旋風(fēng)除塵器除塵效率的分析及改進(jìn)

旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)式除塵器的組成及內(nèi)部氣流簡介借助于離心力降塵粒從氣流中分別并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。旋風(fēng)除塵器于1885年開頭使用，已進(jìn)展成為多種型式。按其流進(jìn)入方式，可分為切向進(jìn)入式和軸向進(jìn)入式兩類。在一樣壓力損失下，后者能處理的氣體約為前者的3倍，且氣流分布均勻。一般旋風(fēng)除塵器由簡體、錐體和進(jìn)、排氣管等組成。旋風(fēng)除塵器構(gòu)造簡潔，易于制造、安裝和維護(hù)治理，設(shè)備投資和操作費(fèi)用都較低，已廣泛用來從氣流中分別固體和液體粒子，或從業(yè)體重分別固體粒子。在一般操作條件下，作用于粒子上的離心力是重力的5～2500倍，所以旋風(fēng)除塵器的效率顯著高于重力沉降粒子也具有80～85%的除塵效率。選用耐高溫、耐磨蝕和服飾的特種金屬或陶瓷材料構(gòu)造的旋風(fēng)除塵器，可在溫度高達(dá) 1000℃，壓力達(dá)500×105Pa的條件下操作。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)諸方面考慮旋風(fēng)除塵器壓力損失把握范圍一般為500～2023Pa。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ 1022-2023 煤礦用袋式除塵器DL/T 514-2023 電除塵器JB/T10341-2023濾筒式除塵器JB/T20238-2023藥用脈沖式布袋除塵器JB/T6409-2023煤氣用濕式電除塵器JB/T7670-1995管式電除塵器JB/T8533-1997回轉(zhuǎn)反吹類袋式除塵器JB/T9054-2023離心式除塵器MT 159-1995 礦用除塵器JC/T 819-2023 水泥工業(yè)用CXBC系列袋式除塵器JC 837-1998 建材工業(yè)用分室反吹風(fēng)袋式除塵器特點(diǎn)依據(jù)前面軸向速度對流通面積積分的方法，一并計(jì)算常規(guī)旋風(fēng)除塵器安裝了不同類型減阻桿后下降流量的變化，并將各種狀況下不同斷面處下降全長減阻桿1#和4#后使短路流量增加但安裝非全長減阻桿 H1和H2后使短路流量削減。安裝1#和4#后下降流量沿流程的變化規(guī)律與常規(guī)旋風(fēng)除塵器根本一樣，呈線性分布，三條線近科平行下降。但安裝 H1和H2后，分布呈折線而不是直線，其拐點(diǎn)恰是減阻桿從下向上插入所伸到的斷面位置。由此還可以看到，非全長減阻桿使得其伸至斷面以上各斷面的下降流量增至錐體底部到達(dá)或低于常規(guī)除塵器的量值。短路流量的削減可提高除塵效率，增大斷面的下降流量，又能使含塵的除塵效率。常規(guī)旋風(fēng)除塵器排氣芯管入口斷面四周存在高達(dá) 24%的短路流量，這將嚴(yán)峻影響整體除塵效果。如何削減這局部短路流量，將是提高除塵器的除塵效率提高，將更具實(shí)際意義。影響旋風(fēng)除塵器除塵效率的因素分析分析了旋風(fēng)除塵器中流體流淌狀態(tài)及除塵效果影響因素，包括除塵器的構(gòu)造、進(jìn)氣口、圓筒體直徑和高度、排氣管、排灰口及操作工藝參數(shù)。此器除塵效率的改進(jìn)措施。旋風(fēng)除塵器是利用含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的離心力將塵粒從氣寬的特點(diǎn)，對于收集5～10 μm 以上的塵粒，其除塵效率可達(dá)90%左右。廣泛用于工業(yè)爐窯煙氣除塵和工廠通風(fēng)除塵，工業(yè)氣力輸送系統(tǒng)氣固兩相實(shí)意義。構(gòu)造與原理式等。糧食行業(yè)除塵所使用的主要是切流反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)器。含塵氣體通過進(jìn)口起旋器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，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，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)。氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，塵粒在慣性離心力的作用下移向外壁，在氣流和重力共同作用下沿壁面落人灰斗，去除了粉塵的氣體匯向軸心區(qū)域由排氣芯管排出。旋風(fēng)除塵器的性能通常以其處理量、效率、阻力降 3個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)來表示。處理量系指除塵裝置在單位時(shí)間內(nèi)所能處理的含塵氣體量，置，在工作時(shí)能量消耗就大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。流體流淌狀態(tài)分析其中，切向速度在內(nèi)、外旋流中方向全都，并且向外，其大小不同。切向速度在內(nèi)旋流中隨筒體半徑的減小而減小，在外旋流中隨筒體半徑的減小而增加，在內(nèi)、外旋流的交界面處到達(dá)最大值。切向分速度使粉塵顆粒在徑向方向加速度的作用下產(chǎn)生由內(nèi)向外的離心沉降速度，從而把粉塵顆粒推到圓筒壁而被分別。徑向速度和軸向速度較小，但在內(nèi)外旋流中的方向不全都。徑向速度在內(nèi)旋流中方向朝外，在外旋流中方向朝內(nèi)，在內(nèi)、外旋流的交界面處形成一個(gè)假想的圓柱面。徑向分速度使得粉塵顆粒在半徑方向由外向內(nèi)推到中心部渦核而隨上升氣流排離旋風(fēng)除塵器，形成了旋風(fēng)分別器的主流，使得旋風(fēng)除塵器中氣固相物質(zhì)的較好分別。徑向分速度的存在也導(dǎo)致了內(nèi)旋氣流在上升過程中流淌狀態(tài)的極度混亂，湍動猛烈形成大量旋渦，把在沉降段()已和氣體分別的塵粒重又?jǐn)嚢杵饋恚藭r(shí)塵粒恰恰又作徑向運(yùn)動(負(fù)沉降)，它們自動地跑到旋渦里來，形成局部塵粒被氣體一起排離旋風(fēng)除塵器的二次揚(yáng)塵現(xiàn)象，結(jié)果使旋風(fēng)分別器效率見，抑制分別器分別效果不好的方法，必需從3方面著手：①消退“上灰環(huán)”避開塵粒走短路；②盡量削減氣體分別段的湍流，降低二次揚(yáng)塵的機(jī)會；③抑制塵粒在分別段的負(fù)沉降運(yùn)動()。影響除塵效果的因素除塵器構(gòu)造都能影響旋風(fēng)除塵器的效率和壓力損失，其中除塵器直徑、進(jìn)氣口尺寸、排氣管直徑為主要影響因素。在使用時(shí)應(yīng)留意，當(dāng)超過某一界限時(shí)，有利因素也能轉(zhuǎn)化為不利因素。另外，有的因素對于提高除塵效率有利，但卻會增加壓力損失，因而對各因素的調(diào)整必需兼顧。進(jìn)氣口壓力損失的主要因素。切向進(jìn)氣的進(jìn)口面積對除塵器有很大的影響，進(jìn)氣口面積相對于筒體斷面小時(shí)，進(jìn)人除塵器的氣流切線速度大，有利于粉塵的分別。圓筒體直徑和高度圓筒體直徑是構(gòu)成旋風(fēng)除塵器的最根本尺寸。旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度對D因此，應(yīng)適中選擇較小的圓筒體直徑，但假設(shè)簡體直徑選擇過小，器壁與排氣管太近，粒子又簡潔逃逸；筒體直徑太小還簡潔引起堵塞，尤其是對于粘性物料。當(dāng)處理風(fēng)量較大時(shí)，因筒體直徑小處理含塵風(fēng)量有限，可承受幾臺旋風(fēng)除塵器并聯(lián)運(yùn)行的方法解決。并聯(lián)運(yùn)行處理的風(fēng)量為各除塵器處理風(fēng)量之和，阻力僅為單個(gè)除塵器在處理它所擔(dān)當(dāng)?shù)哪蔷植匡L(fēng)量的阻力。但并聯(lián)使用制造比較簡潔，所需材料也較多，氣體易在進(jìn)口處被阻擋而增大阻力，因此，并聯(lián)使用時(shí)臺數(shù)不宜過多。筒體總高度是指除塵器圓筒體和錐筒體兩局部高度之和。增加筒體總高度，可增加氣流在除塵器內(nèi)的旋外旋流中向心力的徑向速度使局部細(xì)小粉塵進(jìn)入內(nèi)旋流的時(shí)機(jī)也隨之增加，從而又降低除塵效率。筒體總高度一般以 4倍的圓筒體直徑為宜，錐筒體局部，由于其半徑不斷減小，氣流的切向速度不斷增加，粉塵到達(dá)外壁的距離也不斷減小，除塵效果比圓筒體局部好。因此，在筒體總高度確定的狀況下，適當(dāng)增加錐筒體局部的高度，有利提高除塵效率，一般圓筒體局部的高度為其直徑的1.5倍，錐筒體高度為圓筒體直徑的2.5倍時(shí)，可獲得較為抱負(fù)的除塵效率。排氣管徑必需選擇一個(gè)適宜的值，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；假設(shè)增大排風(fēng)管直徑，雖阻力損失可明顯減小，但由于排風(fēng)管與圓筒體管壁太近，易形成內(nèi)、外旋流“短路”現(xiàn)象，使外旋流中局部未被去除的粉塵直接混入排風(fēng)管中排出， 從而降低除塵效率。一般認(rèn)為排風(fēng)管直徑為圓筒體直徑的0.5~0.6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，易增加氣流與管增加灰塵二次返混排出的時(shí)機(jī)。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構(gòu)造對除塵效率有直接的影響，增大排灰口直徑對提排灰口直徑Do=(0.5-0.1)Dc。操作工藝參數(shù)素的影響。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。在圓周運(yùn)動(或曲線運(yùn)動)中粉塵所受到的離心力為 F=ma，式中，F(xiàn)——離心力Nm——粉塵的質(zhì)量，kga——粉塵離心加速度，m/s2由于a=VT2/R式中，VT——塵粒的切向速度，m/s；R——?dú)饬鞯男D(zhuǎn)半徑，m，所以，F(xiàn)=mVT/R?？梢?，在旋風(fēng)除塵器的構(gòu)造固定(R 不變)、粉塵一樣(m 穩(wěn)定)的狀況下，增加旋風(fēng)除塵器人口的氣流速度，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Q=3600AVTQ——旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量，m3/h；A——旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積，m2。(R不變，A不變)、粉塵一樣(m穩(wěn)定)的狀況下，除塵器人口的氣流速度與進(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)量打算的?？梢?，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， 可提高處理含塵風(fēng)量。但進(jìn)風(fēng)口氣流速度提高，徑向和軸向速度也隨之增大，紊流的影響增風(fēng)口的氣流速度把握在12~20m/s之間，最大不超過25m/s14m/s為宜。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；另一個(gè)是由旋轉(zhuǎn)氣流的徑向速度假設(shè)切向速度產(chǎn)生的離心力大于徑向速度產(chǎn)生的向心力，則粉塵在慣性離心力的推動下向外壁移動，從而被分別出來；假設(shè)切向速度產(chǎn)生的離心力小于徑向速度產(chǎn)生的向心力，則粉塵在向心力的推動下進(jìn)入內(nèi)旋流，最終經(jīng)排風(fēng)管排出。假設(shè)切向速度產(chǎn)生的離心力等于徑向速度產(chǎn)生的向心力，即作用在粉塵顆粒上的外力等于零，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， 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，除塵效率應(yīng)為50%。此時(shí)分別的臨界粉塵顆粒稱為分割粒徑。這時(shí)，內(nèi)、外旋流留并捕集下來，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。氣體的除塵效率不行能為100%。依據(jù)除塵效率計(jì)算公式η=(1-So/Si)×100%η——除塵效率；So——出口處的粉塵的流人量，kg/h；Si——進(jìn)口處的粉塵的流人量，kg/h。由于旋風(fēng)除塵器的除塵效率不行能為100%，當(dāng)進(jìn)口粉塵流人量增加塵器串聯(lián)使用的多級除塵方式，到達(dá)削減排放的目的。運(yùn)行的影響體進(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，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)。旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力分布，是軸向各斷面的壓力變化較小，徑向的壓力變化較大)，這是由氣流的軸向速度和徑向速度的分布打算的。氣流在筒內(nèi)作圓周運(yùn)動，流帶出排氣管。所以，要使除塵效率到達(dá)設(shè)計(jì)要求， 灰口的嚴(yán)密性，并在保證排灰口的嚴(yán)密性的狀況下，準(zhǔn)時(shí)去除除塵器錐體底部的粉磨損。除塵器構(gòu)造改進(jìn)在旋風(fēng)除塵器的眾多性能指標(biāo)中，壓力損失和分別效率是最為重要的參數(shù)，其癥結(jié)是消退“上灰環(huán)”。解決上灰環(huán)問題的方法之一是通過設(shè)置灰塵隔離室，即承受旁路式旋風(fēng)除塵器，它主要是在一般旋風(fēng)除塵器的基礎(chǔ)上增加一個(gè)螺旋形的旁路分別室，在除塵器頂部形成的上渦旋粉塵環(huán)，從旁路分別室引至錐體局部。這樣可使導(dǎo)致除塵效率降低的二次流變?yōu)槟芷鸱蹓m聚攏作用的上渦旋氣流，提高除塵效率。除此之外，還可通過添加導(dǎo)向葉片、轉(zhuǎn)變氣流進(jìn)口外形等措施來消退上灰環(huán)。為了解決邊壁處的二次揚(yáng)塵問題，可承受環(huán)縫氣墊耐磨旋風(fēng)除塵器，它是在一般旋風(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，然后利用靠近邊壁而且使高速旋轉(zhuǎn)的上、下灰環(huán)消逝，提高了除塵效率。但這些方法實(shí)際使用效果并不是格外抱負(fù)?，F(xiàn)提出一種的改進(jìn)方法使旋風(fēng)除塵器的分別 能得到了極大提高。這種型旋風(fēng)除塵器在構(gòu)造上主要改進(jìn)如下：①進(jìn)口管下斜5~10°，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)確定折射朝下。在傳統(tǒng)旋風(fēng)除塵器構(gòu)造中，進(jìn)氣蝸殼底板與旋風(fēng)筒軸線是垂直的，由于氣流從上部切線方向進(jìn)入除塵器后混合，而后經(jīng)排氣管排出除塵器；②進(jìn)口管承受了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”。傳統(tǒng)型是含粉塵的氣體進(jìn)筒后才旋轉(zhuǎn)，而改進(jìn)型則是確保塵氣高速旋轉(zhuǎn)起來后才進(jìn)筒；③進(jìn)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)1.4倍加速。提高了塵粒的慣性，降低了塵粒沉降的時(shí)間；④錐體長度加長并承受20°小錐角，增加了氣流在分別器中的停留時(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；灰斗的反混現(xiàn)象和下灰環(huán)可能產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵；⑥出風(fēng)管增長，直到螺旋軌道的底部，防止了內(nèi)側(cè)局部塵粒裹進(jìn)出風(fēng)管；⑦進(jìn)口、加速段、出口的截面積之比擴(kuò)大為 1：0.7：2，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。改進(jìn)型除塵器粒子的離心力比在傳統(tǒng)型除塵器中的離心力增大了 1.4倍以上。而出口處，負(fù)壓對粒子的吸力比傳統(tǒng)型約小了1/4。因此，氣流進(jìn)筒后，塵粒因慣性大，使得稍小些的顆粒在氣流在旋風(fēng)除塵器中停