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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13一旁路分离室4—分离口25—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。