旋风除尘器的设计1hdsz.docx

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1、摘要 针对工业通风除尘用旋风除尘器应用，介绍了旋风器的结构组成及改进措施，简述了单体使用和多筒多管组合技术注意问题和选择计算方法，文中给出了多种旋风器结构参数和技术参数。关键词 旋风除尘器 选择计算 通风除尘1 引言旋风除尘器（简称旋风器）与其他除尘器相比，具有结构简单、造价便宜、维护管理方便以及适用面宽的特点。旋风器适用于工业炉窑烟气除尘和工厂通风除尘；工业气力输送系统气固两相分离与物料气力烘干回收。高性能的旋风器对于输送、破碎、卸料、包装、清扫等工业生产过程产生的含尘气体除尘效率可以达到95%98%，对于燃煤炉窑产笺烟尘除尘效率可以达到92%95%。旋风器亦可以作为高浓度除尘系统的预除尘器

2、，与其他类型高效除尘器合用。旋风器具有可以适宜和于高温高压含尘气体除尘的特点。旋风器的类型有切流反转式、轴流反转式、直流式等。工厂通风除尘使用的主要是切流反转式旋风器。2 旋风器结构21 单体基本结构单体基本结构参见图1，含尘气体通过进口起旋器产生旋转气流，粉尘在离心力作用下脱离气流和筒锥体边壁运动，到达壁附近的粉尘在气流的作用下进入收尘灰斗，去除了粉尘的气体汇向轴心区域由排气芯管排出。图1 旋风器结构示意图22 结构改进措施旋风器在长期使用中，为了达到低阻高效性能其结构不断进行改进，改进措施主要有：（1）进气通道由切向进气改为回转通道进气，通过改变含尘气体的浓度分布、减少短路流排尘量。回转通

3、道在90左右时阻力较小。（2）把传统的单进口改为多进口，有效地改进旋转流气流偏心，同时旋风器阻力显著下降。（3）在筒锥体上加排尘通道，防止到达壁面的粉尘二次返混。（4）采用锥体下部装有二次分离装置（反射屏或中间小灰斗）防止收尘二次返混。（5）排气芯管上部加装二次分离器，利用排气强旋转流进行微细粉尘的二次分离，对捕集短路粉尘极为有效。（6）在筒锥体分离空间加装减阻件降阻，等。23 组合技术处理气体量较大时，可以采用多个旋风器单体进行并联组合。（1）多筒组合：多筒组合可以采用分支并联和环状并联方式，见图2。组合技术的关键在于含尘气流分配的均匀性和防止气流串流。分支并联一般采用双旋风器、四旋风器方式

4、。对于处理气体量较大时，也可以采用母管分支并联方式。分支旋风器一般采用涡壳排气方式。（2）多管组合：多管组合可以采用数十个旋风子（小尺寸旋风器）进行箱式并联安装。旋风子在进气箱体中可以采用顺排并联或错排并联，采用惯性沉降一旋风子两级一体复合除尘参见图3，含尘气流分配的均匀性可以通过调整旋风子进气口角度、排气芯管长度、进气空间高度、旋风子间距等措施实现。图2 多筒组合并联方式图3 多管组合并联方式3 旋风器使用旋风器单体直径一般控制在2001000mm，特殊情况下可以超过1000mm。旋风器单体安装角度应不小于45，宜大于粉尘的流动角，对于气体量负荷变化较大的系统尤其要注意。旋风器单体组合应注意

5、含尘气流的均匀性分配和增加防止气流串流的技术措施。旋风器组合空间的进气区、灰斗区、排气区应严格分开，连接处不得漏风。对旋风器性能影响较大的因素是运行管理不善造成的灰斗漏风和排灰不及时造成的锥体下部堵管。它不仅影响除尘效率，还会加剧旋风器筒锥体磨损影响使用寿命。根据使用条件可以选用不同材料制作旋风器，如钢板、有机塑料板、玻璃钢等加；铸铁、铸钢浇筑；陶土、石英砂、白刚玉烧制。也可以采用矾土水泥骨料、灰绿岩铸石等材料作钢制件的耐磨内衬。除尘器串联使用时，在与低性能除尘器串联使用时，应将高效旋风器放在后级。在与高性能除尘器串联使用时，就将旋风器放在前级。除高浓度场合外，一般不采用同种旋风器串联使用。4

6、 旋风风器的主主要技术术参数411 旋风风器的结结构参数数旋旋风器结结构尺寸寸一般以以筒体直直径D11（m）为为定性尺尺寸给出出各部位位的无因因次比值值，旋风风器在筒筒体直径径D1确定之之后，可可以按照照无因次次结构比比值KDD2、KKD3、KKD4、KKH1、KKH2、KKH、Ka、Kb、KS确定其其他部位位尺寸，参参见图11。即：KKD2=DD2/ DD1 KD22=D3/ DD1 KD44=D4/ DD1 KD22=D2/ DD1 KH11= HH1/ DD1 KH22= HH2/ DD1 KKa=a/ D11 Kb= bb/ DD1 KS= ss/ DD1 KH= HH/ DD1 =

7、KH11 KH22- KKS 其其中D11 筒体体直径、DD2芯管进进口直径径、D33芯管出出口直径径、D44锥体下下部直径径（排灰灰口直径径），mm；H芯芯管进口口截面到到锥体排排灰口的的距离（或或称分离离区高度度）、HH1筒体高高度、HH2锥体高高度，mm；a进进口宽度度、b进进口高度度、s芯芯管插入入深度，mm。表11中列出出了部分分旋风器器的结构构参数1-44。常见旋旋风器的的结构尺尺寸表11 型号KD2KD3KD4KH1KH2KaKbKSDucon-SDC0.550.550.240.901.520.2250.4341.33Ducon-SDM0.5350.5350.240.901.52

8、0.2340.5931.33H0.590.590.351.501.500.200.601.20K0.5460.5460.2930.601.330.2130.3871.00CLG0.550.550.171.002.500.230.440.70CZT0.500.500.300.9172.800.1790.7170.677XLK0.500.500.1652.003.000.261.001.10XLT/A0.600.602.622.000.260.661.50XLP/A0.600.600.182.901.300.260.7800.734XLP/B0.600.600.431.702.300.300.60

9、0.46XCZ0.500.500.400.922.750.180.720.72XCX0.500.500.251.202.850.240.240.90XCY0.500.650.400.902.750.180.720.82XCD0.500.500.251.102.500.2860.800.80Stirmand(h)0.500.500.401.502.500.200.500.50Swift0.400.400.401.402.500.210.440.50井伊谷钢一0.500.500.401.002.000.300.600.70Leith-Licht0.500.500.3753.002.000.160.

10、441.25Friedland0.690.690.402.002.000.250.500.62Strn0.500.500.401.250.750.200.450.62XCY-0.500.650.402.702.700.09/20.720.824.2 旋旋风器进进口速度度和筒体体截面标标称速度度旋旋风器进进口速度度v0（m/s）指指气流LL（m33/h）由由旋风器器进口进进入时的的速度，筒筒体截面面标称速速度vAA( mm/s)是指气气流量LL与旋风风器筒体体截面面面积的比比值，即即 （11）4.33 阻力力计算 （2）式中P-旋风器阻力，Pa；Pd-气流动压；Pd0、PdA-分别为对应于进口截

11、面和筒体面的气流动压，Pa；-气体密度，kg/m3。=353KB/（273 t） （空气） ；=366 KB/（273 t）（一般烟气） （3）式中KB环境压力B的修正系数，KB =B/ Ba，Ba为标准大气压力（101.3kPa）。t为气体温度，。为设备厂家提供的旋风器阻力系数，常见旋风器的阻力系数见表2、3,可以用0或A表示。常见高效旋风器的阻力系数表2-1型号0A型号0AXCX3.50654CLG3.0182XLP/B5.52106XCD5.3187H3.86166XLP/A7.58114K4.82440CZT9.2346Stirmand(h)5.40334XCZ8.3306Swift9

12、.20471XCY8.0295Stern7.41567XCY-6.5240井伊谷钢一8.10349Friedland12.4492Ducon-SDC7.8053Leith-Licht2.76345Ducon-SDM7.6058Buell10192常见见旋风器器的阻力力系数0 表22-2型号0型号0XNX3.6双级涡旋4.0XND5.6XSW2.5XP7.5CLT/A2.8XXD5.1CLT/A6.5XDF4.1CLT5.10为对对应于进进口截面面的阻力力系数；A为对应应于筒体体截面的的阻力系系数，可可以反映映同一直直径的不不同类型型旋风器器在处理理相同风风量时的的阻力大大小。0与A间关系系为A

13、/0=0.62（KKa Kb）-2 （44）旋风器器安装方方式不同同会对旋旋风器阻阻力计算算值产生生影响，如如旋风器器出口方方式采用用出口涡涡壳比采采用圆管管弯头阻阻力下降降10%左右；使多筒筒、多管管由于增增加接管管，与单单个使用用也有差差别，可可以通过过工程经经验进行行修正。一一般来讲讲，同类类型直径径大小不不同的旋旋风器阻阻力相同同。444 除尘尘效率计计算4441 分级效效率55 （55） （66）式式中 aa、-分分别为分分布系数数；分割割粒径ddc500，m； n-旋风风器切向向速度分分布指数数。切向进进气旋风风器： （7-1） （77-2）其中 （8）442 分割粒径 （9）式中

14、锥体半角，度；为气体黏性系数，PaS；P为粉尘真密度，kg/m3。443 总效率旋风器的除尘效率计算为： 式中x=dc;f(x)表示含尘气体中粉尘的质量分布密度，一般可以用R-R分布函数或对数正态分布函数表示。实际应用中一般采用粒级分布累计质量表示，分为n个粒级给出，除尘效率计算又可以为： （10）其中 式中i（dpi,dpi 1）粒级除尘效率可以取i（kdpI (1-k)dpi 1），0 k1.0，通常取k为0.5。对于某些场合采用理论计算除尘效率往往误差比较大，通常可以采用计算与实际应用相结合的办法修正，亦可参照类似工程进行判定。对于已知某一工况B的旋风器在工况波动到工况A时估算除尘效率A

15、，可以对已知除尘效率B进行工况修正，有 （11）对于同类型但直径大小不同的旋风器除尘效率有 （12）444 含尘深度计算旋风器中实际运行的是工况含尘浓度C，mg/m3；作为评价、监督使用标况浓度CN，mg/m3（标准），CP为工况排放浓度，mg/m3。它们之间的关系为：445 算例Stairmand旋风器结构尺寸：筒体直径D1=203mm；芯管直径D2=D3=102mm；锥体下部直径D4=76mm；入口宽度a=41mm；入口高度b=102mm；筒体长度H1=mm；锥体长度H2=mm；芯管深度s=102mm；锥体角2=14.2。工况参数：入口速度v0=15.3m/s；粉尘密度P=2000 kg/

16、m3；气体温度t=20；进口含尘浓度CP =2.0 g/m3；阻力P=748Pa。由式（2）计算除尘器阻力系数0=5.33；由式（9）计算分割粒径dc50=2.0320m（注：分割粒径dc50.s的测定值为2.0m）；由式（5）、（6）计算得该除尘器的分级效率为 5 旋风器选用已知条件：气体量、气体温度；旋风器阻力；含尘气体浓度；粉尘真密度和粒径的质量分布；供选用的旋风器技术参数6（阻力系数；分级效率；主要结构尺寸）；等。计算要求：确定旋风器的直径和个数；校核阻力；估算除尘效率。选用过程：（1） 根据阻力计算所用旋风器的筒体截面的标称速度： 。（2）计算旋风器筒体截面总面积：Az=L/（360

17、0 vA）。（3） 确定旋风器直径D1和N。可设定参数N或D1确定另一参数： 。（4） 根据选定的旋风器个数N和现场提供的场地、运行方式确定旋风器的连接方式和组合方式。（5） 计算设计工况下的旋风器除尘效率和排放浓度。注意工况含尘浓度为运行浓度，标况浓度为环境监督、评价用的含尘浓度。（6） 根据处理气体和粉尘的性质确定制作旋风器的设备材料，如耐磨措施可以采用耐磨材料加工或加耐磨内衬材料。（7） 确定旋风器的排灰方式，选定卸灰阀、灰斗、输灰器。对粉尘负荷少于一个班次工作量的可以采用人工清灰。（8） 旋风器支架、检查平台、连接配管、检测孔设计。（9）旋风器运行工况分析，如工艺周期性负荷变化引起除尘

18、系统处理气体量变化时旋风器单体堵灰、磨损的可能性；排灰输灰装置的工作状况；等。参考文献1 孙一坚，主编，简明通风设计手册，北京：中国建筑工业出版社，19972 嵇敬文编，除尘器，北京：中国建筑工业出版社，19813 陈明绍，吴光兴，张大中等编著，除尘技术的基本理论与应用，北京：中国建筑工业出版社，19814 童志权，主编，工业废气交纳化与利用，北京：化学工业出版社，20015 沈恒根，刁永发，许晋源：平衡尘粒模型用于旋风分离器分级效率的计算，环境工程，1998，16（6）：29-316 沈恒根，亢燕铭，高洪澜等，离心式除器，中华人民共和国机械行业标准JB/T 9054-2000。北京：机械科学研究院，2000