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稱離心除塵技術利用離心力進行除塵的設備稱為旋風除塵器,亦稱旋風分離器。

旋風除塵器一個設計自從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,都會導致除塵效率的明顯降低。這個問題應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雜,對于顆粒的分離捕集機理在作出許多簡化假設后,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。