CN110292810A - 一种集成式超重力分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集成式超重力分离装置，包括设置有进风口和出风口的壳体；转动设置在壳体内的逆流旋转填料层和错流旋转填料层；所述进风口连通至逆流旋转填料层的周向外围区域，逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端连通至错流旋转填料层的轴向入口端，错流旋转填料层的轴向气相出口端与出风口连通。本发明所述的集成式超重力分离装置将传统的逆流旋转填料床、错流旋转填料床集成为一体，结构紧凑、占用空间小，含尘气体经过两级式的超重力分离处理，均质混合能力好，通流量大，在同等单位通流量下，降低逆流旋转填料层的阻力，提高泛点，有效的分离去除气体中的杂尘，除尘效率高、效果好，提高处理后气体的洁净度。

Description

一种集成式超重力分离装置

技术领域

本发明涉及气固分离技术领域，尤其涉及一种集成式超重力分离装置。

背景技术

超重力分离技术是利用超重力条件，强化相与相之间的相对速度和相互接触，利用离心力强化传递与微观混合实现高效多相反应与分离。超重力旋转填料床由内部转子带动填料层高速旋转产生的离心力将液体切割成更小的微元体，大大强化传质效率，液体的微元体在旋转的填料层的空隙中快速凝并和分散，利于对粉尘的浸润，对气体中的粉尘形成了极强的捕获能力，当含尘气体通过高速旋转、充满着液体微元体的填料层中的空隙时，粉尘的惯性沉降能力增强，粉尘与液体、填料都形成了急速的碰撞接触，使得气固分离过程实现，超重力旋转填料床能在很大程度上实现节约能源消耗，减少设备投资。

现有的超重力旋转填料床主要包括有逆流旋转填料床、错流旋转填料床等，逆流旋转填料床的气液均质混合能力较好，但单位通流量较小，并且压降大，泛点低，容易出现液体被气体大量带出的状况，分离处理功耗大，而错流旋转填料床的压降低，泛点高，但均质混合能力较弱，受惯性碰撞作用小，分离的效率较低。现有的超重力旋转填料床难以高效的实现分离，排出气体中容易夹带大量液体、固体颗粒，分离效率低、效果差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种集成式超重力分离装置，解决目前技术中超重力旋转填料床分离效率低、效果好差，气体容易夹带液体、固体颗粒的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种集成式超重力分离装置，包括：

设置有进风口和出风口的壳体；

转动设置在壳体内的逆流旋转填料层和错流旋转填料层；

所述进风口连通至逆流旋转填料层的周向外围区域，逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端连通至错流旋转填料层的轴向入口端，错流旋转填料层的轴向气相出口端与出风口连通。

本发明所述的集成式超重力分离装置将传统的逆流旋转填料床、错流旋转填料床集成为一体，结构紧凑、占用空间，高速旋转的逆流旋转填料层形成超重力场，由进风口进入壳体内的含尘气体被逆流旋转填料层带动旋转，在离心力的作用下，固态大颗粒以及部分小颗粒被逆流旋转填料层捕获抛向逆流旋转填料层的外围，气体则穿过逆流旋转填料层的径向进入到大体呈圆环柱状的逆流旋转填料层的中心空腔区域，然后气体从逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端流出并从错流旋转填料层的轴向入口端进入大体呈柱状或圆台状的错流旋转填料层，在错流旋转填料层高速离心作用下，气体中的小颗粒被错流旋转填料层进一步的捕获，洁净的气体从错流旋转填料层的轴向气相出口端流出并最终从壳体的出风口排出。错流旋转填料层对经过逆流旋转填料层处理的气体进一步的进行超重力分离处理，即含尘气体经历两级式的超重力分离处理，逆流旋转填料层作为第一级，错流旋转填料层作为第二级，均质混合能力好，通流量大，在同等单位通流量下，降低逆流旋转填料层的阻力，提高泛点，有效的分离去除气体中的杂尘，除尘效率高、效果好，有效提高处理后气体的洁净度。

进一步的，所述逆流旋转填料层与错流旋转填料层同轴线转动，结构紧凑、占用空间小，逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端沿着逆流旋转填料层的转动轴向，当逆流旋转填料层与错流旋转填料层两者同轴线转动时，从逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端流出的气体无需改变气流方向即可直接进入到错流旋转填料层中，避免气流变向所造成的气体流动能量损失，并且错流旋转填料层中气流的流动方向也是沿着转动轴向，也不会发生气流变向，有效保障整个集成式超重力分离装置内部气体流动顺畅性，减小压降，降低运行功耗，采用较小功率的泵风单元即可使气体在集成式超重力分离装置内部依次流过逆流旋转填料层和错流旋转填料层进行超重力分离处理。

进一步的，所述的逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端与错流旋转填料层的轴向入口端对接，结构紧凑、占用空间小，缩短气流的流通路径，减小压降，降低运行功耗。

进一步的，所述的逆流旋转填料层和错流旋转填料层连接在转动设置于壳体上的主转轴上，结构简单，制造组装方便，通过动机机构驱动主转轴旋转来带动逆流旋转填料层和错流旋转填料层转动，驱动可靠、方便。

进一步的，所述的壳体内设置有将逆流旋转填料层和错流旋转填料层分隔开的隔板层，使得逆流旋转填料层和错流旋转填料层分别有各自的运行空间，从而由进风口进入到逆流旋转填料层的周向外围区域的含尘气体不会直接进入到错流旋转填料层，确保气流按照逆流旋转填料层到错流旋转填料层方向流动，确保含尘气体稳定的进行两级式的超重力分离处理，保障分离处理的洁净度。

进一步的，所述逆流旋转填料层转动轴向的两端都设置有轴向中心气相出口端，所述的错流旋转填料层在逆流旋转填料层转动轴向的两端分别设置有一个，气流穿过逆流旋转填料层径向后再从逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端，从而在逆流旋转填料层的转动轴向上，气流会偏向于轴向中心气相出口端所在一侧，即在逆流旋转填料层的转动轴向上靠轴向中心气相出口端一侧的气流量较大，而远离轴向中心气相出口端一侧的气流量会变小，将逆流旋转填料层转动轴向的两端都设置为轴向中心气相出口端，从而气流可以从逆流旋转填料层转动轴向的两端流出，进而可以使得穿过逆流旋转填料层的气流在逆流旋转填料层整个轴向上分布较为均匀，提高逆流旋转填料层的利用效率，避免气流集中流过逆流旋转填料层局部区域而降低了分离效果，也避免气流集中流过逆流旋转填料层局部区域导致出现液泛现象，有效提高泛点，提高超重力分离效果。

进一步的，所述的逆流旋转填料层的填料密度在逆流旋转填料层的转动轴向上朝逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端方向增加，在逆流旋转填料层的转动轴向上，气流会偏向于轴向中心气相出口端所在一侧，即在逆流旋转填料层的转动轴向上靠轴向中心气相出口端一侧的气流量较大，从而增加靠轴向中心气相出口端一侧的逆流旋转填料层的填料密度来增大进气阻力，解决气流轴向分布不均的问题，提高对颗粒的捕获能力，提高超重力分离效果。

进一步的，所述的逆流旋转填料层的径向壁厚在逆流旋转填料层的转动轴向上朝逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端方向增加，能够增加靠轴向中心气相出口端一侧的进气阻力，使得穿过逆流旋转填料层的气流在逆流旋转填料层整个轴向上分布更均匀，提高超重力分离效果。

进一步的，所述的壳体内还在错流旋转填料层的轴向气相出口端与出风口之间设置了将气体从出风口排出的风机，利用风机平衡整个集成式超重力分离装置的风阻，补偿气体通过流道突然增大或缩小以及方向的改变等造成的能量损失，作为整个集成式超重力分离装置的泵风动力单元，使得集成式超重力分离装置内的气流具有稳定的流速，能够稳定的沿着逆流旋转填料层、错流旋转填料层流动，确保含尘气体依次经过逆流旋转填料层、错流旋转填料层进行超重力分离处理，保障长效稳定的高效分离处理能力。

进一步的，所述的风机与错流旋转填料层同轴线转动，结构紧凑、占用空间小，风机能更有效的将从错流旋转填料层的轴向气相出口端流出的洁净气体抽送出去，能够减小驱动功耗。

进一步的，所述风机的旋转方向与错流旋转填料层的旋转方向相反，能够提高气动效率，气流沿着错流旋转填料层的轴向流动时还受到错流旋转填料层的旋转带动而产生旋转，即气流成螺旋前进的方式，风机采用相反的旋转方向能使气流更高效的流动，减小气体流动能量损失，保障气固分离效率。

进一步的，所述的风机设置在临近错流旋转填料层的轴向气相出口端处，结构紧凑、占用空间小，风机能更有效起到泵风引流的作用，使气流具有稳定的流速，使气流稳定的从错流旋转填料层的轴向入口端向错流旋转填料层的轴向气相出口端流动，保障超重力分离处理的效率。

进一步的，所述风机为离心风机，气体从轴向进入风机的叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，风量和风压都能很大，有效补偿气体通过流道突然增大或缩小以及方向的改变等造成的能量损失。

进一步的，所述的壳体与逆流旋转填料层的周向外围之间构成环形流道，所述的进风口方向沿着环形流道的切向，由进风口进入的含尘气体沿着环形流道流动，使得气体分布在逆流旋转填料层的整个周向，然后气体从逆流旋转填料层的整个周向外围进入逆流旋转填料层，在离心力的作用下，固态大颗粒以及部分小颗粒被逆流旋转填料层捕获抛向逆流旋转填料层的外围，气体则穿过逆流旋转填料层的径向进入到逆流旋转填料层的中心空腔区域，然后气体从逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端流出。

进一步的，所述的逆流旋转填料层的周向外围设置有处于环形流道内的均流叶片环，所述的均流叶片环包括沿着逆流旋转填料层的周向间隔设置的若干叶片，所述叶片将周向分隔成若干的导流风道。由进风口进入的含尘气体首先会沿着环形流道流动，气流速度较快，从而从靠近进风口处的逆流旋转填料层表面进入逆流旋转填料层的气流量最小，而从远离进风口处的逆流旋转填料层表面进入逆流旋转填料层的气流更大气流速度更快，也就是说存在着周向进气不均的状况，无法充分利用逆流旋转填料层，本发明利用均流叶片环上导流风道使得沿着环形流道流动的气流被导流向逆流旋转填料层的外表层，使得逆流旋转填料层整个周向上进气均匀，有效改善逆流旋转填料层的有效进气面积，减小气体在流动过程中在填料表面和气液界面上产生的摩擦阻力，提高逆流旋转填料层的超重力分离效率，并且周向进气均匀消除了进入逆流旋转填料层局部气流速度过高的状况，解决了液泛现象。

进一步的，所述的均流叶片环上相邻叶片的间距沿着环形流道中的气流方向逐渐变宽，在无均流叶片环的情况下，从靠近进风口处的逆流旋转填料层表面到远离进风口处的逆流旋转填料层表面，进入逆流旋转填料层的气流量逐渐增大，从而在靠近进风口处的相邻叶片的间距最小，从而导流风道数量最多，可以有效增大被导流风道导入到逆流旋转填料层表面的气流量，从而使得逆流旋转填料层的整个周向上进气均匀，提高逆流旋转填料层的利用效率。

进一步的，所述的叶片倾斜于逆流旋转填料层的径向，导流风道的导流方向与环形流道中的气流方向呈锐角，使得气流被顺畅的导流到逆流旋转填料层的表面，减小气流方向的改变大小，从而减小气流的能量损失，确保气体能有效穿过逆流旋转填料层来实现超重力分离。

进一步的，所述的环形流道内沿着逆流旋转填料层的周向还间隔设置有若干的液体喷嘴，环形流道的空间大，能够更方便的布置较多的液体喷嘴，在环形流道中的含尘气体能更充分与液体喷嘴喷出的液体进行混合接触，耗水量低，含尘气体能更有效的被湿润，从而提高气固分离的效率和效果。在逆流旋转填料层的外围设置液体喷嘴来湿润含尘气体能够有效提高泛点，降低被气体带出的液体量，湿润后的含尘气体需要经过逆流旋转填料层的径向区域后才能进入中心空腔区域，在高速旋转的逆流旋转填料层的离心力的作用下，液体和大部分的固体壳体被逆流旋转填料层捕获并抛向外围，极大的减少进入逆流旋转填料层中心空腔区域的液体，从而减少从轴向中心气相出口端被气体带出的液体量，降低后续错流旋转填料层的分离处理压力，避免从出气口排出的气体中夹带液体，提高最终从出气口排出的气体的洁净度。逆流旋转填料层抛向外围的液滴更加均匀，液滴撞击壳体反弹飞溅作用增强，使得环形流道内的液滴数量增多，更有利于粉尘的捕集。

进一步的，所述壳体下部设置集液槽，收集混合了杂尘颗粒的液体，集中进行处理。

进一步的，所述的集液槽通过循环组件连接至液体喷嘴，循环利用液体，减小液体耗用量，降低生产成本。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的集成式超重力分离装置将传统的逆流旋转填料床、错流旋转填料床集成为一体，结构紧凑、占用空间小，含尘气体经过两级式的超重力分离处理，逆流旋转填料层有效分离去除固体大颗粒和部分小颗粒，错流旋转填料层有效去除小颗粒，均质混合能力好，通流量大，在同等单位通流量下，降低逆流旋转填料层的阻力，提高泛点，有效的分离去除气体中的杂尘，除尘效率高、效果好，提高处理后气体的洁净度；

均流叶片环使得逆流旋转填料层整个周向上进气均匀，改善逆流旋转填料层的有效进气面积，提高逆流旋转填料层的利用效率，使得进入逆流旋转填料层风速远低于进风口的风速，消除了进入逆流旋转填料层局部气流速度过高的状况，解决了液泛现象，也减少了由于逆流旋转填料层上的液体周向分布不均匀产生的阻力；

集成式超重力分离装置还集成有风机，可作为泵风动力单元，利用风机平衡整个集成式超重力分离装置的风阻，补偿气体通过流道突然增大或缩小以及方向的改变等造成的能量损失，保障集成式超重力分离装置内气体流动的稳定性；

增加逆流旋转填料层的靠轴向中心气相出口端一侧的填料密度或厚度来增大进气阻力，解决气流在逆流旋转填料层轴向分布不均的问题，提高对颗粒的捕获能力，提高超重力分离效果。

附图说明

图1为集成式超重力分离装置的垂直于主转轴方向的截面结构示意图；

图2为集成式超重力分离装置的沿着主转轴方向的截面结构示意图；

图3为逆流旋转填料层的截面结构示意图；

图4为均流叶片环的叶片分布结构示意图；

图5为实施例二的集成式超重力分离装置的沿着主转轴方向的截面结构示意图；

图6为实施例三的逆流旋转填料层的截面结构示意图；

图7为传统逆流旋转填料床的径向总压云图；

图8为装置了均流叶片环后的径向总压云图；

图9为传统逆流旋转填料床的轴向总压云图；

图10为增加逆流旋转填料层轴向上靠轴向中心气相出口端一侧的径向壁厚或填料密度后的轴向总压云图。

图中，壳体1；进风口11；出风口12；隔板层13；环形流道14；集液槽15；逆流旋转填料层2；轴向中心气相出口端21；错流旋转填料层3；轴向入口端31；轴向气相出口端32；错流集水壳33；主转轴4；套轴41；风机5；液体喷嘴6；循环组件61；均流叶片环7；叶片71；导流风道72。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种集成式超重力分离装置，结构简单、紧凑，将逆流旋转填料床、错流旋转填料床集成为一体，提高单位流通量，泛点高，有效避免液体被气体大量带出，提高分离效率和分离效果。

实施例一

如图1至图4所示，一种集成式超重力分离装置，主要包括壳体1、逆流旋转填料层2和错流旋转填料层3；壳体1设置了进风口11和出风口12；逆流旋转填料层2和错流旋转填料层3两者都转动设置在壳体1内；进风口11连通至逆流旋转填料层2的周向外围区域，逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21连通至错流旋转填料层3的轴向入口端31，错流旋转填料层3的轴向气相出口端32与出风口12连通。

具体的为，所述逆流旋转填料层2与错流旋转填料层3同轴连接在转动设置于壳体1上的主转轴4上，在本实施例中，主转轴4沿着横向，主转轴4上设置了骨架用于固定支撑逆流旋转填料层2和错流旋转填料层3，动力机构带动主转轴4转动进而驱动逆流旋转填料层2和错流旋转填料层3同向同步转动，逆流旋转填料层2整体呈圆环柱状，由多孔填料装填构成，逆流旋转填料层2中心空腔区域的一端为轴向中心气相出口端21，气流从逆流旋转填料层2的周向外壁穿过逆流旋转填料层2的径向后进入中心空腔区域，然后气体再从轴向中心气相出口端21流出，在离心力的作用下，固体大颗粒及部分小颗粒被逆流旋转填料层2捕获；错流旋转填料层3呈柱状结构，错流旋转填料层3转动轴向的一端为轴向入口端31，转动轴向的另一端即为轴向气相出口端32，气体从轴向入口端31进入错流旋转填料层3，在错流旋转填料层3高速离心作用下，固体小颗粒被错流旋转填料层3捕获，洁净的气体从轴向气相出口端32流出。在本实施例中，逆流旋转填料层2与错流旋转填料层3同轴线，从逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21流出的气体无需改变气流方向即可直接从错流旋转填料层3的轴向入口端31进入到错流旋转填料层3中，避免气流变向所造成的气体流动能量损失，能够降低驱动气体稳定流动的功耗。

为了保障设备整体结构紧凑、占用空间小，逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21与错流旋转填料层3的轴向入口端31直接对接，即，在主转轴4的轴向上逆流旋转填料层2与错流旋转填料层3紧密贴靠在一起，气体从逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21流出即进入错流旋转填料层3，缩短气流的流通路径，降低运行功耗。

并且逆流旋转填料层2的中心空腔区域的口径与错流旋转填料层3的外围口径匹配，即逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21的截面大小与错流旋转填料层3的轴向入口端31截面大小一致，使得逆流旋转填料层2与错流旋转填料层3的通流量匹配，从逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21流出的气体能顺畅的从轴向入口端31进入错流旋转填料层3，保障气体流动的顺畅性，保障分离处理的效率。

根据不同的分离处理效率需求，调整错流旋转填料层3的轴向长度，增加气体在错流旋转填料层3中的时间，弥补错流旋转层中粉尘受到的惯性碰撞作用小的缺陷。

在壳体1内还设置有将逆流旋转填料层2和错流旋转填料层3分隔开的隔板层13，隔板层13垂直于主转轴4的轴向，隔板层13环绕在逆流旋转填料层2与错流旋转填料层3交界处的外围，隔板层13将壳体1分隔出相对独立的腔室，使得逆流旋转填料层2和错流旋转填料层3分别有各自的运行空间，由进风口11进入到逆流旋转填料层2的周向外围区域的含尘气体被隔板层13阻挡，不会直接进入到错流旋转填料层3所在区域，含尘气体只能穿过逆流旋转填料层2进行超重力分离后再从逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21流出进入到错流旋转填料层3，保障能对含尘气体稳定的进行两级式的超重力分离处理。

在逆流旋转填料层2的转动轴向方向上，气流会偏向于轴向中心气相出口端21所在一侧，即在逆流旋转填料层2的转动轴向上靠近轴向中心气相出口端21一侧的气流量较大，而远离轴向中心气相出口端21一侧的气流量则较小甚至没有气流，因此不能有效利用逆流旋转填料层2的整个轴向长度。在本实施例中，逆流旋转填料层2的径向壁厚在逆流旋转填料层2的转动轴向上朝逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21方向增加，整个逆流旋转填料层2的填料密度是均匀的，而径向壁厚可以是沿着逆流旋转填料层2的转动轴向线性增加或阶梯变化等，从而增加逆流旋转填料层2轴向上靠轴向中心气相出口端21一侧的进气阻力，解决水力分布轴向不均匀问题，使得气流能在逆流旋转填料层2的整个轴向长度上均匀分布，提高逆流旋转填料层2的利用效率，提高超重力分离效果。如图9和图10所示，在增加逆流旋转填料层2轴向上靠轴向中心气相出口端21一侧的径向壁厚后，有效使得气流在旋转填料层2轴向上分布均匀，消除局部气流速度过高的状况，解决液泛现象。

壳体1内还在错流旋转填料层3的轴向气相出口端32与出风口12之间设置了将气体从出风口12排出的风机5，风机5设置成与错流旋转填料层3同轴线转动，并且风机5设置在临近错流旋转填料层3的轴向气相出口端32处，结构紧凑、占用体积小，风机5能更高效的将从错流旋转填料层3的轴向气相出口端32流出的洁净气体抽送出去，并且风机5的旋转方向与错流旋转填料层3、逆流旋转填料层2的旋转方向相反，提高气动效率，能更好的保障集成式超重力分离装置内稳定的气流，从而霸保障气固分离效果，具体的，风机5连接在通过轴承环套在主转轴4上的套轴41上，套轴41由动力组件带动旋转从而带动风机5运转；风机5可以优选离心风机5，离心风机5将从错流旋转填料层3的轴向气相出口端32流出的洁净气体流向改变，气流方向变成径向，壳体1上的出风口12设置成沿着离心风机5旋转方向的切向，离心风机5能实现大风量和大风压，进一步保障集成式超重力分离装置内稳定的气流。

壳体1围绕在逆流旋转填料层2外围的部分呈圆柱形，壳体1与逆流旋转填料层2的周向外围之间构成环形流道14，所述的进风口11方向沿着环形流道14的切向，由进风口11进入的含尘气体会沿着环形流道14流动，使得气体沿着逆流旋转填料层2的周向分布再从逆流旋转填料层2的周向表面进入逆流旋转填料层2。

环形流道14内沿着逆流旋转填料层2的周向还间隔设置有若干的液体喷嘴6，壳体1下部设置集液槽15。利用液体喷嘴6喷出水雾来使含尘气体先与水充分混合，含尘气体先被有效湿润后再进入逆流旋转填料层2进行超重力分离，采用此种方式的优点在于，相比于在逆流旋转填料层2的中心空腔区域进行喷水的方式而言，环形流道14的空间大，可以布置足够多的液体喷嘴6来保障含尘气体中能够充分有效的被湿润，使含尘气体中的颗粒杂质能充分与水混合接触，当湿润后的含尘气体通过高速旋转的逆流旋转填料层2中的空隙时，颗粒杂质的惯性沉降能力增强，颗粒杂质与逆流旋转填料层2形成急速的碰撞接触，逆流旋转填料层2产生的离心力将颗粒杂质以及水抛向逆流旋转填料层2外围，实现气固分离过程，颗粒杂质和水经壳体1汇集到下部的集液槽15；传统的在逆流旋转填料层2的中心空腔区域进行喷水的方式，进入逆流旋转填料层2的中心空腔区域的气体容易将水带出轴向中心气相出口端21，气体大量夹带液体的现象严重，本实施例采用在逆流旋转填料层2的外围先对含尘气体进行湿润再进入逆流旋转填料层2进行超重力分离的方式，能够有效提高泛点，减少从轴向中心气相出口端21被气体带出的液体量，避免出现液泛现象，提高集成式超重力分离装置的气体净化效果。

集液槽15通过循环组件61连接至液体喷嘴6，循环组件61由循环泵和循环管路构成，集液槽15中的水被循环泵通过循环管路泵送到液体喷嘴6，循环利用水资源，节能环保，降低成本。

并且错流旋转填料层3的周向外围由错流集水壳33包裹，错流集水壳33通过回水管连通至集液槽15，错流旋转填料层3旋转时通过离心力将气流中的小颗粒以及水抛向错流旋转填料层3外围的错流集水壳33，在本实施例中，错流旋转填料层3的轴向入口端31的口径大于错流旋转填料层3的轴向气相出口端32的口径，错流集水壳33呈与错流旋转填料层3周向外围配合的结构，错流集水壳33靠轴向入口端31一端的口径大于其靠轴向气相出口端32一端的口径，错流集水壳33大体呈圆台形，小颗粒和水沿着错流集水壳33、回水管汇集到集液槽15，能够有效回收水进行循环再利用，降低成本。

含尘气体沿着环形流道14流动的速度较快，在逆流旋转填料层2的周向上靠近进风口11处的逆流旋转填料层2表面处，含尘气体还来不及进入逆流旋转填料层2便沿着环形流道14流走，从而在靠近进风口11处的逆流旋转填料层2表面处进入逆流旋转填料层2的气流量最小，而在远离进风口11处的逆流旋转填料层2表面处进入逆流旋转填料层2的气流更大气流速度更快，从而无法充分利用逆流旋转填料层2的整个周向表面，逆流旋转填料层2的有效进气面积较小，局部气流速度过高还会导致出现液泛现象，严重影响气液均质。

为了解决上述问题，如图1和图4所示，在逆流旋转填料层2的周向外围设置有处于环形流道14内的均流叶片环7，所述的均流叶片环7包括沿着逆流旋转填料层2的周向间隔设置的若干叶片71，叶片71固定在围绕逆流旋转填料层2周向的支架上，所述叶片71将周向分隔成若干的导流风道72，均流叶片环7为静置不动的组件，叶片71为平行逆流旋转填料层2转动轴向的直板，叶片71沿逆流旋转填料层2转动轴向的长度与逆流旋转填料层2的轴向长度相等，叶片71倾斜于逆流旋转填料层2的径向，使得相邻叶片71之间形成的导流风道72的导流方向与环形流道14中的气流方向呈锐角，从而使得沿着环形流道14流动的气流能顺畅的被导流到逆流旋转填料层2的周向表面，避免气流方向改变过大导致能量损失严重，确保气流有足够的能量穿过逆流旋转填料层2，降低集成式超重力分离装置的运行功耗；并且均流叶片环7上相邻叶片71的间距以靠近进风口11处为起始位置然后沿着环形流道14中的气流方向逐渐变宽，即靠近进风口11处的导流风道72的宽度最窄，而远离进风口11处的导流风道72的宽度逐渐增大，也就是说靠近进风口11处的导流风道72排列更密、数量更多，沿着环形流道14中的气流方向导流风道72的宽度越来越宽、排列越来越稀疏、数量越来越少，采用此种方式的均流叶片环7使得靠近进风口11处有更多的气流被导流风道72导流到逆流旋转填料层2的表面，而在远离进风口11处有较少的气流被导流风道72导流到逆流旋转填料层2的表面，最终实现在逆流旋转填料层2的整个周向表面上均匀进气，消除局部气流速度过高的状况，解决液泛现象。

如图7和图8所示，在未装置均流叶片环时，周向气流分布极为不均，局部气流速度过高，导致容易出现液泛现象，在增设了均流叶片环后，使得周向上气流分布均匀，降低气流速度，提高泛点。

并且液体喷嘴6可设置在均流叶片环7的径向外侧，含尘气体先被液体喷嘴6喷出的液体湿润后再由均流叶片环7均匀导流到逆流旋转填料层2的周向表面，减少由于水分布不均匀产生的阻力。

实施例二

如图5所示，与实施例一的不同点在于，逆流旋转填料层2转动轴向的两端都设置有轴向中心气相出口端21，所述的错流旋转填料层3在逆流旋转填料层2转动轴向的两端分别设置有一个，出风口12在壳体1上设置有两个并且分别与一个逆流旋转填料层2的轴向气相出口端32连通，风机5也在每个逆流旋转填料层2的轴向气相出口端32分别设置一个，壳体1上的进风口11设置在靠逆流旋转填料层2转动轴向的中部位置处，含尘气体从逆流旋转填料层2转动轴向中部区域向转动轴向的两端进行分流流动，并且逆流旋转填料层2的径向壁厚在逆流旋转填料层2的转动轴向上从中部向两端增加，从而增加逆流旋转填料层2的轴向上靠轴向中心气相出口端21一侧的进气阻力，使得逆流旋转填料层2的整个转动轴向上有较为均匀的气流，从而提高逆流旋转填料层2整个轴向的利用率，有效提高泛点，提高超重力分离效果。

实施例三

如图6所示，与实施例一的不同点在于，逆流旋转填料层2的填料密度在逆流旋转填料层2的转动轴向上朝逆流旋转填料层2的轴向中心气相出口端21方向增加，沿着逆流旋转填料层2的转动轴向上逆流旋转填料层2的径向厚度是均匀一致的，而填料密度是沿着逆流旋转填料层2的转动轴向呈阶梯变化，逆流旋转填料层2由多孔填料装填构成，靠近轴向中心气相出口端21一侧的填料空隙率越来越小，从而增加逆流旋转填料层2的轴向上靠轴向中心气相出口端21一侧的进气阻力，解决水力分布轴向不均匀问题，使得气流能在逆流旋转填料层2的整个轴向长度上均匀分布，提高逆流旋转填料层2的利用效率，提高超重力分离效果。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种集成式超重力分离装置，其特征在于，包括：

设置有进风口和出风口的壳体；

转动设置在壳体内的逆流旋转填料层和错流旋转填料层；

所述进风口连通至逆流旋转填料层的周向外围区域，逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端连通至错流旋转填料层的轴向入口端，错流旋转填料层的轴向气相出口端与出风口连通。

2.根据权利要求1所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述逆流旋转填料层与错流旋转填料层同轴线转动。

3.根据权利要求2所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端与错流旋转填料层的轴向入口端对接。

4.根据权利要求3所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的逆流旋转填料层和错流旋转填料层连接在转动设置于壳体上的主转轴上。

5.根据权利要求3所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的壳体内设置有将逆流旋转填料层和错流旋转填料层分隔开的隔板层。

6.根据权利要求1至5任一项所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述逆流旋转填料层转动轴向的两端都设置有轴向中心气相出口端，所述的错流旋转填料层在逆流旋转填料层转动轴向的两端分别设置有一个。

7.根据权利要求1至5任一项所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的逆流旋转填料层的填料密度在逆流旋转填料层的转动轴向上朝逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端方向增加。

8.根据权利要求1至5任一项所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的逆流旋转填料层的径向壁厚在逆流旋转填料层的转动轴向上朝逆流旋转填料层的轴向中心气相出口端方向增加。

9.根据权利要求1至5任一项所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的壳体内还在错流旋转填料层的轴向气相出口端与出风口之间设置了将气体从出风口排出的风机。

10.根据权利要求9所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的风机与错流旋转填料层同轴线转动。

11.根据权利要求10所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述风机的旋转方向与错流旋转填料层的旋转方向相反。

12.根据权利要求10所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的风机设置在临近错流旋转填料层的轴向气相出口端处。

13.根据权利要求10所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述风机为离心风机。

14.根据权利要求1至5任一项所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的壳体与逆流旋转填料层的周向外围之间构成环形流道，所述的进风口方向沿着环形流道的切向。

15.根据权利要求14所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的逆流旋转填料层的周向外围设置有处于环形流道内的均流叶片环，所述的均流叶片环包括沿着逆流旋转填料层的周向间隔设置的若干叶片，所述叶片将周向分隔成若干的导流风道。

16.根据权利要求15所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的均流叶片环上相邻叶片的间距沿着环形流道中的气流方向逐渐变宽。

17.根据权利要求15所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的叶片倾斜于逆流旋转填料层的径向，导流风道的导流方向与环形流道中的气流方向呈锐角。

18.根据权利要求14至17任一项所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的环形流道内沿着逆流旋转填料层的周向还间隔设置有若干的液体喷嘴。

19.根据权利要求18所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述壳体下部设置集液槽。

20.根据权利要求19所述的集成式超重力分离装置，其特征在于，所述的集液槽通过循环组件连接至液体喷嘴。