旋风分离器工作原理,旋风分离器选型,旋风分离器设计

  旋风分离器作用是用于气固体系或者液固体系的分离的一种设备。
  旋风分离器的工作原理为靠气流切向引入造成的旋转运动,使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外壁面分开。旋风分离器的主要特点是结构简单、操作弹性大、效率较高、管理维修方便,价格低廉,用于捕集直径5~10μm以上的粉尘,广泛应用于制药工业中,特别适合粉尘颗粒较粗,含尘浓度较大,高温、高压条件下,也常作为流化床反应器的内分离装置,或作为预分离器使用,是工业上应用很广的一种分离设备。常用的(切流)切向导入式旋风分离器的分离原理及结构如图所示。主要结构是一个圆锥形筒,筒上段切线方向装有一个气体入口管,圆筒顶部装有插入筒内一定深度的排气管,锥形筒底有接受细粉的出粉口。含尘气流一般以12—30m/s速度由进气管进入旋风分离器时,气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分,沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下朝锥体流动。此外,颗粒在离心力的作用下,被甩向器壁,尘粒一旦与器壁接触,便失去惯性力,而靠器壁附近的向下轴向速度的动量沿壁面下落,进入排灰管,由出粉口落入收集袋里。旋转下降的外旋气流,在下降过程中不断向分离器的中心部分流入,形成向心的径向气流,这部分气流就构成了旋转向上的内旋流。内、外旋流的旋转方向是相同的。最后净化气经排气管排出器外,一部分未被分离下来的较细尘粒也随之逃逸。自进气管流入的另一小部分气体,则通过旋风分离器顶盖,沿排气管外侧向下流动,当到达排气管下端时,与上升的内旋气流汇合,进入排气管,于是分散在这部分上旋气流中的细颗粒也随之被带走,并在其后用袋滤器或湿式除尘器捕集。
  旋风分离器的优点是结构简单、操作弹性大、效率较高、管理维修方便,价格低廉,用于捕集直径5~10μm以上的粉尘,广泛应用于制药工业中,特别适合粉尘颗粒较粗,含尘浓度较大,高温、高压条件下,也常作为流化床反应器的内分离装置,或作为预分离器使用。但是,它对细尘粒(如直径<5μm)的分离效率较低,细粉分离效率仅能达到70%~90%。
  旋风分离器的分离精度在设计压力和气量条件下,均可除去≥10μm的固体颗粒。在工况点,分离效率为99%,在工况点±15%范围内,分离效率为97%。
  旋风分离器的压力降正常工作条件下,单台旋风分离器在工况点压降不大于800pa.
  如何提高旋风分离器的效率:颗粒物受离心力作用作径向向外(朝向筒锥壁)运动,运动速度可由颗粒物所受的离心力及气流阻力的运动方程求得。显然旋风除尘器分离的目的就是使颗粒物尽快到达筒锥体边壁。因此,延长颗粒物在旋风除尘器中的运动时间,在气流作用下提高颗粒物与筒锥体壁相撞的概率,可以提高旋风除尘器除尘效率。
 旋风分离器的结构改进:提出在普通旋风除尘器中增加一个筒壁,这一筒壁将旋风除尘设备内部空间划分为两个环形区域,同时,排气芯管被移到了下方,排气芯管中的上升气流也变成了下降气流,颗粒物在内外两个外环形区域内都得到了分离,事实上,这种旋风分离器相当于将两个旋风子合到了一起。从理论上讲,这种改进提高了颗粒物被收集的概率。Y.Zhu型旋风除尘器试验结果(气流流量范围为 10L/min~40L/min,对粒径范围为0.6μm~8.8μm颗粒物)与Stairmand旋风除尘器的进行了比较有:改进后的旋风除尘器,除尘效率得到提高,并且随气流流量的增大而增大;同时,对于相同无因次尺寸的旋风除尘器来说,前者的阻力也小于后者。Y.Zhu考虑各方面因素给出相应优化综合指标得出改进旋风除尘器性能优于传统的旋风除尘器。这种改动后的旋风除尘器较原有传统旋风除尘器结构稍为复杂。
  旋风分离器的应用:利用离心沉降原理从气流中分离出颗粒的设备。气体通过进气口的速度为10—25m/s,一般采用15—20m/s,所产生的离心力可以分离出小到5μm的颗粒及雾沫。因此,是矿山、水泥等生产中使用很广泛的设备。特别在化工生产过程中,旋风分离器的使用场合很多,也常见于厂房的通风除尘系统。它的广泛使用,既可改善环境,又可变废为宝减少工厂的经济损失。诸如某合成洗涤剂厂,在处理喷粉的尾气回收系统中,采用了旋风分离器除尘措施,既改善了作业环境,减轻了空气的污染,又可回收可观的尾粉,大大地降低了工厂成本。

                                                                             旋风分离器结构图

旋风分离器选型时根据气体进入口的上部进入,中部进入,下部进入。对于湿气来说,我们常采用下部进气方案,因为下部进气可以利用设备下部空间,对直径大于300μm或500μm的液滴进行预分离以减轻旋风部分的负荷。而对于干气常采用中部进气或上部进气。上部进气配气均匀,但设备直径和设备高度都将增大,投资较高;而中部进气可以降低设备高度和降低造价。

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