旋風分離器

旋風分離器

氣流在做旋轉(zhuǎn)運動時,氣流中的粉塵顆粒會因受離心力的作用從氣流中分離出來。利用離心力進行除塵的技術(shù)稱離心除塵技術(shù)利用離心力進行除塵的設(shè)備稱為旋風除塵器,亦稱旋風分離器。

旋風除塵器一個設(shè)計自從1886年被批準以來已有100多年的歷史。100多年來對旋風除塵器的開發(fā)研究從未停止,因此旋風除塵器型式繁多,應(yīng)用廣泛。

旋風除塵器是含塵氣體沿切線方向進入裝置后,由于離心力的作用將塵粒從氣體中分離出來,從而達到煙氣除塵的目的。旋風除塵器中的氣流要反復(fù)旋轉(zhuǎn)許多圈,且氣流旋轉(zhuǎn)的線速度也很快,因此旋轉(zhuǎn)氣流中粒子受到的離心力比重力大得多。對于小直徑高阻力的旋風除塵器,離心力比重力可大至2500倍。對于大直徑、低阻力的旋風除塵器,離心力比重力也大5倍以上。

旋風除塵器具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、造價和運行費較低、對于大于10m的粉塵有較高的分離效率等優(yōu)點,所以在工業(yè)部門有著廣泛的應(yīng)用。對要求不高的場所,全靠旋風除塵器除塵;對要求較高的場所,常把它作為多級除塵系統(tǒng)的一級。

離心式除塵工作原理

旋風除塵器由帶錐形底的外圓筒、進氣管、排氣管(內(nèi)圓筒)、圓錐筒、貯灰箱和排灰閥6部分組成。排氣管插入外圓筒形成內(nèi)圓筒,進氣管與外圓相切,外圓筒下部是圓錐筒,圓錐筒下部是貯灰箱。

含塵氣流以14~24m/s的高速度從進氣口進入后,由于受到外圓筒上蓋及內(nèi)圓筒壁的限流,迫使氣流做自上而下的旋轉(zhuǎn)運動,通常把這種運動稱為外旋流。在氣流旋轉(zhuǎn)過程中形成很大的離心力塵粒在離心力的作用下,逐漸被甩向外壁,并在重力的作用下沿外壁面旋轉(zhuǎn)下落,直至貯灰箱。旋轉(zhuǎn)下降的外旋流因受到錐體收縮的影響漸漸向中心匯集,下降到一定程度時,開始返回上升,形成一股自下而上的旋轉(zhuǎn)運動,一般把這種運動稱為內(nèi)旋流。內(nèi)旋流不含大顆粒粉塵,所以比較干凈,可以經(jīng)內(nèi)筒排向大氣。但是,由于內(nèi)、外兩旋轉(zhuǎn)氣流的互相干擾和滲透,容易把沉于底部的塵粉又帶起,其中一部分細小的粒子又被帶走。這就是除塵器內(nèi)的二次飛揚現(xiàn)象。為減少二次飛揚,提高除塵效率,在圓錐體下部往往設(shè)置阻氣排塵裝置。其實,塵粒在旋風除塵器內(nèi)的運動是很復(fù)雜的。它不僅有圓周運動、徑向運動和軸向運動,而且在塵粒沉降過程中還有線速度的變化和離心加速度的變化,因此,不應(yīng)把旋風除塵器的工作原理看得過于簡單。研究表明,在旋風除塵器內(nèi),外旋流逐漸向下旋轉(zhuǎn),內(nèi)旋流逐漸向上旋轉(zhuǎn)。向上與向下旋轉(zhuǎn)氣流分界面上各點的軸向速度為零,分界面以外的氣流切線速度隨其與軸心距離的減小而加大,越接近軸心切線速度越大。分界面以內(nèi)的氣流切向速度隨其與軸心距離的減小而降低。值得注意的是,旋風除塵器內(nèi)氣流徑向速度方向與塵粒的徑向速度方向相反，粉塵粒子由內(nèi)向外運動,氣體則由外向軸心流動。由于氣流旋轉(zhuǎn)的原因,旋風除塵器內(nèi)壓強越接近軸心處越低,即使設(shè)備在正壓操作下,軸心處仍處在負壓狀態(tài)。因此,在排塵管至貯灰箱之間有任何漏風,都會導(dǎo)致除塵效率的明顯降低。這個問題應(yīng)引起除塵器制造廠家和使用單位的充分注意。

旋風除塵器內(nèi)的氣流及顆粒運動十分復(fù)雜,對于顆粒的分離捕集機理在作出許多簡化假設(shè)后,形成各種不同的分離機理模型,主要有轉(zhuǎn)圈理論、平衡軌道理論及邊界層分離理論等。