本发明涉及一种气固分离和气液分离设备及方法，尤其涉及一种高效率大型旋风分离装置及其高效分离方法。
背景技术：
：旋风分离器因其具有结构简单、无运动部件、分离效率高、维修方便且能在高温高压下等恶劣工况条件下持久稳定工作等优点，已广泛地应用于化工、石油、环保、食品等工业领域，可以说在非均相分离领域是长期无可替代的。旋风分离器虽结构简单但其内部运动却极为复杂，属于两相或三相三维湍流流动，致使其理论研究十分困难，至今也无法全面掌握其准确的运动规律。从目前研究理论得知，旋风分离器内部除了主旋流(包含内旋流和外旋流)之外，二次涡流在旋风分离器内部普遍存在，它由轴向速度vz与径向速度vr构成，二次涡流会导致分离器内部固体颗粒严重“返混”，二次涡流对旋风分离器的性能尤其是对分离效率影响较大。主要的几处局部二次涡流是：1)环形空间的纵向环流；2)排气管下口处短路流；3)气流旋转中心偏离设备几何中心，即偏流或不对称流；4)内旋流不稳定，旋流中心存在“摆尾”运动，即旋进涡核现象。因此，尽量消除二次涡流、减小固体颗粒“返混”提高旋风分离效率的重要研究方向。随着工业装置处理气量不断提高，改善大型旋风分离器的分离效率并降低其运行阻力的紧迫性越来越高，对于例如直径大于2000mm以上的大型旋风分离器来说受到上述二次涡流影响更为严重，相对于中/小直径旋风(小于800mm以下)在同等工况下其分离性能衰减十分显著，因此研发提高大型高效旋风分离器效率的途径与方法具有重要现实意义。中国发明专利zl201210059453.2公开了一种高效收尘旋风分离器组，由多台前级旋风分离器和多台后级旋风分离器串联而成，后级旋风分离器的进气管位于前级旋风分离器的锥体内部底端，前级旋风分离器出口和后级旋风分离器出口汇入总出口，该旋风分离器组效率比常规旋风分离器可高出3-5个百分点，使其收尘效率保证在95％以上。但该发明存在以下几个缺陷：1)后级旋风分离器的进气管设置在前级旋风分离器的锥体内部的结构,会严重干扰前级旋风分离器锥体内部的固有主旋流(包含内旋流和外旋流)流场，造成前级旋风分离器效率大幅降低；2)由于后级旋风分离器进气管的存在，前级旋风分离器内部粉尘排料通道减少，极易产生因粉尘架桥而堵塞排料口，导致前级旋风分离器失效；3)因后级旋风分离器进气管抽采气体位置在前级旋风分离器锥体的底部，现有理论上和实测值都证明此处是旋风内部流场的“负压区”，该处“负压区”的压力一般比旋风总出口处的压力更低，且后级旋风分离器本身还存在一定的阻力，即后级旋风分离器的内部气体存在“逆向流动”，没有动力(风机)驱动，无法保证后级旋风分离器能具备一定的分离效率，工业应用价值较低。中国发明专利申请cn201910939556.x公开了一种消除旋风分离器灰斗中粉尘返混的装置与方法，将导流管设置在分离器中心并插入灰仓中，灰仓中的气体被直接引出分离器或重新引入分离器入口，彻底消除了灰斗中粉尘颗粒的返混的问题。该发明专利申请存在以下几个缺陷：1)导流管设置在分离器中心并插入灰仓中，导流管底部直接抽采灰仓中的气体，由于灰仓中的气流是夹带着高浓度的固体粉尘旋转着的，越靠近灰仓壁面浓度越高，但这种直接抽采方式会破坏灰仓中气体的旋转流场，导致将比较高浓度的固体粉尘直接被导流管引导而出，参见其说明书，直接引出分离器(排放掉)显然是有问题的，如重新引入分离器入口即增加了分离器的“返混”，因为这部分固体粉尘本就是灰仓已收集好的。2)参见其附图，其导流管或可重新引入分离器入口，但具体实施方法未见文件中有任何说明，而导流管抽采灰仓中气体需要动力(风机)驱动，现有理论上和实测值都证明了旋风入口压力要高于灰仓中气体压力，该专利申请无法实现上述导流气体的目的。3)导流管引出的气体没有调节和计量方案，无法得知被引导出气体的真实流量，实际能提高的分离效果难以验证。中国发明专利申请cn201910566001.5公开了一种稳效的旋风分离器系统和方法，并具体公开了：气量调节控制器依据分离器压降监测器监测的旋风分离器实时工作压降信号驱动气量调节阀及补气风机工作，控制由支路补气管线补充给旋风分离器的气量，从而维持通过旋风分离器的处理气量稳定、效率稳定。该发明专利申请的不足之处主要是：只能稳定旋风效率但却不能提升旋风效率，另外因自动化水平较高，其设备投资费用亦稍高。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高效率大型旋风分离装置及其高效分离方法，能有效提高旋风分离器的分离效率和收尘效率，同时降低阻力。本发明是这样实现的：一种高效率大型旋风分离装置，包括含尘气体进气管、总进气管、大型主体旋风分离器、循环进气管、小型次级旋风分离器、风机、流量计、调节阀和循环出气管；含尘气体进气管与大型主体旋风分离器的进气口连接，大型主体旋风分离器、循环进气管、小型次级旋风分离器、风机、流量计、调节阀、循环出气管和总进气管依次首尾连接构成循环环路；所述的大型主体旋风分离器包括旋风蜗壳进口、旋风出口、顶板、旋风筒体、旋风外锥体组件、旋风内锥体组件、中间灰斗、排料口、循环气出口和稳涡采气器；含尘气体进气管和总进气管均连接至旋风蜗壳进口的进气端，旋风蜗壳进口的出气端与旋风筒体的进气通道连接，圆筒状的旋风筒体内设有旋风出口，且旋风出口向上贯穿旋风筒体的顶板；旋风筒体底部的出气端与旋风内锥体组件的进气端连接，旋风内锥体组件的出气端设置在中间灰斗的进气端内，排料口设置在中间灰斗的出气端上；稳涡采气器设置在中间灰斗内并外接至位于中间灰斗外部的循环气出口，循环气出口连接至循环出气管，稳涡采气器的采气端设置在旋风内锥体组件内；旋风外锥体组件设置在旋风内锥体组件外部，旋风外锥体组件连接在旋风筒体与中间灰斗之间，并与旋风内锥体组件之间留有间隙，形成沉降室。所述的旋风筒体的进气通道为180°蜗壳通道，形成180°切向进气方式，且180°蜗壳通道的截面积沿进气方向逐步递减。所述的旋风蜗壳进口包括进口法兰、进口短管、方接圆和方进口；进口法兰、进口短管、方接圆和方进口依次同轴连接，进口法兰与含尘气体进气管和总进气管连接，方进口的出气端与旋风筒体的进气端连接；所述的旋风出口包括出口法兰和出口管，出口管的一端插入在旋风筒体内并延伸至旋风筒体的底部，出口管的另一端贯穿顶板并安装有出口法兰。所述的旋风外锥体组件包括上外锥体和下外锥体，上外锥体为上窄下宽的锥体结构，下外锥体为上宽下窄的锥体结构，且上外锥体的上端与旋风筒体的出口端匹配对接，上外锥体的下端与下外锥体的上端匹配对接，下外锥体的下端插入在中间灰斗内，中间灰斗的上端与中间灰斗外壁周向接触并焊接固定；所述的上外锥体的下端直径与旋风筒体的直径的比值为1.05-1.15；所述的旋风筒体的高度与下外锥体的高度的比值为1.5-2.5。所述的旋风内锥体组件包括上锥塔节、固定块、下锥塔节和下料器；上锥塔节和下锥塔节均为上宽下窄且锥角相同的锥体结构，若干节上锥塔节通过固定块依次嵌套堆叠，构成上锥塔节组件，上锥塔节组件的上端与旋风筒体的出口端匹配对接，上锥塔节组件的下端通过固定块与下锥塔节的上端嵌套堆叠；下锥塔节的下端与下料器的上端匹配对接，下料器的下端插入在中间灰斗内；所述的下锥塔节的上端深入上锥塔节组件的高度为5-60mm；所述的下锥塔节的上端外壁与上锥塔节组件的下端内壁之间形成圆形环隙为5-20mm；所述的上锥塔节和下锥塔节的锥角与旋风外锥体组件的下外锥体的锥角相同，均为12-30°。所述的下料器包括料腿和扩散锥；料腿的上端与下锥塔节的下端匹配对接，料腿的下端延伸到旋风外锥体组件的下外锥体下端外部并插入在中间灰斗内；扩散锥为上窄下宽的锥体结构，扩散锥的上端匹配对接在料腿的下端；所述的扩散锥的锥角为90-120°；所述的料腿为圆筒状结构，料腿的直径与下锥塔节的下端直径的比值为0.6-0.85；所述的料腿的下端伸出旋风外锥体组件的下外锥体下端的高度为20-100mm。所述的中间灰斗包括灰斗上锥体、灰斗筒体、灰斗下锥体、排料口短管和排料口法兰；灰斗上锥体为上窄下宽的锥体结构，旋风外锥体组件的下外锥体的下端插入在灰斗上锥体内，且下外锥体的下端与灰斗上锥体的下端齐平，灰斗上锥体的上端与下外锥体的外壁焊接固定；圆筒状结构的灰斗筒体的上端与灰斗上锥体的下端匹配对接，灰斗下锥体为上宽下窄的锥体结构，灰斗下锥体的上端匹配对接在灰斗筒体的下端；料腿的下端、扩散锥和稳涡采气器位于灰斗筒体内；所述的扩散锥的下端直径与灰斗筒体的直径的比值为0.7-0.85。所述的稳涡采气器包括循环气接管、采气器锥体、采气器筒体、稳涡锥、固定杆和取气口；锥体结构的稳涡锥设置在扩散锥内，圆筒状结构的采气器筒体的上端安装在稳涡锥的下端，采气器锥体为上宽下窄的锥体结构，采气器锥体的上端匹配对接在采气器筒体的下端，采气器锥体通过固定杆固定在中间灰斗的灰斗筒体内；循环气接管的一端匹配对接在采气器锥体的下端，循环气接管的另一端延伸到中间灰斗的灰斗筒体外侧部并与循环气出口连接；若干个取气口均布在采气器筒体的侧部，且取气口的进气方向与灰斗筒体内气体旋转方向一致，构成切向进气型取气口；所述的取气口包括采气器顶板、采气器侧板和采气器底板；采气器顶板和采气器底板分别设置在采气器侧板的顶部和底部，形成取气口并与采气器筒体连通；所述的稳涡锥下端的圆底板与扩散锥的下端齐平，扩散锥的锥高与稳涡锥的锥高的比值为0.4-0.65；所述的稳涡锥的锥顶角为45-60°。一种高效率大型旋风分离装置的高效分离方法，包括以下步骤：步骤1：含有固体颗粒的气体通过含尘气体进气管经大型主体旋风分离器的旋风蜗壳进口切向进入大型主体旋风分离器的旋风筒体内；步骤2：旋风筒体使气流沿筒壁由上至下旋转，并进入大型主体旋风分离器的旋风内锥体组件，气流在旋风内锥体组件沿内壁由上至下旋转，同时进行步骤3和步骤4；步骤3：气流中的固体颗粒在离心力的作用下甩向旋风内锥体组件的内壁，使固体颗粒由旋风内锥体组件的上锥塔节和下锥塔节之间的圆形环隙进入沉降室和大型主体旋风分离器的中间灰斗，再由大型主体旋风分离器的排料口排出；步骤4：气流到达旋风内锥体组件底部时，通过大型主体旋风分离器的稳涡采气器采集部分气体并通过循环环路返回到旋风蜗壳进口，其余气体逐渐转变为沿旋风中心轴线向上旋转，最后通过大型主体旋风分离器的旋风出口排出。所述的稳涡采气器采集的循环气体流量q2与含有固体颗粒的气体总流量q1满足：q2＝(1.0-5.0)％*q1。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本发明通过稳涡采气器采集总气量1.0-5.0％的气体通过小型次级旋风分离器净化后经循环环路返回大型主体旋风分离器进行循环处理，在相同条件下能显著提高收尘效率，出口固体粉尘量可减少12.2-45.8％，阻力降低2.2-11.7％，适用于提高所有筒锥式旋风分离器的分离效率。2、本发明通过层层嵌套堆叠上锥塔节和下锥塔节形成圆形环隙，并通过旋风外锥体组件和旋风内锥体组件形成的沉降室，使处于气体旋转流场中的固体颗粒能够分级、逐步且及时的经圆形环隙进入沉降室后排出，减轻了气流对已回收固体颗粒的二次夹带，大幅抑制了返混的产生，在相同条件下使分离效率提升1.4-3.7％，同时阻力降低9.0-14.8％，适用于提升大部分筒锥式旋风分离器的分离效率。3、本发明结构简单、设计合理，适合工业上大规模推广使用。附图说明图1是本发明高效率大型旋风分离装置的主视图；图2是本发明高效率大型旋风分离装置的剖视图；图3是本发明高效率大型旋风分离装置中大型主体旋风分离器的俯视图；图4是本发明高效率大型旋风分离装置中旋风内锥体组件的俯视图；图5是本发明高效率大型旋风分离装置中下料器的主视图；图6是本发明高效率大型旋风分离装置中稳涡采气器的主视图；图7是图6的m-m面剖视图；图8是本发明高效率大型旋风分离装置中旋风内锥体组件采用两节塔节嵌套堆叠的结构示意图；图9是本发明高效率大型旋风分离装置中旋风内锥体组件采用八节塔节嵌套堆叠的结构示意图；图10是采用本发明高效率大型旋风分离装置对旋风出口含尘浓度的测定对比图；图11是采用本发明高效率大型旋风分离装置对旋风运行总阻力的测定对比图；图12是采用本发明高效率大型旋风分离装置和b型旋风分离器的分离效率测定比较图；图13是采用本发明高效率大型旋风分离装置和b型旋风分离器的阻力降测定比较图。图中，1含尘气体进气管，2总进气管，3大型主体旋风分离器，31旋风蜗壳进口，311进口法兰，312进口短管，313方接圆，314方进口，32旋风出口，321出口法兰，322出口管，33顶板，34旋风筒体，35旋风外锥体组件，351上外锥体，352下外锥体，36旋风内锥体组件，361上锥塔节，362固定块，363下锥塔节，364下料器，3641料腿，3642扩散锥，37中间灰斗，371灰斗上锥体，372灰斗筒体，373灰斗下锥体，374排料口短管，375和排料口法兰，38排料口，39循环气出口，310稳涡采气器，3101循环气接管，3102采气器锥体，3103采气器筒体，3104圆底板，3105稳涡锥，3106采气器顶板，3107采气器侧板，3108采气器底板，3109固定杆，3110取气口，4循环进气管，5小型次级旋风分离器，6风机，7流量计，8调节阀，9循环出气管。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。请参见附图1，一种高效率大型旋风分离装置，包括含尘气体进气管1、总进气管2、大型主体旋风分离器3、循环进气管4、小型次级旋风分离器5、风机6、流量计7、调节阀8和循环出气管9；含尘气体进气管1与大型主体旋风分离器3的进气口连接，大型主体旋风分离器3、循环进气管4、小型次级旋风分离器5、风机6、流量计7、调节阀8、循环出气管9和总进气管2依次首尾连接构成循环环路。请参见附图2，所述的大型主体旋风分离器3包括旋风蜗壳进口31、旋风出口32、顶板33、旋风筒体34、旋风外锥体组件35、旋风内锥体组件36、中间灰斗37、排料口38、循环气出口39和稳涡采气器310；含尘气体进气管1和总进气管2均连接至旋风蜗壳进口31的进气端，旋风蜗壳进口31的出气端与旋风筒体34的进气通道连接，圆筒状的旋风筒体34内设有旋风出口32，且旋风出口32向上贯穿旋风筒体34的顶板33；旋风筒体34底部的出气端与旋风内锥体组件36的进气端连接，旋风内锥体组件36的出气端设置在中间灰斗37的进气端内，排料口38设置在中间灰斗37的出气端上；稳涡采气器310设置在中间灰斗37内并外接至位于中间灰斗37外部的循环气出口39，循环气出口39连接至循环出气管9，稳涡采气器310的采气端设置在旋风内锥体组件36内；旋风外锥体组件35设置在旋风内锥体组件36外部，旋风外锥体组件35连接在旋风筒体34与中间灰斗37之间，并与旋风内锥体组件36之间留有间隙，形成沉降室。所述的旋风筒体34的进气通道为180°蜗壳通道，形成180°切向进气方式，且180°蜗壳通道的截面积沿进气方向逐步递减，随着含尘气流旋转速度不断提高，固体颗粒所受的离心力也不断加强，亦即提高了大型主体旋风分离器3的分离效率，尤其适合于对细颗粒的捕集。请参见附图3，所述的旋风蜗壳进口31包括进口法兰311、进口短管312、方接圆313和方进口314；进口法兰311、进口短管312、方接圆313和方进口314依次同轴连接，进口法兰311与含尘气体进气管1和总进气管2连接，方进口314的出气端与旋风筒体34的进气端连接。所述的旋风出口32包括出口法兰321和出口管322，出口管322的一端插入在旋风筒体34内并延伸至旋风筒体34的底部，出口管322的另一端贯穿顶板33并安装有出口法兰321。所述的旋风外锥体组件35包括上外锥体351和下外锥体352，上外锥体351为上窄下宽的锥体结构，下外锥体352为上宽下窄的锥体结构，且上外锥体351的上端与旋风筒体34的出口端匹配对接，上外锥体351的下端与下外锥体352的上端匹配对接，下外锥体352的下端插入在中间灰斗37内，中间灰斗37的上端与中间灰斗37外壁周向接触并焊接固定。所述的上外锥体351的下端直径d1与旋风筒体34的直径d0的比值d1/d0＝1.05-1.15。所述的旋风筒体34的高度h0与下外锥体352的高度h1的比值h0/h1＝1.5-2.5。优选的，所述的上外锥体351的上端焊接固定在旋风筒体34的出口端外壁上。请参见附图4，所述的旋风内锥体组件36包括上锥塔节361、固定块362、下锥塔节363和下料器364；上锥塔节361和下锥塔节363均为上宽下窄且锥角相同的锥体结构，若干节上锥塔节361通过固定块362依次嵌套堆叠，构成上锥塔节组件，上锥塔节组件的上端与旋风筒体34的出口端匹配对接，上锥塔节组件的下端通过固定块362与下锥塔节363的上端嵌套堆叠；下锥塔节363的下端与下料器364的上端匹配对接，下料器364的下端插入在中间灰斗37内。优选的，所述的上锥塔节361和下锥塔节363的数量为2-8个，并通过6-36个固定块362固定连接，可根据实际工况进行堆叠。优选的，所述的下锥塔节363的上端深入上锥塔节组件的高度为h1，且h1＝5-60mm。优选的，所述的下锥塔节363的上端外壁与上锥塔节组件的下端内壁之间形成圆形环隙δ，且δ＝5-20mm。所述的上锥塔节361和下锥塔节363的锥角与旋风外锥体组件5的下外锥体352的锥角相同，均为α，优选的，α＝12-30°。请参见附图5，所述的下料器364包括料腿3641和扩散锥3642；料腿3641的上端与下锥塔节363的下端匹配对接，料腿3641的下端延伸到旋风外锥体组件35的下外锥体352下端外部并插入在中间灰斗37内；扩散锥3642为上窄下宽的锥体结构，扩散锥3642的上端匹配对接在料腿3641的下端。优选的，所述的扩散锥3642的锥角为β，且β＝90-120°。优选的，所述的料腿3641为圆筒状结构，料腿3641的直径d4与下锥塔节363的下端直径d2的比值d4/d2＝0.6-0.85。优选的，所述的料腿3641的下端伸出旋风外锥体组件5的下外锥体352下端的高度为h2，h2＝20-100mm。所述的中间灰斗37包括灰斗上锥体371、灰斗筒体372、灰斗下锥体373、排料口短管374和排料口法兰375；灰斗上锥体371为上窄下宽的锥体结构，旋风外锥体组件5的下外锥体352的下端插入在灰斗上锥体371内，且下外锥体352的下端与灰斗上锥体371的下端齐平，灰斗上锥体371的上端与下外锥体352的外壁焊接固定；圆筒状结构的灰斗筒体372的上端与灰斗上锥体371的下端匹配对接，灰斗下锥体373为上宽下窄的锥体结构，灰斗下锥体373的上端匹配对接在灰斗筒体372的下端；料腿3641的下端、扩散锥3642和稳涡采气器310位于灰斗筒体372内。优选的，所述的扩散锥3642的下端直径d5与灰斗筒体372的直径d3的比值d5/d3＝0.7-0.85。请参见附图6和附图7，所述的稳涡采气器310包括循环气接管3101、采气器锥体3102、采气器筒体3103、稳涡锥3105、固定杆3109和取气口3110；锥体结构的稳涡锥3105设置在扩散锥3642内，圆筒状结构的采气器筒体3103的上端安装在稳涡锥3105的下端，采气器锥体3102为上宽下窄的锥体结构，采气器锥体3102的上端匹配对接在采气器筒体3103的下端，采气器锥体3102通过固定杆3109固定在中间灰斗37的灰斗筒体372内；循环气接管3101的一端匹配对接在采气器锥体3102的下端，循环气接管3101的另一端延伸到中间灰斗37的灰斗筒体372外侧部并与循环气出口39连接；若干个取气口3110均布在采气器筒体3103的侧部，且取气口3110的进气方向与灰斗筒体372内气体旋转方向一致，构成切向进气型取气口。所述的取气口3110包括采气器顶板3106、采气器侧板3107和采气器底板3108；采气器顶板3106和采气器底板3108分别设置在采气器侧板3107的顶部和底部，形成取气口3110并与采气器筒体3103连通。优选的，所述的取气口3110有三个，三个取气口3110布置方位(即取气口3110的进气旋转方向)与灰斗筒体372内的气体旋转方向一致。优选的，所述的稳涡锥3105下端的圆底板3104与扩散锥3642的下端齐平，扩散锥3642的锥高h3与稳涡锥3105的锥高h4的比值h3/h4＝0.4-0.65。稳涡锥3105和扩散锥3642配对使用，具有助排、稳涡及提效作用。优选的，所述的稳涡锥3105的锥顶角γ＝45-60°。所述的旋风出口32、旋风筒体34、旋风外锥体组件35、旋风内锥体组件36、中间灰斗37、排料口38以及稳涡采气器310的稳涡锥3105、采气器筒体3103和采气器锥体3102同轴设置。请参见附图1，一种高效率大型旋风分离装置的高效分离方法，包括以下步骤：步骤1：含有固体颗粒的气体通过含尘气体进气管1经大型主体旋风分离器3的旋风蜗壳进口31切向进入大型主体旋风分离器3的旋风筒体34内。步骤2：旋风筒体34使气流沿筒壁由上至下旋转(即形成外旋流)，并进入大型主体旋风分离器3的旋风内锥体组件36，气流在旋风内锥体组件36沿内壁由上至下旋转，同时进行步骤3和步骤4。步骤3：气流中的固体颗粒在离心力的作用下甩向旋风内锥体组件36的内壁，使固体颗粒由旋风内锥体组件36的上锥塔节361和下锥塔节363之间的圆形环隙进入沉降室和大型主体旋风分离器3的中间灰斗37，再由大型主体旋风分离器3的排料口38排出。步骤4：气流到达旋风内锥体组件36底部时，通过大型主体旋风分离器3的稳涡采气器310采集部分气体并通过循环环路返回到旋风蜗壳进口31，其余气体逐渐转变为沿旋风中心轴线向上旋转(即形成内旋流)，最后通过大型主体旋风分离器3的旋风出口32排出。在所述的步骤4中，通过风机6提供整个循环环路的动力，将稳涡采气器310采集的气体通过调节阀8控制经小型次级旋风分离器5、循环进气管4和循环出气管9后并入总进气管2，再由旋风蜗壳进口31进入旋风筒体34。流量计7用于监测气体的流量稳定，有利于调节阀8的调节控制。小型次级旋风分离器5可采用现有技术中各种高效低阻的小直径旋风分离器。所述的稳涡采气器310采集的循环气体流量q2与含有固体颗粒的气体总流量q1满足：q2＝(1.0-5.0)％*q1。本发明的工作原理如下：a、“采气循环工艺”流程原理含有固体颗粒的气体由含尘气体进气管1与循环气出气管9合并汇入总进气管2，进入大型主体旋风分离器3进行分离处理，净化后的气体由旋风出口32排出，被分离下来的固体颗粒(即中间灰斗37所收集)由排料口38排出分离器。为了优化大型主体旋风分离器3内部流场，将稳涡采气器310设置在中间灰斗37内中心轴线位置，稳涡采气器310所采集的循环气体流量q2与含尘气体总气量q1满足：q2＝(1.0-5.0)％*q1，风机6提供整个循环环路的动力，小型次级旋风分离器5负责分离该循环气所含有的固体颗粒，流量计7与调节阀8控制、调整并保持气体流量的稳定，因此形成了一个稳定循环的流程，对大型主体旋风分离器3的性能有显著提升。从大型主体旋风分离器3内部适当位置引导并抽采少量气体可以优化大型主体旋风分离器3内部流场：一方面可以主动发挥旋风内部不同区域固体颗粒浓集分离的作用，即可以避免大型主体旋风分离器3内壁面附近固体颗粒浓相层中的气体进入“内旋流”，因而该浓聚区中的固体颗粒就不会被带入旋风出口32，旋风出口32的固体颗粒浓度就可大幅减少。另一方面大型主体旋风分离器3内部主旋流下端(即内旋流和外旋流自然转折处下端)区域为“负压区”，合理引导并抽采少量气体后，其负压中心将向上移动，降低了此处与旋风主体之间的压差，即有利于减小大型主体旋风分离器3的阻力。显然过度抽采旋风内部气体对大型主体旋风分离器3内部流场是不利的，同时也会导致抽采支路处理费用无效的增加。经风机6驱动由稳涡采气器310引导并采集的总气量1.0-5.0％气体，稳涡采气器310位于中间灰斗37内中心轴线位置，其三个取气口3110布置方位与中间灰斗37内气体旋向一致，稳涡采气器310对中间灰斗37内部流场影响较小，由于高浓度的固体颗粒(处于旋转状态)主要聚集在中间灰斗37内壁面附近区域，因此其所引导并采集出的气体中所含固体颗粒的浓度并不高。为了减少固体颗粒的返混和降低固体颗粒对风机6的磨损，工艺流程中设置了小型次级旋风分离器5来处理总气量1.0～5.0％气体，能将其中固体颗粒高效去除。依靠调节阀8和流量计7保持气体流量的稳定，最后进入大型主体旋风分离器3进行循环处理。本发明的装置简单可靠，实验证明，在相同条件下可显著提高大型主体旋风分离器3的收尘效率，其出口固体粉尘量可减少12.2-45.8％，阻力降低2.2-11.7％，本发明的方法适用于提高所有筒锥式旋风分离器的分离效率。整个循环环路的设备与管道可采用耐高温材质，使整个工艺可运行在较高温度的工况场合。b、大型主体旋风分离器3工作原理含有固体颗粒的气体进入大型主体旋风分离器3后，通过旋风蜗壳进口31切向进入旋风筒体34，气流随之发生旋转，沿着旋风筒体34器壁由上而下旋转(即外旋流)，到达旋风内锥体组件36的底部时，气流逐渐转变为沿着旋风中心轴线向上旋转(即内旋流)，气体最后由旋风出口32排出；其中的固体颗粒会在离心力的作用下甩向旋风内锥体组件36器壁，在重力的作用和气流的带动下沿着器壁落入中间灰斗37，固体颗粒最后经排料口38排出分离器。由于大型主体旋风分离器3内部除了主旋流(即外旋流和内旋流)外，还存在各种二次涡流，二次涡流对旋风分离效率影响很大，为了消除二次涡流，大型主体旋风分离器在设计上采用了多种结构进行消除，如旋风内锥体组件36的在线分级分离结构、稳涡锥3105与扩散锥3642形成的稳涡结构以及180°旋风蜗壳进口31等，大幅提高了大型主体旋风分离器3的性能。大型主体旋风分离器3的旋风内锥体组件36由若干个上锥塔节361和下锥塔节363嵌套并堆叠而成，两者形成一定的“圆形环隙”，旋风外锥体组件35和旋风内锥体组件36之间的空隙构成“沉降室”。因旋风内部的主旋流为强旋流场，含有不同大小粒径的固体颗粒随气体由旋风进口进入大型主体旋风分离器3后发生旋转，在离心力的作用下，固体颗粒基本被甩向旋风内锥体组件36内壁并在重力作用下逐步下移，根据旋转矩不变原理，进入锥体后因旋转半径减小而逐渐旋转加速，当遇到第一个上锥塔节361和第二个上锥塔节361形成的“圆形环隙”后，粒径较大固体颗粒即通过“圆形环隙”落入“沉降室”，由于导入“沉降室”的气体很少，因此基本不发生旋转，进入“沉降室”固体颗粒基本只受重力作用并沉降落入中间灰斗37而被捕集；随着气体逐步进入旋风内锥体组件36下部，旋转半径逐渐减小而旋转不断加速，粒径更加细小的固体颗粒被甩向旋风内锥体组件36壁面，当遇到第二个“圆形环隙”后，这部分较细小的固体颗粒即通过“圆形环隙”落入“沉降室”，同样的这些固体颗粒亦由此沉降落入中间灰斗而被捕集；当气体遇到第三个“圆形环隙”、…、第n个“圆形环隙”时，其分离机理与此类推。根据实际工况可选择两级分离结构，即1节上锥塔节361和1节下锥塔节363构成旋风内锥体组件36的锥体结构，如附图8所示；也可选择8级分离结构，即7节上锥塔节361和1节下锥塔节363构成旋风内锥体组件36的锥体结构，如附图9所示。本发明的装置可以使处于气体旋转流场中的固体颗粒能够分级、逐步、在线且及时地排入“沉降室”，尽管旋风内锥体组件36内部存在各种二次涡流，但由于其中的固体颗粒已经事先被逐级分离出来，因而二次涡流所夹带的固体颗粒含量已大幅度地降低，即明显拟制了“返混”的产生。实验证明，在相同条件下(此时循环气量为零)对旋风分离器的分离效率有提升1.4-3.7％的显著作用，同时阻力亦降低9.0-14.8％。本发明适用于提升大部分筒锥式旋风分离器的分离效率。显然利用“在线分级分离结构”能有效地解决固体颗粒的“返混”问题，对于提升大型旋风分离器的性能尤其显著。本发明的稳涡锥3105与扩散锥3642设置在中间灰斗37内中心轴线位置，稳涡锥3105与扩散锥3642相互配合，既能够降低大型主体旋风分离器3内旋进涡核的频率，又能够抑制涡核偏离分离器几何中心的程度，从而减弱了因涡核尾端在排料口38附近(旋风内锥体组件36下端的料腿3641)的扫壁现象而造成的固体颗粒返混逃逸。因此稳涡锥3105与扩散锥3642的稳涡内构件能够有效提升大型主体旋风分离器3的捕集效率。本发明的旋风蜗壳进口采用180°蜗壳式进口，相比于普通直切式旋风分离器，含尘气流不是到达旋风筒体34后才开始发生旋转，而是预先在蜗壳通道内高速旋转后再进入旋风筒体34，为固体颗粒分离提供了预分离空间，有效降低了靠近旋风出口32一侧的颗粒浓度，减少短路流的携尘量，显著提高了大型主体旋风分离器3的分离效率。另外，蜗壳通道截面积是逐步递减的，随着含尘气流旋转速度不断提高，固体颗粒所受的离心力也不断加强，亦即提高了大型主体旋风分离器3的分离效率，尤其适合于对细颗粒的捕集。参照国际净化空气会议提出的代表性试验粉尘——平均粒径为18.7μm的滑石粉，在设定旋风分离器直径为φ1200mm的条件下，按采用本发明的装置和方法作循环气量变化对旋风主要性能影响的测试。测试工况条件如下：气体介质：空气(常温常压下)处理气量：q＝17600m3/h(操作态)——旋风进口气速v＝18.34m/s固体粉尘：滑石粉粉尘密度：ρ＝2720kg/m3进口粉尘浓度：cin＝12～15g/m3颗粒粒度分布：体积频率分布(malvern激光测粒仪测定，如表1所示)表1颗粒粒度分布表dp(um)＜22-55-1010-1515-2020-3030-4040-50＞50f(％)0.92.413.723.727.515.09.35.61.9测试结果：①循环气量为零时和不为零时旋风出口含尘浓度对比。请参见附图10，由图可知，循环气量为零时的旋风出口含尘浓度大于循环气量不为零时旋风出口含尘浓度，因此，在相同条件下采用本发明可显著提高大型主体旋风分离器3的收尘效率，其旋风出口含尘浓度可减少12.2-45.8％。②循环气量为零时和不为零时旋风运行总阻力对比。请参见附图11，由图可知，循环气量为零时的旋风运行总阻力大于循环气量不为零时旋风运行总阻力，因此，在相同条件下可减小大型主体旋风分离器运行总阻力,其阻力降低2.2～11.7％。将本发明与美国buell公司的b型旋风分离器进行对比测定参照国际净化空气会议提出的代表性试验粉尘——平均粒径为18.7μm的滑石粉，在两者都设定旋风分离器直径为φ1200mm的条件下且循环气量为零时，将本发明与b型旋风分离器作旋风性能对比测试。测试工况条件：同前气体介质：空气(常温常压下)处理气量：q＝17600m3/h(操作态)——旋风进口气速v＝18.34m/s固体粉尘：滑石粉粉尘密度：ρ＝2720kg/m3进口粉尘浓度：cin＝12～15g/m3颗粒粒度分布：体积频率分布(malvern激光测粒仪测定，如表1所示)表1颗粒粒度分布表dp(um)＜22-55-1010-1515-2020-3030-4040-50＞50f(％)0.92.413.723.727.515.09.35.61.9测试结果：①在各个不同旋风进口气速的条件下分离效率比较。请参见附图12，由图可知，在相同进口气速的下，本发明比b型旋风分离器效率提高1.4-3.7％。②在各个不同旋风进口气速的条件下阻力降比较。请参见附图13，由图可知，在相同进口气速的下，本发明比b型旋风分离器阻力降要小9.0-14.8％。实施例1：本实施例的高效率旋风分离装置由大型主体旋风分离器3、小型次级旋风分离器5、风机6、流量计7、调节阀8、循环气进气管4、循环气出气管9、含尘气体进气管1和总进气管2组成一个循环环路。其中大型主体旋风分离器3由旋风蜗壳进口31、旋风出口32、顶板33、旋风筒体34、旋风外锥体组件35、旋风内锥体组件36、中间灰斗37、排料口38、循环气出口39和稳涡采气器310组成。旋风蜗壳进口31由进口法兰311、进口短管312、方接圆313和方进口314组成；旋风出口32由出口法兰321和出口管322组成；旋风外锥体组件35由上外锥体351和下外锥体352组成；旋风内锥体组件36由上锥塔节361、固定块362、下锥塔节363和下料器364组成，下料器364由料腿3641和扩散锥3642组成；中间灰斗37由灰斗上锥体371、灰斗筒体372、灰斗下锥体373、排料口短管374和排料口法兰375组成；稳涡采气器310由循环气接管3101、采气器锥体3102、采气器筒体3103、圆底板3104、稳涡锥3105、采气器顶板3106、采气器侧板3107、采气器底板3108、固定杆3109和取气口3110。所述的风机6提供整个循环环路的动力；所述的稳涡采气器310设置在所述的中间灰斗37内中心轴线位置，稳涡采气器310所采集的循环气体流量q2与含尘气体总气量q1满足：q2＝3.0％*q1；所述的小型次级旋风分离器5负责分离该循环气所含有的固体颗粒；所述的流量计7与调节阀8控制、调整并保持气体流量的稳定；所述的含尘气体进气管1与所述的循环气出气管9合并汇入总进气管2。所述的旋风内锥体组件36是由3个所述的上锥塔节361和下锥塔363节嵌套并堆叠而成，即所述的下锥塔节大端深入上锥塔节小端的高度为h1，h1＝30mm；所述的下锥塔节361大端与上锥塔节363小端之间形成一定的圆形环隙δ，δ＝8mm；所述的上锥塔节361和下锥塔节363通过18个固定块362固定并连接；所述的最上面一个上锥塔节361上端与所述的旋风筒体34下端对接。所述的最下面一个下锥塔节363下端与所述的下料器364对接。所述的上锥塔节361和下锥塔节363全部具有相同α锥角，α＝18°。所述的下料器364由料腿3641和扩散锥3642的小端对接，所述的扩散锥3642的锥角β，β＝100°。所述的扩散锥3642的下端直径d5与灰斗筒体372的直径d3的比值d5/d3＝0.76。所述的旋风外锥体组件35是由所述的上外锥体351下端和下外锥体352上端对接而成，所述的上外锥体351上端与所述的旋风筒体34下部外壁焊接固定，所述的下外锥体352下端深入所述的中间灰斗37内部并与灰斗上锥体371上端焊接固定。所述的旋风外锥体组件35和旋风内锥体组件36之间的空隙构成一个沉降室。所述的下外锥体352具有与上锥塔节361和下锥塔节363相同的α锥角，α＝18°。所述的下料器364的料腿3641直径d4与所述的下外锥体352下端口直径d2的比值d4/d2＝0.72；所述的下料器364的料腿3641下端伸出所述的下外锥体352下端高度为h2，h2＝50mm。所述的旋风出口32、旋风筒体34、旋风外锥体组件35、旋风内锥体组件36、中间灰斗37、排料口38、稳涡锥310、采气器筒体3103和采气器锥体3102具有共同的中心轴线。所述的稳涡采气器310通过所述的固定杆3109及循环气接管3101与所述的中间灰斗37内壁固定在中心轴线；所述的循环气接管3101与所述的中间灰斗37器壁相贯并伸出；所述的采气器顶板3106、采气器侧板3107和采气器底板3108共同构成切向进气型式的3110，所述的取气口3110共计三个，三个取气口3110布置方位(即进气旋转方向)与所述的中间灰斗37内气体旋转方向一致。所述的稳涡锥3105具有γ锥顶角，γ＝56°；所述的圆底板3104与所述的扩散锥3642下端位于同一水平高度；所述的扩散锥3104的锥高h3与所述的稳涡锥310的锥高h4应满足h4/h3＝0.53。所述的稳涡锥310和所述的扩散锥3642配对使用，具有助排、稳涡及提效作用。所述的旋风蜗壳进口31为180°切向进气方式；所述的出口管32贯穿顶板33并深入旋风筒体34内部；所述的旋风筒体34直径d0与所述的上外锥体351的大端直径d1比值应满足d1/d0＝1.10；所述的旋风筒体34高度h0与所述的下外锥体352高度比值应满足h1/h0＝2.2。所述的小型次级旋风分离器5可选用各种高效低阻类型的小直径旋风分离器；整个循环环路设备与管道可采用耐高温材质，整个工艺可运行在较高温度的工况场合。实施例2：本实施例的高效率旋风分离装置由大型主体旋风分离器3、小型次级旋风分离器5、风机6、流量计7、调节阀8、循环气进气管4、循环气出气管9、含尘气体进气管1和总进气管2组成一个循环环路。其中大型主体旋风分离器3由旋风蜗壳进口31、旋风出口32、顶板33、旋风筒体34、旋风外锥体组件35、旋风内锥体组件36、中间灰斗37、排料口38、循环气出口39和稳涡采气器310组成。旋风蜗壳进口31由进口法兰311、进口短管312、方接圆313和方进口314组成；旋风出口32由出口法兰321和出口管322组成；旋风外锥体组件35由上外锥体351和下外锥体352组成；旋风内锥体组件36由上锥塔节361、固定块362、下锥塔节363和下料器364组成，下料器364由料腿3641和扩散锥3642组成；中间灰斗37由灰斗上锥体371、灰斗筒体372、灰斗下锥体373、排料口短管374和排料口法兰375组成；稳涡采气器310由循环气接管3101、采气器锥体3102、采气器筒体3103、圆底板3104、稳涡锥3105、采气器顶板3106、采气器侧板3107、采气器底板3108、固定杆3109和取气口3110。所述的风机6提供整个循环环路的动力；所述的稳涡采气器310设置在所述的中间灰斗37内中心轴线位置，稳涡采气器310所采集的循环气体流量q2与含尘气体总气量q1满足：q2＝1.0％*q1；所述的小型次级旋风分离器5负责分离该循环气所含有的固体颗粒；所述的流量计7与调节阀8控制、调整并保持气体流量的稳定；所述的含尘气体进气管1与所述的循环气出气管9合并汇入总进气管2。所述的旋风内锥体组件36是由2个所述的上锥塔节361和下锥塔363节嵌套并堆叠而成，即所述的下锥塔节大端深入上锥塔节小端的高度为h1，h1＝5mm；所述的下锥塔节361大端与上锥塔节363小端之间形成一定的圆形环隙δ，δ＝5mm；所述的上锥塔节361和下锥塔节363通过6个固定块362固定并连接；所述的最上面一个上锥塔节361上端与所述的旋风筒体34下端对接。所述的最下面一个下锥塔节363下端与所述的下料器364对接。所述的上锥塔节361和下锥塔节363全部具有相同α锥角，α＝12°。所述的下料器364由料腿3641和扩散锥3642的小端对接，所述的扩散锥3642的锥角β，β＝90°。所述的扩散锥3642的下端直径d5与所述的中间灰斗37直径d3的比值d5/d3＝0.70。所述的旋风外锥体组件35是由所述的上外锥体351下端和下外锥体352上端对接而成，所述的上外锥体351上端与所述的旋风筒体34下部外壁焊接固定，所述的下外锥体352下端深入所述的中间灰斗37部并与灰斗上锥体371上端焊接固定。所述的旋风外锥体组件35和旋风内锥体组件36之间的空隙构成一个沉降室。所述的下外锥体352具有与所述的旋风内锥体组件35相同α锥角，α＝12°。所述的下料器364的料腿3641直径d4与所述的下外锥体352下端口直径d2的比值d4/d2＝0.6；所述的下料器364的料腿3641下端伸出所述的下外锥体352下端高度为h2，h2＝20mm。所述的旋风出口32、旋风筒体34、旋风外锥体组件35、旋风内锥体组件36、中间灰斗37、排料口38、稳涡锥310、采气器筒体3103和采气器锥体3102具有共同的中心轴线。所述的稳涡采气器310通过所述的固定杆3109及循环气接管3101与所述的中间灰斗37内壁固定在中心轴线；所述的循环气接管3101与所述的中间灰斗37器壁相贯并伸出；所述的采气器顶板3106、采气器侧板3107和采气器底板3108共同构成切向进气型式的取气口3110，所述的取气口3110共计三个，三个取气口3110布置方位(即进气旋转方向)与所述的中间灰斗37内气体旋转方向一致。所述的稳涡锥310具有γ锥顶角，γ＝45°；所述的圆底板3104与所述的扩散锥3642下端位于同一水平高度；所述的扩散锥3104的锥高h3与所述的稳涡锥310的锥高h4应满足h4/h3＝0.40。所述的稳涡锥310和所述的扩散锥3642配对使用，具有助排、稳涡及提效作用。所述的旋风蜗壳进口31为180°切向进气方式；所述的出口管32贯穿顶板33并深入旋风筒体34内部；所述的旋风筒体34直径d0与所述的上外锥体351的大端直径d1比值应满足d1/d0＝1.05；所述的旋风筒体34高度h0与所述的下外锥体352高度比值应满足h1/h0＝1.5。所述的小型次级旋风分离器5可选用各种高效低阻类型的小直径旋风分离器；整个循环环路设备与管道可采用耐高温材质，整个工艺可运行在较高温度的工况场合。实施例3：本实施例的高效率旋风分离装置由大型主体旋风分离器3、小型次级旋风分离器5、风机6、流量计7、调节阀8、循环气进气管4、循环气出气管9、含尘气体进气管1和总进气管2组成一个循环环路。其中大型主体旋风分离器3由旋风蜗壳进口31、旋风出口32、顶板33、旋风筒体34、旋风外锥体组件35、旋风内锥体组件36、中间灰斗37、排料口38、循环气出口39和稳涡采气器310组成。旋风蜗壳进口31由进口法兰311、进口短管312、方接圆313和方进口314组成；旋风出口32由出口法兰321和出口管322组成；旋风外锥体组件35由上外锥体351和下外锥体352组成；旋风内锥体组件36由上锥塔节361、固定块362、下锥塔节363和下料器364组成，下料器364由料腿3641和扩散锥3642组成；中间灰斗37由灰斗上锥体371、灰斗筒体372、灰斗下锥体373、排料口短管374和排料口法兰375组成；稳涡采气器310由循环气接管3101、采气器锥体3102、采气器筒体3103、圆底板3104、稳涡锥3105、采气器顶板3106、采气器侧板3107、采气器底板3108、固定杆3109和取气口3110。所述的风机6提供整个循环环路的动力；所述的稳涡采气器310设置在所述的中间灰斗37内中心轴线位置，稳涡采气器310所采集的循环气体流量q2与含尘气体总气量q1满足：q2＝5.0％*q1；所述的小型次级旋风分离器5负责分离该循环气所含有的固体颗粒；所述的流量计7与调节阀8控制、调整并保持气体流量的稳定；所述的含尘气体进气管1与所述的循环气出气管9合并汇入总进气管2。所述的旋风内锥体组件36是由8个所述的上锥塔节361和下锥塔363节嵌套并堆叠而成，即所述的下锥塔节大端深入上锥塔节小端的高度为h1，h1＝60mm；所述的下锥塔节361大端与上锥塔节363小端之间形成一定的圆形环隙δ，δ＝20mm；所述的上锥塔节361和下锥塔节363通过36个固定块362固定并连接；所述的最上面一个上锥塔节361上端与所述的旋风筒体34下端对接。所述的最下面一个下锥塔节363下端与所述的下料器364对接。所述的上锥塔节361和下锥塔节363全部具有相同α锥角，α＝30°。所述的下料器364由料腿3641和扩散锥3642的小端对接，所述的扩散锥3642的锥角β，β＝120°。所述的扩散锥3642的下端直径d5与所述的中间灰斗37直径d3的比值d5/d3＝0.85所述的旋风外锥体组件35是由所述的上外锥体351下端和下外锥体352上端对接而成，所述的上外锥体351上端与所述的旋风筒体34下部外壁焊接固定，所述的下外锥体352下端深入所述的中间灰斗37部并与灰斗上锥体371上端焊接固定。所述的旋风外锥体组件35和旋风内锥体组件36之间的空隙构成一个沉降室。所述的下外锥体352具有与所述的旋风内锥体组件35相同α锥角，α＝30°。所述的下料器364的料腿3641直径d4与所述的下外锥体352下端口直径d2的比值d4/d2＝0.85；所述的下料器364的料腿3641下端伸出所述的下外锥体352下端高度为h2，h2＝100mm。所述的旋风出口32、旋风筒体34、旋风外锥体组件35、旋风内锥体组件36、中间灰斗37、排料口38、稳涡锥310、采气器筒体3103和采气器锥体3102具有共同的中心轴线。所述的稳涡采气器310通过所述的固定杆3109及循环气接管3101与所述的中间灰斗37内壁固定在中心轴线；所述的循环气接管3101与所述的中间灰斗37器壁相贯并伸出；所述的采气器顶板3106、采气器侧板3107和采气器底板3108共同构成切向进气型式的取气口3110，所述的取气口3110共计三个，三个取气口3110布置方位(即进气旋转方向)与所述的中间灰斗37内气体旋转方向一致。所述的稳涡锥310具有γ锥顶角，γ＝60°；所述的圆底板3104与所述的扩散锥3642下端位于同一水平高度；所述的扩散锥3104的锥高h3与所述的稳涡锥310的锥高h4应满足h4/h3＝0.65。所述的稳涡锥310和所述的扩散锥3642配对使用，具有助排、稳涡及提效作用。所述的旋风蜗壳进口31为180°切向进气方式；所述的出口管32贯穿顶板33并深入旋风筒体34内部；所述的旋风筒体34直径d0与所述的上外锥体351的大端直径d1比值应满足d1/d0＝1.15；所述的旋风筒体34高度h0与所述的下外锥体352高度比值应满足h1/h0＝2.5。所述的小型次级旋风分离器5可选用各种高效低阻类型的小直径旋风分离器；整个循环环路设备与管道可采用耐高温材质，整个工艺可运行在较高温度的工况场合。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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技术特征：1.一种高效率大型旋风分离装置，其特征是：包括含尘气体进气管(1)、总进气管(2)、大型主体旋风分离器(3)、循环进气管(4)、小型次级旋风分离器(5)、风机(6)、流量计(7)、调节阀(8)和循环出气管(9)；含尘气体进气管(1)与大型主体旋风分离器(3)的进气口连接，大型主体旋风分离器(3)、循环进气管(4)、小型次级旋风分离器(5)、风机(6)、流量计(7)、调节阀(8)、循环出气管(9)和总进气管(2)依次首尾连接构成循环环路；
所述的大型主体旋风分离器(3)包括旋风蜗壳进口(31)、旋风出口(32)、顶板(33)、旋风筒体(34)、旋风外锥体组件(35)、旋风内锥体组件(36)、中间灰斗(37)、排料口(38)、循环气出口(39)和稳涡采气器(310)；含尘气体进气管(1)和总进气管(2)均连接至旋风蜗壳进口(31)的进气端，旋风蜗壳进口(31)的出气端与旋风筒体(34)的进气通道连接，圆筒状的旋风筒体(34)内设有旋风出口(32)，且旋风出口(32)向上贯穿旋风筒体(34)的顶板(33)；旋风筒体(34)底部的出气端与旋风内锥体组件(36)的进气端连接，旋风内锥体组件(36)的出气端设置在中间灰斗(37)的进气端内，排料口(38)设置在中间灰斗(37)的出气端上；稳涡采气器(310)设置在中间灰斗(37)内并外接至位于中间灰斗(37)外部的循环气出口(39)，循环气出口(39)连接至循环出气管(9)，稳涡采气器(310)的采气端设置在旋风内锥体组件(36)内；旋风外锥体组件(35)设置在旋风内锥体组件(36)外部，旋风外锥体组件(35)连接在旋风筒体(34)与中间灰斗(37)之间，并与旋风内锥体组件(36)之间留有间隙，形成沉降室。
2.根据权利要求1所述的高效率大型旋风分离装置，其特征是：所述的旋风筒体(34)的进气通道为180°蜗壳通道，形成180°切向进气方式，且180°蜗壳通道的截面积沿进气方向逐步递减。
3.根据权利要求1所述的高效率大型旋风分离装置，其特征是：所述的旋风蜗壳进口(31)包括进口法兰(311)、进口短管(312)、方接圆(313)和方进口(314)；进口法兰(311)、进口短管(312)、方接圆(313)和方进口(314)依次同轴连接，进口法兰(311)与含尘气体进气管(1)和总进气管(2)连接，方进口(314)的出气端与旋风筒体(34)的进气端连接；所述的旋风出口(32)包括出口法兰(321)和出口管(322)，出口管(322)的一端插入在旋风筒体(34)内并延伸至旋风筒体(34)的底部，出口管(322)的另一端贯穿顶板(33)并安装有出口法兰(321)。
4.根据权利要求1所述的高效率大型旋风分离装置，其特征是：所述的旋风外锥体组件(35)包括上外锥体(351)和下外锥体(352)，上外锥体(351)为上窄下宽的锥体结构，下外锥体(352)为上宽下窄的锥体结构，且上外锥体(351)的上端与旋风筒体(34)的出口端匹配对接，上外锥体(351)的下端与下外锥体(352)的上端匹配对接，下外锥体(352)的下端插入在中间灰斗(37)内，中间灰斗(37)的上端与中间灰斗(37)外壁周向接触并焊接固定；
所述的上外锥体(351)的下端直径与旋风筒体(34)的直径的比值为1.05-1.15；所述的旋风筒体(34)的高度与下外锥体(352)的高度的比值为1.5-2.5。
5.根据权利要求1所述的高效率大型旋风分离装置，其特征是：所述的旋风内锥体组件(36)包括上锥塔节(361)、固定块(362)、下锥塔节(363)和下料器(364)；上锥塔节(361)和下锥塔节(363)均为上宽下窄且锥角相同的锥体结构，若干节上锥塔节(361)通过固定块(362)依次嵌套堆叠，构成上锥塔节组件，上锥塔节组件的上端与旋风筒体(34)的出口端匹配对接，上锥塔节组件的下端通过固定块(362)与下锥塔节(363)的上端嵌套堆叠；下锥塔节(363)的下端与下料器(364)的上端匹配对接，下料器(364)的下端插入在中间灰斗(37)内；
所述的下锥塔节(363)的上端深入上锥塔节组件的高度为5-60mm；所述的下锥塔节(363)的上端外壁与上锥塔节组件的下端内壁之间形成圆形环隙为5-20mm；所述的上锥塔节(361)和下锥塔节(363)的锥角与旋风外锥体组件(5)的下外锥体(352)的锥角相同，均为12-30°。
6.根据权利要求5所述的高效率大型旋风分离装置，其特征是：所述的下料器(364)包括料腿(3641)和扩散锥(3642)；料腿(3641)的上端与下锥塔节(363)的下端匹配对接，料腿(3641)的下端延伸到旋风外锥体组件(35)的下外锥体(352)下端外部并插入在中间灰斗(37)内；扩散锥(3642)为上窄下宽的锥体结构，扩散锥(3642)的上端匹配对接在料腿(3641)的下端；
所述的扩散锥(3642)的锥角为90-120°；所述的料腿(3641)为圆筒状结构，料腿(3641)的直径与下锥塔节(363)的下端直径的比值为0.6-0.85；所述的料腿(3641)的下端伸出旋风外锥体组件(5)的下外锥体(352)下端的高度为20-100mm。
7.根据权利要求1所述的高效率大型旋风分离装置，其特征是：所述的中间灰斗(37)包括灰斗上锥体(371)、灰斗筒体(372)、灰斗下锥体(373)、排料口短管(374)和排料口法兰(375)；灰斗上锥体(371)为上窄下宽的锥体结构，旋风外锥体组件(5)的下外锥体(352)的下端插入在灰斗上锥体(371)内，且下外锥体(352)的下端与灰斗上锥体(371)的下端齐平，灰斗上锥体(371)的上端与下外锥体(352)的外壁焊接固定；圆筒状结构的灰斗筒体(372)的上端与灰斗上锥体(371)的下端匹配对接，灰斗下锥体(373)为上宽下窄的锥体结构，灰斗下锥体(373)的上端匹配对接在灰斗筒体(372)的下端；料腿(3641)的下端、扩散锥(3642)和稳涡采气器(310)位于灰斗筒体(372)内；
所述的扩散锥(3642)的下端直径与灰斗筒体(372)的直径的比值为0.7-0.85。
8.根据权利要求1所述的高效率大型旋风分离装置，其特征是：所述的稳涡采气器(310)包括循环气接管(3101)、采气器锥体(3102)、采气器筒体(3103)、稳涡锥(3105)、固定杆(3109)和取气口(3110)；锥体结构的稳涡锥(3105)设置在扩散锥(3642)内，圆筒状结构的采气器筒体(3103)的上端安装在稳涡锥(3105)的下端，采气器锥体(3102)为上宽下窄的锥体结构，采气器锥体(3102)的上端匹配对接在采气器筒体(3103)的下端，采气器锥体(3102)通过固定杆(3109)固定在中间灰斗(37)的灰斗筒体(372)内；循环气接管(3101)的一端匹配对接在采气器锥体(3102)的下端，循环气接管(3101)的另一端延伸到中间灰斗(37)的灰斗筒体(372)外侧部并与循环气出口(39)连接；若干个取气口(3110)均布在采气器筒体(3103)的侧部，且取气口(3110)的进气方向与灰斗筒体(372)内气体旋转方向一致，构成切向进气型取气口；
所述的取气口(3110)包括采气器顶板(3106)、采气器侧板(3107)和采气器底板(3108)；采气器顶板(3106)和采气器底板(3108)分别设置在采气器侧板(3107)的顶部和底部，形成取气口(3110)并与采气器筒体(3103)连通；
所述的稳涡锥(3105)下端的圆底板(3104)与扩散锥(3642)的下端齐平，扩散锥(3642)的锥高与稳涡锥(3105)的锥高的比值为0.4-0.65；所述的稳涡锥(3105)的锥顶角为45-60°。
9.一种采用权利要求1所述的高效率大型旋风分离装置的高效分离方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：含有固体颗粒的气体通过含尘气体进气管(1)经大型主体旋风分离器(3)的旋风蜗壳进口(31)切向进入大型主体旋风分离器(3)的旋风筒体(34)内；
步骤2：旋风筒体(34)使气流沿筒壁由上至下旋转，并进入大型主体旋风分离器(3)的旋风内锥体组件(36)，气流在旋风内锥体组件(36)沿内壁由上至下旋转，同时进行步骤3和步骤4；
步骤3：气流中的固体颗粒在离心力的作用下甩向旋风内锥体组件(36)的内壁，使固体颗粒由旋风内锥体组件(36)的上锥塔节(361)和下锥塔节(363)之间的圆形环隙进入沉降室和大型主体旋风分离器(3)的中间灰斗(37)，再由大型主体旋风分离器(3)的排料口(38)排出；
步骤4：气流到达旋风内锥体组件(36)底部时，通过大型主体旋风分离器(3)的稳涡采气器(310)采集部分气体并通过循环环路返回到旋风蜗壳进口(31)，其余气体逐渐转变为沿旋风中心轴线向上旋转，最后通过大型主体旋风分离器(3)的旋风出口(32)排出。
10.根据权利要求9所述的高效率大型旋风分离装置的高效分离方法，其特征是：所述的稳涡采气器(310)采集的循环气体流量q2与含有固体颗粒的气体总流量q1满足：q2＝(1.0-5.0)％*q1。
技术总结本发明公开了一种高效率大型旋风分离装置及其高效分离方法，该装置包括含尘气体进气管(1)、总进气管(2)、大型主体旋风分离器(3)、循环进气管(4)、小型次级旋风分离器(5)、风机(6)、流量计(7)、调节阀(8)和循环出气管(9)；所述的大型主体旋风分离器(3)包括旋风蜗壳进口(31)、旋风出口(32)、顶板(33)、旋风筒体(34)、旋风外锥体组件(35)、旋风内锥体组件(36)、中间灰斗(37)、排料口(38)、循环气出口(39)和稳涡采气器(310)。本发明能有效提高旋风分离器的分离效率和收尘效率，同时降低阻力。
技术研发人员：黄晓卫;马双;陈启远;黄晓军;王景花;孟祥林;黄毅忱;张丽
受保护的技术使用者：上海卓旋化工科技有限公司
技术研发日：2020.03.23
技术公布日：2020.06.09
