旋风水膜除尘实验

第一篇：旋风水膜除尘实验

卧式旋风水膜除尘器全套CAD图

(一)原理和结构

卧式旋风水膜除尘器的结构见图。它具有横置筒形的外壳和横断面为倒梨形的内芯，在外壳和内芯之间有螺旋导流片，筒体的下部接灰浆斗。

含尘气体由一端沿切线方向进入除尘器，并在外壳、内芯间沿螺旋导流片作螺旋状流动前进，最后从另一端排出。每当含尘气体经一个螺旋圈下适宜的水面时，沿着气流方向把水推向外壳外壁上，使该螺旋圈形成水膜。当含尘气体经各螺旋圈后，除尘器各螺旋圈也就形成了连续的水膜。

卧式旋风水膜除尘器的除尘原理是当含尘气体呈螺旋状前进时，借离心力的作用使位移到外壳的尘粒被水膜粘附。另外，气体每次冲击水面时，也有清洗除尘作用，较细的尘粒为气体多次冲击水面而产生的水滴与泡沫所粘附和凝集而被捕集，或沉入水面，或为离心力甩向器壁后又被水膜除去。因此，卧式旋风水膜除尘器不仅能除去10um以上的尘粒，而且能捕集更细小的尘粒，因而具有较高的除尘效率。卧式水膜除尘器适用于非粘固性及非纤维性粉尘，对具有较细尘粒及高浓度的系统也适用，常用于常温和非腐蚀性的场合。

卧式旋风水膜除尘器之所以有较高的除尘效率，是在于各螺旋圈外壳内壁形成完整的水膜和气体对各圈水面的冲击，以及产生大量的水滴与泡沫。为了达到上面的条件，要求有合理的横断面及各螺旋圈下都具有合适的水位即有合适的通道速度。

合理的横断面是为了使水和微尘粒能充分地接触。为此，断面下部的水击部分应为上大下小的半径，使气体与水面接触能产生较大的离心力，从而对水面产生较大的水击现象。但半径相差过大，含尘气体与水接触时间反而减少，水击产生的水气紊乱情况就会减弱。另外，上下两半径相差过大会造成两侧联接圆弧趋向于直线，不利于在较小的气体速度下水膜的相对稳定，而为形成相对稳定的水膜，势必增加能量，故一般采用倒梨形的横断面。

外壳内壁上的水膜，能使由于离心力而移到外壳内壁的尘粒被粘附。同样，在水膜附近作布朗运动的微尘粒，只要与水膜相接触，也被水膜所粘附，因而避免和减少了被气体再次把粉尘带出。可见水膜能否在内壁上完全地形成，对除尘效率影响很大。水膜如果在内壁上没有被充分形成，使尘粒和水进一步混合，让带水的微尘粒被水膜捕集，必然会使部分粉尘随气体带出。

在除尘器已定的条件下，除尘器内的水位高低是形成水膜的关键。水位过高，水膜厚且强烈，致使压力损失过大;水位过低，水膜形不成。对于一个型号的除尘器，当气量已定时，螺旋通道的气速是固定不变的，随着水位的变化将出现不同的通道高度，则得到相应的平均通道气速。此时水膜形成与否，由此时的平均通道气速而定。

控制某一风量，并以某一供水量连续加入灰浆斗内，使灰浆斗内水位不断提高。在通道高度大于合适的通道商度时，水膜不能形成。随着水位的提高，水位接近合适的通道高度时，水膜即逐渐形成，但不完整。此时以水膜形式排出水量尚小于连续供水量，水位仍在上升。当水位达到合适的通道高度时。即得到了合适的平均通道气速，此时形成了完整的水膜，以水膜形式排出水量同连续供水量相等，水位在通道高度处保持不变。除尘器在合适的平均通道气速下长期运行，这个平衡称为自动平衡。

当气量变小时，在原通道高度下就形不成水膜。此时，灰浆斗只有进水，促使水位上升，通道高度变小。当达到新气量相应的合适通道高度时，水膜形成。待排出水量同连续供水墙相等时，水位在新的气量下达到新的平衡。同样，当气量变大时，也能得到一个新的平衡。因此，它能自动调整合适的通道高度，在使用中适应气量的变化。

当含尘气体速度偏小时，在最不利的横断面顶点处，尘粒和水膜由于离心力小于重力而降落，尘粒不能达到外壳内壁，水膜中断。根据计算分析，为使每一质点，水滴能克服重力对它们的影响而不致降落，并能有足够厚度的水膜(一般为5mm)，不同半径R的最小气体速度。

对于一个合理的断面，当采用的气速大于Umin时，一般水膜均能相对稳定形成，水膜呈湍流状态。Re大于2320。

卧式旋风水膜除尘器合适的气量范围和相对应的螺旋通道内平均气速的范围是通过实验得到的。当使用气量减少时，会出现除尘器压力损失上升的现象，这是由于水位自动调整、平衡后，通道高度处的局部压力损失增加所致。因此，卧式旋风水膜除尘器在灰浆斗全隔开方式下有它的合适的气量使用范围，需根据气量与压力损失关系曲线和除尘系统允许除尘器的压力损失值来确定。

图6—29是除尘器压力损失与螺旋通道气速的关系图。图中四条曲线的形状是相似的，只是由于除尘器大小不同、脱水方式不同、除尘器进、出口静压孔的位置不同以及螺距水量比的不同等，引起了各条曲线的上下移动。曲线表明，螺旋通道气速在14～15m/s时，除尘器压力损失最低。降低或提高螺旋通道气速，除尘器压力损失都会增加。

根据这些情况，卧式旋风水膜除尘器的螺旋通道额定气速取14.5m/s，11～16m/s为其使用范围。

合适的螺距水量比，即形成适当水膜的连续供水量与螺旋导流片的螺距的比值是卧式旋风水膜除尘器各圈形成水膜的一个控制手段。螺距水量比太大，不能形成完整水膜，降低了除尘效率，并造成螺旋通道内的干湿交界面产生积尘;太大时，各圈水膜过于强烈，压力损失增大。试验证明以0.5～0.8kg/mm螺距时的螺距水量比较合适。

卧式旋风水膜除尘器的灰斗采用全隔开的灰浆斗。控制连续供水量在连续运行时向第Ⅰ灰浆斗加水，当第Ⅰ灰浆斗水位达到平衡时，第Ⅰ灰浆斗就以水膜形式向第Ⅱ灰浆斗连续供水，以此传递，并在最后的灰浆斗下部以水封形式溢流排出。当除尘器各圈水位平衡时，排出水量与供水量相等。由于连续供水，以水膜形式顺次流到其他灰浆斗，因此各灰浆斗必须保持互不漏水，否则可因灰浆斗内水漏到其他斗内，使水位自动平衡破坏，不能形成水膜而降低除尘效率。

除尘器的净化气体应进行脱水处理，通常用旋风脱水和檐板脱水。旋风脱水是在脱水段设置一插入管，使除尘后的气体在脱水段继续作旋转运动，在离心力作用下，将它所挟带的水甩至外壳内壁，再落到最后一个灰浆斗。脱水后的气体从中心插入管排出。插入管管口的形式如图6—30。III型管口由于有较大的扩散管及连接法兰，对阻挡这部分水进入插入管较有利，且压力损失也小。

管口的插入深度经试验以350mm最为合适。压力损失随插入深度的增加略有增加，但数值不超过5mmH2O。檐板脱水是在脱水段设上下檐式挡水板，利用进入脱水段的气流偏侧的特点，挟水气体先后与上部和下部挡水板相撞，被迫拐弯，利用惯性力使气水分离。水点为挡水板捕集，积成大水滴后流入灰浆斗。气体从最后一圈螺旋通道切向进入空间较大的脱水段后，速度分布还很不均匀。在通道口的对侧速度较大，气体挟水较多，而通道口的同侧，速度较低，甚至形成涡流。气体挟水也较少。因此可把脱水段下部的檐板装在通道口对侧，使其迎着速度较高且挟水较多的气体，以提高脱水效果。如把较大的一块檐板装在下部效果更好。檐式挡水板的结构如图6—31。

在生产中有时会引起气量或供水量突然增加并造成除尘器出口带水。为阻止此时把水带入风机，在除尘器后的水平管道上装设重力泄水管，以保护风机。由气体从除尘器带出的水，在管道内受重力作用而沉于底部缓慢地顺气流方向流动。旋风脱水时带出的水，在插入管内旋转1～2螺距后也同样沉于底部。当管底的水流经泄水管时，几乎全被泄水管脱下而不会进入风机。

(二)系列

卧式旋风水膜除尘器系列，结构形式和设计参数如下：

(1)卧式旋风水膜除尘器系列的设计额定气量为1500～30000m/s，其间分11个型号。额定螺旋通道气速(或进口气速)为14.5m/s，使用气速范围为11～16m/s。

(2)横断面为倒梨形，内芯与外壳直径比为1：3。三个螺旋圈，等螺距、水平安装。全隔开式灰浆斗。

(3)螺旋通道长宽比，即通道宽度与螺距之比为O.7～0.8。

(4)脱水方式分檐板和旋风两种。采用檐板脱水时，其最大出口气速即最大使用气量下气速为3m/s，两檐板间最大气速为4m/s。

(5)7～11型号的除尘器也可采用旋风脱水，其脱水段长度与插入管插入深度比为1：0.645～0.655，其脱水段直径与喇叭口直径比为1：0.745～0.755。

(6)除尘器采用定期排灰浆后换水和连续供水、排水相结合的操作制度，灰浆排放阀宜用快放阀。

(7)在除尘器后的系统管道水平段内，应设置泄水管，以防止系统出口带水

第二篇：旋风除尘技术原理

旋风集尘器的工作原理

旋风除尘器是利用含尘气流作旋转运动产生的离心力将尘粒从气体中分离并捕集下来的装置。旋风除尘器与其他除尘器相比具有结构简单、无运动部件、造价便宜、除尘效率较高、维护管理方便以及适用面宽的特点主要用于捕集5~10µm以上的非黏性、非纤维性的干燥尘粒。影响除尘器效率的因素主要包括两个方面一是旋风除尘器的结构参数二是旋风除尘器的运行管理。对于使用者来说设备的结构参数业已确定运行管理便是影响旋风除尘器的重要因素。因此研究运行管理方法对旋风除尘器的影响对提高旋风除尘器的净化能力具有更加重要的意义。旋风除尘器运行管理和重要性是 1稳定运行参数  2防止漏风 

3预防关键部位磨损  4避免粉尘堵塞。

因为旋风除尘器构造简单没有运动部件卸灰阀除外运行管理相对容易但是一但出现磨损、漏风、堵塞等故障时将严重影响除尘效率。

1、 稳定运行参数

1.1 入口气速 气体流量或者说旋风除尘器入口气速对旋风除尘器的压力损失、除尘效率都有很大影响。一般来说在一定范围内入口气速越高除尘效率也就越高这是因为增加入口气速能增加尘粒在运动中的离心力使尘粒易于分离使以除尘效率提高。但气速太高气流的湍动程度增加二次夹带严重。另外气速过高易使粉尘微粒与器壁磨擦加剧导致粗颗粒粉碎使细粉尘含量增加。过高的入口气速对具有凝聚性质的粉尘也会起分散作用当入口流速超过监界值时紊流的影响就比分离作用增加得更快以至于除尘效率随入口气速增加的指数小于1。若入口的气速进一步增加除尘效率反而降低因此旋风除尘器的入口气速不宜太高。另一方面从理论可以分析可知旋风除尘器的压力损失与气体流量的平方成正比。所以进气口气速成太大虽然除尘效率会稍有提高有时不提高甚至下降但压力损失却急剧上升即能耗增大同时入口气速过大也会加剧旋风除尘器筒体的磨损降低使用寿命。因此在设计除尘器的进口截面时必须使进入口气速为一适应值一般为18~20m/s最好不要超过30m/s 浓度高和颗粒粗的粉尘入口速度应选小些反之可选大些。

1.2 含尘气体的物理性质和进气状态 影响旋风除尘器性能的含尘器体的物理性质主要是气体的密度和黏度。而含尘气体的密度随进口温度增加而降低随进口压力增大而增大。气体密度越大临界粒径也就越大故除尘效率下降。但是气体的密度和尘粒密度相比特别是在低压下几乎可以忽略所以其对除尘效率的影响与尘粒密度来说可以忽略不计。另一方面是气体的密度变小使压降也变小。旋风除尘器的效率随气体黏度的增加而降低气体黏度变化直接与温度的改变有关当气体温度增加时气体黏度增大使颗粒受到的向心力加大因此在入口风速一定的情况下除尘器效率随温度的增加而上降。所以高温条件下运行的除尘器应有较大入口气速和较小的截面气速这在与旋风除尘器的运行管理中也应予以注意。

1.3气体含尘浓度 气体的含尘浓度对旋风除尘器效率和压力损失都有影响。实验结果表明处理含尘气体的压力损失要比处理清洁空气时小且压力损失随含尘负荷的增加而减小这是因为径向运动的大量尘粒拖曳了大量空气粉尘从速度较高的气流向外运动到速度较低的气流中时把能量传递给旋转气流的外层减少其需要的压力从而降低了压力损失。旋风除尘器的除尘效率随粉尘浓度增加而提高。但是除尘效率提高的速度要比含尘浓度增加的速度慢得多因此要根据气体的含尘浓度不断调整气体的流量和速度始终保证较高的除尘率。在选择含尘气体的容量时除浓度外还要考虑粉尘的黏结性粉尘的黏结强度。用于中等黏度结性粉尘净化时含尘气体的容量应为允许容量的1/4用于高等黏结性粉尘净化时含尘气体的容量应为允许容量的1/8以保证设备的可靠性。 1.4 固体粉尘的物理性质 固体粉尘物理性质主要有颗粒大小、密度与粉尘粒径分布是影响旋风除尘器的重要因素。含尘气流中固体颗粒粒径越大在旋风除尘器中产生的离心力越大越有利于分离。所以大颗粒粉尘中所占有的百分数越大则除尘效率越高。颗粒密度的大小直接影响到临界直径。颗粒密度越大临界直径越小除尘效率越高。但颗粒密度对压力损失影响很小设计计算中可以忽略不计。在处理粗颗粒腐蚀性粉尘时其浓度比允许浓度低1/2~1/3为此可设计前一级预除尘器。在处理腐蚀性粉尘时必须增加除尘器的壁厚或者在旋风除尘器下覆盖橡胶板、人造石板等其它抗腐蚀材料。

1.5 含湿量 气体的含尘量对旋风除尘器工况有较大影响。如分散度很高而黏着性很小的粉尘气体在旋风除尘器中净化不好。若细颗粒量不变含湿量增加5%~10%颗粒在旋风除尘器内相互黏结比较大颗粒这些大颗粒被猛烈冲击在器壁上气体净化将大为改善。所以有往除尘器内加些蒸汽来提高效率的做法。但是必须注意的是水蒸汽的量不宜过大将会引起粉尘粘壁甚至堵塞以致大大降低旋风除尘器的性能。 影响旋风除尘器性能的因素除上述外除尘器内壁粗糙度也会影响除尘器的性能。

2、防止漏风 除尘器的漏风对净化效率有显著影响尤其以除尘器的排灰口的漏风更为显著。因为旋风除尘器无论是在正压下还是在负压下运行其底部总是处于负压状态如果除尘器底部密封不严密从外部渗入的空气会把正在落入灰斗的粉尘重新带走使除尘器效率显著下降。 除尘器漏风原因主要有三种 

1) 除尘器进出口连接处漏风主要是由于连接件使用不当引起的例如螺栓没有拧紧垫片不够均匀法兰面不平整等 

2)除尘器本体漏风主要原因是灰斗因为含尘气流在旋转或冲击除尘器本体时磨损十分严重根据现场经验当气体含量真超过10g/m3时在不到100天时间里就可以磨坏3mm厚的钢板 

3)旋风除尘器卸风装置的漏风卸灰阀多用于机械自动式这些阀密封性较差稍有不慎就可能产生漏风这是除尘器管理的重要环节。 除尘器一但漏风将严重影响除尘效率。据估算旋风除尘器灰斗或卸灰阀漏风1%除尘效率下降10%。沉降室入口或出口的漏风对除尘效率影响不大如果沉降室本体漏风则对除尘效率有较大影响。因此必须保持旋风除尘器线管的气密性不允许有漏风正压操作时和吸风现象负压操作时。一般在制造前后要进行气密性试验。

3、 关键部位的磨损 3.1 影响磨损的因素 

1)磨损与负荷关系。在高浓度、高速度含尘气体不断冲刷下旋风除尘器极易被磨损。除尘器一般先在钢板上磨出沟槽然后被加速磨损直至磨穿。除尘器的磨损随灰尘负荷、灰尘密度和硬度以及气体速度的增加需加快随构成除尘器壁的材料的硬度的增加而减慢。灰尘浓度低时一般有较轻磨损浓度增大被磨损的面积也增大。  2)磨损与气体速度成指数关系。磨损和气体速度成指数关系。矩形弯头指数为2垂直射流的冲击大约是2.5~3.在相同的气流速度下20~30度时是磨损最严重的冲击角度。就低碳钢而言磨损就会迅速增加。  31))磨损与粒径关系。流体动力学理论认为空气中的小粒子造成的磨损应当较小。因为粒子的质量随直径的立方而变化所以小粒子的动量和动能要比相同速度的大粒子小得多。也有人认为小粒径粉尘因其总表面积较大产生的磨擦面积也大因此会随粒度的减小而增加。

3.2磨损部位  1) 壳体。除尘器壳体的内部沿着纵向气流给壳壁以相当大的冲击。在这冲击区产生最大的纵向磨损。焊接金属通常比基底金属硬靠近焊接处的金属常因为退火而软于基底金属硬度的差异使软的退火处比其它部位磨损快。这些都是造成纵向磨损的条件。横向磨损是沿着壳体壁一条或几条圆圈形磨损。在圆筒和圆锥部分任何圆周焊缝或法兰连接都可能产生断续流动和不同的金属硬度。因此在制造和运转时应注意保证连接处的内表面真正光滑并且同心。在圆筒变为圆锥处贴近壳壁部分产生的最大断续流动因而横向磨损增加。 2) 圆锥和排尘口的磨损。旋风除尘器圆锥部分直径逐渐减小所以通单位面积表面的灰尘量和流动速度都逐渐增加。这就使圆锥部分比圆筒部分磨损更严重。旋风除尘器从排尘口倒流进去的气体到临界点运行情况就会恶化。这时将没有多少灰尘排出而只是在圆锥的较低部位形成旋转尘环能使磨损的速度加快好几倍。这样的磨损可以利用防止气体流入灰斗的办法来减轻。如果排尘口堵塞或灰斗装得过满妨碍正常排尘则圆锥部分旋转的灰尘特别容易磨损圆锥。倘若这种情况持续下去磨损范围就上升到除尘壁愈来愈高的位置。解决磨损的办法。是防止灰斗中灰尘的沉积到接近排尘口的高度。 

3)叶片磨损。惯性除尘器的叶片磨损是最主要的磨损部位所以应定期检查叶片完好程度。为了防止叶片磨损优良的设计应该把叶片截面制成圆形-矩形而不应该是片状。 3.3 防止除尘器磨损的技术措施 

1)防止排尘口堵塞。选用优质的卸灰阀加强调节和检修。

2)防止过多的气体倒流入排尘口。使用卸灰阀要严密配合得当减轻磨损口。 3)就当常检修除尘器有无因磨损而漏气的现像以便及时采取措施。  4)尽量减少焊缝和接头。必须要有焊缝应磨平法兰连接处应仔细装配好。 

5)在灰尘冲击部位使用可以更换的抗磨板或增加耐磨层也可以用耐磨材料制造除尘器。 

6)除尘器的壁面的切向速度和入口流速应当保持在临界范围以下。 

7)采取有效的防腐措施在除尘器的外壳一般要刷一层红丹二层耐腐漆或耐热漆。

4、 避免灰尘堵塞和积灰 旋风除尘器的堵塞和积灰主要发生在排尘口附近其次发生在排尘的管道里。

4.1排尘口堵塞和预防措施 引起排尘口堵塞通常有两个原因一是大块物料或杂物二是灰斗内灰尘堆积过多不能及时排出。排尘口的堵塞会增加磨损降低除尘效率和加大设备压力损失。 预防排尘口堵塞的措施预防排尘口堵塞的措施 

1) 在吸气口增加栅网既不影响吸风效果又能防止杂物吸入。

2) 在排尘口上部增加手掏孔其位置应在易堵部位大小以150×150mm的方孔即可。手掏孔的法兰处应加垫片并涂密封膏避免漏风。平时检查中可用小锤易堵处听其声音以检查是否有堵塞。

4.2 进排气口堵塞及预防 进、排气口堵塞现象多是设计不理想造成的。与袋式吸尘器、电除器不同旋风除尘器的进气口或排气口形式通常不进行专门设计所以在进气出气口略有粗糙直角、斜角等就会形成粉尘粘附、加厚直至堵塞。 避免和预防堵塞的第一个环节是从设计中考虑设计时要根据粉尘性质和气体特点使除尘器进、出口光滑避免容易形成堵塞的直角、斜角。加工制造设备时要打光除突出的焊瘤、结疤等。运行管理旋风除尘器要时常观察压力、流量的异常变化并根据这些变化找出原因及时消除。总之防止旋风除尘器的堵塞和积灰要做到 

1)灰斗内的粉尘要在允许范围内  2)排灰运灰工具良好  3)及时清除灰斗中的灰尘

4)防止贮灰和集灰系统中的粉尘接块硬化。

5、 结束语

旋风除尘器的运行管理对除尘器的效率有重要影响因此必须加强对旋风除尘器的运行管理健全运行管理制度督促管理者和操作者严格按规程管理和操作。严密监视旋风除尘器的运行状态及时发现和排除运行故障定期进行检查和维护。除此之外还需要从设计、制造和安装入手。优化除尘器结构、合理匹配除尘器的相关尺寸提高除尘器的制造尺寸精度尤其是关键尺寸提高安装质量。只有这样才能确保旋风除尘器高效、安全、可靠运行提高空气净化程度。我们相信。随着各种新技术的出现旋风除尘器的性能将会越来越好应用前景会更加广泛

第三篇：旋风除尘器(精)

旋风除尘器是利用气流旋转过程中作用在粉尘上的离心力，使粉尘从含尘气流中分离出来的设备。

旋风除尘器的结构原理及优缺点

普通旋风除尘器的结构如图1所示，它是由进口、筒体、锥体、排出管(内筒)4部分组成的。含尘气流由除尘器进口沿切线方向进入除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，这股从上向下旋转的气流称为外旋涡。外旋涡到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，最后从排出管排出。这股从下向上的气流称为内旋涡。向下的外旋涡和向上的内旋涡旋转方向是相同的。气流作旋转运动时，粉尘在离心力的作用下甩向外壁，到达外壁的粉尘在下旋气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。

图1 旋风除尘器 1—进口 2—筒体 3—锥体 4—排出管

旋风除尘器的优缺点

旋风除尘器的优点有：(1)结构简单，造价低;(2)除尘器中没有运动部件，维护保养方便;(3)可耐400℃高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度;(4)除尘器内敷设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气。其缺点是：(1)对捕集微细粉尘(小于5μm)和尘粒密度小的粉尘(如纤维性粉尘)除尘效率不高;(2)由于除尘效率随筒体直径的增加而降低，因而单个除尘器的处理风量受到一定限制。

影响旋风除尘器性能的主要因素

1.进口速度。旋风除尘器内气流的旋转速度，是由进口速度造成的。增加进口速度，能提高除尘器内气流的旋转速度vt，使尘粒所受到的离心力(尘粒所受离心力

，式中：m为尘粒质量，kg;vt为尘粒的旋转速度，可近似认为等于该点气流的旋转速度，m/s;r为旋转半径，m)增大，从而提高除尘效率，同时也增大了除尘器的处理风量。但进口速度不宜过大，过大会导致除尘器阻力急剧增加(除尘器阻力与进口速度的平方成正比)，耗电量增大，而且，当进口速度增大到一定限度后，除尘效率的增加就非常缓慢，甚至有所下降。这主要是由于除尘器内部涡流加剧，破坏了正常的除尘过程造成的。因此，最适宜的进口速度一般应控制在12～20m/s之间。

2.筒体直径和高度。由离心力公式可知，在同样的旋转速度下，简体直径越小(简体直径减小，旋转半径也减小)，尘粒受到的离心力越大，除尘效率越高，但处理风量减小。目前常用的旋风除尘器，直径一般不超过800mm。风量较大时，可用几台除尘器并联运行或采用多管旋风除尘器。

增加简体高度，从直观上看可以增加气流在除尘器内的旋转圈数，有利于尘粒的分离，使除尘效率提高。但筒体加高后，外旋下降的含尘气流和内旋上升的洁净气流之间的紊流混合也要增加，从而使带人洁净气流的尘粒数量增多。故简体不宜太高，一般取筒体高度为2D(D为筒体直径)左右。

3.锥体高度。在锥体部分，由于断面不断减小，尘粒到达外壁的距离也逐渐减小，气流的旋转速度不断增加，尘粒受到的离心力不断增大，这对尘粒的分离都是有利的。现代的高效旋风除尘器大都是长锥体就是这个原因。目前国内的高效旋风除尘器，如ZT型和XCX型也都是采用长锥体，锥体高度为(2.8～2.85)D。

4.除尘器底部的严密性。旋风除尘器无论是在正压下还是在负压下运行，其底部(即排尘口)总是处于负压状态，如果除尘器底部不严密，从外部渗入的空气就会把正在落人灰斗的一部分粉尘带出除尘器，使除尘效率显著下降。所以如何在不漏风的情况下进行正常排尘，是旋风除尘器运行中必须重视的一个问题。

在收尘量不大时，可在除尘器底部设固定灰斗定期排尘;在收尘量较大，要求连续排尘时，可采用锁气器，常用的锁气器有翻板式、压板式和回转式几种。

5.粉尘的性质。尘粒密度越大，粒径越大，离心力越大，除尘效率也就越高。因而旋风除尘器一般不适用于处理细微的纤维性粉尘。对非纤维性粉尘，粒径太小时，效率也不高。用于处理粒径大、密度大的矿物性粉尘效果好。

几种常用的旋风除尘器

旋风除尘器的发展虽然经历了一百多年的历史，但到目前为止，其结构形式方面的研究工作一直都在继续进行，因而出现了许多结构形式，下面介绍常用的几种。

1.多管旋风除尘器。如前所述，旋风除尘器的效率是随着简体直径的减小而增加的，但直径减小，处理风量也减小。当要求处理风量较大时，如将几台旋风除尘器并联起来使用，占地面积太大，管理也不方便，因此就产生了多管组合的结构形式。多管除尘器是把许多小直径(100～250mm)的旋风子并联组合在一个箱体内，合用一个进气口、排气口和灰斗。为使风量分配均匀，进气和排气空间用一倾斜隔板分开，如图2所示。为了使除尘器结构紧凑，含尘气体由轴向经螺旋导流叶片进入旋风子，并依靠螺旋导流叶片的作用作旋转运动。

图2 多管旋风除尘器 1—旋风子 2—导流叶片 3—灰斗 4—钡斜隔板

多管旋风除尘器通常要并联多个(有时达100个以上)旋风子。由于在一个共同的箱体内设有很多个旋风子，所以保证气流均匀地分布到各个旋风子内是一个必须重视的问题。如果各个旋风子之间风量分配不均匀，各个旋风子下灰口的负压就不相同，便会造成各个旋风子之间通过共用灰斗产生气流相互串通，即所谓串流现象。这时，有的旋风子会从下部进风，如同除尘器底部漏风一样，使除尘器效率显著下降。因此，通常要求各个旋风子的尺寸和阻力相同，特别要求下灰口的负压相同。为了防止串流，可在灰斗中设隔板，沿垂直气流方向每隔6排旋风子设1块，或单独设置灰斗。为了避免旋风子发生堵塞，多管旋风除尘器不宜处理黏性大的粉尘。

2.旁路旋风除尘器。对旋风除尘器的流场测定表明，在旋风除尘器内除了主旋转气流(见图1)外，在除尘器整个高度上还存在两个旋涡，一个是处于顶盖附近一直到排出管下端的上旋涡，另一个是处于圆锥部分的下旋涡(见图3)。上旋涡使部分细粉尘聚集在顶盖部分，形成上灰环。上灰环沿筒壁向上旋转，到达顶部后，转而向下，沿着排出管外壁到达排出管下端，在从下向上的内旋气流(内旋涡)带动下从排出管排出。上旋涡使一部分未经分离的细粉尘被带出除尘器，导致除尘效率降低。

图3 旁路旋风除尘器 1一含尘空气进口 2一分离口1 3一旁路分离室 4—分离口2 5—回风口 6—上旋涡(上灰环)

7—下旋涡

为了消除上旋涡所造成的不利影响，可以在圆筒体上设置与锥体部分相通的旁路分离室。这时，上旋涡在圆锥下部负压的作用下，便携带着细粉尘从设置在顶盖附近的分离口进入旁路，沿旁路分离室流至回风口5进入筒体下部与下旋涡汇合，而粉尘则从气流中分离出来落人灰斗。在旁路分离室中部设有分离口2，一部分下旋气流带着较粗粉尘由此口进入分离室，回到除尘器底部。为了使上旋涡形成更明显，除尘器顶盖要比进口管高出一定距离。

对几种旁路旋风除尘器试验的结果表明，增设旁路分离室后，除尘效率明显提高，说明旁路分离室在消除上灰环的有害作用方面确实发挥了作用。

3.直流式旋风除尘器。前面介绍的旋风除尘器都是回流式的，在这种除尘器中，部分已经分离出来的粉尘有可能被上升的内旋气流带走，从而使除尘效率降低。为解决这个问题，产生了直流式旋风除尘器。在这种除尘器中，绕轴旋转的气流只朝一个方向作轴向运动。直流式旋风除尘器的结构包括四部分(见图4)：

(1)入口。入口一般安装固定导向(导流)叶片，使进入气流产生旋转运动。

(2)本体。本体一般为圆筒形。直径小，效率就高，但直径不能太小，否则有被粉尘堵塞的危险。关于长度，本体太长，阻力增加;太短，粉尘分离时间不够，使效率降低。各部分尺寸与本体直径之比可参看有关手册。

(3)出口。出口把靠近轴心的净化气体和被分离到本体周围的粉尘分隔开。

(4)排除粉尘装置。排除粉尘装置将分离出来的粉尘加以收集，包括灰斗和附属设备。

直流式旋风除尘器的工作过程是这样的：含尘气体进入除尘器后，通过导向叶片产生旋转运动，粉尘被甩至器壁，在旋转气流带动下经出口进入灰斗，净化气体则从排出管排出。为了提高这种采取周边排尘的直流式旋风除尘器的除尘效率，通常从除尘器周边中抽出少量气体(约占总风量的10%)另行净化。

直流式旋风除尘器具有轴向进气便于除尘器并联，以及周边抽气排尘可提高除尘效率的优点。直流式旋风除尘器常用于卧式多管除尘器中。

第四篇：旋风除尘器设计

中南大学

本科生课程设计(实践)任务书、设计报告

题

目 学生姓名 指导教师 学

院 专业班级 学生学号

除尘器设计计算

苏小根 马爱纯

能源科学与工程学院 热能与动力工程0902

1003090419

2012年

月

21日

1.除尘器

1.1 除尘器简介

除尘器是把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备。除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达。日常工业上使用的除尘器主要有：重力除尘器、惯性除尘器、电除尘器、湿除尘器、袋式除尘器、旋风除尘器等。

重力除尘器是使含尘气体中的粉尘借助重力作用自然沉降来达到净化气体的装置，它的特点是结构简单，阻力小，但体积大，除尘效率低，设备维修周期长。惯性除尘器是一种利用粉尘在运动中惯性力大于气体惯性力的作用，将粉尘从气体中分离出来的除尘设备，特点是结构简单，阻力较小，但除尘效率低。电除尘器利用含尘气体在通过高压电场电离时，尘粒荷电并受电场力的作用，沉积于电极上，从而使尘粒和气体分离的一种除尘设备，其特点是效率高、阻力低、适用于高温和除去细微粉尘等优点。湿式除尘器是使含尘气体与水或者其他液体相接触，利用水滴和尘粒的惯性膨胀及其他作用而把尘粒从气流中分离出来，特点是投资低、造作简单，占地面积小，能同时进行有害气体的净化、含尘气体的冷却和加湿等优点。袋式除尘器主要依靠编织的或毡织的滤布作为过滤材料达到分离含尘气体中粉尘的目的，特点是适应性比较强，不受粉尘比电阻的影响，也不存在水的污染问题，同时存在过滤速度低、压降大、占地面积大、换袋麻烦等缺点。

1.2除尘器的概念和分类

除尘器是把粉尘从烟气中分离出来 的设备叫做除尘器 或除尘设备。除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达。同时，除尘器的价格、运行和维护费用、使用寿命长短和操作管理的难易也是考虑其性能的重要因素。除尘器是锅炉及工业生产中常用的设施。在国家采暖通风与空气调节术语标准中，明确了若干除尘器的具体含义，摘抄部分如下：

除尘器：用于捕集、分离悬浮于空气 或气体中粉尘例子粒子的设备，也称收尘器。

沉降室:由于含尘气流进入较大空间速度突然降低，使尘粒在自身重力作用下与气体分离的一种重力除尘装置。也称重力除尘器。

旋风除尘器：含尘 气流沿切线 方向进入筒体做螺旋形旋转运动，在离心作用下将尘粒 分离和捕集的除尘器。

袋式除尘器：用纤维性滤袋捕集粉尘的除尘器。

惯性除尘器：借助各种形式的挡板，迫使气流方向改变，利用尘粒的惯性使其和挡板发生碰撞而将尘粒分离和捕集的除尘器。

除尘器有很多种类，除尘器按其作用原理分成以下五类：

(1)机械力除尘器包括重力除尘器、惯性除尘器、离心除尘器等。

(2)洗涤式除尘器包括水浴式除尘器、泡沫式除尘器，文丘里管除尘器、水膜式除尘器等。

(3)过滤式除尘器包括布袋除尘器和颗粒层除尘器等

(4)静电除尘器;包括管式静电除尘器、板式静电除尘器、湿式静电除尘器。

(5)磁力除尘器。

(6)旋风除尘器。包括：单筒旋风除尘器、多筒旋风除尘器。

(7)除尘器按照除尘方式分为：

(8)干式除尘器。

(9)半干式除尘器。

(10)湿式除尘器。现在工业中用的比较多的是电袋复合式除尘器及袋式除尘器。(fabric filter )

(11)工业气体如果直接排放到大气中，会对环境造成极大的污染与危害，形成酸雨、酸雾等恶劣气候，除尘器已经在国内应用广泛，目前出现的新型除尘器如电力除尘器、纤维粉尘除尘器复合式除尘器等都表现了除尘器还有很大的发展前景。

1.3除尘器的选型依据

(1)根据除尘效率的要求

所选除尘器必须满足排放标准的要求。要注意烟气处理量变化对除尘效率的影响。正常运行时，除尘器的效率高低排序是：袋式除尘器>电除尘器及文丘里除尘器>水膜旋风除尘器>旋风除尘器>惯性除尘器>重力除尘器 (2)根据气体性质

选择除尘器时，必须考虑气体的风量、温度 、成分、湿度等因素。

电除尘器适用于大风量、烟气温度<400C的烟气净化。 袋式除尘器适用于烟气温度<260C的烟气净化，不受烟气量大小的限制，但不宜处理高湿度和含油污的烟气净化。

易燃易爆的气体净化适合于湿式除尘器。 旋风除尘器的处理风量有限。

当需要同时除尘和净化有害气体时，可考虑采用喷淋塔和旋风水膜除尘器。 (3)根据粉尘性质

粉尘性质包括比电阻、粒度、真密度、粘性、憎水性和水硬性、可燃、爆炸性等。

比电阻过大或过小的粉尘不宜采用电除尘器、袋式除尘器不受粉尘比电阻的影响;

粉尘的浓度和粒度对电除尘器的效率影响较为显著，但对袋式除尘器的影响不显著，当气体的含尘浓度较高时(>30kg/),电除尘前宜设置预除尘装置。

袋式除尘器的型式、清灰方式和过滤风速取决于粉尘的性质。 湿式除尘器不适合于净化憎水性和水硬性的粉尘;粉尘的真密度对重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器的影响显著。 (4)根据压力损失与耗能 (5)根据设备投资和运行费用 (6)节水与防冻的要求 (7)粉尘和气体回收利用的要求

2、旋风除尘器 2.1. 旋风除尘器简介

旋风除尘器是利用旋转的含尘气体产生的惯性离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气-固分离装置。其特点是，结构简单，本身无运动部件，不需要特殊的附属设备，占地面积小，操作、维护简便，压力损失中等，运动消耗不大，运转、维护费用低;操作弹性大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制，对于粉尘的物理性质无特殊要求。旋风除尘器可捕集粒径为5um以上的粉尘，允许最高进口含尘质量浓度为100g/m3,最高温度450度，进口气流速度15—25m/s，阻力损失588——1960Pa，除尘效率50%—90%。

旋风除尘器按结构可分为，普通旋风除尘器、异性旋风除尘器、双旋风除尘器、组合式旋风除尘器。按其旋风子数量，可分为单管式和多管式。目前，旋风除尘器广泛应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门。

2.2旋风除尘器的概念及类型

旋风除尘器，含尘气流沿切线方向进入筒体做螺旋形旋转运动，在离心作用下将尘粒分离和捕集的除尘器。

旋风除尘器有了上百年的发展历程，由于不断改进和为了适应各种应用场合出现了很多类型，因而可以根据不同的特点和要求来进行分类。

按照 旋风除尘器的构造，可以分为普通旋风除尘器、异形旋风除尘器、双旋旋风除尘器和组合式旋风除尘器

按照旋风除尘器的效率不同，可以分为通用旋风除尘器(包括普通旋风除尘器和大流量 旋风除尘器)和高效旋风除尘器

按清灰方式可以分为干式和湿式两种。

按进气方式和排灰方式，旋风除尘器可以分为以下四类： 切向进气，周边排灰; 轴向进气，轴向排灰; 轴向进气，轴向排灰; 轴向进气，周边排灰; 2.3旋风除尘器的工作原理和结构

旋风除尘器的除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集与器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。

旋风除尘器由筒体、锥体、进气管、排气管和卸灰管等组成。旋风除尘器的工作过程是当含尘气体由切向进气口进入旋风分离器时气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下、朝锥体流动，通常称此为外旋气流。含尘气体的旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管。 2.4旋风除尘器的特点

旋风除尘器的优点是结构简单，造价便宜，体积小，无运动部件，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大;缺点是除尘效率不高，对于流量变化大的含尘气体性能较差。

旋风除尘器的选型步骤如下： (1)除尘系统需要处理的气体量。

(2)根据所需处理的气体的含尘质量浓度、粉尘性质及使用条件等初步选择除尘器类型。

(3)根据需要处理的含尘气体量Q，算出除尘器直径。 (4)必要时按给定的条件计算除尘器的 分离界限粒径和预期达到的除尘效率，也可按照有关旋风除尘器性能表选取，或者按照经验数据选取。

(5)除尘器不需选用气密性好的卸灰阀，以防除尘器本体下部漏风，否则效率急剧下降。

(6)旋风除尘器并联使用时，应采用同型号旋风除尘器，并需合理地设计连接风管，使每个除尘器处理的气体量相等，以免除尘器之间产生串联现象，降低效率。

(7)旋风除尘器一般不宜串联使用。

3、中等风量旋风除尘器设计计算

3.1设计参数

3m处理风量

15909/h 空气温度

300℃

2 粉尘成分

SiO粉尘质量浓度

用途

闪速炉除尘

选型方向

标准CLP/B-12.5X型高风量旋风除尘器 3.2 结构尺寸计算

排气管(内筒)截面积与直径：

SdQv3600Vd

=15909/(3600×20)

2m

=0.221

Dd(4Sd/)0.5

0.5(S/0.785)d

=

=(0.088/0.785)=0.531m 取Dd=530mm 圆筒空(环)截面积

SkQv3600Vk(一般空截面上升速度Vk=2.5~4.9m/s)

2m

=15909/(3600×3.5)=1.473

圆筒全截面积

SoSdSk

=0.221+1.473

=1.694m 圆筒直径

Do(S0/0.785)0.5

0.5(1.694/0.785)

=

2 =1.469m

取Do=1470mm 3.3相关尺寸 (1)圆筒长度

L11502Do150

=2×1470+150

=3090mm (2)锥体长度：

L21002Do100

=2×1470+100

=3040mm (3)进口尺寸：

V

1(一般V1=15~25m/s)

S1V/3600

=15909/(3600×16)

=0.2767m

S1=bH

=B.2B

2=2B

0.5(S/2)1

B= 0.5(0.276/2)

=

2

=0.371m

取B=375mm

H=2B=750mm (4)排灰口直径：

d0.25Do

=0.25×1470=0.367m

取D=370mm 3.4技术性能 (1)处理能力：

Qv3600S1V1

=3600×(0.375×0.750)×16

=16200m/h (2)设备阻力：

2(V1/2)

(=5.0~5.5)

P=

3 =5×(20×20×1.205/2)

=1205Pa (3)除尘效率： 按经验值取=90% (4)排放浓度：

C2(1)C1

=(1-0.90)×0.116

=0.0116kg/m (5)粉尘回收量：

6GQ(CC)10v12

3=1660kg/h 3.5定型结论

型式：

标准CLP/B-12.5X型高风量旋风除尘器 风量：

15909m/h 阻力：

1200Pa 外形尺寸：1470mm×6130mm 注意事项

旋风除尘器的性能包括分割粒径、除尘效率、阻力损失、漏风率等，要保证除尘器的正常运行，在使用旋风除尘器时，应该注意以下几点问题：

1、使用单位应根据处理含尘烟气流量，按主要技术要求选用旋风除尘器。

2、安装对旋风除尘器与烟气管道之间所有连接法兰应加密封垫片。

3、除尘系统投入运行前，开启引风机利用烟气进行除尘系统气密性检査，漏风部位要及时处理，以免影响除尘效率。

4、旋风除尘器无论采用何种集尘、排灰方式，必须定期排灰，严格防止排灰口漏风或堵塞影响正常运行。

35、旋风除尘器进风口高度与锅炉烟气出口髙度差，可变更旋风除尘器基础高度解决，但要保证有一定的排尘空间。

6、根据现场安装要求，旋风除尘器可制成后侧出风口和上出风两种方式。

总结

除尘器设计是在闪速炉设计之后的，所设计的除尘器主要是用于闪速炉设备除尘，旋风除尘器是利用离心场的原理来进行除尘的，我们组所设计的是中等风量的旋风除尘器，它比普通风量的旋风除尘器所处理的风量要大，同时又比高风量的旋风除尘器更加稳定和便于操作维修。

设计过程中选取的是标准型的旋风除尘器，主要计算了结构尺寸，计算比较简单 ，不过除尘器的知识很丰富，除了我们所设计的旋风除尘器，除尘器还有很多种类如重力除尘器、水平除尘器等等，我们了解的不过是冰山一角。以后还要多了解，包括专业方面热工设备的知识。

第五篇：影响旋风除尘器除尘效率的因素分析

影响旋风除尘器效率的因素有：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量。

1、 二次效应

在旋风除尘器操作中得到的实际效率曲线与理论操作曲线是不一致的。造成差异的原因主要是二次效应，即被捕集粒子重新进入气流。在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率。在较大粒径区间，实际效率低于理论效率，是因为理论沉降入灰斗的尘粒随净化后的气流一起排走，其起因主要为粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起。通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应。

2、 比例尺寸

2.1 进气口

旋风除尘器的进气口是形成旋转气流的关键部件，是影响除尘效率和压力损失的主要因素。切向进气的进口面积对除尘器有很大的影响，进气口面积相对于筒体断面小时，进人除尘器的气流切线速度大，有利于粉尘的分离。

2.2 圆筒体直径和高度

圆筒体直径是构成旋风除尘器的最基本尺寸。旋转气流的切向速度对粉尘产生的离心力与圆筒体直径成反比，在相同的切线速度下，简体直径D越小，气流的旋转半径越小，粒子受到的离心力越大，尘粒越容易被捕集。筒体总高度是指除尘器圆筒体和锥筒体两部分高度之和。增加筒体总高度，可增加气流在除尘器内的旋转圈数，使含尘气流中的粉尘与气流分离的机会增多，但筒体总高度增加，外旋流中向心力的径向速度使部分细小粉尘进入内旋流的机会也随之增加，从而又降低除尘效率。

2.3 排出管

排出管的直径和插入深度对旋风除尘器除尘效率影响较大。排出管直径必须选择一个合适的值，排出管直径减小，可减小内旋流的旋转范围，粉尘不易从排出管排出，有利提高除尘效率，但同时出风口速度增加，阻力损失增大;若增大排出管直径，虽阻力损失可明显减小，但由于排出管与圆筒体管壁太近，易形成内、外旋流“短路”现象，使外旋流中部分未被清除的粉尘直接混入排出管中排出， 从而降低除尘效率。

3、 烟尘的物理性质

3.1 气体的密度和粘度、尘粒的相对密度、烟气含尘浓度 在流量不变的情况下，下式可估算它们的影响： (100―ηa)/(100-ηb)= (μa/μb)½

(100―ηa)/(100-ηb)= [(ρb-ρgb)/(ρa-ρga) ] ½ (100―ηa)/(100-ηb)=(ρ1b-ρ1a)0.182 压力损失与含尘量之间的关系为： ΔPd=ΔPc/[0.013﹙2.29ρ1+1﹚½] 式中：ΔPd——随含尘浓度变化而变化的压力损失; ΔPc——干净空气的压力损失;ρ1——入口含尘浓度，g/m ³。

3.2 尘粒的大小

粉尘颗粒大小是影响出口浓度的关键因素。旋风除尘器捕集下来的粉尘粒径愈小，该除尘器的除尘效率愈高。离心力的大小与粉尘颗粒有关，颗粒愈大，受到离心力愈大，除尘效果愈好。气体中的灰分浓度也是影响出口浓度的关键因素。粉尘浓度增大时，粉尘易于凝聚，使较小的尘粒凝聚在一起而被捕集。但由于除尘器内向下高速旋转的气流使其顶部的压力下降，部分气流也会挟带细小的尘粒沿外壁旋转向上到达顶部后，沿排气管外壁旋转向下由排气管排出，导致旋风除尘器的除尘效率不可能为100%。

4、 操作变量

4.1 烟气入口流速

旋风除尘器是利用离心力来除尘的，离心力愈大，除尘效果愈好。在圆周运动(或曲线运动)中粉尘所受到的离心力为F=ma 所以，F=mVT/R。可见，在旋风除尘器的结构固定(R不变)、粉尘相同(m稳定)的情况下，增加旋风除尘器人口的气流速度，旋风除尘器的离心力就愈大。 旋风除尘器的进口气量为Q=3600AVT