入口含尘浓度变化对不同排气管结构PV型旋风分离器分离效率的影响
流化催化裂化装置旋风分离器的研究及分离效率的优化
流化催化裂化装置旋风分离器的研究及分离效率的优化郝天歌;于姣洋;夏志鹏;吴琼【摘要】The mechanism of cyclone separation of cyclone separator was analyzed as well as factors affecting the separation efficiency,how to improve the separation efficiency of cyclone separator wasdiscussed.Finally,some suggestions on efficiency optimization of the two-stage cyclone separator in reactor-regenerator device in FCC were presented as well as some practical solution to the problems of third-stage cyclone,the precautions during the forth-level cyclone installment process.%首先从旋风分离器的分离原理及影响分离效率的诸多因素人手,对提高旋风分离器分离效率进行了研究和探讨,最后提出了在FCC装置设计过程中,反再两器中的两级旋风分离器分离效率优化的一些建议和方法,三级旋风分离器的一些实际问题的解决方法以及四级旋风分离器安装过程中的一些注意事项.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】4页(P700-703)【关键词】流化催化裂化;旋风分离器;分离效率优化;三级旋风分离器【作者】郝天歌;于姣洋;夏志鹏;吴琼【作者单位】中国寰球工程公司辽宁分公司,辽宁沈阳110169;中国寰球工程公司辽宁分公司,辽宁沈阳110169;中国寰球工程公司辽宁分公司,辽宁沈阳110169;中国寰球工程公司辽宁分公司,辽宁沈阳110169【正文语种】中文【中图分类】TE624流化催化裂化（FCC）装置是现今发展相当迅速的炼油再加工装置之一。
旋风除尘器性能的影响因素
旋风除尘器性能的影响因素
旋风除尘器利用离心力和惯性将粉尘从气流中分离出来，其对高温，高浓度的粉尘净化效率很高，那么，影响其除尘效率的因素有哪些？
1.粉尘颗粒大小：旋风除尘器在处理风尘颗粒的时候，其外部旋流的交界就像滤网一
样，将大于滤网孔的粉尘被截留并捕集下来，小的粉尘则通过滤网从排风管排出。
旋风除尘器捕集下来的粉尘颗粒越小，该除尘器的除尘效率越高。
2.进风口流速：提高进风口气流速度，可增大除尘器内气流的切向速度，使粉尘受到
的离心力增加，有利提高除尘效率，同时也可提高处理含尘风量。
3.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。
4.严密性：旋风除尘器下部的严密性是影响除尘效率的又一个重要因素。
旋风除尘器
内的压力分布，是轴向各断面的压力变化较小，径向的压力变化较大。
气流在筒内作圆周运动，外侧的压力高于内侧，而在外壁附近静压最高，轴心处静压最低。
所以，要使除尘效率达到设计要求，就要保证排灰口的严密性，并在保证排灰口的严密性的情况下，及时清除除尘器锥体底部的粉尘。
影响旋风除尘器的运行的因素及积灰原因有哪些？
影响旋风除尘器的运行的因素及积灰原因有哪些？
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。
旋风式除尘器的堵塞和积灰主要发生在排尘口附近，其次发生在进排气的管道里。
1)排尘口堵塞及预防措施。
引起排尘口堵塞通常有两个原因：一是大块物料或杂物(如刨花、木片、塑料袋、碎纸、破布等)滞留在排尘口，之后粉尘在其周围聚积;二是灰斗内灰尘堆积过多，未能及时排出。
预防排尘口堵塞的措施有：在吸气口增加一栅网;在排尘口上部增加手掏孔(孔盖加垫片并涂密封膏)。
2)进排气口堵塞及其预防措施。
进排气口堵塞现象多是设计不当造成的——进排气口略有粗糙直角、斜角等就会形成粉尘的粘附、加
厚，直至堵塞。
《旋风除尘器》课程设计报告书
《旋风除尘器》课程设计报告书引言随着人类社会的发展与进步，人们对生活质量和自身的健康越来越重视，对空气质量也越来越关注。
然而人们在生产和生活中，不断的向大气中排放各种各样的污染物质，使大气遭到了严重的污染，有些地域环境质量不断恶化，甚至影响人类生存。
在大气污染物中粉尘的污染占重要部分，可吸入颗粒物过多的进入人体，会威胁人们的健康。
所以防治粉尘污染、保护大气环境是刻不容缓的重要任务[1]。
除尘器是大气污染控制应用最多的设备，其设计制造是否优良，应用维护是否得当直接影响投资费用、除尘效果、运行作业率。
所以掌握除尘器工作机理，精心设计、制造和维护管理除尘器，对搞好环保工作具有重要作用[2]。
工业中目前常用的除尘器可分为：机械式除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等。
机械式除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等。
重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置，主要用于高效除尘的预除尘装置，除去大于40μm以上的粒子。
惯性除尘器是借助尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离，主要用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘。
旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置，多用作小型燃煤锅炉消烟除尘和多级除尘、预除尘的设备[12]。
本次设计为旋风除尘器设计，设计的目的在于设计出符合要求的能够净化指定环境空气的除尘设备，为环保工作贡献一份力量。
设计时力求层次分明、图文结合、容详细。
此设计主要由筒体、锥体、进气管、排气管、排灰口的设计计算以及风机的选择计算等组成，在获得符合条件的性能的同时力求达到加工工艺简单、经济美观、维护方便等特点。
第一章旋风除尘器的除尘机理及性能1.1 旋风除尘器的基本工作原理1.1.1 旋风除尘器的结构旋风除尘器的结构如图2-1所示，当含尘气体由进气管进入旋风除尘器时，气流将由直线运动转变为圆周运动，旋转气流的绝大部分延器壁呈螺旋形向下，朝椎体流动。
通常称为外旋气流，含尘气体在旋转过程中产生离心力，将重度大于气体的尘粒甩向器壁。
影响旋风除尘器除尘效率的因素分析 BB旋风除尘
影响旋风除尘器除尘效率的因素分析 BB旋风除尘发表于 2010-07-19 和 12:01:01 | 作者: 平尺量具影响旋风除尘器除尘效率的因素分析旋风除尘器是利用含尘气流作旋转运动孕育发生的离心力将尘粒从气体中分离并捕集下来的装置。
旋风除尘器与其他除尘器相比，具有结构简单、没有运动部件、造价便宜、除尘效率较高、维护管理利便以及适用面宽的特点，对于收集5～10 μm 以上的尘粒，其除尘效率可达90%左右。
广泛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两相离与物料气力烘焙回收等。
此外，旋风器亦可以作为高浓度除尘系统的预除尘器，能与其他类型高效除尘器串联使用。
旋风除尘器在粮食行业总得到了广泛的应用，如原料输送、加工、包装等生产环节的除尘。
然而，许多粮食企业的旋风除尘器运行效率并不高，排放指标未到达设计要求，研究和探讨旋风除尘器除尘效率影响因素，对提高其除尘效率具有重要的实际意义。
1 结构与原理旋风除尘器按气流进气方式分为切流反转式、轴流反转式、直流式等。
粮食行业除尘所使用的主要是切流反转式旋风器。
含尘气体通过进口起旋器孕育发生旋转气流，进人旋风除尘器后，沿外壁自上而下作螺旋形旋转运动，这股向下旋转的气流到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转。
气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力的作用下移向外壁，在气流和重力配合作用下沿壁面落人灰斗，去除了粉尘的气体汇向轴心地区范围由排气芯管排出。
旋风除尘器的性能凡是以其处理量、效率、阻力降3个主要技术指标来表示。
处理量系指除尘装置在单元时间内所能处理的含尘气体量，它决定于于装置的型式和结构尺寸；效率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；阻力降有时称压力降，它代表含尘气体颠末除尘装置所消耗能+量大小的一个主要指标。
压力损失大的除尘装置，在工作时能+量消耗就大，运转费用高。
2 流体流动状况分析旋风除尘器的气流是由切向、径向及轴向构成的复杂紊流状况。
旋风分离沉降实验报告
一、实验目的1. 了解旋风分离沉降的基本原理和实验方法。
2. 掌握旋风分离沉降实验的操作步骤和注意事项。
3. 分析实验结果，探讨影响旋风分离沉降效果的因素。
二、实验原理旋风分离沉降是利用惯性离心力将悬浮在气体中的固体颗粒分离出来的一种方法。
当含尘气体进入旋风分离器后，气流受到离心力的作用，密度大的颗粒被甩向器壁，并在重力作用下沿筒壁下落，从而实现气固分离。
三、实验仪器与材料1. 旋风分离器：主体上部为圆筒形，下部为圆锥形。
2. 含尘气体发生装置：可产生不同浓度的含尘气体。
3. 测量装置：风速仪、气体流量计、气体压力计等。
4. 计时器、秒表、记录本等。
四、实验步骤1. 准备实验仪器，检查各部件是否完好。
2. 设置旋风分离器，调整进口管宽度、导气管长度等参数。
3. 启动含尘气体发生装置，调节气体流量和浓度。
4. 测量进口风速、气体流量、气体压力等参数。
5. 观察旋风分离器内部气流变化，记录分离效果。
6. 关闭含尘气体发生装置，关闭旋风分离器。
7. 计算分离效率、压降等指标。
8. 分析实验结果，总结实验结论。
五、实验结果与分析1. 实验数据（1）进口风速：10m/s（2）气体流量：1000m³/h（3）气体压力：0.1MPa（4）分离效率：90%（5）压降：0.2MPa2. 结果分析（1）分离效率：本实验中旋风分离器的分离效率为90%，说明旋风分离器在处理含尘气体时具有较高的分离效果。
（2）压降：实验中旋风分离器的压降为0.2MPa，说明旋风分离器对气体流动阻力较小，有利于气体的顺利通过。
（3）影响因素分析：a. 进口风速：进口风速对分离效率有较大影响，过高或过低都会降低分离效果。
b. 气体流量：气体流量对分离效率有影响，流量过大或过小都会降低分离效果。
c. 气体浓度：气体浓度对分离效率有影响，浓度过高或过低都会降低分离效果。
d. 旋风分离器结构：旋风分离器结构参数如进口管宽度、导气管长度等对分离效果有较大影响。
分析天然气净化用旋风分离器气液分离性能
分析天然气净化用旋风分离器气液分离性能摘要：为了对天然气净化用旋风分离器气液分离性能进行有效评价，应用两种方法进行了实验。
本文针对天然气净化用旋风分离器气液分离性能做出了进一步探究，对实验、实验结果进行了详细分析。
关键词：天然气净化；旋风分离器；气液分离性能天然气气质对压缩机组以及阀门等设备的有序运行非常关键，一些长输管线的上游气田特性为凝析气田等，凝析气为多元组分当中的一种气体混合物，以饱和烃组为组。
如果天然气当中，含有的重组分进入到了管道，会因为温度以及压力产生的变化，出现凝析以及反凝析的情况。
因为管道当中的内气速比较高，通常气体当中的析出来的液体，在管道当中很难构成相对稳定的连续液相，会引用微笑液滴的方式，在气相中夹带。
如果天然气当中，产生了凝析水以及凝析油，液滴以及天然气当中的氯离子以及湿气当中存在的二氧化碳等会结合在一起，这样压缩机叶片便会发生腐蚀，对其使用寿命产生影响，并影响使用安全。
此外，如果天然气当中，存在轻烃以及水滴，会使压缩机将干气密封发生失效，从而导致成燃气系统调压器发生堵塞。
1、实验1.1材料实验介质为空气，温度为室内温度，压力为大气压。
为了对天然气中存在的游离水以及轻烃进行模拟，实验应用的液体为DOS。
1.2实验装置以及分析仪器实验装置示意图，如图一所示。
雾化部分流程图，如图二所示。
图一：实验装置示意图图二：雾化部分流程图实验当中，测量的主要参数包括旋风分离器当中的入口气速、粒径分布以及进出口液滴的浓度。
旋风分离器当中入口气速，应用皮托管进行测量，进口液滴浓度，可借助液滴雾化系统进行确定，但是难以测量进口液滴的粒径分布。
由于从雾化贫嘴出口一直到旋风分离器当中的入口，存在一定的距离，所以从雾化喷嘴当中出来的液滴粒径分布不同于旋风分离器入口[1]。
旋风分离器出口液滴浓度，有两种不同的测量工作，相互印证，这样可使测量精度提升。
依照等动采样原理，可采样旋风分离器出口气体。
其一，借助高精度玻璃纤维滤膜；其二，利用光学粒子计数器Welas2000。
影响旋风除尘器除尘效率的因素分析
影响旋风除尘器除尘效率的因素分析影响旋风除尘器效率的因素有：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量。
1、二次效应在旋风除尘器操作中得到的实际效率曲线与理论操作曲线是不一致的。
造成差异的原因主要是二次效应，即被捕集粒子重新进入气流。
在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率。
在较大粒径区间，实际效率低于理论效率，是因为理论沉降入灰斗的尘粒随净化后的气流一起排走，其起因主要为粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起。
通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应。
2、比例尺寸2.1 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，进人除尘器的气流切线速度大，有利于粉尘的分离。
2.2 圆筒体直径和高度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，简体直径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。
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。
2.3 排出管排出管的直径和插入深度对旋风除尘器除尘效率影响较大。
排出管直径必须选择一个合适的值，排出管直径减小，可减小内旋流的旋转范围，粉尘不易从排出管排出，有利提高除尘效率，但同时出风口速度增加，阻力损失增大；若增大排出管直径，虽阻力损失可明显减小，但由于排出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出管中排出，从而降低除尘效率。
3、烟尘的物理性质3.1 气体的密度和粘度、尘粒的相对密度、烟气含尘浓度在流量不变的情况下，下式可估算它们的影响：(100―ηa)/(100－ηb)=（μa/μb）½(100―ηa)/(100－ηb)= [（ρb－ρgb）/(ρa－ρga) ] ½(100―ηa)/(100－ηb)=(ρ1b－ρ1a)0.182压力损失与含尘量之间的关系为：ΔPd=ΔPc/[0.013﹙2.29ρ1＋1﹚½]式中：ΔPd——随含尘浓度变化而变化的压力损失；ΔPc——干净空气的压力损失；ρ1——入口含尘浓度，g/m³。
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入口含尘浓度变化对不同排气管结构PV型旋风分离器分离效率的影响李晓曼;宋健斐;孙国刚;魏耀东【摘要】旋风分离器的入口浓度对其分离效率和压降有重要影响.在入口气流含尘浓度5～550 g/m3范围内,采用325目滑石粉,对直径500mm的PV型旋风分离器进行了分离效率的实验测定,其中排气管的结构采用直筒型(A型)、锥口型(B型)和大直筒型(C型)3种结构.实验结果表明,3种结构排气管旋风分离器分离效率均随入口浓度的增加而增加,当入口浓度大于150g/m3时,分离效率上升幅度开始趋于平缓.旋风分离器入口浓度增加一方面使切向速度降低,分离能力下降,但另一方面使颗粒之间的团聚作用增大,惯性分离能力增大,分离效率增加,综合作用结果是分离效率提高,但逃逸颗粒的绝对量增大.实验结果也表明,排气管的结构对旋风分离器的效率影响较大,尤其是排气管直径,基于实验结果及综合考虑入口速度和排气管直径的影响,给出了入口浓度变化时旋风分离器分离效率的计算公式.【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2015(046)010【总页数】6页(P28-33)【关键词】旋风分离器;入口浓度;分离效率;排气管结构【作者】李晓曼;宋健斐;孙国刚;魏耀东【作者单位】中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249【正文语种】中文旋风分离器是一种广泛使用的气固分离设备，尤其是在高温、高压、高浓度工艺条件下通常是首选的气固分离设备。
旋风分离器入口气流含尘浓度的范围因不同的工业用途变化很大，可从几克每立方米到十几千克每立方米，如催化裂化沉降器和再生器的PV型旋风分离器入口气流含催化剂浓度可高达十几千克每立方米。
这种高入口浓度使旋风分离器的分离效率和压降发生了不同于低入口浓度旋风分离器的性能变化，影响因素众多[1-4]。
高入口浓度条件下旋风分离器分离效率的研究内容，一是高入口浓度条件下分离效率的计算，二是高入口浓度变化条件下的分离效率计算。
实验测量[5-7]和模型分析[8-12]结果均表明旋风分离器分离效率随入口浓度的增加而提高，压降则趋于降低。
产生这种变化的机理比较复杂，一方面是气流旋转切向速度减小，另一方面是颗粒之间团聚作用增强。
但由于受到实验条件的限制，尤其是大尺寸旋风分离器条件下，高浓度变化的影响还缺乏系统的实验数据，以往的计算模型中也没有考虑结构尺寸和入口速度的作用。
为此本课题以目前我国催化裂化装置广泛使用的PV型旋风分离器为实验模型，直径扩大到500 mm，采用3种排气管结构形式，用325目滑石粉，在入口含尘浓度5～550 g/m3范围内考察分离效率与入口浓度的关系，探讨高入口浓度条件下颗粒在旋风分离器内的运动特点和气固分离机理，以提高对旋风分离器高入口气固分离过程的认识。
实验装置示意见图1。
为保证气体流动的平稳，系统采用负压操作。
实验模型用目前我国催化裂化装置广泛使用的PV型旋风分离器，结构尺寸见图2，筒体部分直径500 mm，入口尺寸284 mm×126 mm，排气管结构分为直筒型(A型)，锥口型(B型)和大直筒型(C型)。
A型和B型排气管的入口直径相同，均为160 mm，C型排气管的直径为270 mm。
实验粉尘用325目滑石粉，颗粒密度2 700 kg/m3，中位粒径12 μm，粒度分布如表1所示。
实验入口浓度Ci范围为5～550 g/m3，入口气体速度vi范围为15～31 m/s(对应的入口气量为2 000～4 000 m3/h)。
低入口浓度时用气力输送方式加料，高入口浓度时用星型加料器加料。
旋风分离器分离效率采用称重法测量，分离效率×100%，式中：M为加入粉尘的质量，Mc是收集到的粉尘质量。
压力和压降用U型管压差计测量。
2.1 实验结果图3是A型排气管旋风分离器分离效率随入口浓度和入口气流速度的变化。
由图3可见，旋风分离器分离效率随入口浓度和入口速度的增大而提高，但入口浓度的影响大于入口速度的影响。
当入口浓度从5 g/m3增至550 g/m3时，分离效率从91.5%提高到99%以上。
但在不同的浓度范围内，增加的幅度是不同的。
在低入口浓度范围内(Ci<15 g/m3)，分离效率的提高幅度较大；在中等入口浓度的范围内(Ci为15～150 g/m3)次之；在高入口浓度范围内(Ci>150 g/m3)，分离效率的提高幅度趋于平缓，并且逐渐接近100%。
从图3还可以看出，在实验浓度范围内，入口速度变化对旋风分离器分离效率的影响是随着入口速度的增加而效率提高的。
在低入口浓度时分离效率随入口速度的变化更明显。
将图3实验结果标注在对数坐标上，结果见图4，可以更清晰地表达入口浓度变化与分离效率之间的关系，尤其是在低入口浓度部分。
图5是B型和C型排气管旋风分离器的分离效率随入口浓度Ci及入口速度vi的变化。
由图5可见，B型和C型排气管时入口浓度Ci及入口速度vi对旋风分离器分离效率影响的变化趋势与A型排气管时的实验结果是一致的。
但B型排气管时的分离效率在低入口浓度范围内略高于A型排气管时，说明在同样的排气管直径(160 mm)下锥型排气管优于直筒型排气管。
C型排气管的直径较大(270 mm)，分离效率明显低于A型排气管时。
这说明除入口浓度的影响外，旋风分离器的排气管直径对分离效率影响也很大，减小排气管的直径可以提高分离效率。
2.2 入口浓度对流场的影响旋风分离器是利用旋转气流形成的离心力进行气固分离的。
根据颗粒受到的向外离心力与径向速度产生的向内的曳力平衡，则旋风分离器内被分离颗粒在离心场内任意径向位置r处的径向沉降速度vpr为式中：dp为颗粒直径，m；ρp为颗粒密度，kg/m3；vt为切向速度，m/s；μ为气体黏度，Pa·s；r为径向坐标，mm。
式(1)表明，影响颗粒向器壁沉降的速度vpr与切向速度vt的平方成正比。
增加切向速度有助于提高颗粒的分离。
但旋风分离器的入口浓度增加后，旋风分离器内部切向速度明显下降[13]，由此导致了离心力下降，分离能力降低。
但在以往的分离效率计算中缺少这方面的分析，需要考虑这一实际变化因素。
旋风分离器内部流场是强旋流湍流流场，旋流呈现Rankine涡结构，切向速度vt分量是主要分量，外侧是准自由涡vt=k1r-n，内侧是刚性涡vt=k2r，式中，k1，k2，n为常数。
对分离过程有重要影响的是外侧的准自由涡区。
PV型旋风分离器纯气相流场准自由涡区切向速度[14-15]为式中：vi为入口速度，m/s；D为旋风分离器直径，mm；Ai为入口面积，mm2；R为旋风分离器半径，mm；指数no为常数，对于纯气相流场，-0.586。
加入颗粒后，流场发生变化，指数no需要用气固两相流状态的n替换。
根据Yuu Shinichi等[16]的实验数据，回归的指数n随浓度的变化为排气管直径处的切向速度大小表明了旋风分离器的分离能力。
设vtep是(r=Re)径向位置的气固两相流动的切向速度。
根据式(2)和式(3)有用式(4)计算该处的切向速度vtep衰减，结果见图6，入口速度vi为20 m/s。
图6表明旋风分离器加入颗粒后，可使流场发生改变，尤其是Ci<150 g/m3范围内，切向速度随入口浓度的增加存在较大的衰减。
这导致旋风分离器旋转流离心分离能力的降低。
2.3 颗粒之间的作用式(1)表明，颗粒是在旋转切向速度形成的离心力作用下被分离的。
但是颗粒之间的相互作用在分离过程中的作用是不可忽略的。
Ji Zhongli等[17]在较低的入口浓度(Ci<2 g/m3)下，实验测量了旋风分离器的分离效率，结果表明颗粒之间团聚成颗粒团在离心分离过程中的作用是非常重要的。
那些不足以被分离下来的细小颗粒团聚成较大的颗粒团，获得了较大的离心力，而被分离下来。
这种作用在极低的入口浓度时就表现得非常明显，例如在入口浓度Ci增加到40 g/m3时分离效率提高的幅度非常大。
但在高入口浓度的条件下，颗粒不仅有离心力，还有其它多种作用力，除了颗粒之间的团聚作用外，颗粒之间的其它作用增强，如碰撞、夹带作用等，细小颗粒被运动较快和较粗的颗粒夹带至器壁，获得更多的分离机会，使小颗粒的粒级效率提高的幅度大于粗颗粒的粒级效率，同时被分离下来的颗粒形成屏蔽，可以抑制颗粒向低浓度区扩散，这些作用使总的捕集能力提高，并且随着入口浓度的增加效果更明显。
此外在旋风分离器的器壁上，随着入口浓度的增加，颗粒逐渐形成螺旋的高浓度灰带，甚至成片状螺旋运动下降，灰带的螺旋角随着入口浓度增大而增大，此时器壁附近的颗粒以密相输送的形式下落[12]，惯性分离作用增强，快速排入灰斗，如图7所示。
旋风分离器内部稀相区域颗粒则为离心分离过程。
因此，在高入口浓度条件下旋风分离器气固分离主要由离心力和颗粒团聚双重因素控制，二者综合作用的结果是使分离效率增加。
虽然高入口浓度时分离效率提高，但是颗粒的逃逸浓度增大。
例如，对A型排气管，在入口气体速度为20 m/s、入口浓度为5 g/m3时，分离效率为91.10%，通过排气管逃逸颗粒的浓度是0.445 g/m3。
当入口浓度提高到450 g/m3时，分离效率为99.10%，逃逸颗粒浓度为4.05 g/m3，逃逸浓度增加了约9倍。
因此在高入口浓度的分离过程中，旋风分离器分离效率的提高是非常重要的，例如催化裂化再生器中的旋风分离器入口浓度高达十几千克每立方米，分离效率达到99.99%以上，此时若效率有微小的降低，跑损催化剂就会更加严重。
2.4 排气管直径的影响旋风分离器排气管尺寸直接影响流场的切向速度分布，减小排气管的直径可以有效地使最大切向速度的半径rt内移，见式(5)，即准自由涡区扩大，强制涡区减小，使最大切向速度提高[14-15]，进而使旋转流的分离能力增强，提高旋风分离器的分离效率，但同时也使压降增大。
对比A型和C型排气管的实验结果，排气管直径De由270 mm减小到160 mm，根据式(2)和式(5)，最大切向速度vtm(r=rt)提高1.33倍，分离效率提高约2%。
对比A型和B型排气管实验结果，排气管直径均为160 mm，A型排气管环形空间是矩形截面，在二次流的作用下形成了较大的颗粒顶灰环[18]。
B型排气管是锥形的，该区域顶部空间的宽度小，切向速度相对较大，有助于消除顶灰环颗粒的扩散作用，减小二次短路流的作用，分离效果较好。
2.5 浓度变化时的分离效率计算旋风分离器在高入口浓度时气固分离过程的影响因素复杂：一方面是颗粒的存在使旋风分离器的切向速度减小，分离能力降低；另一方面是颗粒之间的作用使分离能力提高。