旋风除尘器

旋风除尘器是除尘装置的一类。除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器的各个部件都有确定的尺寸比例，每一个比例关系的变动，都能影响旋风除尘器的效率和压力损失，其中除尘器直径、进气口尺寸、排气管直径为主要影响因素。在使用时应注意，当超过某一界，有利因素也能转化为不利因素。

旋风除尘器是由进气管、排气管、圆筒体、圆锥体和灰斗组成。旋风除尘器的结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用于从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的5～2500倍。

在机械式除尘器中，旋风式除尘器是效率不错的一种。它适用于非黏性及非纤维性粉尘的除去，大多用来除去5μm以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3μm的粒子也具有80～85%的除尘效率。

旋风除尘器下部的严密性是影响除尘效率的又一个重要因素。含尘气体进入旋风除尘器后，沿外壁自上而下作螺旋形旋转运动，这股向下旋转的气流到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转。旋风除尘器内的压力分布，是轴向各断面的压力变化较小，径向的压力变化较大(主要指静压)，这是由气流的轴向速度和径向速度的分布决定的。气流在筒内作圆周运动，外侧的压力高于内侧，而在外壁附近静压高，轴心处静压低。即使旋风除尘器在正压下运动，轴心处也为负压，且一直延伸到排灰口处的负压大的，稍不严密，就会产生较大的漏风，已沉集下来的粉尘势必被上升气流带出排气管。所以，要使除尘效率达到设计要求，就要确定排灰口的严密性，并在确定排灰口的严密性的情况下，及时去除除尘器锥体底部的粉尘，若不能连续及时地排出，浓度好粉尘就会在底部流转，导致锥体过度磨损。

旋风除尘器技术要求：

1、注意易磨损部位如外筒内壁的变化。

2、含尘气体温度变化或湿度降低时注意粉尘的附着、堵塞和腐蚀现象。

3、注意压差变化和排出烟色状况。因为磨损和腐蚀会使除尘器穿孔和导致粉尘排放，于是除尘效 率下降、排气烟色恶化、压差发生变化。

4、注意旋风除尘器各部位的气密性，检查旋风筒气体流量和集尘浓度的变化。

在旋风除尘器尺寸和结构定型的情况下，其除尘效率关键在于运行因素的影响。

1、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，式中，F——离心力，N；m——粉尘的质量，kg；a——粉尘离心加速度，m/s2。因为，a=VT2/R，式中，VT——尘粒的切向速度，m/s；R——气流的旋转半径，m， 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。

旋风除尘器的进货气量为Q=3600AVT，式中，Q——旋风除尘器的进货气量， m3/h； A——旋风除尘器的进货截面积，m2。所以，在结构固定(R不变，A不变)、粉尘相同(m稳定)的情况下，除尘器人口的气流速度与进货气量成正比，而旋风除尘器的进货气量是由引风机的进风量决定的。

可见，提高进风口气流速度，可增大除尘器内气流的切向速度，使粉尘受到的离心力增加，有利提高其除尘效率， 同时，也可提高处理含尘风量。但进风口气流速度提高，径向和轴向速度也随之增大，紊流的影响增大。对每一种特定的粉尘旋风除尘器都有一个临界进风口气流速度，当超过这个风速后，紊流的影响比分离作用增加的快，使部分已分离的粉尘重新被带走，影响除尘效果。另外，进风口气流增加，除尘阻力也会急剧上升，压损增大，电耗增加。综合考虑旋风除尘器的除尘效果和经济性，进风口的气流速度控制在12~20 m/s之间，不超过25m/s，一般选14m/s为宜。

2、粉尘的状况

粉尘颗粒大小是影响出口浓度的关键因素。处于旋风除尘器外旋流的粉尘，在径向同时受到两种力的作用，一是由旋转气流的切向速度所产生的离心力，使粉尘受到向外的推移作用；另一个是由旋转气流的径向速度所产生的向心力，使粉尘受到向内的推移作用。在内、外旋流的交界面上，如果切向速度产生的离心力大于径向速度产生的向心力，则粉尘在惯性离心力的推动下向外壁移动，从而被分离出来；如果切向速度产生的离心力小于径向速度产生的向心力，则粉尘在向心力的推动下进入内旋流，经排风管排出。如果切向速度产生的离心力等于径向速度产生的向心力，即作用在粉尘颗粒上的外力等于零，从理论上讲，粉尘应在交界面上不停地旋转。实际上由于气流处于紊流状态及各种随机因素的影响，处于这种状态的粉尘有50%的可能进入内旋流，有50%的可能向外壁移动，除尘效率应为50%。此时分离的临界粉尘颗粒称为分割粒径。这时，内、外旋流的交界面就象一张孔径为分割粒径的筛网，大于分割粒径的粉尘被筛网截留并捕集下来，小于分割粒径的粉尘，则通过筛网从排风管中排出。

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。当粉尘的粒径和切向速度愈大，径向速度和排风管的直径愈小时，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，同时，大颗粒向器壁移动过程中也会将小颗粒挟带至器壁或撞击而被分离。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90%。

根据除尘效率计算公式η=(1- So/Si)×90%，式中，η——除尘效率；So——出口处的粉尘的流人量，kg/h；Si——进货处的粉尘的流人量，kg/h。

因为旋风除尘器的除尘效率不可能为90%，当进货粉尘流人量增加后，除尘效率虽有提高，排气管排出粉尘的适当量也会增加。所以，要使排放口的粉尘浓度降低，则要降低入口粉尘浓度，可采取多个旋风除尘器串联使用的多级除尘方式，达到减少排放的目的。