段堵塞問題。針對上述工況，採用導流形式降低活性炭對器壁的沖刷。因活性炭為多孔介質，表觀密度小，經反覆使用後粒度極細，湍流鏇渦對顆粒的運動行為影響大，故設計時，在流場模擬的基礎上，對整流構件結構進行了反覆調整。自2001年始，環流式鏇風除塵器已在該行業推廣套用40餘台，為企業創造了良好的經濟效益。在山西三維集團運行的除塵器，一年可為廠家節省催化劑二十餘噸，年節約和增收資金壹仟叄百餘萬元。且設備的使用周期提高到了5年以上，消除了生產中的安全隱患。
4、安徽安慶曙光化工有限公司為我國最大的氰化鈉生產基地，年產固體氰化鈉4萬噸，乾燥過程採用從美國引進的高溫閃蒸成套技術與裝備。生產中發現乾燥系統所用鏇風分離器效率低、易堵塞、物料損耗高。雖後設洗滌塔進一步淨化排氣，因氰化鈉為劇毒物料，對排氣含塵的要求非常高，環評不達標。針對上述工況，我公司在設計時首先通過流場模擬加長了一次分離區高度，調整了導流整流器結構，以提高除塵效率。然後對易積存物料的區域加設導流輸送板，利用氣體對易積存物料區域的衝擊，防止堵塞；同時，依據工況下氣體的含水蒸汽量計算出了水分凝析溫度，通過調整操作條件與壁面伴管加熱，防止水分析出；由此設計的環流式鏇風除塵器於2003年5月投入工業使用。經用戶測算，環流式鏇風除塵器的收率達到了99%以上，解決了設備易堵塞的工程難題，洗滌塔更換循環液的時間從8小時延長至96小時，並於2004年12月順利通過了“環境管理體系”認證，並為企業年創經濟效益近500萬元。因環流式鏇風除塵器使用效果好，安慶曙光化工集團有限公司已將原美國進口的乾燥生產線上的鏇風除塵器拆除，更換了環流式鏇風除塵器。
5、環流循環除塵系統在超細粉體氣流乾燥中的套用。環流循環除塵系統於2002年用於廣西瑞泉公司超細膨潤土氣流乾燥的除塵。二級鏇風除塵器除下的粉塵粒度在2mm以下的達到了75%，套用效果良好。
6、北京礦冶研究總院在浙江、江蘇、大連、吉林、內蒙、甘肅等地建立的24條粉末炸藥生產線中全部採用環流式鏇風除塵器進行炸藥收集。使炸藥收率從90%提高到98%以上。每年多回收的炸藥價值近4千萬元。由於壓降低，全年可節省電費114萬元。
7、同時環流式鏇風除塵器還分別用於中國石化齊魯分公司的高壓聚乙烯裝置和熱電廠硫氨淨化裝置、北京利德恆環保公司的供熱鍋爐排煙脫硫除塵、石家莊以嶺藥業的原料回收等工程。