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1、环保设备设计基础环保设备设计基础-旋旋风除尘器风除尘器旋风除尘器 旋风除尘器也称作离心力除尘器，是利用含尘气流作旋转运动产生的离心力把尘粒从气体中分离出来的装置。在通常情况下，旋风除尘器能捕集5m以上的尘粒，其除尘效率可达90%以上。n1、旋风除尘器的工作原理和分离理论n（1）工作原理（2）气体流动状况（3）临界粒径与分离理论n2、旋风除尘器的分类n3、旋风除尘器的设计计算n4、影响旋风除尘器性能的主要因素n（1）几何尺寸（2）操作条件（3）固体粉尘的物理性质n5、旋风除尘器的选用与运行维护n（1）旋风除尘器的型号（2）旋风除尘器的选用（3）旋风除尘器的设计主要内容n1、旋风除尘器的工作原理和
2、分离理论n普通旋风除尘器是由进气筒、筒体、锥体和排气管等组成n气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋.少量气体沿径向运动到中心区域n旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋n上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后被到达顶部的上升气流从排出管排出。n气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度n切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁n到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗n切向速度n外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方n此处n1,称为涡流指数n：2、旋风除尘器
3、内的速度场和压力场旋风除尘器交界面性能交界圆柱面的高度n交界圆柱面的直径交界圆柱面的切向速度n在内、外涡旋的交接面上，当FC=FD时，有n所以分割粒径的表达式为ndc50越小，说明除尘效率越高，性能越好。旋风除尘器的除尘效率随切向速度和粉尘密度的增加、径向速度和排出管直径的减小而增加，其中起主要作用的是切向速度。n径向速度n假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋，则平均径向速度r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度n压力分布n旋风除尘器内的全压和静压的径向变化非常显著，由外壁向轴心逐渐降低，周新出静压为负值，负压一直延伸到锥体底部后达到负压最大值（-300Pa）。有图是除尘器在正压（90
4、0Pa）条件下得到如果除尘器在负压下工作，其底部的负压值会更大。所以，旋风除尘器底部一定要保持严密，如果不严密就会从底部吸入大量外部空气，形成一股上升气流，将已分离出来的一部分粉尘重新带出除尘器，使除尘效率大幅度降低。旋风除尘器的性能指标计算分割直径是确定除尘效率的基础（一）旋风除尘器的除尘效率n1.分割直径（1）分级效率为50%的粉尘粒径为半分离直径或分割直径dc50。（2）临界粒径dc愈小，除尘效率愈高。（3）一般而言：dp(100%)2-3dc(50%)n2、旋风除尘器的分级效率 指除尘装置对某一粒径dPi或粒径间隔dPi至dPi+dp内粉尘的除尘效率。旋风除尘器分级效率曲线n对于球形粒
5、子ndc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率D旋风器的直径 n3、分级效率与总除尘效率关系fdi 是指入口处某一粒径的粒子质量占粒子群总质量的百分数。（二）旋风除尘器的压力损失 旋风除尘器型式旋风除尘器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8：局部阻力系数A：旋风除尘器进口面积 de：旋风除尘器排出口直径n旋风除尘器的压力损失特点：n相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变。n操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa。1 1、按除尘效率和处理风量分：、按除尘效率和处理风量分：（1）高效旋风除尘器：筒体直
6、径较小（95%。K=6-13.5（2）高流量旋风除尘器：直径较大（1.2-3.6m），处理流量大。除尘效率：50-80%。K90XLP/B14-18XLK10-20900-120088-92筒体直径：200mm-1000mm筒体高度H：直筒部分是直径的1-2倍，锥体部分是直径的1-3倍 轴向进口：靠近中心处分离效果差（小型）渐开线进口：处理量大，压力损失小旋风除尘器的进口 螺旋面进口 切向进口影响旋风除尘器性能的因素（一）结构尺寸进口管：圆形、矩形 b=(0.2-0.25)D0 a=(0.4-0.75)D0 排气管：直径越小，除尘效率越高，压力损失越大，筒体直径的0.3-0.5。排气管下端与进
7、气管的下缘平齐或稍低卸灰装置：漏风量1%，效率降低5%；漏风量5%，效率降低15%；漏风量15%，效率极低n比例尺寸对性能的影响比例变化比例变化性能趋向性能趋向投资趋向投资趋向压力损失压力损失效率效率增大旋风除尘器直径增大旋风除尘器直径降低降低降低降低提高提高加长筒体加长筒体稍有降低稍有降低提高提高提高提高增大入口面积（流量不变增大入口面积（流量不变）降低降低降低降低增大入口面积（速度不变）增大入口面积（速度不变）提高提高降低降低降低降低加长锥体加长锥体稍有降低稍有降低提高提高提高提高增大锥体的排出孔增大锥体的排出孔稍有降低稍有降低提高或降低提高或降低减小锥体的排出孔减小锥体的排出孔稍有提高稍
8、有提高提高或降低提高或降低加长排出管伸入器内的长度加长排出管伸入器内的长度提高提高提高或降低提高或降低提高提高增大排气管管径增大排气管管径降低降低降低降低提高提高（1 1）入口速度与入口风量：）入口速度与入口风量：18-23m/s18-23m/s，35m/s35m/s（2 2）气体物理性质：）气体物理性质：温度增加，黏度增加，密度越大，效率越低温度增加，黏度增加，密度越大，效率越低（二）操作条件（3 3）气体含尘浓度：）气体含尘浓度：浓度越大，压力损失减小，除尘效率浓度越大，压力损失减小，除尘效率增加，出口处含尘增加，出口处含尘 浓度增加浓度增加（4 4）粉尘粒径）粉尘粒径 ：粒径越大，颗粒密
9、度越大，效率越：粒径越大，颗粒密度越大，效率越gaogao（5 5）含湿量：）含湿量：分散度高而黏着性很小（10m，颗粒含量30-40%，含湿量1%）效果不好，细颗粒量不变，含湿量5%-10%，效果较好。旋风除尘器的设计步骤n(1)首先通过计算来确定需要处理的气体量。当气体温度。密度、水蒸气含量等变化较大时，要对气体量进行换算。n(2)根据需要处理的气体量确定除尘器进口气流速度。进而确定旋风式除尘器是否并联使用。n(3)由选定的含尘砌体进口速度和需要处理含尘气体量计算旋风除尘器入口截面积，再由旋风除尘器各部分尺寸比例关系选出除尘器。确定各部分几何尺寸尺寸名称尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/
10、AXLT入口宽度，入口宽度，b入口高度，入口高度，h筒体直径，筒体直径，D上上3.85b下下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直径，排出筒直径，de上上0.6D下下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度，筒体长度，L上上1.35D下下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，锥体长度，H上上0.50D下下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直径，灰口直径，d10.296D0.43D0.3D0.145D进口进口速度速度为右为右值时值时的压的压力损力损失失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（
11、700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）n（4）按给定条件计算旋风式除尘器的分离界面粉尘粒径和预期达到的除尘效率，计算除尘器的压力损失。交界圆柱面的高度交界圆柱面的直径交界圆柱面的切向速度平均径向速度涡流指数分割粒径n：除尘效率压力损失n(5)旋风式除尘器必须设置气密性好的卸尘阀，以防除尘器本体下部漏风、保证除尘效果。n(6)并联使用时旋风式除尘器必须是同型号、同规格，并需要合理地设计连接风管，使每个除尘器处理的气体量相等，以免除尘器之间产生串流现象而降低除尘效率。机械式除尘器案例 某工厂一台锅炉，风量
12、10000m3/h，烟气温度300，粉尘密度4.5g/m3，烟尘密度2000kg/m3，经测试，粉尘粒径分布如表1所示。要求经除尘装置后粉尘排放浓度为0.8g/m3，压力损失不大于2000Pa。粒径范围（m ）平均粒径（m）质量百分数分布()809013机械式除尘器案例 设计一锅炉烟气除尘用的除尘器，已知烟气量Q=0.778m3/s，烟气温度t=150，烟尘真密度=2100kg/m3,要求除去50m以上的球形颗粒的烟尘。重力沉降室设计步骤n（1）气体水平流速计算K：流线系数，10-20，随尘粒直径的减小而递增n（2）尘粒沉降速度的确定（100m，通常采用stokes区的沉降速度公式）n（6）求
13、长度n（7）校核n（3）确定有效截面积n（4）定高度 n（5）求宽度n除尘工程设计手册.张殿印,王纯.化学工业出版社n环保设备设计手册大气污染控制设备.周兴求.化学工业出版社旋风除尘器串联 旋风除尘器串联使用的目的是提高净化效果。串联使用的旋风除尘器，可以是同类型的，也可以是不同类型的；可以用同一直径的，也可以用不同直径的。其中以同类型、同直径旋风除尘器串联使用效果最差，故较少采用。串联方式以组成机组形式为最好，可以减少阻力消耗。图3-22为同直径、不同锥体长度的三级串联旋风除尘器机组示意图。这种组合方式的优点是布置紧凑，阻力消耗较小。第一节的锥体部长度较短，可捕集粗颗粒粉尘，第二、第三级锥体
14、部长度逐级增长，可逐级捕集较细颗粒的n旋风除尘器串联使用的布置和设计原则是：(1)一般应将高效率除尘器作为后级。(2)配置上力求紧凑，管道连接方便，阻力消耗小。(3)气体处理量决定于第一级旋风除尘器的处理量。(4)总阻力为气体流程上的所有除尘器阻力和连接件阻力的总和。但是应考虑除尘器连接处的结构和复杂气流的影响。选择通风机时，其阻力损失应将上述总阻值增加10-20，对于分开串联设置并连接件结构较复杂者取其上限值，对于串联器组及连接较简单者取其下限值。n n为了处理高粉尘负荷，旋风除尘器也可以和其他除尘设备串联使用，如用作织物过滤器，电除尘器和湿式除尘器的前级预除尘器。旋风除尘器并联n1、多管旋
15、风除尘器是指多个旋风除尘器并联使用组成一体，并共用进气室和排气室，以及共用灰斗，而形成多管除尘器。多管旋风除尘器中每个旋风子应大小适中，数量适中，内径不宜太小，否则容易堵塞。旋风子造成含尘气体旋转并分离，通常具有较小的直径和较高的除尘效率，适用于捕集10m以上或更小的非黏性的干燥粉尘。n2、因多个小型旋风除尘器并联使用，在处理相同风量情况下除尘器效率较高；节约安装占地面积；多管旋风除尘器比单管并联使用除尘装置阻力损失小。3、多管旋风除尘器中的各个旋风子一般采用轴向入口，利用导流叶片强制含尘气体旋风流动，因为在相同压力损失下，轴向入口的旋风子处理气体量约为同样尺寸的切向入口旋风子的2-3倍，且容易使气体分配均匀。轴向入口旋风子的导流叶片入口角90，出口角40-50，内外筒直径比0.7以上，内外筒长度比0.6-0.8。