旋風除塵器

發布時間：2018-01-23瀏覽次數：1082返回列表

利用旋轉氣流產生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置。旋風除塵器結構簡單，占地面積小,投資少,操作維修方便,壓力損失中等,動力消耗不大。旋風除塵器適用于高溫、高壓及有腐蝕性氣體，并可以直接回收干顆粒。

旋風除塵器一般用于捕集5-15μm以上的顆粒物，除塵效率可達80%。旋風除塵器主要缺點是對小于5μm以下的顆粒捕集效率不高，一般作預除塵用。

一、旋風除塵器工作原理

普通旋風除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成。外渦旋：旋轉向下的外圈氣流；內渦旋：旋轉向上的中心氣流。

氣流作渦旋運動時，塵粒在離心力作用下逐步移向外壁，達到外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰頭。氣流從除塵器頂部向下高速旋轉時，頂部的壓力下降，一部分細小的塵粒沿筒壁旋轉向上，達到頂部后，再沿排出管外壁旋轉向下，后到達排出管下端附近被上升的內渦旋帶走并從排出管排出，這股旋轉氣流稱上渦旋。對旋風除塵器內氣流運動的測定發現，實際氣流除切向和軸向運動外，還有徑向運動。在外渦旋也存在離心的徑向運動。通常把內外渦旋氣體的運動分解成為三個速度分量：切向速度、徑向速度和軸向速度。切向速度是決定氣流速度大小的主要速度分量，也是決定氣流質點離心力大小的主要因素。根據渦旋定律，外渦旋的切向速度vT反比于旋轉半徑R的n次方。

n￡，稱為渦旋指數。

內旋渦的切向速度正比于旋轉半徑R，比例常數等于氣流的旋轉角速度w。

因此，在內、外旋渦交界園柱面上，氣流的切向速度大。實驗測量表明，交界園柱面直徑d₀=(0.6-1.0)de(de是排氣管直徑）。

二.旋風除塵器的壓力損失Dp

在評價旋風除塵器設計和性能時的一個主要指標是氣流通過旋風器時的壓力損失，亦稱壓力降。旋風除塵器的壓力損失與其結構和運行條件等有關，理論計算比較困難，主要靠實驗確定。Dp一般與氣體入口速度的平方根成正比，即

r為氣體的密度，kg/m3；v1為氣體入口速度，m/s；x為局部阻力系數。

三. 旋風除塵器的除塵效率

在旋風除塵器內，粒子的沉降速度主要取決于離心力Fc和向心運動氣流作用于塵粒上的阻力FD在內外渦旋界面上，如果Fc>FD，粒子在離心力推動下移向外壁而被捕集；如果Fc<FD，粒子在向心氣流的帶動下進入內渦旋，后由排氣管排出；如果Fc=FD，作用在塵粒上的外力之和等于零，粒子在交界面上不停地旋轉。實際上由于各種隨機因素的影響，處于這種平衡狀態的塵粒有50%的可能性進入內渦旋，也有50%的可能性移向外壁，它的除塵效率為50%。此時的粒徑即為除塵器的分割直徑，用dc表示。因為Fc=F_D，對于球形粒子，由斯托克斯定律得到：

式中，v_T0為交界面處氣流的切向速度，m/s; v_r為旋轉氣流的徑向速度。

dc愈小，說明除塵效率越高，性能愈好。

dc確定后，可根據雷思—利希特模式計算其他粒子的分級效率：

n為渦旋指數。

另一種廣泛采用的分級效率公式是分析大量實驗數據后提出的經驗公式，其精度完全可以滿足工程設計的需要。

四．影響旋風除塵器效率的因素

二次效應、比例尺寸、煙塵的物理性質和操作變量。

1、二次效應

即被捕集的粒子重新進入氣流。

在較小粒徑區間內，理應逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒碰撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實際效率高于理論效率。

在較大粒徑區間，實際效率低于理論效率，因為理應沉降入灰斗的塵粒卻隨凈化后氣流一起排走，其起因主要為粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起。

2、比例尺寸
在相同的切向速度下筒體直徑D愈小，粒子受到的慣性愈大，除塵效率愈高，但若筒體直徑過小，粒子容易逃逸，使效率下降。另外，錐體適當加長，對提高除塵效率有利。實踐表明，筒體和錐體的總高度以不大于5的筒體直徑為宜。
除塵器分割直徑的公式可看出，排出管直徑愈小分割直徑愈小，即除塵器效率愈高。但排出管直徑太小，會導致壓力降的增加，一般取排出管直徑de=（0.4-0.65)D。

此外，除塵器下部的嚴密性也是影響除塵效率的一個重要因素。如果除塵器下部不嚴密，漏入外部空氣，會把正在落入灰斗的粉塵重新帶走，使除塵效率顯著下降。因此，在不漏風的情況下進行正常排灰是旋風除塵器運行中必須重視的問題。

旋風除塵器尺寸比例變化對性能的影響

3、煙塵的物理性質
氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度等。

4、操作變量

提高煙氣入口流速，旋風除塵器分割直徑變小，使除塵器性能改善。

五．旋風除塵器的結構型式
1、按進氣方式分類切向進入式和軸向進入式

切向進入式分為直入式和蝸殼式，前者的進氣管外壁與筒體相切，后者進氣管內壁與筒體相切。

軸向進入式是利用固定的導流葉片促進氣流旋轉，在相同的壓力損失下，能夠處理的氣體量大，且氣流分布較均勻，主要用于多管旋風除塵器和處理氣體量大的場合。

2、按氣流組織分類
回流式、直流式、平流式和旋流式等多種。
3、多管旋風除塵器
由多個，有時多達數千個相同構造形狀和尺寸的小型旋風除塵器（又叫旋風子）組合在一個殼體內并聯使用的除塵器組。但處理煙氣量大時，可采用這種組合方式。
多管除塵器布置緊湊，外形尺寸小，可以用直徑較小的旋風子（D=100、150、250mm)來組合，能夠有效地捕集5-10um的粉塵，多管旋風除塵器可用耐磨鑄鐵鑄成，因而可以處理含塵濃度較高的氣體（100g/m3)。

常見的多管除塵器有回流式和直流式。

六.旋風除塵器的設計選型

步：根據含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征及除塵要求、允許的阻力和制造條件，合理選擇旋風除塵器的型式

第二步：根據使用時允許的壓力降確定進口氣速v1

若沒有提供允許的壓力損失數據，一般取進口氣速為12-25m/s

第三步：確定旋風除塵器的進口截面A、入口寬度b和高度h

第四步：確定各部分幾何尺寸，由進口截面積A和入口寬度b及高度h定出各部分的幾何尺寸

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