旋風(fēng)除塵器的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新.ppt

1、旋風(fēng)除塵器的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新,小組成員：許志穎、章中杰、王軍軍、姜建峰,研究背景及目的,旋風(fēng)除塵器的除塵效率對(duì)除塵的產(chǎn)量以及成本有著至關(guān)重要的意義，因此提高旋風(fēng)除塵器的除塵效率是當(dāng)今社會(huì)共同面對(duì)的問題。,國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,目前，旋風(fēng)除塵器的研究理論主要脫硫除塵有轉(zhuǎn)圈理論、篩分理論、邊界層理論、傳介質(zhì)理論等，各個(gè)理論都在一定的假設(shè)前提下建立了旋風(fēng)除塵器性能計(jì)算模型。 轉(zhuǎn)圈理論是類比平流重力沉降分離理論最早發(fā)展起來的理論。在平流沉降室中距分離界面最高點(diǎn)h處的粉塵以重力沉降速度向下沉降，同時(shí)粉塵又以水平方向速度向前移動(dòng)，只要沉降室有足夠長(zhǎng)度L,則粉塵脫硫招聘就能到達(dá)分離界面而被分離。在旋風(fēng)除塵器內(nèi)存在徑

2、向向外的離心沉降速度和旋轉(zhuǎn)切向分速度，如果旋轉(zhuǎn)圈數(shù)足夠多，即展開后的長(zhǎng)度相當(dāng)于平流沉降室的長(zhǎng)度L，則粉塵就能從內(nèi)半徑到達(dá)外邊壁處的分離界面而被分離,這一理論的研究以Rosin、Rammler、Lnterman、First為代表。,篩分理論,轉(zhuǎn)圈理論對(duì)于旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場(chǎng)認(rèn)識(shí)是不夠全面的。氣流進(jìn)入旋風(fēng)除塵器內(nèi)，在上筒體內(nèi)，旋轉(zhuǎn)可以認(rèn)為只有單一的旋渦流場(chǎng)，而到達(dá)錐體空間，徑向的匯流或類匯流就將開始出現(xiàn)，因此旋風(fēng)除塵招聘除塵器內(nèi)除塵空間的流場(chǎng)，只見有渦，而不見有匯，顯然是不夠全面的。為了補(bǔ)救轉(zhuǎn)圈理論的缺點(diǎn),對(duì)于旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場(chǎng)即見有渦，也見到有匯，因此形成了篩分理論。,篩分理論認(rèn)為每一粉塵顆粒都同

3、時(shí)受到方向相反的兩種推移作用。由旋渦流場(chǎng)的慣性離心力使顆粒受到向外推移的作用，由于匯流場(chǎng)又使得顆粒受到向內(nèi)漂移的作用。離心力的大小與粉塵顆粒的大小有關(guān)，顆粒越大離心力越大，因而必定有一臨界粒徑dc50，受離心力向外推移的作用正好與向內(nèi)漂移的作用相等。凡粒徑ddc者，向外推移作用大于向內(nèi)漂移作用，結(jié)果被推移到旋風(fēng)除塵器壁附近，粉塵濃度大到運(yùn)載介質(zhì)的極限負(fù)荷濃度時(shí)，則粉塵被分離出來。相反，凡ddc的粉塵顆粒，向內(nèi)漂移的作用大于向外推移的作用而被帶到上升的強(qiáng)制渦核心部分，隨著外排氣流而排離旋風(fēng)除塵器。這一理論的研究以Lapple、Shepherd、Staimand、Barth、Muschelknau

4、tz等代表,邊界層理論,邊界層理論認(rèn)為在旋風(fēng)除塵器任一截面上固相顆粒的濃度分布是均勻的，但流體在近壁面處的邊界層內(nèi)是層流流動(dòng)，只要顆粒進(jìn)入邊界層內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂沙两禂U(kuò)散運(yùn)動(dòng)即視為被捕集分離，以D.Leith和W.Licht等的研究為代表。我國(guó)學(xué)者向曉東提出傳介質(zhì)理論。轉(zhuǎn)圈理論只考慮旋渦在靠近旋風(fēng)除塵器器壁處的離心分離作用，篩分理論則只考慮在假想篩分圓柱面上的離心分離作用，實(shí)際上，在旋風(fēng)除塵器的整個(gè)分離空間內(nèi)，旋轉(zhuǎn)氣流均有分離作用。針對(duì)這兩點(diǎn)，傳介質(zhì)理論認(rèn)為：若在分離空間內(nèi)無粒子的凝聚與生長(zhǎng)，那么，在整個(gè)分離空間內(nèi)任取一六面微元體，單位時(shí)間內(nèi)此微元體內(nèi)粒子的總通量應(yīng)為零，即質(zhì)量和數(shù)量

5、是守恒的。根據(jù)這一假設(shè)，推導(dǎo)旋風(fēng)除塵器的相關(guān)性能計(jì)算公式。,影響旋風(fēng)除塵器的除塵效率的因素,除塵器結(jié)構(gòu) 進(jìn)氣口 旋風(fēng)除塵器的進(jìn)氣口是形成旋轉(zhuǎn)氣流的關(guān)鍵部件，是影響除塵效率和壓力損失的主要因素。切向進(jìn)氣的進(jìn)口面積對(duì)除塵器有很大的影響，進(jìn)氣口面積相對(duì)于筒體斷面小時(shí)，進(jìn)人除塵器的氣流切線速度大，有利于粉塵的分離。, 圓筒體直徑和高度,圓筒體直徑是構(gòu)成旋風(fēng)除塵器的最基本尺寸。旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度對(duì)粉塵產(chǎn)生的離心力與圓筒體直徑成反比，在相同的切線速度下，筒體直徑D 越小， 氣流的旋轉(zhuǎn)半徑越小，粒子受到的離心力越大，塵粒越容易被捕集,排氣管,排風(fēng)管的直徑和插入深度對(duì)旋風(fēng)除塵器除塵效率影響較大。排風(fēng)管直徑必須

6、選擇一個(gè)合適的值，排風(fēng)管直徑減小， 可減小內(nèi)旋流的旋轉(zhuǎn)范圍，粉塵不易從排風(fēng)管排出，有利提高除塵效率， 但同時(shí)出風(fēng)口速度增加，阻力損失增大；若增大排風(fēng)管直徑，雖阻力損失可明顯減小。一般認(rèn)為排風(fēng)管直徑為圓筒體直徑的0506 倍為宜。排風(fēng)管插入過淺，易造成進(jìn)風(fēng)口含塵氣流直接進(jìn)入排風(fēng)管，影響除塵效率；排風(fēng)管插入深，易增加氣流與管壁的摩擦面，使其阻力損失增大，同時(shí)，使排風(fēng)管與錐筒體底部距離縮短，增加灰塵二次返混排出的機(jī)會(huì)。排風(fēng)管插入深度一般以略低于進(jìn)風(fēng)口底部的位置為宜。,排灰口,排灰口的大小與結(jié)構(gòu)對(duì)除塵效率有直接的影響。增大排灰口直徑可使除塵器高壓力下降，對(duì)提高除塵效率效率有利，但排灰口直徑太大會(huì)導(dǎo)致粉

7、塵的重新?lián)P起。通常采用排灰口直徑Do(0501)Dc。,操作工藝參數(shù)在旋風(fēng)除塵器尺寸和結(jié)構(gòu)定型的情況下，其除塵效率關(guān)鍵在于運(yùn)行因素的影響。,1 流速 旋風(fēng)除塵器是利用離心力來除塵的，離心力愈大，除塵效果愈好。 F mVTR 在圓周運(yùn)動(dòng)(或曲線運(yùn)動(dòng))中粉塵所受到的離心力為：Fma式中：F離心力，N m粉塵的質(zhì)量，kg a粉塵的離心加速度，m s2。因?yàn)?，aVT2R式中：VT塵粒的切向速度，m sR氣流的旋轉(zhuǎn)半徑，m。在旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)固定(R 不變)、粉塵相同(m 穩(wěn)定) 的情況下， 旋風(fēng)除塵器入口的氣流速度愈高，旋風(fēng)除塵器的離心力就愈大。,旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量為： Q3600AVT Q旋風(fēng)除塵

8、器的進(jìn)口氣量，m3 hA旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積，m2所以，在結(jié)構(gòu)固定(R 不變，A 不變)，粉塵相同(m 穩(wěn)定)的情況下，除塵器入口的氣流速度與進(jìn)口氣量成正比，而旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量是由引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量決定的。 可見， 提高進(jìn)風(fēng)口氣流速度，可增大除塵器內(nèi)氣流的切向速度，使粉塵受到的離心力增加，有利提高其除塵效率，同時(shí)，也可提高處理含塵風(fēng)量。但進(jìn)風(fēng)口氣流速度提高紊流的影響增大。粉塵旋風(fēng)除塵器都有一個(gè)臨界進(jìn)風(fēng)口氣流速度綜合考慮旋風(fēng)除塵器的除塵效果和經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)風(fēng)口的氣流速度控制在1220m s 之間，最大不超過25m s，一般選14m s為宜。,2 粉塵的狀況粉塵顆粒大小是影響出口濃度的關(guān)鍵因素,處于

9、旋風(fēng)除塵器外旋流的粉塵在徑向同時(shí)受到兩種力的作用。一是由旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度所產(chǎn)生的離心力，使粉塵受到向外的推移作用。二是由旋轉(zhuǎn)氣流的徑向速度所產(chǎn)生的向心力，使粉塵受到向內(nèi)的推移作用。,從理論上講，粉塵應(yīng)在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于氣流處于紊流狀態(tài)及各種隨機(jī)因素的影響，處于這種狀態(tài)的粉塵有50的可能進(jìn)入內(nèi)旋流， 有50的可能向外壁移動(dòng)，除塵效率應(yīng)為50。 內(nèi)、外旋流的交界面就象一張孔徑為分割粒徑的篩網(wǎng)，大于分割粒徑的粉塵被篩網(wǎng)截留并捕集下來，小于分割粒徑的粉塵，則通過篩網(wǎng)從排風(fēng)管中排出。旋風(fēng)除塵器捕集下來的粉塵粒徑愈小， 該除塵器的除塵效率愈高。離心力的大小與粉塵顆粒有關(guān)，顆粒愈大，受到離心

10、力愈大。當(dāng)粉塵的粒徑和切向速度愈大，徑向速度和排風(fēng)管的直徑愈小時(shí)，除塵效果愈好。,除塵效率計(jì)算公式：(1So Si)100 除塵效率 So出口處的粉塵的流入量，kg h Si進(jìn)口處的粉塵的流入量，kg h 因?yàn)樾L(fēng)除塵器的除塵效率不可能為100， 當(dāng)進(jìn)口粉塵流入量增加后，除塵效率雖有提高，排氣管排出粉塵的絕對(duì)量也會(huì)大大增加。所以， 要使排放口的粉塵濃度降低，則要降低入口粉塵濃度，可采取多個(gè)旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用的多級(jí)除塵方式，達(dá)到減少排放的目的。,3 運(yùn)行的影響 旋風(fēng)除塵器下部的嚴(yán)密性是影響除塵效率的又一個(gè)重要因素。含塵氣體進(jìn)人旋風(fēng)除塵器后，沿外壁自上而下作螺旋形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流到達(dá)錐

11、體底部后， 轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)。氣流在筒內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，外側(cè)的壓力高于內(nèi)側(cè)，而在外壁附近靜壓最高， 軸心處?kù)o壓最低。旋風(fēng)除塵器在正壓下運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸心處也為負(fù)壓，且一直延伸到排灰口處的負(fù)壓最大，稍不嚴(yán)密，就會(huì)產(chǎn)生較大的漏風(fēng)，已沉集下來的粉塵勢(shì)必被上升氣流帶出排氣管。 要使除塵效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就要保證排灰口的嚴(yán)密性，并在保證排灰口的嚴(yán)密性的情況下，及時(shí)清除除塵器錐體底部的粉塵，若不能連續(xù)及時(shí)地排出， 高濃度粉塵就會(huì)在底部流轉(zhuǎn)，導(dǎo)致錐體過度磨損。,提高除塵效率的措施,旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)改進(jìn) 癥結(jié)是消除“上灰環(huán)”，通過設(shè)置灰塵隔離室，即采用旁路式旋風(fēng)除塵器，它主要是在普通旋風(fēng)除塵器的基礎(chǔ)上增加一個(gè)螺旋

12、形的旁路分離室，在除塵器頂部形成的上渦旋粉塵環(huán)，從旁路分離室引至錐體部分。這樣可使導(dǎo)致除塵效率降低的二次流變?yōu)槟芷鸱蹓m聚集作用的上渦旋氣流，提高除塵效率。除此之外，還可通過添加導(dǎo)向葉片、改變氣流進(jìn)口形狀等措施來消除上灰環(huán)。為了解決邊壁處的二次揚(yáng)塵問題，可采用環(huán)縫氣墊耐磨旋風(fēng)除塵器，它是在普通旋風(fēng)除塵器內(nèi)側(cè)設(shè)置環(huán)縫套圈，粉塵在旋轉(zhuǎn)氣流作用下向邊壁靠近，然后利用靠近邊壁處的下行氣流將粉塵帶入環(huán)縫。,改進(jìn)方法,19,進(jìn)口管下斜510，使氣流在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)保證了向下的旋轉(zhuǎn)，并且下傾角確保了塵粒反彈時(shí)絕對(duì)折射朝下。 進(jìn)口管采用了180的半圈螺旋管代替了傳統(tǒng)型的直吹進(jìn)筒，從而進(jìn)一步保證了氣流的“下旋”。 進(jìn)

13、口螺旋道截面遞減，增大了氣流旋轉(zhuǎn)的離心力。含粉塵的氣體在螺旋道中實(shí)現(xiàn)14 倍加速，提高了塵粒的慣性， 降低了塵粒沉降的時(shí)間。 錐體長(zhǎng)度加長(zhǎng)并采用20小錐角，增加了氣流在分離器中的停留時(shí)間， 有利于小顆粒的沉降完全，且使向下旋轉(zhuǎn)的氣體平緩地轉(zhuǎn)變成折轉(zhuǎn)向上的旋轉(zhuǎn)，從而使除塵效率得以提高。,出風(fēng)管增長(zhǎng)，直到螺旋軌道的底部，防止了內(nèi)側(cè)部分塵粒裹進(jìn)出風(fēng)管。 進(jìn)口、加速段、出口的截面積之比擴(kuò)大為1：07：2， 即出口風(fēng)速是進(jìn)口速度的一半；出口風(fēng)速是內(nèi)部加速段的1 3。 除塵器下設(shè)緩沖料斗，有效改善廢氣在筒體內(nèi)的流動(dòng)工況，減少了灰斗的反混現(xiàn)象和下灰環(huán)可能產(chǎn)生的二次楊塵。,對(duì)旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新 目的是為了進(jìn)一步的提高其除塵效率，從而使得節(jié) 約資源，提高產(chǎn)量。,進(jìn)口處的改進(jìn) 在邊壁的左右兩邊形成一個(gè)坡度，可以使其左右兩端傾斜角度為45，這樣可以利用物料自身的重力使其下降，會(huì)使得其下降速度變得更快，從而提高其除塵效率。,22,結(jié)論,研究和分析影響旋風(fēng)除塵器除塵效率的因素，是設(shè)計(jì)、選用、管理和維護(hù)旋風(fēng)除塵器的基礎(chǔ)，也