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1、旋风除尘器的设计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）和其他除尘器相比，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俩相分离和物料气力烘干回收。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能够达到95%98%，对于燃煤炉窑产笺烟尘除尘效率能够达到92%95%。旋风器亦能够作为高浓度除尘系统的预
2、除尘器，和其他类型高效除尘器合用。旋风器具有能够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。回转通道
3、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，能够采用多个旋风器单体进行且联组合。（1）多筒组合：多筒组合能够采用分支且联和环状且联方式，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。分支且联壹般采用双旋风器、四旋风器方式。对
4、于处理气体量较大时，也能够采用母管分支且联方式。分支旋风器壹般采用涡壳排气方式。（2）多管组合：多管组合能够采用数十个旋风子（小尺寸旋风器）进行箱式且联安装。旋风子在进气箱体中能够采用顺排且联或错排且联，采用惯性沉降壹旋风子俩级壹体复合除尘参见图3，含尘气流分配的均匀性能够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多筒组合且联方式图3多管组合且联方式3旋风器使用旋风器单体直径壹般控制在2001000mm，特殊情况下能够超过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含尘气流的
5、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，仍会加剧旋风器筒锥体磨损影响使用寿命。根据使用条件能够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。也能够采用矾土水泥骨料、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，在和低性能除尘器串联使用时，应将高效旋风器放在后级。在和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，壹般不采用同种旋风器串联使用。4旋风器的主
6、要技术参数41旋风器的结构参数旋风器结构尺寸壹般以筒体直径D1（m）为定性尺寸给出各部位的无因次比值，旋风器在筒体直径D1确定之后，能够按照无因次结构比值KD2、KD3、KD4、KH1、KH2、KH、Ka、Kb、KS确定其他部位尺寸，参见图1。即：KD2=D2/D1KD2=D3/D1KD4=D4/D1KD2=D2/D1KH1=H1/D1KH2=H2/D1Ka=a/D1Kb=b/D1KS=s/D1KH=H/D1=KH1KH2-KS其中D1筒体直径、D2芯管进口直径、D3芯管出口直径、D4锥体下部直径（排灰口直径），m；H芯管进口截面到锥体排灰口的距离（或称分离区高度）、H1筒体高度、H2锥体高度
7、，m；a进口宽度、b进口高度、s芯管插入深度，m。表1中列出了部分旋风器的结构参数1-4。常见旋风器的结构尺寸表1型号KD2KD3KD4KH1KH2KaKbKSDucon-SDC0.550.550.240.901.520.2250.4341.33Ducon-SDM0.5350.5350.240.901.520.2340.5931.33H0.590.590.351.501.500.200.601.20K0.5460.5460.2930.601.330.2130.3871.00CLG0.550.550.171.002.500.230.440.70CZT0.500.500.300.9172.800.
8、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/B0.600.600.431.702.300.300.600.46XCZ0.500.500.400.922.750.180.720.72XCX0.500.500.251.202.850.240.240.90XCY0.500.650.400.902.750.180.720.82XCD0.500.500.251.102.500.2860.800.80S
9、tirmand(h)0.500.500.401.502.500.200.500.50Swift0.400.400.401.402.500.210.440.50井伊谷钢壹0.500.500.401.002.000.300.600.70Leith-Licht0.500.500.3753.002.000.160.441.25Friedland0.690.690.402.002.000.250.500.62Strn0.500.500.401.250.750.200.450.62XCY-0.500.650.402.702.700.09/20.720.824.2旋风器进口速度和筒体截面标称速度旋风器进口速
10、度v0（m/s）指气流L（m3/h）由旋风器进口进入时的速度，筒体截面标称速度vA(m/s)是指气流量L和旋风器筒体截面面积的比值，即（1）4.3阻力计算（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面和筒体面的气流动压，Pa；-气体密度，kg/m3。=353KB/（273t）（空气）；=366KB/（273t）（壹般烟气）（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,能够用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0A
11、XCX3.50654CLG3.0182XLP/B5.52106XCD5.3187H3.86166XLP/A7.58114K4.82440CZT9.2346Stirmand(h)5.40334XCZ8.3306Swift9.20471XCY8.0295Stern7.41567XCY-6.5240井伊谷钢壹8.10349Friedland12.4492Ducon-SDC7.8053Leith-Licht2.76345Ducon-SDM7.6058Buell10192常见旋风器的阻力系数0表2-2型号0型号0XNX3.6双级涡旋4.0XND5.6XSW2.5XP7.5CLT/A2.8XXD5.1CL
12、T/A6.5XDF4.1CLT5.10为对应于进口截面的阻力系数；A为对应于筒体截面的阻力系数，能够反映同壹直径的不同类型旋风器在处理相同风量时的阻力大小。0和A间关系为A/0=0.62（KaKb）-2（4）旋风器安装方式不同会对旋风器阻力计算值产生影响，如旋风器出口方式采用出口涡壳比采用圆管弯头阻力下降10%左右；使多筒、多管由于增加接管，和单个使用也有差别，能够通过工程经验进行修正。壹般来讲，同类型直径大小不同的旋风器阻力相同。44除尘效率计算441分级效率5（5）（6）式中a、-分别为分布系数；分割粒径dc50，m；n-旋风器切向速度分布指数。切向进气旋风器：（7-1）（7-2）其中（8
13、）442分割粒径（9）式中锥体半角，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，壹般能够用R-R分布函数或对数正态分布函数表示。实际应用中壹般采用粒级分布累计质量表示，分为n个粒级给出，除尘效率计算又能够为：（10）其中式中i（dpi,dpi1）粒级除尘效率能够取i（kdpI(1-k)dpi1），0k1.0，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，通常能够采用计算和实际应用相结合的办法修正，亦可参照类似工程进行判定。对于已知某壹工况B的旋风器在工况波动到工况A时估算除尘效率A，能够对已知除尘效率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=200
