改进旋风器结构提高除尘效率的新方法
旋风除尘器除尘效率的影响因素分析
旋 风 除尘器 除尘效 率 的影 响 因素分 析
文章 编 号 ： ０ ９ （ ０ ） ４ ０ ８ ４ １ ７ ２Ｉ ２ ８０ ５ ０ ０ Ｉ ０ ０
［
内涡旋 筒体 外涡旋
旋 风 除 尘 器 是 利 用 含 尘 气 流 作 旋 转 运 动 产生 的 离 心 力， 将尘 粒 从 气体 中分 离 并捕 集下 来 的装 置 。 风 除尘 器 与 旋 其 他 除尘 器相 比 ， 有结 构 简 单、 有 运动 部 件 、 具 没 造价 便 宜 、 除 尘效 率较 高 、 维护 管 理 方便 以 及适 用面 宽 的特 点 ， 于 收 对
是 除尘 装 置除 去 的粉 尘量 与 未 经除 尘前 含 尘 气体 中所 含粉
尘 量的 百分 比 ； 力降 有时 称 压 力降 ， 阻 它代 表 含尘 气体 经 过
除尘 装 置所消耗 能量 大 小的一 个主 要指标 ， 力损 失大的 除 压
尘 装置 ， 工作 时 能量 消 耗 就大 ， 在 运转 费用 高 。
集 ５ Ｏ ｍ的 尘粒 ， 除尘 效率 可 达９ ％左 右 。 ～ｌ 其 Ｏ 广泛 用于 工 业 炉窑 烟气 除尘和 工厂 通风 除尘等 ， 造纸 行业 的备料 车 间 在 也 得 到 了广 泛 的 应用 。
含尘气体
ｉ出 口 灰
图１ 切 流反转式 旋风 除尘器
维普资讯
＞ ＞ ＞舒 帆 （ 汉理 工 大 学 ， 汉 ，３ ０ ４ பைடு நூலகம் 武 ４０７）
旋风除尘器优势
1.它能把上下流量进行进行相应的处理，通过上下行流量的平均值与实际的流量进行对比，开进行相应的处理。
2.减少短路流量可以提高除尘器的效率，从而增加下降的流量，使得除尘器能够长时间地把灰尘含在里面，更好地进行粉尘的分离。
3.这种除尘器配有非全长减的阻杆，这种阻杆虽然没有全长的阻杆在减阻的效果上好，但是它能够很好地提高除尘器的除尘效率。
4.旋风除尘器的排气减少，这样除尘器的除尘效果会变得很好的。
提高旋风除尘器效率的措施
要提高旋风除尘器的效率，可以采取以下措施：
优化设计：合理设计旋风除尘器的几何形状、尺寸和比例，以确保气流在设备内部的流动和分离效果最佳。
提高气流速度：增加气流速度可以增强离心分离效果。
通过调整进气口或增加进气速度，可以提高气流速度，从而提高除尘效率。
控制气流进入角度：合理调整气流进入旋风除尘器的角度，以最大程度地利用离心力分离颗粒。
添加预处理装置：在旋风除尘器前添加预处理装置，如沉淀室或多级过滤器，可以预先分离大颗粒物，减轻旋风除尘器的负荷，提高效率。
优化除尘器出口设计：合理设计除尘器出口形状和尺寸，以减少颗粒物的再悬浮和回流，确保有效的分离。
定期清理和维护：定期清理旋风除尘器的内部，包括清除积聚的颗粒物和灰尘，保持设备的正常运行状态。
使用合适的旋风除尘器材料：选择适合处理特定颗粒物的旋风除尘器材料，以提高捕集效率。
控制气流湍流：减少气流的湍流可以提高除尘效率。
可以通过安装导流板、流动平衡装置等来控制气流的湍流程度。
监测和调整操作参数：定期监测旋风除尘器的操作参数，如气流速度、进出口压差等，根据监测结果进行适当调整，以保持最佳的除尘效率。
旋风分离器
旋风分离器旋风分离器的作用旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。
工作原理净化天然气通过设备入口进入设备内旋风分离区，当含杂质气体沿轴向进入旋风分离管后，气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋风管排尘口至设备底部储液区，从设备底部的出液口流出。
旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管流至净化天然气室，再经设备顶部出口流出。
性能指标分离精度旋风分离器的分离效果：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%。
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0.05MPa。
设计使用寿命旋风分离器的设计使用寿命不少于20年。
结构设计旋风分离器采用立式圆筒结构，内部沿轴向分为集液区、旋风分离区、净化室区等。
内装旋风子构件，按圆周方向均匀排布亦通过上下管板固定；设备采用裙座支撑，封头采用耐高压椭圆型封头。
设备管口提供配对的法兰、螺栓、垫片等。
通常，气体入口设计分三种形式：a) 上部进气b) 中部进气c) 下部进气对于湿气来说，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。
应用范围及特点旋风除尘器适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。
它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较高（80～160毫米水柱）的净化设备，旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。
改进型的旋风分离器在部分装置中可以取代尾气过滤设备。
旋风式除尘课程设计
旋风式除尘课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解旋风式除尘器的工作原理，掌握其结构组成及功能。
2. 学生能掌握旋风式除尘器在工程应用中的优势及适用范围。
3. 学生了解并掌握与旋风除尘相关的流体力学基础概念。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析旋风式除尘器的设计参数，并进行简单的设计计算。
2. 学生能够通过实验和观察，分析旋风式除尘器的除尘效果，提出优化措施。
3. 学生能够运用图表、数据和文字，展示旋风式除尘器的性能特点。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对环境保护和大气污染治理的责任感，增强环保意识。
2. 学生通过学习旋风式除尘技术，认识到科学技术的应用价值，激发对科技创新的兴趣。
3. 学生在团队协作中，培养沟通、交流、合作的能力，养成尊重他人意见的良好品质。
课程性质：本课程为应用物理学科课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为八年级学生，具备一定的物理知识基础，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和解决问题的能力，培养科学思维和创新能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，使学生在课程学习中获得成就感。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 旋风式除尘器的工作原理及其在环保领域的应用。
- 流体力学基础：气流运动规律、离心力、压力差等。
- 旋风式除尘器的结构设计参数：直径、高度、进口风速等。
- 教材章节：第五章“大气污染控制技术”中的第2节“旋风式除尘技术”。
2. 实践操作：- 旋风式除尘器模型制作与实验。
- 实验数据分析与处理，评估除尘效率。
- 设计优化方案，提高旋风式除尘器性能。
3. 教学大纲：- 第一课时：旋风式除尘器工作原理及应用介绍。
- 第二课时：流体力学基础概念讲解，旋风式除尘器设计参数分析。
- 第三课时：实践操作，旋风式除尘器模型制作与实验。
旋风除尘设计方案
旋风除尘设计方案旋风除尘设计方案旋风除尘器是一种常见的工业除尘设备，广泛应用于建筑材料、化工、冶金、电力等行业。
下面是一个旋风除尘器的设计方案：一、工作原理旋风除尘器利用离心力将粉尘分离出来。
工作时，含有粉尘的气体进入旋风除尘器，通过旋风除尘器内部的旋风叶片的作用，气体呈螺旋状流动，形成离心力。
由于粉尘颗粒的质量较重，它们受到离心力的影响，被分离出来并沉降到底部的灰斗中。
经过除尘处理的气体从旋风除尘器的顶部排出。
二、设计参数1. 气体流量：根据实际生产过程中产生的气体流量进行确定。
2. 气体温度：旋风除尘器的材料和结构应能够适应气体的高温和低温。
3. 气体含尘浓度：根据实际生产过程中气体中粉尘的含量进行确定。
4. 除尘效率要求：根据国家相关标准和行业要求确定。
三、设计方案1. 材料选择：旋风除尘器的主要构件应选用耐腐蚀、耐磨损的材料，如不锈钢、玻璃钢等。
2. 结构设计：旋风除尘器的结构应合理，方便维护和清洁。
3. 出灰装置设计：设计一个有效的出灰装置，确保粉尘可以及时排出。
4. 工艺流程设计：根据实际生产过程中对除尘设备的要求，确定旋风除尘器的位置、排气管道等。
四、设备运行维护1. 启动前检查旋风除尘器的各个部件是否完好，如有损坏及时更换。
2. 定期清理除尘器内部的粉尘，避免积灰影响除尘效果。
3. 定期检查旋风除尘器的运行情况，如有异常及时处理。
4. 注意旋风除尘器的安全问题，防止因设备故障引发火灾等事故。
通过合理设计和有效运行维护，旋风除尘器可以有效地将生产过程中产生的粉尘除去，提高了生产环境的清洁度，保护了工作人员的身体健康。
对旋风除尘器进口进行改进的实验研究
对旋风除尘器进 口进行改进 的实验研究
张博１ ， 周静懿１ ， 曹春 刚ｚ
摘 （ １ ． 河北万圣环保科 技集团有 限公司， 沧州， ０ ６ １ ０ ０ １ ； ２ ． 秦 皇岛玻璃工业研究 设计院， 秦皇 岛， ０ ６ ６ ０ ０ １ ） 要： 随着工业装置生产规模 的提 高以及操作条件 变得 更为苛刻， 对旋风除尘器性能 的要求也不 断提 高。 所 以， 迫切 需要研 究出高效低能 的新型旋
１ ８ ０ ￣ 位置， 进气管 的每一部分均与除尘器 的一个进气 口相连 ， 含尘气体分别 从两个进 气 口 进入除尘器简体 内， 进行 除尘 的过程。
２ ． １ 实验仪器
①普通型旋风除尘系统一套 ； ②德 国进 口的多功 能测试仪Ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ４ ５ ４ １ 台； ③引风机１ 台；④ 电子称 １ 台； ⑤秒表１ 个。
来确定探 入的深度 。
对其进行改进， 同样测量流场和效率 ， 比较改进前后的测量结果 。根据沈恒 根针对旋风器内气流轴不对称问题， 将单进 口改为双进 口的实验 ， 本实验也 是对除尘器的进 口结构做改进， 同样采用两个进气 口， 与沈恒根实验的不同 之处在于本实验整个除尘系统使用一个进气管，进气管在与除尘器进 口连 接处平均分配为两部分 ，除尘器的两个进气 口，一个在０ 。 位置 ，另一个在
２ ． ２ 实验步骤 ２ ． ２ ． １ 各测点到管壁的距离的确 定 （ １ ） 矩形入 口管 ： Ａ Ｂ＝ ０ ． ４ １ ３ ０ ． １ １ ０ ＝ ０ ． ０ ４ ５ ４ ３ ｍ２ ＜ １故： 划分为４ 个 小矩形 ，
测点数为４ 介
１ ／ ４ Ａ：ｏ ． １ ｏ ３ ２ ５ ｍ ：１ ０ ３ ． ２ ５ ｍｍ：１ ｏ － ３ ２ ５ ｃ ｍ １ ／ ４ ］ ３ ； Ｏ． ０ ２ ７ ５ ｍ＝２ ７ ． ５ ａ ｍ＝２ ｒ ． ７ ５ ｃ ｍ
旋风除尘器除尘效率的提高及改进
论旋风除尘器除尘效率提升及改进Theory of dust cyclone dust removal efficiency improvement and improvement作者：赵德政摘要：在旋风除尘器筒体中部，安装筒状钢板网整理稳固气流流型，主要不是过滤作用，重点是整理涡旋流型、延长筒体、增加旋转时间提高除尘效率。
Abstract: in the dust cyclone central cylinder, installation tubular steel nets tidy stable airflow pattern, not filter function, the key is to finishing vortex flow type and prolong barrel, in crease rotation time to improve the dust removal efficiency.关键字：旋风除尘网状装置整理流型提高效率Key word: cyclone dust、reticular device、arrangement flow type 、improve efficiency引言旋风除尘器是除尘装置的一类。
除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。
旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。
普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。
旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从业体重分离固体粒子。
在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的5～2500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。
大多用来去除.3μm以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3μm的粒子也具有80～85%的除尘效率。
旋风除尘器结构简单、体积小、使用维修方便在通风除尘工程中广泛应用。
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图1 传统旋风器图2 加内筒壁的旋风器
图3 POC旋风器Y.Zhu(2001年)［2］提出的旋风器结构如图2所示，在普通旋风器中增加一个筒壁，这一筒壁将旋风器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旋风器的进行了比较有：改进后的旋风器，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器性能优于传统的旋风器。
这种改动后的旋风器较原有传统旋风器结构稍为复杂。
2 在原有旋风器结构上增加附加件
实际应用中的系统都比较庞大，采用新的旋风器替代原有旋风器，势必导致工程量和成本比较大。
基于这一想法，很多研究者寻找不改变原有旋风器结构，而通过增加附加部件为提高旋风性能。
由于旋风器对微细颗粒物效率较低，尤其对PM10(粉尘粒径小于10μm的颗粒物)的除尘效率随着颗粒直径减小逐渐降低。
也就是说，在旋风器的运行过程中，绝大部分微细粉尘穿透了分离区域，导致对微细粉尘效率下降。
A.Plomp等[3]（1996年）提出了加装二次分离附件的一种旋风器，见图3示意图。
二次分离附件设置在旋风器本体顶部，称之为POC(post cyclone)。
POC二次分离作用是利用排气芯管强旋流作用使微细粉尘受离心力作用向边壁运动，并与挡板相撞后，通过缝隙1掉入挡板下部的壳体中，另一部分即使在一开始没有与边壁相撞，但由于始终受到离心力的作用，在到达POC顶部时，其中也有很大一部分通过缝隙2处而进入挡板与壳体之间的空间，随后由于POC中主气流的约10%通过缝隙形成渗透流，在渗透推动下，颗粒物被吹出壳体。
为了使该种旋风器得到更好的应用和使POC在已有旋风分离器上加装设计最优化，Youngmin Jo［4］考虑到紊流扩散等因素对POC的影响，对一些变量在不同参数范围内给出了两种不同旋风器(Stairmand旋风器，非Stairmand旋风器)加POC组合的一些试验结果，并对POC模型利用CFD进行了计算，所有试验均在实际生产中投入运行的除尘系统中进行。
研究结果得知，在特定结构尺寸和运行条件下总效率比改进前提高了2%～20%；POC的阻力约为旋风器本体10%，该阻力与渗透气流量无关(在所给参数范围内)；对于直径较大的旋风器，尤其在原旋风器性能不是很高的情况下，加装POC的办法对于提高旋风分离的性能很有效。
POC装置对3μm以上粉尘分离很有效，对3μm以下的粉尘效果不显著；渗透流量及POC装置的离心力对POC的性能影响显著；采用穿孔(较小)内挡板可提高分离效率。
这种改进方法特点在于增加的能耗小；保养及维修简单；对于已投入使用的分离系统工程改造方便；成本较低。
3 局部结构改进
许多研究者通过旋风器内部气流流动研究认为：旋风器气流速度分布在径向上呈轴不对称或出现偏心。
尤其在锥体下部靠近排尘口附近，有明显的"偏心"；排气管下口附近，径向气流速度较大，有"短路"现象。
气流偏心或短路不利于粉尘分离。
(1)改变进口结构
沈恒根［5］针对旋风器内气流轴不对称问题，将其进口由单进口改为双进口(如图4)，通过双进口旋风器内流场实验研究表明，双进口旋风器流场的轴对称性优于单进口旋风除尘器，双进口旋风器涡核变形小；双进口旋风器内切向速度高于单进口约6%，在准自由涡区衰减也慢；双进口旋风器排气芯管短路流少于单进口。
双进口旋风器比单进口旋风器更有利于提高除尘效率和降低设备阻力。
针对短路流携尘降低除尘效率的问题，沈恒根等［6］在进口结构中采用了回转通道(见图5)，以此降低进入旋风器空间的向心含尘浓度梯度，并对等截面和变截面两种通道形式的气固两相分离进行了分析。
指出采用合理回转角度的进口回转通道，可提高旋风除尘器的除尘效率。
这种做法从结构上把旋风器的筒体、锥体两段分离变成进口通道、筒体、锥体三段分离。
图4 单双进口回转通道图5 进口回转通道
(2)锥体结构改变
Rongbiao Xiang等［7］研究了锥体尺寸对用于大气采样的小型旋风器的影响情况，以颗粒大小和气流流速为变化参数，对3个具有不同下部直径锥体的旋风器测出了效率。
测定结果表明：锥体下部直径大小对旋风分离采样器的效率影响显著，但是并不显著影响不同粒径颗粒物效率之间的变化程度。
当锥体下部开口部分直径大于排气芯管直径时，该锥体参数的减小，再不明显增加阻力的前提下，采样效率会随之提高；但是，由阻力测试结果还可看出锥体武器部分直径不宜小于排气芯管直径。
从理论上讲，锥体下部直径减小能引起切向速度的提高，从而离心力增大；对于具有相同筒体直径的旋风器，若锥体开口小，则最大切向速度靠近锥壁，这使得颗粒能够更好的分离，同时，如果锥体开口较小，涡流将触及锥壁，使颗粒又有可能重新进入出气气流，但是由于后者与前者相比对旋风采样器影响较小。
总之，适当减小锥体下部直径有利于效率的提高。
为了便于新型旋风采样器的设计，还指出对高效型Stairmand旋风器效率有较好预测作用的Barth理论及Leith-Licht理论，对锥体改变旋风采样器的收集效率了也有良好的预测作用。
三结语
选用合适的方法对旋风分离器的结构形式进行改进，可以提高旋风器的技术性能。
对于改进旋风器应用于工业通风除尘，还需要做到设计方法明确、应用前通过试验验证和应用中的配套技术完善。
参考文献
1．John Dirgo, David Leith. Cyclone Collection Efficiency: Comparison of Experimental Results with Theoretical Predictions. Aerosol Science and Technology. 1985 Vol 4, pp401-415.
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