蝸殼式旋風分離器的原理與設計說明書

1、word格式文檔蝸殼式旋風分離器的原理與設計10余熱鍋爐2007.4蝸殼式旋風分離器的原理與設計杭州鍋爐集團股份有限公司王天春徐亦芳1前言循環(huán)流化床鍋爐的分離機構是循環(huán)流化床鍋爐的關鍵部件之一，其主要作用是將大 量高溫,高濃度固體物料從氣流中分離出 來,送回燃燒室，以維持燃燒室一定 的顆粒 濃度,保持良好的流態(tài)化狀態(tài)，保證燃料和 脫硫劑在多次循環(huán)，反復燃燒和 反應后使鍋爐達到理想的燃燒效率和脫硫效率因此，循環(huán)流化床鍋爐分離機構的 性能,將直接影 響整個循環(huán)流化床鍋爐的總體設計，系統(tǒng)布 置及鍋爐運行性能根 據(jù)旋風分離器的入口結構類型可以分為：圓形或圓管形入口，矩 形入口 ,"蝸殼式&q

2、uot;入口和軸向葉片入口結構.本文重點分析在循環(huán)流化床鍋爐中常用的"蝸殼式"入口結構.2蝸殼式旋風分離器的工作原理蝸殼式旋風分離器是一種利用離心力把固體顆粒從含塵氣體中分離出來的靜止機械 設備.入口含塵顆粒氣體沿頂部切向進入蝸殼式分離器后，在離心力的作用下，在分離器的邊壁沿軸向作貼壁旋轉向下運動，這時氣體中的大于切割直徑的顆 粒被分離出來，從旋風分離器下部的排灰口排出.在分離器錐體段,迫使凈化后的氣流緩慢進入分離器 內部區(qū)域,在錐體中心沿軸向逆流 向上運 動，由分離器頂部的排氣管排出.通常將分 離器的流型分為"雙旋蝸",即軸 向向下外 旋渦和軸向向上運

3、動的內旋渦.這種分離器 具有結構簡單，無運動部件， 分離效率高和壓降適中等優(yōu)點，常作為燃煤發(fā)電中循環(huán)流化床鍋爐氣固分離部件圖I蝸殼式旋風分離器示意圖蝸殼式旋風分離器的幾何尺寸皆被視為分離器的內部尺寸，指與氣流接觸面的尺寸.包括以下九個（見圖1）：a）旋風分離器本體直徑（指分離器簡 體截面的直徑）,D;b）旋風分離器蝸殼偏心距離,;c）旋風分離器總高（從分離器頂板到排灰口）,H;d）升氣管直徑，D;e）升氣管插入深度（從分離器空間頂 板算起）,s;余熱鍋爐2007.4f）入口截面的高度和寬度,分別為a和b;g）錐體段高度,H;h）排灰口直徑，Dd;2.1旋風分離器中的氣體流動圖2為一種標準的切流

4、式筒錐形逆流旋風分離器的示意圖，圖中顯示了其內部的流態(tài)狀況.氣體切向進入分離器后在分離器內部空間產生旋流運動.在旋流的外部（外旋升氣管渦）,氣體向下運動，并在中心處向上運動（內旋渦）.旋風分離器外部區(qū)域氣體 的向下 運動是至關重要的.因為,依靠氣體的向下 運動,把所分離到器壁的顆粒帶 到旋風分離 器底部.與此同時,氣體還存在一個由外旋渦到內旋渦的徑向流動，這個徑向流動在升 氣管下面的分離器沿高度方向的分布并不均勻.軸向速度切向速度/圖2切向旋風分離器及其內部流態(tài)示意圖圖2的右側給出了氣流的軸向速度和切 向速度沿徑向位置的分布圖.軸向速度圖表 明氣體在外部區(qū)域沿軸向向下運動切向速度圖表明氣體在內

5、部區(qū)域沿軸向向上運動軸向速度在中t2,線附近常 常存在一個滯留區(qū) 域，有時甚至出現(xiàn)氣體軸向速度是向下的.切向速度分布類似于 蘭金渦：外部的準自由 渦（無摩擦流體的旋轉運動，其渦流運動中 的切向速度使得 流體微元在所有徑向位置上的動量矩相同）和內部的準強制渦（渦流內 各點有相同的旋轉角速度，就像剛體旋轉一樣）.對于徑向速度沿徑向的分布規(guī)律，我們 面面知道并不太多.一般來說,徑向速度要比切 向速度小得多，且很難精確測定.但 升氣管 下口以下的徑向速度通常是由外向內，但沿 高度方向的分布是不均勻的.而 且,升氣管 下口附近的向心徑向速度最大，這與氣體的 二次流動有關.旋風分離器凹壁附近的旋流本身是不

6、穩(wěn)定的流動，因此旋流運動引起的壓力梯度將 造成旋風分離器內壁產生"二次流".靜態(tài) 壓力沿旋流的外部區(qū)域是增加的.從 頂板一直到下部的錐體整個壁面的邊界層內部都存在壓力梯度.另一方面，由于該邊界層內的 切向速度較低，其結果是在器壁附近區(qū)域的12余熱鍋爐2007.4氣團存在向心的合力，于是沿旋風分離器頂 板到錐體壁面出現(xiàn)圖3所示的內流 動.因此，這個向心的合力，是由器壁和氣團之間的摩擦阻力來平衡.在頂板附近流動的氣體沿升氣管外壁向下流動.這就造成了升氣管下口末端的徑向 速度增加,這常稱為"升氣管末端短路流",AiQ約占整個氣團的10%隨著升氣管的長度 變短,

7、比例還會提高.實驗研究表明，除 了以上邊界層的二次流動外，在旋風分離器的 渦核處還存在類似"面包卷"形狀的 二次流態(tài).這種流態(tài)會使顆粒在旋風分離器內做循環(huán)運動.圖3旋風分離器內氣體運動三維示意圖Linden最早通過實驗測量了旋風分離器 內氣體運動時的三維速度，即切向，徑向和 軸向速度(1)切向速度切向速度對于粉塵顆粒的捕集與分離起 著主導作用含塵氣體在切向速度的作 用 下，使塵粒由里向外離心沉降.排氣管以下 任一區(qū)域段上切向速度沿半徑的變化 規(guī)律可 分為三個區(qū)域,靠近旋風分離器壁面為工 區(qū),切向速度Vow為常數(shù),通常稱 為自由旋流區(qū).圖3所示分離器中，一一一 V.win:=

8、 一 Ainab式中,Q是進入旋風分離器的流量；其 余參數(shù)見圖3所示.矩形入口旋風分離器的入口收縮系數(shù)a:一一?+【(一) 一 一/)t )- 一.一 0.5D R'c是旋風分離器入口氣固兩相流中的顆粒質量與氣體質量的比值.在旋風分離器中心到"最大切向速度 面",即排氣管下部的中心區(qū)域,通常稱為強制旋流區(qū)(?區(qū)).它類似剛體旋轉運動，其切向速度與旋轉半徑r之比為一常 數(shù)，即v0esr,=常數(shù)，此常數(shù)為角速度co.余熱鍋爐2007.413計算內旋渦半徑Rcs處的氣體切向速度，其表達式為：(R/R)式中,AR為有摩擦力存在的旋風分離器內部總面積，它包括頂板，簡體和錐體表

9、面以及升氣管的外表面AR=AD0f+Ab.1+Ac.+k :?【R2畦 +2II(H Hc)+(R+lid)? 曜+(R lid)+2RxsJ是氣體的幾何平均旋轉速度，它取決于近壁處的旋轉速度和內旋渦的旋轉速度 V0cs.Muschelknautzt和Trefz定義旋風分離器雷諾數(shù)為：RiRiVp式中,p和分別表示氣體的密度和絕對粘度;V0m是氣體的幾何平均旋轉速度，?vewv.c8,在大多數(shù)度情況下，式中(v/v8rn)項是小于l的量，可以省略.這 對 于ReR值遠遠大于2000的工業(yè)用旋風分離 器而言是可行的.在工區(qū)與？區(qū)之間氣體的旋轉則表現(xiàn)為另一種性質.通常稱為半自由旋流區(qū)(II區(qū)),其

10、切向速度分布規(guī)律為v.rn=常數(shù). 無損失時指數(shù)n為l,而剛體轉動指數(shù)n為一l.在II區(qū)由于氣體與器壁之間的摩擦產生一定的損失，在低濃度和光滑的器壁測得n介于0.5,0.8之間，但在循環(huán)流化床鍋爐的高濃度下并非如此.Mexander給出n的經驗公式：,個,0.3n=l (1 一 o.67D?H)?l,0, 式中,旋風分離器直徑D的單位為m;溫度T為 熱力學溫度，單位為K;T0為室內 溫度,283K.由于沒有考慮器壁摩擦與入口濃度對旋流強度的影響，公式計算的n值偏低，影響n值的因素是很復雜的.n與Re有關,Re越大n值越趨近于l.最大切向速度面的位 置，即強制旋流的半徑主要取決于排灰管下口半徑.

11、經實驗證明，與實際測定結果接近.(2)徑向速度徑向速度遠遠小于切向與軸向速度，大 部分是向心的，只在中心渦核才有小部 分的 向外的徑向速度.CS柱面是位于升氣管下 面,直徑等于升氣管的直徑，長度止 于分離 器內表面的一個柱體假設忽略器壁附近的 徑向速度，同時假設在CS柱面 上的徑向速度是均勻分布的，則有：llnJv(R)J;VrCS=式中,D是升氣管的直徑，也是CS柱面的直徑；Hc.是CS柱面的高度;v(Rx)是 CS柱面的平均徑向速度，絕對值為vrCs.實際流動中，徑向速度沿CS不是均勻 分 布的,分布十分復雜且不易測量在升氣 管下口附近有一個徑向向內的"短氣流".部分氣

12、體在高度為He.,直徑為D的假想簡體上部區(qū)域短路進入升氣管.這種現(xiàn) 象是 導致分級效率呈現(xiàn)非理想s形曲線分布的原 因之一.柳綺年認為旋風分離器 的徑向氣流 速度分布是非軸對稱的，尤其是錐體下部，自然旋風長停止點處，靠近 排灰口附近，有 較明顯的"偏流".此外，徑向速度也不是 均勻的，尤其在排氣管下口 附近，徑向向心 速度很大，有時甚至高達5,10m/s,出現(xiàn)"短路"現(xiàn)象.這個氣流會把 顆粒拽到中心 向上流動，很快進入排氣管，對分離不利.(3)軸向速度軸向速度的分布也很復雜.在分離空間 內,一般可將氣流分為外側下行流和內 側上 行流兩個區(qū)域.上下流的分界點

13、與分離器的形狀有關.在圓筒體部分，此分界面近似呈14余熱鍋爐2007.4圓柱形,其半徑一般要稍大于排氣管的半徑.外側下行流的流量沿軸向向下逐漸變 小,約有15%,40%會進入排灰口 .大部分氣體是徑向通過軸心逐漸變成向上的內旋渦流在排灰口附近，分離出顆粒的氣體還 會通過中心返回旋風分離器被分離下來的 顆粒還會帶回分離器，這也對 分離不利外 側向下的軸向速度一般總是大于顆粒的終端沉降速度,所以旋風分離器不是垂直放置也 可以JI頤幣0jF灰.器壁表面的軸向速度Vzw:,R:,/-R-XXR 一丁亡(R R2m)'2.2旋風分離器中的顆粒流動循環(huán)流化床鍋爐進入旋風分離器的顆粒濃度一般很高當入

14、口濃度co大于極限入口濃度C0L時，進入分離空間的顆粒超出極限濃度部分在進入旋風分離器時立即被甩到 器壁上,以沉降的方式下行；而氣體攜帶的 那部分顆粒受到方向向內的 阻力和方向向外 的離心力作用，將在內旋渦流動中按照其粒徑分布進行離心分離因此，可以將旋風分離器的分離過程劃分為沉降分離和離心分離兩個過程的串聯(lián).coL=0.025)?(10co)式中,X50為切割點粒徑；Xmed為顆粒的 質量平均粒徑；當co?1時,k=0.15;當 co &t;1時,k= 一 0.11,0.101 neo 顆粒進入旋風分離器后，一部分被捕 集,其余逃 逸.進入，捕集和逃逸分別用符號M,M和M.來表示它們的

15、質量.旋風 分離器中的顆粒質量平衡關系為：Mf=M.+M.總的分離效率可簡單用旋風分離器捕集的顆粒質量與進入顆粒質量的比值來計算：M.,M.M.17 瓦叫Mf Me- Me在工業(yè)過程中，總分離效率通常是一個 最常用的評價指標但是,對表征某個具 體的旋風分離器本身性能而言，這個指標并不全面.因為它不僅取決于旋風分離器 本身，而且還取決于顆粒的粒徑及密度.用分級效率更能全面反映旋風分離器的分 離效果.旋風分離器的分離性能最好用所謂的分 級效率曲線(GEC來表征,它是指 在給定 粒徑或粒徑范圍的分離效率對于進入，捕 集及逃逸的粉料來說，如果相應 的體積或質量密度分布分別是ff(X),fc(X) 和f

16、e(X),則顆粒之間的顆粒質量平衡 如下：ff(x)dx=1fc(x)d+(1 1)fe(x)fd =崛(x)=1(x)+(1 1)dF(x)因此，對于小于給定粒徑的粉料，通過 對上式逐項積分便得到其質量平衡方程：Ff(x)=(x)+(1 17)Fe(x)分級效率定義為,粒徑在x1dx和x +1dx間,被旋風分離器捕集的顆粒與進 入顆粒的比值：M.fc(X)dx17利用上面的方程可得：,(x)17171 一 (1_17)丄（1-17）如果旋風分離器的分離是一個理想化的陡降切割，則在"臨界"或"切害粒徑處的分級效率曲線是一條垂直線在實際中得 到的是一條光滑的s形的分

17、離效率曲線 （見 圖4）.切割粒徑或x50切割點（常指"dSO切割粒徑"）被認為是分離效率等于 0.5時的顆粒粒徑.余熱鍋爐200741505050X圖4典型的呈S形的分級效率曲線示意圖X50粒徑非常類似于普通紗網或篩子 的篩孔.所有粒徑大于X50的來料將被捕集或 都被"截留"下來,而所有粒徑小于 X50的 顆粒都不會被捕集.實際上,篩子本身也呈 現(xiàn)某種非理想分離現(xiàn)象，對顆粒 粒徑不是一個理想化的陡降切割.分級效率曲線在切割粒徑附近的陡降度反映了 旋風分離器"切割銳度".用分級效率曲線在X50的斜率來表 示.顆粒的雷諾數(shù)：式中,U啪是

18、圓柱面CS上的切割粒徑顆粒的終端速度U,啪-v贏如果ReD約小于0.5,則應用斯托克斯 定律計算切割粒徑：xso=5.18【RJ上式是在半徑為Rx處利用一個簡單的，穩(wěn)定狀態(tài)下顆粒阻力與離心力的平衡 關系式 而得到的.這種情況下，阻力系數(shù)的經驗公 式:,當o.3<Rep<100oc.:當計算的顆粒粒徑在斯托克斯范圍內 時，根據(jù)Barth(1956)模型，在圓柱面CS 上,旋轉的顆粒所受到的作用力有：向外的 離心力pp()和向內的斯托克斯阻力3碌. 在離心力的計算中，氣體的密度 與顆粒的密度相比可忽略建立離心力和阻 力的平 衡方程,Barth關于旋風分離器切割粒徑的著名

19、表達式的修正式為：廠一一而一Xso般在0.91.4的范圍內.Muschelknautz和Trefz認為大約入口氣量的10%走旋風分離器的短環(huán)路,這部 分氣量沿著旋風分離器的頂板和升氣管的外壁以螺旋 方式進入升氣管而排出.這部分氣 量一般占 入口氣量Q的4%16%平均值是10%,其余約90%勺入口氣量Q沿器壁內 流動并 由外旋渦進入內旋渦.確定切割粒徑后,則用Dirgo和Leith (1985)函數(shù)來擬合分級效率這個曲線(參 見 Overcamp和 Mantha,1998)有：1(x)= ITI 常取 6.4.()首先按照顆粒粒徑分布劃分為 N個粒度級的質量組分，每個質量組分之和構成 了全部顆粒

20、質量；然后用每個質量百分數(shù)乘以 該組分平均粒徑下的捕集效率(分級 效率)，分級效率是從分級效率曲線計算而得的.所有N個粒度級組分的總和就得 到總效率.其表達式為：?r/i?zhMFi,式中,zhMFi是第i個組 分的質量百分數(shù).此時旋風分離器的總效率為：r/=(? 一)+()i 姍；式中,zhMFi是第i組分的質量百分數(shù)；r/i是第i粒度級組分的捕集效率2.3旋風分離器中的壓降在旋風分離器中，當忽略流體摩擦時，16余熱鍋爐2007.4根據(jù)伯努利方程，流場中的靜態(tài)壓力和動態(tài)壓力是可以轉換的.在速度高的地方，靜態(tài) 壓力低.反之，在速度低的地方，靜態(tài) 壓力 高.在實際流動中，由于摩擦的影響，機械 能

21、量的摩擦耗散損失將造成伯努利 三項式之和沿流動方向減少.根據(jù)Muschelknautz模型,旋風分離器"壓降"指的是包括靜壓和動壓之和的降 低.壓降分為三部分：進口損失,旋風分離器本 體分離空間的損失和升氣管內的損 失.在旋風分離器進入通道內氣固兩相混合物必須從外部的低速區(qū)加速運動后，再進入 旋風分離器本體中.假定在顆粒和氣體之間 的"滑移"速度忽略不計,則加速區(qū) 的損失為：(1+c0)式中,(1+co)p是從加速區(qū)vl加速到v2的氣固混合物的密度.旋風分離器本體中的能量損失比較高，主要是氣固兩相與器壁摩擦損失和旋風 分離 器的內部旋轉損失造成的.壁面的

22、摩擦損失 越大，導致旋流強度越弱.在高含 塵濃度的初級旋風分離器中，壁面摩擦阻力引起的壁面能量損失占總壓力降的重 要部分.氣固兩 相與器壁摩擦損失，即旋風分離器中的損失 表示為：ADfARtO(VOwVOc8)y 一 2X O.9Q旋轉渦核在升氣管中的損失Px:了如因此，旋風分離器總壓力損失是人口加速損失,器壁摩擦損失和旋轉渦核在升氣管中損失的總和：?P=?Pa+?Pbod+?PMuschelknautz基于實驗給出摩擦系數(shù)f的表達式,分為兩部分,一部分是純氣 流的 旋風分離器摩擦系數(shù)fair;另外一部分是考 慮了粉料影響的摩擦系數(shù)fd.總 摩擦系數(shù)的表達式變?yōu)椋篺=+fdt+o.（是/t%r

23、p項表示器壁上流動顆粒灰?guī)У亩逊e密度或器壁上流動顆粒層的堆積密度，它 約 等于0.3 0.5pbLI1k.k是顆粒靜止狀態(tài)下 堆積密度.在缺乏資料時,可以設定 p出=O.4p.為弗勞得數(shù)，其表達式為：VI,vx是升氣管進口氣體的表觀軸向進口速度.3標準切流式蝸殼，筒錐型旋風分離器設計要點循環(huán)流化床鍋爐的分離機構必須滿足下列幾個要求:?能夠在高溫情況下正常連續(xù)工作;?能夠滿足極高濃度載粒氣流的分離,因為進入分離裝置的固體顆粒含量可達550kg/m3;?具有低阻性,因為分離裝置 的阻力增大勢必要提高風機的壓頭，增加能 耗;?具有較高的分離效率，實際循 環(huán)倍率在很大程度上是靠分離器的效率來保證的；？

24、能夠與鍋爐設計的流程相適應 使鍋爐結 構緊湊,易于設計我們在設計循環(huán)流化床鍋爐的旋風分離 器時,不但要考慮含固體煙氣的溫度高 流量大及濃度高的特點，而且其結構還受鍋爐 柱子距離的限制，不能無限制加大旋 風分離 器的直徑.所以蝸殼式旋風分離器是目前工業(yè)應用中常選擇的型式人口設計旋風分離器的切向人口結構有矩形人口 和圓管人口兩種由于圓管人口要過渡 到旋風分離器筒體的矩形人口，設計時需要增加一個像文丘里流量計（收縮角不超過21.,余熱鍋爐2007.417擴散角不超過15.）那樣的過渡段，而且長 度不能太短，否則導致顆粒的結垢及 旋風分 離器人口局部區(qū)域的沖蝕磨損加劇.所以常 選用橫截面是矩形的流通人

25、口 . 這種矩形人 口可以與旋風分離器筒體的外壁平齊地結合成一體.如果人口面積相當大或者粉料濃度 比較高時，則最好在徑向方向增加人口面 積.為使人口與旋風分離器本體的外壁光滑 地結合在一起，需要逐漸收縮使外半徑 逐漸 過渡到與旋風分離器本體的外徑一致，這就 是"蝸殼"式人口結構.這種結構又 分為圓 筒環(huán)繞式蝸殼和"對數(shù)"螺旋式蝸殼.圓筒 環(huán)繞式蝸殼分為90,180.,270. 和360四種,后一種結構制造相對要復雜，所以在循 環(huán)流化床鍋爐中常選用前一 種結構中的180.蝸殼人口結構.這種蝸殼式人口結構緊湊，氣流從人口 進入到旋風分離器本體內部是一個較平

26、穩(wěn)的 氣體動力學過渡過程，同時也對人口高濃度 氣流中的顆粒提供了一定的預分 離空間.在 處理大氣量時，能避免人口的氣流直接沖刷升氣管外壁，不但能防止流體流動的湍流擾 動和可能產生的沖蝕問題，而且也減小了氣 流中顆粒對于旋風分 離器壁的碰撞，降低了顆粒的反彈和返混.蝸殼式人口結構增大旋 風分離器人口半 徑,導致進入流體的旋轉動 量增加,旋渦的旋轉速度增加，切割粒徑減 小,同時導致 總壓力損失的增加.由于受空間和能耗的限制，"蝸殼式"人口結構不能無限制擴大.由于旋風分離 器 的磨損與氣體速度的四次方成正比,所以工 程上設計速度一般在18m/s,26m/s. 當處 理的顆粒具有高

27、磨損性時，選擇過高的人口 速度，會急劇增加沖蝕磨損，尤其 是對旋風分離器本體或錐體段下部的磨損.（2）旋風分離器長度旋風分離器不能任意長.如果太長,旋 渦就會在分離器本體的某一位置結束.這 一點稱為"自然轉折點",或稱為旋渦的"端 點"或"尾端",而將這一點到分離器升氣 管末端之間的距離稱為自然旋風長（如圖5所示）,這一開拓性的工作是由Alexande （1949）來提出的.如果在透明旋風分離器的內壁上存在運動的顆粒，就可以清楚地看到旋渦端部的灰環(huán).直到現(xiàn)在,還不能確定旋渦端點的準確特性.有關文獻和旋 風分離 器研究人員對這一現(xiàn)象解釋

28、有以下兩種：一是認為旋渦的端部是軸對稱的， 端部代表一 種回流"氣泡"運動；另一種觀點認為旋渦的端點會附在側壁上（即旋渦核是彎曲的）,且沿壁面高速旋轉（見圖5）.在液體旋風 分離器內，可以很容易觀察 到這種旋渦旋進 現(xiàn)象,而渦核中存在氣泡.盡管旋渦可能附 在分離器下部壁面和旋 轉擺動,旋渦并不能 在軸向某一點停止，準確地說,應是一個 面.該主旋渦會在它的 下游誘發(fā)一個二次旋渦.這種現(xiàn)象稱為流體耦合.Ln圖5自然旋風長示意圖基于旋渦長度就是有限分離空間長度這一假設,有人會認為自然旋渦長度可以等同 旋風分離器的實際長度，實際不全對. 實驗結果表明當旋渦端點位于筒錐形旋風分離器

29、的錐體段時，有效長度減少引起 的分離性能18余熱鍋爐2007.4下降要比預想的大得多.所以應避免旋渦端 部位于錐體上.當旋渦位于分離器 的底面 時，這個平面的固體顆粒存在明顯的返混現(xiàn)象，當然也影響到旋風分離器的切割直徑除了對分離性能有不利影響外，旋渦端部在旋風分離器內也會引起結垢 和堵塞現(xiàn) 象，因為固體顆粒在旋渦端部以下位置的運動減弱.當進入旋風分離器內部時,可以確 定旋渦端部的位置.如果在壁面，則會發(fā)現(xiàn) 沿分離器的錐體或簡體段 出現(xiàn)壁面沉積物，或拋光環(huán)或磨成環(huán)形溝槽，當然這與粉料的磨蝕性有關.磨損嚴 重時會損壞旋風分離器的下部.旋渦端部的位置是難以通過模型進行分 析確定的.到現(xiàn)在為止，最著名

30、的計算 自然 旋風長的公式是由 Alexander提出的：Lri=2.3Dx()Btitmer(1999)認為上式主要適用于直徑很小的旋風分離器.當旋風分離器的 直徑為幾米和整個雷諾數(shù)范圍內如何確定旋渦末端位置仍然沒有解決.旋風分離器長度是如何確定的，現(xiàn)在還 不能給出一個一般性的回答.各個廠家 選擇 也不一樣.旋風分離器長度的選擇是在可靠性(旋渦不應該在器壁上終止)和分離性能 之間的一個折衷.在其他情況相同時，增加 旋風分離器長度將能逐漸提高 分離性能并降低壓降.Maclean等人申請的專利(1978),聲稱使用這個長度的優(yōu)點是使分離性能更好和磨損更小.旋風分離器最優(yōu)設計長度為:一1.09_/

31、1.X+4.49UA| n式中,Ax和Ai分別是升氣管和煙氣人口的橫截面積.(3)升氣管設計在旋風分離器的頂部設有升氣管，它是一個簡單的空心圓筒體，與外面的旋風分離 器簡體同心，它的內插長度大約延伸 至人口中部左右其作用是將分離后的"干凈"氣體從旋風分離器頂部排出，然后排 人尾部的 豎井煙道中由于旋風分離器的切割直徑和 壓力損失與升氣管的直徑密 切相關,它常常被稱為旋風分離器的核心參數(shù)般情況下是把升氣管的長度延伸到人口的中部位置這種升氣管的優(yōu)點是升氣管短,制造費用較少，重量輕,通過旋風分離 器切向人口檢查和維修比較方便；由于 升氣 管短,對升氣管與旋風分離器頂板連接的焊縫所

32、施加的應力較??；也會使總壓力損失稍 微減小但是升氣管插入長度是人口高度的一半,或者更小，一部分氣固流體將從人口 直接進入升氣管走"短路",使旋風分離 器的分離性能下降反之，如果把升氣管延伸 到人口底板，關于費用，重量,檢查的 容易性,應力，壓力損失和"短路"等一系列問 題將產生與上述剛好相反的結果由 于繞升氣管的流動氣體將對升氣管產生沖擊，并引起升氣管的側向振動在升氣管 與旋風分離 器頂板連接的圓周部位，這個振動能導致疲 勞裂縫.裂縫將造成氣體" 短路",即直接從旋風分離器頂板排出如果不及時解決，則會導致升氣管與頂板的 完全開裂,并掉

33、人旋風分離器的底部.把升氣管設計成下小上大的錐形結構，可以把凈化的氣流的一部分旋轉能量轉 換為 靜壓力.基于Muschelk naum Brunn er (1967)提供的數(shù)據(jù),采用這種結構,內 旋 渦壓力損失減少15%,20%.(4)旋風分離器的磨損當旋風分離器分離煤，砂，飛灰,焦等 磨蝕性顆粒時，磨損是造成非計劃性停爐的 主要原因之一所以侵蝕磨損是工廠運行和維修部門最關心的問題蝸殼式旋風分離器特別容易磨損的部位包括人口 "目標區(qū)域"，錐體下部和排灰口余熱鍋爐2007.419上部區(qū)域.入VI"目標區(qū)域"指的是顆粒進 入旋風分離器的入VI方向看到的蝸 殼部分.在這個區(qū)域內，固體顆粒（尤其是大的顆 粒）并不沿氣體流線方向運動，而 是穿過氣體流線向旋風分離器的簡體壁面沖擊.磨損 最嚴重的部位位于顆粒沖擊方向和 簡體壁面 的夾角為20.的區(qū)域.然后磨損沿軸向迅速 變緩，并且一直降低到旋風分 離器筒錐結合 處達到最小值，氣流旋渦在錐體下部附壁停 止.磨損率又沿軸向