旋风分离器设计标准

旋风分离器设计方案用户：特瑞斯信力（常州）燃气设备有限公司型号： XC24A-31 任务书编号： SR11014 工作令： SWA11298 图号： SW03-020-00编制：日期：本设计中旋风分离器属于中压容器，应以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。

设计标准如下：a. TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》b. GB150-1998《钢制压力容器》c. HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》d. JB4712.2-2007《容器支座》2、旋风分离器结构与原理旋风分离器结构简单、造价低廉，无运动部件，操作范围广，不受温度、压力限制，分离效率高。

一般主要应用于需要高效除去固、液颗粒的场合，不论颗粒尺寸大小都可以应用，适用于各种燃气及其他非腐蚀性气体。

说明：旋风分离器的总体结构主要由：进料布气室、旋风分离组件、排气室、集污室和进出口接管及人孔等部分组成。

旋风分离器的核心部件是旋风分离组件，它由多根旋风分离管呈叠加布置组装而成。

旋风管是一个利用离心原理的2英寸管状物。

待过滤的燃气从进气口进入，在管内形成旋流，由于固、液颗粒和燃气的密度差异，在离心力的作用下分离、清洁燃气从上导管溜走，固体颗粒从下导管落入分离器底部，从排污口排走。

由于旋风除尘过滤器的工作原理，决定了它的结构型式是立式的。

常用在有大量杂物或有大量液滴出现的场合。

其设计的主要步骤如下：①根据介质特性，选择合适的壳体材料、接管、法兰等部件材料；②设计参数的确定；③根据用户提供的设计条件及参数，根据GB150公式，预设壳体壁厚；④从连接的密封性、强度等出发，按标准选用法兰、垫片及紧固件；⑤使用化工设备中心站开发的正版软件，SW6校核设备强度，确定壳体厚度及接管壁厚；⑥焊接接头型式的选择；⑦根据以上的容器设计计算，画出设计总设备图及零件图。

4、材料的选择①筒体与封头的材料选择：天然气最主要的成分是甲烷，经过处理的天然气具有无腐蚀性，因此可选用一般的钢材。

多管旋风分离器的设计计算公式多管旋风分离器的设计计算公式是根据气体和固体颗粒的流动特性和分离原理进行推导的。

该分离器通过产生旋流在固体颗粒与气体之间产生离心力，使得固体颗粒被扔到分离器的外墙，而纯净的气体则从分离器的上部排出。

以下是多管旋风分离器的设计计算公式：1.设计分离器尺寸：-内径(D)：根据气体流量和分离效果要求来确定，通常选择在100mm到2000mm之间。

-高度(H)：根据气体流速和旋流的惯性力要求来确定，通常选择在2到4倍D之间。

2.分离器的旋流衰减公式：- Vc = K * (Q / A) ^ (2/3)其中，Vc是旋流速度(m/s)，K是校正系数（通常在0.35到0.55之间），Q是气体流量(m^3/s)，A是旋流器断面积(m^2)。

3.分离器的分离效率公式：- η = 1 - exp(-0.35 * B * (Vc / U) ^ (0.35 - 0.159 * log10(Vc / U)))其中，η是分离效率，B是分离器高度与内径的比值(H/D)，U是分离器的总进气速度(m/s)。

需要注意的是，以上公式是基于经验公式和试验结果得出的，并具有一定的应用范围和适用条件。

在实际设计中，还需要考虑分离器的材质、结构和运行参数等因素，以确保设计的有效性和可靠性。

另外，关于多管旋风分离器的设计拓展，可以考虑以下方面：-分离器的材质选择：根据分离介质的性质和工况条件，选择合适的耐磨、耐腐蚀材料，如不锈钢、钛合金等。

-分离器的结构改进：优化旋流器的结构和尺寸，增加分离效率和处理能力，如采用多级分离器、多出口设计等。

-分离器的控制和优化：结合自动化控制和流体力学模拟技术，优化分离器的运行参数和分离效果，提高分离器的稳定性和可调节性。

-分离器的节能降耗：采用节能措施，如热回收和余热利用，减少分离器的能耗和环境影响。

-分离器的应用领域拓展：除了气固分离外，还可以应用于气液分离、液固分离等领域，如石油化工、环保工程等。

Q/CNPC中国石油天然气集团公司石化公司企业标准Q/CNPC旋风别离器2021-XX-XX发布2021-XX-XX实施中国石油石化工公司发布目前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3制造通⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4技要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6志、包装、运、存⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7. 附：量控制卡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6前言本标准由中国石油石化公司机械厂提出。

本标准由中国石油石化公司质量平安环保部技术归口。

本标准起草单位：中国石油石化公司机械厂。

本标准主要起草人：XXX旋风别离器技术标准1围本标准规定了催化裂化装置用旋风别离器的制造、安装、验收和运输等方面的容。

本标准适用于炼油催化装置用各种旋风别离器〔多管式第三级旋风别离单管除外〕。

根据反响再生系统设备中两大器大型化均势，旋风别离器设备且一般由同一个施工单位进行分片预制、现场组装的实际，标准中有关分片现场组对的要求。

2规性引用文件以下标准中所包含的条文，通过本标准的引用而成为本标准的条文。

在标准出版时，所示版本均为有效，所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨，使用以下标准最新版本的可能性。

GB150-1998 钢制压力容器SH3531-2003 隔热耐磨衬里技术规SH3504-2000 催化裂化装置反响再生系统设备施工及验收规JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定JB/T4709-2000钢制压力容器焊接规程气焊、焊条电弧焊及气体保护焊和高能束焊的推荐坡口GB/T1804-2000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差JB4730-2005承压设备无损检测3制造通那么除执行本标准外，旋风别离器应符合?钢制压力容器?GB150 和?压力容器平安技术监察规程?有关规定。

旋风分离器的设计公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-旋风分离器的设计姓名：顾一苇班级：食工0801指导老师：刘茹设计成绩：华中农业大学食品科学与技术学院食品科学与工程专业2011年1月14日目录第一章、设计任务要求与设计条件 (3)第二章、旋风分离器的结构和操作 (4)第三章、旋风分离器的性能参数 (6)第四章、影响旋风分离器性能的因素 (8)第五章、最优类型的计算 (11)第六章、旋风分离器尺寸说明 (19)附录1、参考文献 (20)任务要求1.除尘器外筒体直径、进口风速及阻力的计算2.旋风分离器的选型3.旋风分离器设计说明书的编写4.旋风分离器三视图的绘制5.时间安排：2周6.提交材料含纸质版和电子版设计条件风量：900m3/h ；允许压强降：1460Pa旋风分离器类型：标准型（XLT型、XLP型、扩散式）含尘气体的参数：气体密度： kg/m3粘度：×10-5Pa·s颗粒密度：1200 kg/m3颗粒直径：6μm旋风分离器的结构和操作原理：含尘气体从圆筒上部长方形切线进口进入,沿圆筒内壁作旋转流动。

颗粒的离心力较大，被甩向外层，气流在内层。

气固得以分离。

在圆锥部分，旋转半径缩小而切向速度增大，气流与颗粒作下螺旋运动。

在圆锥的底部附近，气流转为上升旋转运动，最后由上部出口管排出；固相沿内壁落入灰斗。

旋风分离器不适用于处理粘度较大，湿含量较高及腐蚀性较大的粉尘，气量的波动对除尘效果及设备阻力影响较大。

旋风分离器结构简单，造价低廉，无运动部件，操作范围广，不受温度、压力限制，分离效率高。

一般用于除去直径5um以上的尘粒，也可分离雾沫。

对于直径在5um 以下的烟尘，一般旋风分离器效率已不高，需用袋滤器或湿法捕集。

其最大缺点是阻力大、易磨损。

旋风分离器的性能参数在满足气体处理量的前提下，评价旋风分离器性能的主要指标是尘粒的分离性能和气体经过旋风分离器的压强降。

1 75th循环流化床旋风分离器优化改造(1)中心简直径与长度。

在保证分离效率不降低的条件下，把旋风分离器中心简直径由原来的1500 mm改成1200 mm中心筒长度由1925 mm改成1 835 mm。

缩短了中心筒长度，使压力损失减少。

在保证压降<2 000 Pa的前提下，采取缩小中心筒直径的方法来提高分离效率，即De／Do=0．375，在0．3～0．5的适宜范围内。

75 t／h循环流化床在炉膛出口设有2个旋风分离器。

旋风分离器切向进口截面为850×2 400mm2，内径3 200mm，出口直径1 500mm旋风分离器的圆形简体和气体的切向入口使气固混合物进入围绕旋风分离器的两个同心涡流，外部涡流向下。

内部涡流向上。

由于固体密度比烟气密度大，在离心力作用下，固体离开外部涡流移向壁面，再沿旋风分离器的壁面滑落，经返料器返回炉膛循环再燃，相对干净的气体通过内部涡流向上移动，由旋风分离器顶部的中心筒出口排出。

75 t／h循环流化床旋风分离器剖面图见图2。

影响旋风分离器分离特性的因素主要是旋风分离器的结构参数、粉尘的物理性质和分离器的运行参数，如切向进口风速、烟气温度、粒径、进口颗粒浓度、切向进口宽度和进口形式、中心筒长度和直径、固体的再夹带等。

由于旋流在中心筒与壁面之间运动，因此，中心筒的插入深度直接影响旋风分离器性能。

有研究表明，筒长度对分离效率的影响(见图3)是：中心简长度增加，分离效率提高，当中心筒长度大约是人口管高度的0．4～O．5倍时，分离效率最高，随后分离效率随着中心筒长度增加而降低。

因此，中心筒过短或过长都不利于分离，因为中心筒插入过深会缩短其与锥体底部的距离，增加二次夹带机会；而插入过浅，会造成正常旋流核心弯曲，甚至破坏，使其处于不稳定状态，同时也容易造成气体短路而降低分离效率。

另外，中心筒长度对压力损失也有影响(见图4)。

中心筒的压力损失主要是筒内摩擦损失，气体因同时进行旋转运动和直线运动需要消耗更多的能量，筒内气体静压能的损失转化为旋转时的动能。

摘要在循环流化床锅炉里，通常将旋风分离器布置在锅炉炉膛出口，以便将高温烟气流中的热固体物料分离下来进入回料阀进入炉膛继续循环，以便保证炉膛内一定的灰浓度同时也提高了燃烧效率。

现在我国大部分旋风分离器都是根据烟气量计算出旋风分离器筒体直径后，通过设计手册确定各部分尺寸，但这种设计方法针对性差，实际分离效果不能满足要求。

针对这问题，本设计以130t/hCFBB旋风分离器的设计为例，通过对压降损失和分离效率的计算，筛选出最佳的分离粒径，以该粒径为参考，确定旋风分离器各部分的尺寸关系并最终计算出各部分的尺寸，完成旋风分离器的设计。

通过本设计的设计思路和方法，可有效地提高分离效率，为循环流化床锅炉的稳定运行提供了保障。

关键词：高温旋风分离器；分离效率；压降损失；尺寸计算AbstractCyclone plays an important role in circulating fluidized bed.In the circulating fluidized bed boiler,Usually arranged in the boiler furnace cyclone export to the high temperature gas stream down into the thermal separation of solid materials into the furnace return valve to cycle in order to guarantee a certain degree of gray levels within the furnace also increases combustion efficiency.Now most of our cyclone are calculated according to smoke after the cyclone cylinder diameter,through the various parts of the design manual to determine size,but targeted poor design, the actual separation can not meet the requirements.To address this problem, The design makes 130t/hCFBB cyclone design for example,On the calculation of the pressure drop and separation efficiency, then select the best particle size, To the diameter of reference to determine the relationship between the size of various parts of cyclone and finally calculate the size of each part to complete the design of cyclone.Through the design of design ideas and methods can effectively improve the separation efficiency, sTab operation of circulating fluidized bed boiler to provide a guarantee.Key Words：high temperature cyclone separator；separation efficiency；pressure drop；size calculation目录前言 (1)1 绪论 (2)1.1 循环流化床锅炉的发展趋势及其所带来的技术难题 (2)1.1.1 国内外循环流化床锅炉发展 (2)1.1.2 循环流化床锅炉大型化的技术难题 (4)1.2 循环流化床分离装置的发展 (4)1.2.1 循环流化床分离装置的分类 (4)1.2.2 分离器的发展及应用 (5)2 旋风分离器的发展及应用 (11)2.1 旋风分离器的结构及工作原理 (12)2.2 旋风分离器气粒两相运动研究的进展 (12)2.3 旋风分离器的分离机理 (14)3 旋风分离器内气流运动概况分析 (16)3.1 颗粒的沉降速度和离心分离速度 (16)3.2 旋风分离器内气流流动概况 (19)3.3 极限粒径 (22)4 压降和效率的计算方法 (27)4.1 压降 (27)4.1.1 压降的影响因素 (27)4.1.2 压降的计算 (27)4.2 效率 (29)4.2.1 表示方法 (29)4.2.2 效率的计算方法 (30)5 结构尺寸的确定 (33)5.1各部尺寸关系 (33)5.1.1 进口管 (33)5.1.2 排气管 (35)5.1.3 筒体直径 (36)5.1.4 圆柱体长度 (36)5.1.5 圆锥体 (37)5.1.6 集灰斗 (37)5.1.7 旁室 (37)5.2 尺寸计算 (38)5.3 小结 (39)6 影响分离性能的因素 (40)7 结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录A (44)附录Ｂ (53)前言随着经济发展，石油、煤炭等一次能源消耗量不断增加，储量急剧减少，全世界都面临着能源危机。

旋风分离器的设计姓名：顾一苇班级：食工0801学号：2008309203499指导老师：刘茹设计成绩：华中农业大学食品科学与技术学院食品科学与工程专业2011年1月14日目录第一章、设计任务要求与设计条件 (3)第二章、旋风分离器的结构和操作 (4)第三章、旋风分离器的性能参数 (6)第四章、影响旋风分离器性能的因素 (8)第五章、最优类型的计算 (11)第六章、旋风分离器尺寸说明 (19)附录1、参考文献 (20)任务要求1.除尘器外筒体直径、进口风速及阻力的计算2.旋风分离器的选型3.旋风分离器设计说明书的编写4.旋风分离器三视图的绘制5.时间安排：2周6.提交材料含纸质版和电子版设计条件风量：900m3/h ；允许压强降：1460Pa旋风分离器类型：标准型（XLT型、XLP型、扩散式）含尘气体的参数：气体密度：1.1 kg/m3粘度：1.6×10-5Pa·s颗粒密度：1200 kg/m3颗粒直径：6μm旋风分离器的结构和操作原理：含尘气体从圆筒上部长方形切线进口进入,沿圆筒内壁作旋转流动。

颗粒的离心力较大，被甩向外层，气流在内层。

气固得以分离。

在圆锥部分，旋转半径缩小而切向速度增大，气流与颗粒作下螺旋运动。

在圆锥的底部附近，气流转为上升旋转运动，最后由上部出口管排出；固相沿内壁落入灰斗。

旋风分离器不适用于处理粘度较大，湿含量较高及腐蚀性较大的粉尘，气量的波动对除尘效果及设备阻力影响较大。

旋风分离器结构简单，造价低廉，无运动部件，操作范围广，不受温度、压力限制，分离效率高。

一般用于除去直径5um以上的尘粒，也可分离雾沫。

对于直径在5um以下的烟尘，一般旋风分离器效率已不高，需用袋滤器或湿法捕集。

其最大缺点是阻力大、易磨损。

外圆筒内圆筒锥形筒切向入口关风器(防止空气进入)含尘气体固相净化气体外螺旋内螺旋旋风分离器的性能参数在满足气体处理量的前提下，评价旋风分离器性能的主要指标是尘粒的分离性能和气体经过旋风分离器的压强降。

第十二讲旋风分离器的设计和非标设计方法旋风分离器是对流干燥系统的重要组成部分。

我们对此必须要足够地重视，有一些失败的对流干燥系统，不是干燥器设计不合理，而是旋风分离器设计或选用不合理。

在气流干燥和旋转闪蒸干燥系统中，有80～90%的产品是通过旋风分离器回收的，只有10～20%的产品是通过布袋除尘器回收的。

如果旋风分离器‘失灵’，大量的产品就‘拥挤’到布袋除尘器中，增加布袋除尘器的阻力，造成风机风压不够，以致干燥系统‘瘫痪’。

在喷雾干燥系统中，对于喷雾干燥塔底部作为主要回收产品的系统来说，也有将近30%的产品要通过旋风分离器回收；对于喷雾干燥塔底部不收集产品的系统（如中药浸膏喷雾干燥系统），就有全部或85%以上的产品要通过旋风分离器收集。

对于振动流化床干燥系统和转筒干燥系统也有5～10%的细微颗粒要通过旋风分离器回收。

一、旋风分离器的结构和工作原理：（一）、旋风分离器的结构：一般来说，旋风分离器由进风管，直筒，锥形筒，排灰管，锁风阀和排风管组成(见图1)。

（二）、工作原理：当含尘气流以14～22m/s速度由进风管进入旋风分离器时，气流将由直线运动变为圆周运动。

旋转气流的绝大部分沿直圆筒的内壁呈螺旋形向下，朝锥形筒体运动。

通常称此气流为‘外旋气流’。

含尘气流在旋转过程中产生离心力，将重度大于气体的尘粒甩向筒内壁。

尘粒一旦与筒壁接触，便失去惯性力，而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管。

旋转下降的外旋气流在到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。

根据‘旋转矩’不变原理，其切向速度不断提高。

当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风分离器中部，由下反转而上，继续作螺旋运动，即为‘内旋气流’。

最后净化气体经排风内管排出器外,一部分未被捕获的尘粒也由此随排风排出旋风分离器。

自进气管流入的另一小部分气体，则向旋风分离器顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动。

当到达排气管下端时，即反转向上随上升的中心气流（内旋气流）一同从排气管排出。