1、環保設備設計基礎劉敏毅旋風除塵器 旋風除塵器也稱作離心力除塵器，是利用含塵氣流作旋轉運動產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，旋風除塵器能捕集5m以上的塵粒，其除塵效率可達90%以上。n1、旋風除塵器的工作原理和分離理論n（1）工作原理 （2）氣體流動狀況（3）臨界粒徑與分離理論n2、旋風除塵器的分類n3、旋風除塵器的設計計算n4、影響旋風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n5、旋風除塵器的選用與運行維護n（1）旋風除塵器的型號（2）旋風除塵器的選用（3）旋風除塵器的設計主要內容n1、旋風除塵器的工作原理和分離理論n普通旋風除塵器是由

2、進氣筒、筒體、錐體和排氣管等組成n氣流沿外壁由上向下旋轉運動：外渦旋.少量氣體沿徑向運動到中心區域n旋轉氣流在錐體底部轉而向上沿軸心旋轉：內渦旋n上渦旋氣流從除塵器頂部向下高速旋轉時，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉向下，最后被到達頂部的上升氣流從排出管排出。n氣流運動包括切向、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點離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁n到達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：反比于旋轉半徑的n次方n此處n1, 稱為渦流指數0hn：2、旋風除塵器內的速度場和壓力場旋風

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、外渦旋的交接面上，當FC=FD時，有n所以分割粒徑的表達式為ndc50越小，說明除塵效率越高，性能越好。旋風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過交界圓柱面進入內渦旋，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旋風除塵器內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，周新出靜壓為負值，負壓一直延伸到錐體底部后達到負

4、壓最大值（-300Pa）。有圖是除塵器在正壓（900Pa）條件下得到 如果除塵器在負壓下工作，其底部的負壓值會更大。所以，旋風除塵器底部一定要保持嚴密，如果不嚴密就會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。旋風除塵器的性能指標計算分割直徑是確定除塵效率的基礎 （一）旋風除塵器的除塵效率n1.分割直徑 （1）分級效率為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、旋風除塵器的分級效率 指除塵裝置對某一粒徑dPi或粒徑間隔dPi至dP

5、i+dp內粉塵的除塵效率。%1000GGcd旋風除塵器分級效率曲線n對于球形粒子ndc確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率1150693.0exp1ncpdddD旋風器的直徑 n3、分級效率與總除塵效率關系dinipiTf1fdi 是指入口處某一粒徑的粒子質量占粒子群總質量的百分數。 22/1/cPicPiidddd（二）旋風除塵器的壓力損失 旋風除塵器型式旋風除塵器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8：局部阻力系數A：旋風除塵器進口面積 de：旋風除塵器排出口直徑n旋風除塵器的壓力損失特點：n相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結構型式相同時，幾何

6、相似放大或縮小，壓力損失基本不變 。n操作運行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa 。 （1）高效旋風除塵器：筒體直徑較小（95%。K=6-13.5（2）高流量旋風除塵器：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 軸向進口：靠近中心處分離效果差（小型） 漸開線進口：處理量大，壓力損失小旋風除塵器的進口 螺旋面進口 切向進口影響旋風除塵器性能的因素（一）結構尺寸進口管：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。排氣管下端與進氣管的下緣平齊或稍低卸灰裝置：漏風量1%，效率降低5%；漏風量5%，效率降低15%；漏風量15%，效率極低n比例尺寸對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除塵器直徑增大旋風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（流量不變增大入口面積（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的長度加長排出管伸入器內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小（10m，顆粒含量30-40%，含濕量1%）效果不好，細顆粒量不變，含濕量5%-10%，效果較好。182. 01221)(100100SSCC212p1p21)-(10010012

9、9. 2013. 00SCPP旋風除塵器的設計步驟n(1)首先通過計算來確定需要處理的氣體量。當氣體溫度。密度、水蒸氣含量等變化較大時，要對氣體量進行換算。n(2)根據需要處理的氣體量確定除塵器進口氣流速度。進而確定旋風式除塵器是否并聯使用。n(3)由選定的含塵砌體進口速度和需要處理含塵氣體量計算旋風除塵器入口截面積，再由旋風除塵器各部分尺寸比例關系選出除塵器。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進口進口速度速度為右為右值時值時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）按給定條件計算旋風式除塵器的分離界面粉塵粒徑和預期達到的除塵效率，計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渦流指數分割粒徑i22/1/cPicPiiddddn： 除塵效率2p0rtr18cd壓力損失n(5)旋風式除塵器必須設置氣密性好的卸塵閥，以防除塵器本體下部漏風、保證除塵效果。n(6)并聯使用時旋風式除塵器必須是同型號、同規格，并需要合理地設計連接風管，使每個除塵器處理的氣體

12、量相等，以免除塵器之間產生串流現象而降低除塵效率。機械式除塵器案例 某工廠一臺鍋爐，風量10000m3/h，煙氣溫度300，粉塵密度4.5g/m3，煙塵密度2000kg/m3，經測試，粉塵粒徑分布如表1所示。要求經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）質量百分數分布()809013機械式除塵器案例 設計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。重力沉降室設計步驟n（1）氣體水平流速計算gpL6kgdpK：流線系數，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除塵工程設計手冊.張殿印,王純.化學工業出版社n環保設備設計手冊大氣污染控制設備.周興求.化學工業出版社旋風除塵器串聯 旋風除塵器串聯使用的目的是提高凈化效果。串聯使用的旋風除塵器，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、同直徑旋風除塵器串聯使用效果最差，故較少采用。

14、串聯方式以組成機組形式為最好，可以減少阻力消耗。 圖3-22為同直徑、不同錐體長度的三級串聯旋風除塵器機組示意圖。這種組合方式的優點是布置緊湊，阻力消耗較小。第一節的錐體部長度較短，可捕集粗顆粒粉塵，第二、第三級錐體部長度逐級增長，可逐級捕集較細顆粒的n旋風除塵器串聯使用的布置和設計原則是： (1)一般應將高效率除塵器作為后級。 (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旋風除塵器的處理量。 (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。但是應考慮除塵器連接處的結構和復雜氣流的影響。選擇通風機時，其阻力損失應將上述總阻值增加10-20，對于分開串聯設置并連接件結構較復雜者取其上限值，對于串聯器組及連接較簡單者取其下限值。n n為了處理高粉塵負荷，旋風除塵器也可以和其他除塵設備串聯使用，如用作織物過濾器，電除塵器和濕式除塵器的前級預除塵器。旋風除塵器并聯n1、多管旋風除塵器是指多個旋風除塵器并聯使用組成一體，并共用進氣室和排氣室，以及共用灰斗，而形成多管除塵器。多管旋風除塵器中每個旋風子應大小適中，數量適中，內徑不宜太小，否則容易堵塞。旋風子造成含塵氣體旋轉并分離，通常具有較小的直徑和較高的除塵效率，適用于捕集10m以