第51章旋风收尘器

第十二章收尘设备第5.2节旋风收尘(分离)器一、旋风收尘器的工作原理当含尘气体由进气口以较高的速度（一般为12～25m／s)沿外圆筒的切向进入外圆筒后，形成旋转运动，由于内外筒体及顶盖的限制，逼迫气流在其间由上向下作螺旋线形的旋转运动，称为外旋流。含尘气流旋转运动过程中，产生很大的离心力。由于固体尘粒惯性力比气体大很多，被甩向筒壁失去能量沿壁滑下，与气流逐渐分离，在外圆筒壁下部形成料粒浓集区，经排灰口进入储灰箱中。旋转下降的外旋流沿锥体向下运动时，随着圆锥的收缩而向收尘器中心靠拢，旋转气流进入排气管半径范围附近。由于下面呈密封状态而迫使气流开始旋转上升，形成一股自下向上的螺旋线运动气流，称为内旋流，也称核心流，最后净化气体经排气管向外排出。问题：1、含尘气体为什么要切向进入旋风筒？2、为什么旋风筒的下部要做成锥形筒？3、旋风收尘器中气流有哪些流动形式？1、含尘气体以较高的速度（12～25m/s）切向进入旋风筒，。2、依靠惯性离心力使粉尘从气体中分离出来。3、收尘器内存在两种主要旋流：内旋流与外旋流。要点：二、旋风收尘器内气流运动的速度1、切向速度ut：ut是气流速度中的主要分量，它是控制气流稳定，使含尘气体产生惯性离心力的主要因素，在ut的作用下，使尘粒由里向外离心沉降。uturut×rn=常数式中n为速度分布指数，n=0.5~0.9ut随着轴心距离的减小而增大，准自由涡讨论：ut/r=常数ut随着轴心距离的减小而减小，强制涡1）外旋流处的ut2）内旋流处的ut问题：2、ut的大小对旋风收尘器工作性能有什么影响？在内、外旋流交界圆柱面上，ut最大。实验测试表明：交界圆柱面直径di=(0.6~1)dd是排气管直径1、ut最大位置在何处？2、径向速度ur径向速度可使尘粒沿半径方向由外向里推至旋流中心，阻碍尘粒的沉降。径向速度愈大，分离效率就愈低目前对它的研究还在进行中，由实验得出以下结论：•ur较ut和uz小得多。•外旋流处ur是向心的；内旋流处ur由轴心向外流动。uturuz在近壁处向下，在中心区域向上，且数值较大。实验表明：零轴向速度面与器壁平行，即使在锥体部位，外层流厚度也基本稳定。3、轴向速度uz三、压力分布测量器内各点压强表明：1、由于旋流的影响，气体沿径向的压强分布曲线似抛物线。2、器壁附近压强最高，往中心逐渐降低，到核心气流处降为负压。问题：1、筒壁漏孔或底部轴心处有漏孔，分别会出现什么现象？四、旋风收尘器的类型•按结构形式分：旁路型（CLP）扩散式（CLK）蜗旋型组合式螺旋型（CLT/A）普通型（CLT）•按出风方式分：水平出风：x型，一般为吸入式，负压操作上部出风：Y型，一般为压力式，正压操作上部出风(Y型）水平出风(X型）•按进气方向分切向进气口蜗壳切向进气口轴向进气口•按气体在器内旋转方向分左旋转：N型（器顶俯视为逆时针）右旋转：S型（器顶俯视为顺时针）1、CLT/A型旋风收尘器普通型（CLT）螺旋型（CLT/A）问题：CLT/A与CLT相比较结构上有哪些不同？为何要做这样的设计？要点：1）进口气流以倾下150切向进入，筒体顶盖装有150螺旋型导向板。2）排气管较深。3）筒体结构细而长，锥形角度较小。4）该收尘器适于捕集大于10µm的粉尘，η＝80％～85％5）与CLT型相比，阻力稍高，但收尘效率也较高。2、蜗旋式型旋风收尘器问题：蜗旋式型旋风收尘器的进气方式优势何在？要点：1）进口装置为蜗壳状，外缘曲线为渐开线或对数螺旋线。2）图（a）为半圆周型蜗壳，气流引入角为1800图（b）为全圆周型蜗壳，气流引入角为3600图（c）为带环转进气室旋转3600后引入器内3.CLP型——旁路式旋风收尘器问题：1、CLP与CLT相比较结构上有哪些不同？为何要做这样的设计？2、旁路分离室为何要采用螺旋型或半螺旋型？（CLP）（CLT）要点：1）进气口位置较低。2）排气管插入较浅，其下端在上、下粉尘环的分界面上。3）筒体外侧设有半螺旋或螺旋型的旁路室。4）1800蜗壳进气。5）该收尘器适于捕集大于5µm的粉尘，η＝85％～90％CLP/A型问题：CLP/A型筒体结构采用双锥体有什么特点？CLP/B型问题：CLP/B型筒体结构采用单锥体有什么特点？4、CLK型——扩散型旋风收尘器问题：1、CLK型旋风收尘器与其他型式的旋风收尘器相比较结构上有何特点？2、反射屏的锥角大小应如何选取？要点：1、CLK型旋风收尘器筒体在下部采用倒圆锥。2、筒体内在下部设置圆锥形反射屏，反射屏的锥角有450和600两种。3、采用1800切向蜗壳进风方式。4、该收尘器适于捕集大于10µm的粉尘，η＝88％～92％。5、流体阻力较大，约为800～1600Pa；外形较大。6、环隙面积是普通旋风收尘器环隙面积的5倍，克服了普通选粉收尘器易积灰堵塞的缺点。5、组合式旋风收尘器组合式选粉收尘器：1、处理较大气体量2、保持较高的收尘效率3、用多个相同型号及规格的旋风收尘器并联1）旋风收尘器组要点：1、单个选粉收尘器并联组合起来，共用一个灰仓。2、采用规格和类型相同的旋风筒，通常取n=2~8。3、旋风收尘器组的流体阻力为单筒旋风收尘器组的1.1倍，处理气体总量为各个单筒处理气体量之和。∑Q=nq∑△P=1.1△P问题：为什么要使进入各个收尘器的气流分布均匀？2）多管旋风收尘器将许多小型旋风除尘器(旋风子)并联组合在一个壳体内，所用旋风子的尺寸为100mm、150mm、250mm。它能捕集5～10μm的粉尘，多用于烘干机及回转窑、冷却机的除尘。多管旋风收尘器的导向装置螺旋型导向器花瓣型导向器要点：1、多管旋风收尘器是把许多小直径的单筒收尘器并联在一起。2、由一个总气路进气，一个总的气路排气。3、采用轴向进气方式，每个小的旋风筒内设有进气导流叶片。4、气体流量要稳定，气体含尘浓度不大于100g／m3，否则易堵塞问题：多管式旋风收尘器在结构设计上要注意的问题有哪些？四、旋风收尘器的排灰装置闪动阀两级翻板阀翻板阀1、重力式排灰装置2、旋转阀（分格轮）五、影响旋风收尘器性能的因素1、旋风收尘器的进口尺寸与形式直接切向进口轴向进口蜗壳切向进口，旋风收尘器进口型式，以圆筒体外包的蜗壳结构较为合理。气流旋转1800后与筒体外缘相切的蜗壳形较好。其主要优点是，进入器体的气体径向厚度减薄，减少了进入气流与排气管的碰撞，从而减少了沿内管外壁沉降的料粒被内旋流带走的量，同时也减少了流体阻力。进气流速一般采用14~-20m／s收尘器入口横断面积对净化效率和流体阻力也有直接影响，高(h)宽(b)比大些好，一般h／b≈2。高宽比越大，进口气流在径向方向越薄尘粒“沉降”路程越短。入口管截面积与出口管截面积之比一般为1．5～3．0为宜。2、旋风收尘器的筒体直径收尘器筒体直径D，当其它条件相同时，细而长者效率高，但阻力也大大；短而粗者，效率较低，但处理气体量大。3、旋风收尘器的筒体及锥体的高度筒体总高包括直筒部分与锥体部分。旋风收尘器的圆筒、圆锥长度取决于排气管下口至排灰口间气流自然旋转的最小高度。从理论分析，要求高度大约为排气管径的14倍，根据经验，圆筒部分高度为0．9～1．5D，圆锥部分高度为2～3D。排气管结构形状对阻力及效率影响不大，而插入深度影响较大，一般插入深度应与气体入口下缘平齐，或稍下一些。由于排气管外围环形空间的小旋流，以及内旋流等相互干扰和交错，情况复杂，粉尘逃逸可能性大，排气管管径小些为好，取D／d=1．5～2．5。4、排气管型式、尺寸及插入深度这种装置安装在锥体下部成扩散锥状。直径略小于排灰孔使排灰孔与阻气锥底间形成环形缝隙，以便沿壁面旋转向下的粉尘顺利进入储灰箱中。其作用是。隔离内外旋流，消除干扰，使内旋流达不到储灰箱，以防止粉尘被卷起，并能降低储灰箱负压，提高了收尘效率。5、阻气排尘装置1）风速的影响风速过小，粉尘不能获得必要的离心惯性力，会降低收尘效率，风速过大，效率提高不多，反而产生大量无用涡流与乱流，造成阻力急增。2）气体相对湿度影响当气体中相对湿度高时，水汽会凝结在收尘器内壁粘结尘粒，影响操作，严重时会将收尘器堵塞。所以当外界气温低或处理气体中相对湿度高时，要采取保温措施。6、气体性质气体含尘浓度对收尘效率及阻力均有影响。随着含尘浓度的增加，粉尘凝聚机会增加，收尘效率提高。但含尘浓度过高会使收尘器堵塞，尤其是小直径小锥角旋风收尘器更易堵塞。通常直径600mm的收尘器，允许进入气体最高含尘浓度不大于300g／m3。；直径250mm的收尘器允许含尘浓度不大于75～lOOg／m3。4)气体温度的影响气体温度影响气体的粘度和密度，从而影响收尘效率。当其它条件一定时，温度高，气体的粘度也高，使分离临界粒径增大。但温度增高使气体密度降低，又可以减小临界直径。因此，温度对收尘效率影响不大。3）气体含尘浓度影响1）粉尘的粒度和密度理论上讲，在一定操作条件下旋风收尘器有一个最小分离粒径即临界粒径，大于这一粒径者效率高,小于这一粒径者效率就很低，甚至大部分分离不出来。通常5μm以下颗粒就很难收捕了。粉尘的密度愈大，分离的最小粒径愈小。因而收尘效率愈高。粉尘的粒度和密度对阻力的影响很小，可以略去不计。7、粉尘性质粉尘的粘结性主要影响操作过程。粘结性强的粉尘易团聚，这对收尘效率是有利的，但易造成收尘器内部“挂壁”、“积角”，甚至堵塞。相反，不粘结的粉尘，旋风收尘器操作稳定可靠，允许气体最大含尘浓度可放宽1～2倍。中等粘结性粉尘(如水泥窑灰、干空气中的水泥粉、石灰石粉及未完全烧尽的煤灰等)，允许气体最大含尘浓度应取小值或减半。对强粘结性粉尘(如石灰粉、石膏、60℃矿渣粉、相对湿度大的空气中的水泥粉等)，固易于堵塞，不适宜采用旋风收尘器。2）粉尘的粘结性粉尘的磨剥性能影响收尘器的使用寿命。对坚硬多棱角的粒状粉尘(如矿渣石英等)或粗大颗粒，收尘器内壁应加耐磨材料(如辉绿岩铸石等)加以保护。3）粉尘的磨剥性能