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旋风除尘器_百度文库
作者: admin 来源: 未知 发布时间:2019-12-31 16:47

  . 目录 1、旋风除尘器简介 ...................................................... 2 2、旋风除尘器原理........................................................2 3、旋风除尘器分类........................................................2 4、旋风除尘器性能指标................................................3 5、旋风除尘器效率因素................................................5 6、旋风除尘器的设计....................................................6 7、旋风除尘器的维护....................................................7 8、XLT 型旋风除尘器的工业运用................................9 9、旋风除尘器的除尘效率计算方法..........................11 . . 1、 旋风除尘器简介 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力从气流中分离粉尘并捕集于器 壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗。用来分离粒径大于 5μ m 以上的颗粒物。 工业上已有 100 多年的历史。 特点:结构简单、占地面积小,投资低,操作维修乖、方便,压力损失中等, 动力消耗不大,能用于高温、高压及腐蚀性气体并可回收干颗粒物,效率可达 80%左右。但捕集5μ m 颗粒的效率不高,粉尘浓度较高时一般作多级除尘预除 尘用。 2、旋风除尘器的工作原理 含尘气体由进口切向进入后,沿筒体内壁由上向下做旋转运动,在这个过程 中由于离心力的作用,气流内的尘粒被甩向筒壁,实现气体和固体的分离,尘粒 在重力作用下沿筒壁旋转落入灰斗,这个由上而下沿筒壁的旋流叫外涡旋。 锥体使得外旋流的旋转半径不断减小,根据旋转距不变原理,在锥体里外旋 流的切向速度不断提高,当气流达到椎体某一位置时,在分离器的中部形成由下 而上的旋风,并由排气口排出这个中部的由下而上的旋流被称为内涡流。 此外,当气流从除尘器顶向下高速旋转时,顶部压力下降,使一部分气流带 着微细尘粒沿筒体内壁旋转向上,到达顶盖后再沿排气管外壁旋转向下,最后汇 入排气管排走。 3、旋风除尘器的分类 1)按进气方式分 :切向进入式、轴向进入式 . . A 垂直切入进入式 、B 蜗壳切向进入时、C 轴向进入时 2)按压力损失系数对旋风除尘器进行分类: ?P ? 1 2 ??Vin2 ? : 局部阻力系数 ? =16 A de2 A:旋风除尘器进口面积 de:旋风除尘器排出口直径 3) 按除尘效率和处理风量分: 高效旋风除尘器:筒体直径较小(900mm),效率高:95%。K=6—13.5 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%。 K3。 通用旋风除尘器:K=4—6,除尘效率:80—90% (相对截面比(K):筒体截面面积和进气口截面面积之比。) 4)按结构形式分: 多管旋风除尘器:由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器(又叫旋 风子)组合在一个壳体内并联使用。具有处理风量大, 除尘效率较高的特点。 旁路式旋风除尘器:设有旁路分离室, 利用上旋涡分离粉尘, 从而提高除尘 效率。为了使除尘器顶部空间形成明显的上旋涡, 进气口上沿离顶盖要相距一定 的距离。 扩散式旋风除尘器:它是一种具有呈倒锥体形状的锥体, 并在锥体的底部装 有反射屏的旋风除尘器. 反射屏可防止上升气流卷起粉尘, 从而提高除尘效率。 4、旋风除尘器的性能指标 . . 除尘装置性能用技术指标和经济指标来评价。技术指标主要有处理风量、净 化效率和压力损失等;经济指标主要有设备费、运行费和占地面积等。此外,还 应考虑装置的安装、操作、检修的难易等因素。本文从技术指标作简要分析: (1)处理风量(Q) 除尘装置的处理风量是指除尘装置在单位时间内所能处理的含尘气体的流 量,一般以体积流量 Q 表示。实际运行的净化装置,由于本体漏气等原因,往往 装置进口和出口的气体流量不同,因此,用两者的平均值表示处理能力。 (2)净化效率 净化效率是表示除尘装置捕集粉尘效果的重要技术指标,可定义为被捕集的 粉尘量与进入装置的总粉尘量之比。 总效率η :总效率是指同一时间内净化装置去除的污染物数量与进入装置的 污染物数量之比。 通过率:当净化效率很高时,或为了说明污染物的排放率,有时采用通过率 来表示除尘装置的性能。所谓通过率是指未被捕集的粉尘量占进入除尘装置的粉 尘总量的百分数。 分级除尘效率:除尘装置的总除尘效率的高低,往往与粉尘粒径大小有很大 关系。为了表示除尘效率与粉尘粒径的关系,提出分级除尘效率的概念。分级除 尘效率是评定除尘装置性能的重要指标,系指除尘装置对某一粒径 dpi 或某一粒 径间隔 dpi 至 dpi+Δ dpi 内粉尘的除尘效率,简称分级效率。 ?d ? ?Gc ?G0 ?100% dc 确定后,雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率(水田木村典夫公 式): ??di ? ? ? 11??eexxpp[?????0?.609.63913? ? ? ?( 1 dddpc)5pn01?1???]n?1 dc ? ? ??? n ? 1 ? ??1 ? 0.67 D 0.14 ?? ? ?? T 283 ?0.33 ?? D——旋风器的直径 (3)尘粒的分割粒径 旋风除尘器的除尘效率与尘粒的粒径有关。粒径越大,效率越高,当粒径 大到某一值时,其除尘效率可达 100%,此时的尘粒粒径称为全分粒径 dp ,或称 为临界粒径。临界粒径 dp 愈小,除尘器除尘性能愈好。 1 dp ? ?18??V ? ? g ?? gL ?2 ? ? . . 同样,除尘效率为 50%时相应的尘粒粒径为 dc50 ,或称为分割粒径。分割粒 径越小,表明除尘器的分离性能越好。 一般而言:dp(100%)≈2-3dp(50%) 分级效率与总除尘效率关系: n ? ?T ? ? pi fdi i ?1 其中, 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。 (4)压力损失 压力损失时代表装置能耗大小的技术经济指标,是指装置的进口和出口气流 的全风压之差。净化效率压力损失的大小,不仅取决于装置的种类和结构形式, 还与处理气体流量大小有关。 即: ?P ? ? ?u2 式中 2 ?P —含尘气体通过除尘装置的压力损失,Pa; ? ? —净化装置的压损系数; ? 16 A d 2 e u —装置进口气流速度,m/s; ? —气体的密度,kg/m3 。 (5)使用温度(℃) 因为气体温度升高,其粘度变大,使粉尘粒子受到的向心力加大,于是分 离效率会下降。为保证除尘效率,高温条件下运行的旋风除尘器应有较大的入口 气流速度和较小的截面流速。 5、旋风除尘器的效率因素 (1)进气口 旋风除尘器的进气口是形成旋转气流的关键部件,是影响除尘效率和压力损 失的主要因素。切向进气的进口面积对除尘器有很大的影响,进气口面积相对于 筒体断面小时,进入除尘器的气流切线速度大,有利于粉尘的分离。 (2)圆筒体直径和高度 A 圆筒体直径是构成旋风除尘器的最基本尺寸。旋转气流的切向速度对粉尘 产生的离心力与圆筒体直径成反比,在相同的切线速度下,筒体直径 D 越小, . . 气流的旋转半径越小,粒子受到的离心力越大,尘粒越容易被捕集。但若筒体直 径选择过小,器壁与排气管太近,粒子又容易逃逸;筒体直径太小还容易引起堵 塞,尤其是对于粘性物料。 当处理风量较大时,因筒体直径小处理含尘风量有限,可采用几台旋风除尘 器并联运行的方法解决。并联运行处理的风量为各除尘器处理风量之和,阻力仅 为单个除尘器在处理它所承担的那部分风量的阻力。但并联使用制造比较复杂, 所需材料也较多,气体易在进口处被阻挡而增大阻力,因此,并联使用时台数不 宜过多。 B 筒体总高度是指除尘器圆筒体和锥筒体两部分高度之和。增加筒体总高 度,可增加气流在除尘器内的旋转圈数,使含尘气流中的粉尘与气流分离的机会 增多,但筒体总高度增加,外旋流中向心力的径向速度使部分细小粉尘进入内旋 流的机会也随之增加,从而又降低除尘效率。筒体总高度一般以4倍的圆筒体直 径为宜,锥筒体部分,由于其半径不断减小,气流的切向速度不断增加,粉尘到 达外壁的距离也不断减小,除尘效果比圆筒体部分好。因此,在筒体总高度一定 的情况下,适当增加锥筒体部分的高度,有利提高除尘效率,一般圆筒体部分的 高度为其直径的1.5倍,锥筒体高度为圆筒体直径的2.5倍时,可获得较为理想的 除尘效率。 (3)排气管直径和深度 排风管的直径和插入深度对旋风除尘器除尘效率影响较大。排风管直径必须 选择一个合适的值:排风管直径减小,可减小内旋流的旋转范围,粉尘不易从排 风管排出,有利提高除尘效率,但同时出风口速度增加,阻力损失增大;若增大 排风管直径,虽阻力损失可明显减小,但由于排风管与圆筒体管壁太近,易形成 内、外旋流“短路”现象,使外旋流中部分未被清除的粉尘直接混入排风管中排 出,从而降低除尘效率。一般认为排风管直径为圆筒体直径的0.5~0.6倍为宜。 排风管插入过浅,易造成进风口含尘气流直接进入排风管,影响除尘效率; 排风管插入深,易增加气流与管壁的摩擦面,使其阻力损失增大,同时,使排风 管与锥筒体底部距离缩短,增加灰尘二次返混排出的机会。排风管插入深度一般 以略低于进风口底部的位置为宜。 由于旋风除尘器单位耗钢量比较大,因此在 设计方案上比较好的方法是从筒身上部向下材料由厚向薄逐渐递减! 6、旋风除尘器的设计 (1)选择除尘器的型式 根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征,及除尘要求、允许的阻力和 制造条件等因素 。 (2)根据允许的压力降确定进口气速 . . 2?p v1 ? ?? 或取为 12~25 m/s (3)确定入口截面 A,入口宽度 b 和高度 h A ? bh ? Q v1 (4)确定各部分几何尺寸 旋风除尘器的设计原则: ①为防止粒子短路漏到出口管,h≤s,其中 s 为排气管插人深度; ②为避免过高的压力损失,b≤(D-de)/2; ③为保持涡流的终端在锥体内部,(H+L)≥3D; ④为利于粉尘易于滑动,锥角=7o~8o; ⑤为获得最大的除尘效率,de/D≈0.4~0.5,(H+L)/de≈8~10;s/de≈1; 7、旋风除尘器的维护 (1)稳定运行参数 旋风式除尘器运行参数主要包括:除尘器入口气流速度,处理气体的温度 和含尘气体的入口质量浓度等。 1)入口气流速度。对于尺寸一定的旋风式除尘器,入口气流速度增大不仅处 . . 理气量可提高,还可有效地提高分离效率,但压降也随之增大。当入口气流速度 提高到某一数值后,分离效率可能随之下降,磨损加剧,除尘器使用寿命缩短, 因此入口气流速度应控制在18~23m/s 范围内。 2)处理气体的温度。因为气体温度升高,其粘度变大,使粉尘粒子受到的向 心力加大,于是分离效率会下降。所以高温条件下运行的除尘器应有较大的入口 气流速度和较小的截面流速。 3)含尘气体的入口质量浓度。浓度高时大颗粒粉尘对小颗粒粉尘有明显的携 带作用,表现为分离效率提高。 (2)防止漏风 旋风式除尘器一旦漏风将严重影响除尘效果。据估算,除尘器下锥体或卸 灰阀处漏风1%时除尘效率将下降5%;漏风5%时除尘效率将下降30%。旋风式除 尘器漏风有三种部位:进出口连接法兰处、除尘器本体和卸灰装置。引起漏风的 原因如下: 1)连接法兰处的漏风主要是螺栓没有拧紧、垫片厚薄不均匀、法兰面不平整 等引起的。 2)除尘器本体漏风的主要原因是磨损,特别是下锥体。据使用经验,当气体 含尘质量浓度超过10g/m3时,在不到100天时间里可以磨坏3mm 的钢板。 3)卸灰装置漏风的主要原因是机械自动式(如重锤式)卸灰阀密封性差。 (3)预防关键部位磨损 影响关键部磨损的因素有负荷、气流速度、粉尘颗粒,磨损的部位有壳体、 圆锥体和排尘口等。防止磨损的技术措施包括: 1)防止排尘口堵塞。主要方法是选择优质卸灰阀,使用中加强对卸灰阀的调 整和检修。 2)防止过多的气体倒流入排灰口。使用的卸灰阀要严密,配重得当。 3)经常检查除尘器有无因磨损而漏气的现象,以便及时采取措施予以杜绝。 4)在粉尘颗粒冲击部位,使用可以更换的抗磨板或增加耐磨层。 5)尽量减少焊缝和接头,必须有的焊缝应磨平,法兰止口及垫片的内径相同 且保持良好的对中性。 . . 6)除尘器壁面处的气流切向速度和入口气流速度应保持在临界范围以内。 8、XLT 型旋风除尘器的工业运用 XLT 型旋风除尘器属于干式旋风除尘器,具有处理风量大、阻力小、使用寿 命长等特点,适用于冶炼、建材、铸造、粉料加工中的除尘、回收也可用于系统 除尘的一级处理,除尘效率高达 85%以上。 题目:已知条件:某工厂烟气量 Q=68000m3/h,烟气密度ρ =1.8kg/m3,允许压力 损失△P=1050Pa。 解: 表一 旋风除尘器型 XLT 式 XLT/A XLP/A XLP/B ξ 5.3 6.5 8.0 5.8 查表一的ζ=5.3 入口速度 u=﹙2Δp/ζρ﹚1/2 =(2×1050÷5.3÷1.8)1/2 =14.84m/s 确定除尘器的个数 n A=Q/n , b=(A/1.75)1/2 D=4.9b=4.9 (A/1.75)1/2 ∵D≤1m ∴4.9 (A/1.75) 1/2≤1 解得 n≥17.4 由于烟气量太大,在保证除尘效率的前提下要满足设计要求,经验算选择 18 组 XLT 型除尘器并联。 确定入口截面 A1,入口宽度 b 和高度 h A1=Q/nu=68000/(18×3600×14.84)=0.071m2 表二 几种旋风除尘器的主要尺寸比例 尺寸内容 入口宽度 b 入口高度 h 筒体直径 D 排除管直径 d0 筒体长度 L XLP/A (A/3)1/2 (3A)1/2 上 3.85b 下 0.7D 0.6D 上 1.35D 下 1.00D XLP/B (A/2)1/2 (2A)1/2 3.33b / 0.6D 1.7D XLT/A (A/2.5)1/2 (2.5A)1/2 3.85b / 0.6D 2.26D XLT (A/1.75)1/2 (1.75A)1/2 4.9b / 0.58D 1.6D . . 锥体长度 排灰口直径 de 压力 12m/s 损失 15m/s (Pa) 18m/s 上 0.5D 下 1.0D 0.296D 700(600) 1100(940) 1400(1260) 2.3D 0.43D 500(420) 890(700) 1450(1150) 2.0D 0.3D 860(770) 1350(1210) 1950(1150) 1.3D 0.145D 440(490) 670(770) 990(1110) 入口宽度 : b=(A/1.75)1/2=( 0.071/1.75)1/2=0.21m 入口高度: h=(1.75A)1/2=(1.75×0,071)1/2=0.36m 筒体直径: D=4.9b=4.9×0.20=1.029m 参考 XLT 型产品系列,选取 XLT-11 型。(XLT-11 排出管直径: d0=0.58D=0.58×1.111=0.65m 筒体长度: L=1.6D=1.6x1.111=1.782m 锥体长度: H=1.3D=1.3×1.111=1.50m 排灰口直径: de=0.145D=0.145×1.111=0.16m D=1111mm ) . . 9、旋风除尘器的除尘效率计算方法 除尘器效率是评价除尘器性能的重要指标之一。它是指除尘器从气流中兵捕 集粉尘的能力,常用除尘器全效率、筛分效率、分级效率和穿透率表示。 9.1 全效率计算 9.1.1 质量算法 (称量法) 含尘气体通过除尘器时所捕集的粉尘量占进入除尘器的粉尘总量的百分数 称为除尘器全效率,以 表示。全效率 的定义式为: 式中 ——进入除尘器的粉尘量,g/s; ——从除尘器排风口排出的粉尘量,g/s; ——除尘器所捕集的粉尘量,g/s。 通过称重求得全效率,称为质量法,用这种方法测出的结果比较准确,主要用于 实验室。 9.1.2 浓度算法 如果除尘器结构严密,没有漏风,除尘器入口风量与排气口风量相等,均为 L,全效率 的定义式可替换为: . . 式中 L——除尘器处理的空气量,m3/s; ——除尘器进口的空气含尘浓度,g/m3; ——除尘器出口的空气含尘浓度,g/m3。 现场测定除尘器效率时,通常先同时测出除尘器前后的空气含尘浓度,再按公式 求得全效率,这种方法称为浓度法。含尘空气管道内的浓度分布既不均匀又不稳 定,要测得准确的结果是比较困难的。 9、2 筛分效率 筛分效率是选矿过程中重要的参数,当筛下或溢流中的细粒级占主要部分 时,可使用量的筛分效率;当筛下或溢流中粗粒级占一定百分数时,这时应使用 质的筛分效率。但是生产过程中经常使用质的筛分效率比较符合实际情况。 筛分效率: 筛分效率定义:筛下物料中某细粒级含量与给料中该细粒级含量的百分数 (一般)。 筛下物中某细粒级含量 ?筛分 = 给料中该细粒级含量 ?100% 分级效率定义:溢流中某粒级含量与给料中该细粒级含量的百分数(一般), 它是考查分级机工作好坏的指标。 溢流中某细粒级含量 ?分级 = 给料中该细粒级含量 ?100% 首先定义一下参数: Q························给料重量 (t/h) Q1·······················筛下或溢流物料重量 (t/h) Q2·······················筛上或返砂物料重量 (t/h) ? ·······················给料中某粒级占的百分数 %) ? ·······················筛下或溢流中某粒级占的百分数 (%) ? ·······················筛上或返砂中某粒级占的百分数 (%) E ·······················筛分或分级效率 (%) ? x ······················筛下细粒的回收率 (%) ? c ·······················筛下粗粒的回收率 (%) 通过对给料、溢流、沉砂进行取样筛析,得到 α、β、? 的数值之后,按上述公 . . 式即可计出分级效率。 量的筛分效率:筛下的细粒级含量占主要部分。 Q? Q1 ? Q2 ? 根据物料平衡,由上图关系可知: Q ? Q1 ? Q2 Q? ? Q1? ? Q2? Q1 ? ? ?? Q2 ? ? ? 所以,筛分效率: E量 ? Q1? Q? ? ?(? ?(? ????))?100% 质的筛分效率:筛下的细粒级的筛分效率。 若由于筛子结构、筛面破损等原因,造成筛下产物粒度大于筛孔尺寸,这部 分粗粒占一定含量时,这时应使用质的筛分效率,即: E质 ? ? x ? ?c 。 那么: E质 ? Q1? Q? ? Q1(1? ? ) Q(1?? ) 即: E质 ? (? ? ? )(? ? ? ) ? (? ? ? )(1 ? ? ) ?100 % 9.3 分级效率 除尘器全效率的大小与处理粉尘的粒径有很大关系,例如有的旋风除尘器 处理 40 m 以上的粉尘时,效率接近 100%,处理 5 m 以下的粉尘时,效率会 下降到 40%左右。因此,只给出除尘器的全效率对工程设计是没有意义的,必须 同时说明试验粉尘的真密度和粒径分布或该除尘器的应用场合。要正确评价除尘 器的除尘效果,必须按粒径标定除尘器效率,这种效率称为分级效率。 如果除尘器进口处粉尘的粒径分布为 、空气含尘浓度为 ,那末进 入除尘器的粒径在 范围内的粉尘量 。同理在 除尘器出口处, 径分布。 。 是除尘器出口处理粉尘的粒 . 对粒径在 . 范围内的粉尘,除尘器的分级效率为 : 如果 (不漏气的情况下) ,则 如果除尘器捕集下的粉尘的粒径分布为 范围内的粉尘量为 ,除尘器所捕集的粒径在 当 时,上式可简化为 分级效率 研究表明,大多数除尘器的分级效率可用下列经验公式表示: 式中 a、m——特定的常数。 9.4 穿透率 有时两台除尘器的全效率分别为 99%或 99.5%,两者非常接近,似乎两者的 降尘效果差别不大。但是从大气污染的角度去分析,两者的差别是很大的,前者 排入大气的粉尘量要比后者高出一倍。因此,对于高效除尘器,除了用除尘器效 率外,还用穿透率 P 表示除尘器的性能。其计算式为: 9.5 分级效率与全效率的关系 . . 式中 ——除尘器全效率; ——在除尘器进口处,该粒径范围内的粉尘所占的质量百分数; ——在除尘器灰斗中,该粒径范围内的粉尘所占的质量百分数。 10、旋风除尘器效率测量方案 我们先看两个案例: 例题 1:已知烟气处理量 Q=5000m3/h,烟气密度ρ =1.2kg/ m3,允许压力损失为 900Pa。若 选用 XLP/B 型旋风除尘器,试求其主要尺寸。 例题 2:为处理含尘空气为 1250m3/h 的烟气选择一合理的旋风除尘器。 一般情况下,工厂内部的粉尘密度并非是我们计算要用的粉尘浓度,只有知 道除尘器内的烟气密度,我们才可以把它等价为粉尘浓度,一些实验中,我们可 以计算出粉尘浓度,为确定除尘器效率提供条件。 计算旋风除尘器内粉尘的浓度: ? Q = ? S 处理风量 风速 旋风除尘器横截面积 (1) Q 总处理风量 =Q处理风量 ? t吹完粉尘所用时间 ? = QM 旋风除尘器内粉尘 处理粉尘 总处理风量 .

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