環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4_旋風(fēng)除塵器

1、環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)劉敏毅旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵器也稱作離心力除塵器，是利用含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力把塵粒從氣體中分離出來的裝置。在通常情況下，旋風(fēng)除塵器能捕集5m以上的塵粒，其除塵效率可達(dá)90%以上。n1、旋風(fēng)除塵器的工作原理和分離理論n（1）工作原理 （2）氣體流動(dòng)狀況（3）臨界粒徑與分離理論n2、旋風(fēng)除塵器的分類n3、旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算n4、影響旋風(fēng)除塵器性能的主要因素n（1）幾何尺寸（2）操作條件 （3）固體粉塵的物理性質(zhì)n5、旋風(fēng)除塵器的選用與運(yùn)行維護(hù)n（1）旋風(fēng)除塵器的型號(hào)（2）旋風(fēng)除塵器的選用（3）旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容n1、旋風(fēng)除塵器的工作原理和分離理論n普通旋風(fēng)除塵器是由

2、進(jìn)氣筒、筒體、錐體和排氣管等組成n氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：外渦旋.少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域n旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋n上渦旋氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后被到達(dá)頂部的上升氣流從排出管排出。n氣流運(yùn)動(dòng)包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度n切向速度決定氣流質(zhì)點(diǎn)離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁n到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗n切向速度n外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n次方n此處n1, 稱為渦流指數(shù)0hn：2、旋風(fēng)除塵器內(nèi)的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)旋風(fēng)

3、除塵器交界面性能交界圓柱面的高度3/ 1203 . 2ADdlheedd7 . 00n 交界圓柱面的直徑交界圓柱面的切向速度nTdDvv010n在內(nèi)、外渦旋的交接面上，當(dāng)FC=FD時(shí)，有n所以分割粒徑的表達(dá)式為ndc50越小，說明除塵效率越高，性能越好。旋風(fēng)除塵器的除塵效率隨切向速度和粉塵密度的增加、徑向速度和排出管直徑的減小而增加，其中起主要作用的是切向速度。n徑向速度n假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進(jìn)入內(nèi)渦旋，則平均徑向速度r0和h0分別為交界圓柱面的半徑和高度n壓力分布n旋風(fēng)除塵器內(nèi)的全壓和靜壓的徑向變化非常顯著，由外壁向軸心逐漸降低，周新出靜壓為負(fù)值，負(fù)壓一直延伸到錐體底部后達(dá)到負(fù)

4、壓最大值（-300Pa）。有圖是除塵器在正壓（900Pa）條件下得到 如果除塵器在負(fù)壓下工作，其底部的負(fù)壓值會(huì)更大。所以，旋風(fēng)除塵器底部一定要保持嚴(yán)密，如果不嚴(yán)密就會(huì)從底部吸入大量外部空氣，形成一股上升氣流，將已分離出來的一部分粉塵重新帶出除塵器，使除塵效率大幅度降低。旋風(fēng)除塵器的性能指標(biāo)計(jì)算分割直徑是確定除塵效率的基礎(chǔ) （一）旋風(fēng)除塵器的除塵效率n1.分割直徑 （1）分級(jí)效率為50%的粉塵粒徑為半分離直徑或分割直徑dc50。 （2）臨界粒徑dc愈小，除塵效率愈高。 （3）一般而言：dp(100%)2-3dc(50%)n2、旋風(fēng)除塵器的分級(jí)效率 指除塵裝置對(duì)某一粒徑dPi或粒徑間隔dPi至dP

5、i+dp內(nèi)粉塵的除塵效率。%1000GGcd旋風(fēng)除塵器分級(jí)效率曲線n對(duì)于球形粒子ndc確定后，雷思一利希特模式計(jì)算其它粒子的分級(jí)效率1150693.0exp1ncpdddD旋風(fēng)器的直徑 n3、分級(jí)效率與總除塵效率關(guān)系dinipiTf1fdi 是指入口處某一粒徑的粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。 22/1/cPicPiidddd（二）旋風(fēng)除塵器的壓力損失 旋風(fēng)除塵器型式旋風(fēng)除塵器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8：局部阻力系數(shù)A：旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積 de：旋風(fēng)除塵器排出口直徑n旋風(fēng)除塵器的壓力損失特點(diǎn)：n相對(duì)尺寸對(duì)壓力損失影響較大，除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時(shí)，幾何

6、相似放大或縮小，壓力損失基本不變 。n操作運(yùn)行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa 。 （1）高效旋風(fēng)除塵器：筒體直徑較?。?5%。K=6-13.5（2）高流量旋風(fēng)除塵器：直徑較大（1.2-3.6m），處理流量大。除塵效率：50-80%。K90XLP/B14-18XLK10-20900-120088-92筒體直徑：200mm-1000mm筒體高度H：直筒部分是直徑的1-2倍，錐體部分是直徑的1-3倍 軸向進(jìn)口：靠近中心處分離效果差（小型） 漸開線進(jìn)口：處理量大，壓力損失小旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口 螺旋面進(jìn)口 切向進(jìn)口影響旋風(fēng)除塵器性能的因素（一）結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)口管：圓形、矩形 b=(0.2-0.25)D0

7、 a=(0.4-0.75) D0 排氣管：直徑越小，除塵效率越高，壓力損失越大，筒體直徑的0.3-0.5。排氣管下端與進(jìn)氣管的下緣平齊或稍低卸灰裝置：漏風(fēng)量1%，效率降低5%；漏風(fēng)量5%，效率降低15%；漏風(fēng)量15%，效率極低n比例尺寸對(duì)性能的影響比例變化比例變化性能趨向性能趨向投資趨向投資趨向壓力損失壓力損失效率效率增大旋風(fēng)除塵器直徑增大旋風(fēng)除塵器直徑降低降低降低降低提高提高加長筒體加長筒體稍有降低稍有降低提高提高提高提高增大入口面積（流量不變?cè)龃笕肟诿娣e（流量不變）降低降低降低降低增大入口面積（速度不變）增大入口面積（速度不變）提高提高降低降低降低降低加長錐體加長錐體稍有降低稍有降低提高提

8、高提高提高增大錐體的排出孔增大錐體的排出孔稍有降低稍有降低提高或降低提高或降低減小錐體的排出孔減小錐體的排出孔稍有提高稍有提高提高或降低提高或降低加長排出管伸入器內(nèi)的長度加長排出管伸入器內(nèi)的長度提高提高提高或降低提高或降低提高提高增大排氣管管徑增大排氣管管徑降低降低降低降低提高提高（二）操作條件211221)(100100QQ)(22212121QTTQPP212121)(100100TPKQP2分散度高而黏著性很?。?0m，顆粒含量30-40%，含濕量1%）效果不好，細(xì)顆粒量不變，含濕量5%-10%，效果較好。182. 01221)(100100SSCC212p1p21)-(10010012

9、9. 2013. 00SCPP旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)步驟n(1)首先通過計(jì)算來確定需要處理的氣體量。當(dāng)氣體溫度。密度、水蒸氣含量等變化較大時(shí)，要對(duì)氣體量進(jìn)行換算。n(2)根據(jù)需要處理的氣體量確定除塵器進(jìn)口氣流速度。進(jìn)而確定旋風(fēng)式除塵器是否并聯(lián)使用。n(3)由選定的含塵砌體進(jìn)口速度和需要處理含塵氣體量計(jì)算旋風(fēng)除塵器入口截面積，再由旋風(fēng)除塵器各部分尺寸比例關(guān)系選出除塵器。36004QD確定各部分幾何尺寸A3A2A23/A2/A5 . 2/A75. 1 /A尺寸名稱尺寸名稱XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口寬度，入口寬度，b入口高度，入口高度，h筒體直徑，筒體直徑，D上上3.85b下下0.7D3.3

10、3b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直徑，排出筒直徑，de上上0.6D下下0.6D0.6D0.6D0.58D筒體長度，筒體長度，L上上1.35D下下1.0D1.7D2.26D1.6D錐體長度，錐體長度，H上上0.50D下下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直徑，灰口直徑，d10.296D0.43D0.3D0.145D進(jìn)口進(jìn)口速度速度為右為右值時(shí)值時(shí)的壓的壓力損力損失失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1

11、740）990（1110）A75. 1n（4）按給定條件計(jì)算旋風(fēng)式除塵器的分離界面粉塵粒徑和預(yù)期達(dá)到的除塵效率，計(jì)算除塵器的壓力損失。交界圓柱面的高度3/ 1203 . 2ADdlheedd7 . 00交界圓柱面的直徑交界圓柱面的切向速度nTdDvv010002hrQvr平均徑向速度3 .014.028367.011TDn渦流指數(shù)分割粒徑i22/1/cPicPiiddddn： 除塵效率2p0rtr18cd壓力損失n(5)旋風(fēng)式除塵器必須設(shè)置氣密性好的卸塵閥，以防除塵器本體下部漏風(fēng)、保證除塵效果。n(6)并聯(lián)使用時(shí)旋風(fēng)式除塵器必須是同型號(hào)、同規(guī)格，并需要合理地設(shè)計(jì)連接風(fēng)管，使每個(gè)除塵器處理的氣體

12、量相等，以免除塵器之間產(chǎn)生串流現(xiàn)象而降低除塵效率。機(jī)械式除塵器案例 某工廠一臺(tái)鍋爐，風(fēng)量10000m3/h，煙氣溫度300，粉塵密度4.5g/m3，煙塵密度2000kg/m3，經(jīng)測(cè)試，粉塵粒徑分布如表1所示。要求經(jīng)除塵裝置后粉塵排放濃度為0.8g/m3，壓力損失不大于2000Pa。粒徑范圍（m ）平均粒徑（ m）質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分布()809013機(jī)械式除塵器案例 設(shè)計(jì)一鍋爐煙氣除塵用的除塵器，已知煙氣量Q=0.778m3/s，煙氣溫度t=150，煙塵真密度=2100kg/m3,要求除去50m以上的球形顆粒的煙塵。重力沉降室設(shè)計(jì)步驟n（1）氣體水平流速計(jì)算gpL6kgdpK：流線系數(shù)，10-20，隨

13、塵粒直徑的減小而遞增n（2）塵粒沉降速度的確定（100m，通常采用stokes區(qū)的沉降速度公式）18g)-(gp2pcdv ndpdn（6）求長度cvHvL n（7）校核LgvHdgp)min(18n（3）確定有效截面積BHVQFn（4）定高度 FFH5 . 0n（5）求寬度HFBn除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè).張殿印,王純.化學(xué)工業(yè)出版社n環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)大氣污染控制設(shè)備.周興求.化學(xué)工業(yè)出版社旋風(fēng)除塵器串聯(lián) 旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用的目的是提高凈化效果。串聯(lián)使用的旋風(fēng)除塵器，可以是同類型的，也可以是不同類型的；可以用同一直徑的，也可以用不同直徑的。其中以同類型、同直徑旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用效果最差，故較少采用。

14、串聯(lián)方式以組成機(jī)組形式為最好，可以減少阻力消耗。 圖3-22為同直徑、不同錐體長度的三級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)除塵器機(jī)組示意圖。這種組合方式的優(yōu)點(diǎn)是布置緊湊，阻力消耗較小。第一節(jié)的錐體部長度較短，可捕集粗顆粒粉塵，第二、第三級(jí)錐體部長度逐級(jí)增長，可逐級(jí)捕集較細(xì)顆粒的n旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用的布置和設(shè)計(jì)原則是： (1)一般應(yīng)將高效率除塵器作為后級(jí)。 (2)配置上力求緊湊，管道連接方便，阻力消耗小。 (3)氣體處理量決定于第一級(jí)旋風(fēng)除塵器的處理量。 (4)總阻力為氣體流程上的所有除塵器阻力和連接件阻力的總和。但是應(yīng)考慮除塵器連接處的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜氣流的影響。選擇通風(fēng)機(jī)時(shí)，其阻力損失應(yīng)將上述總阻值增加10-20，對(duì)于分開串聯(lián)設(shè)置并連接件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜者取其上限值，對(duì)于串聯(lián)器組及連接較簡(jiǎn)單者取其下限值。n n為了處理高粉塵負(fù)荷，旋風(fēng)除塵器也可以和其他除塵設(shè)備串聯(lián)使用，如用作織物過濾器，電除塵器和濕式除塵器的前級(jí)預(yù)除塵器。旋風(fēng)除塵器并聯(lián)n1、多管旋風(fēng)除塵器是指多個(gè)旋風(fēng)除塵器并聯(lián)使用組成一體，并共用進(jìn)氣室和排氣室，以及共用灰斗，而形成多管除塵器。多管旋風(fēng)除塵器中每個(gè)旋風(fēng)子應(yīng)大小適中，數(shù)量適中，內(nèi)徑不宜太小，否則容易堵塞。旋風(fēng)子造成含塵氣體旋轉(zhuǎn)并分離，通常具有較小的直徑和較高的除塵效率，適用于捕集10m以