一、旋風除塵器效率因素

進氣口

旋風除塵器的進氣口是形成旋轉(zhuǎn)氣流的關(guān)鍵部件，是影響除塵效率和壓力損失的主要因素。切向進氣的進口面積對除塵器有很大的影響，進氣口面積相對于筒體斷面小時，進入除塵器的氣流切線速度大，有利于粉塵的分離。

二、旋風除塵器圓筒體直徑和高度

圓筒體直徑是構(gòu)成旋風除塵器的較基本尺寸。旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度對粉塵產(chǎn)生的離心力與圓筒體直徑成反比，在相同的切線速度下，筒體直徑D越小，氣流的旋轉(zhuǎn)半徑越小，粒子受到的離心力越大，塵粒越容易被捕集。因此，應(yīng)適當選擇較小的圓筒體直徑，但若筒體直徑選擇過小，器壁與排氣管太近，粒子又容易逃逸;筒體直徑太小還容易引起堵塞，尤其是對于粘性物料。當處理風量較大時，因筒體直徑小處理含塵風量有限，可采用幾臺旋風除塵器并聯(lián)運行的方法解決。并聯(lián)運行處理的風量為各除塵器處理風量之和，阻力僅為單個除塵器在處理它所承擔的那部分風量的阻力。但并聯(lián)使用制造比較復(fù)雜，所需材料也較多，氣體易在進口處被阻擋而增大阻力，因此，并聯(lián)使用時臺數(shù)不宜過多。筒體總高度是指除塵器圓筒體和錐筒體兩部分高度之和。增加筒體總高度，可增加氣流在除塵器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，使含塵氣流中的粉塵與氣流分離的機會增多，但筒體總高度增加，外旋流中向心力的徑向速度使部分細小粉塵進入內(nèi)旋流的機會也隨之增加，從而又降低除塵效率。筒體總高度一般以4倍的圓筒體直徑為宜，錐筒體部分，由于其半徑不斷減小，氣流的切向速度不斷增加，粉塵到達外壁的距離也不斷減小，除塵效果比圓筒體部分好。因此，在筒體總高度一定的情況下，適當增加錐筒體部分的高度，有利提高除塵效率，一般圓筒體部分的高度為其直徑的1.5倍，錐筒體高度為圓筒體直徑的2.5倍時，可獲得較為理想的除塵效率。

三、旋風除塵器排氣管直徑和深度

排風管的直徑和插入深度對旋風除塵器除塵效率影響較大。排風管直徑必須選擇一個合適的值，排風管直徑減小，可減小內(nèi)旋流的旋轉(zhuǎn)范圍，粉塵不易從排風管排出，有利提高除塵效率，但同時出風口速度增加，阻力損失增大;若增大排風管直徑，雖阻力損失可明顯減小，但由于排風管與圓筒體管壁太近，易形成內(nèi)、外旋流“短路”現(xiàn)象，使外旋流中部分未被清除的粉塵直接混入排風管中排出，從而降低除塵效率。一般認為排風管直徑為圓筒體直徑的0.5~0.6倍為宜。排風管插入過淺，易造成進風口含塵氣流直接進入排風管，影響除塵效率;排風管插入深，易增加氣流與管壁的摩擦面，使其阻力損失增大，同時，使排風管與錐筒體底部距離縮短，增加灰塵二次返混排出的機會。排風管插入深度一般以略低于進風口底部的位置為宜。 由于旋風除塵器單位耗鋼量比較大，因此在設(shè)計方案上比較好的方法是從筒身上部向下材料由厚向薄逐漸遞減！

一、旋風除塵器又名旋風分離提高效率方法:

     在旋風除塵器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)氣流中，顆粒物受離心力作用作徑向向外(朝向筒錐壁)運動，運動速度可由顆粒物所受的離心力及氣流阻力的運動方程求得。顯然旋風除塵器分離的目的就是使顆粒物盡快到達筒錐體邊壁。因此，延長顆粒物在旋風除塵器中的運動時間，在氣流作用下提高顆粒物與筒錐體壁相撞的概率，可以提高旋風除塵器除塵效率。

Y.Zhu(2001年)提出在普通旋風除塵器中增加一個筒壁，這一筒壁將旋風除塵設(shè)備內(nèi)部空間劃分為兩個環(huán)形區(qū)域，同時，排氣芯管被移到了下方，排氣芯管中的上升氣流也變成了下降氣流，顆粒物在內(nèi)外兩個外環(huán)形區(qū)域內(nèi)都得到了分離，事實上，這種旋風分離器相當于將兩個旋風子合到了一起。從理論上講，這種改進提高了顆粒物被收集的概率。Y.Zhu型旋風除塵器試驗結(jié)果(氣流流量范圍為 10L/min～40L/min，對粒徑范圍為0.6μm～8.8μm顆粒物)與Stairmand旋風除塵器的進行了比較有：改進后的旋風除塵器，除塵效率得到提高，并且隨氣流流量的增大而增大；同時，對于相同無因次尺寸的旋風除塵器來說，前者的阻力也小于后者。Y.Zhu考慮各方面因素給出相應(yīng)優(yōu)化綜合指標得出改進旋風除塵器性能優(yōu)于傳統(tǒng)的旋風除塵器。這種改動后的旋風除塵器較原有傳統(tǒng)旋風除塵器結(jié)構(gòu)稍為復(fù)雜。

在原有旋風除塵器結(jié)構(gòu)上增加附加件

實際應(yīng)用中的系統(tǒng)都比較龐大，采用新的旋風除塵器替代原有旋風除塵器，勢必導(dǎo)致工程量和成本比較大。基于這一想法，很多研究者尋找不改變原有旋風除塵器結(jié)構(gòu)，而通過增加附加部件為提高旋風性能。

由于旋風除塵器對微細顆粒物效率較低，尤其對PM10(粉塵粒徑小于10μm的顆粒物)的除塵效率隨著顆粒直徑減小逐漸降低。也就是說，在旋風除塵器的運行過程中，絕大部分微細粉塵穿透了分離區(qū)域，導(dǎo)致對微細粉塵效率下降。A.Plomp等（1996年）提出了加裝二次分離附件的一種旋風除塵器，見圖3示意圖。二次分離附件設(shè)置在旋風除塵器本體**部，稱之為POC(post cyclone)。

POC二次分離作用是利用排氣芯管強旋流作用使微細粉塵受離心力作用向邊壁運動，并與擋板相撞后，通過縫隙1掉入擋板下部的殼體中，另一部分即使在一開始沒有與邊壁相撞，但由于始終受到離心力的作用，在到達POC**部時，其中也有很大一部分通過縫隙2處而進入擋板與殼體之間的空間，隨后由于 POC中主氣流的約10%通過縫隙形成滲透流，在滲透推動下，顆粒物被吹出殼體。

研究結(jié)果得知，在特定結(jié)構(gòu)尺寸和運行條件下總效率比改進前提高了2%～20%；POC的阻力約為旋風除塵器本體10%，該阻力與滲透氣流量無關(guān)(在所給參數(shù)范圍內(nèi))；對于直徑較大的旋風除塵器，尤其在原旋風除塵器性能不是很高的情況下，加裝POC的辦法對于提高旋風分離的性能很有效。POC裝置對3μm以上粉塵分離很有效，對3μm以下的粉塵效果不顯著；滲透流量及POC裝置的離心力對POC的性能影響顯著；采用穿孔 (較小)內(nèi)擋板可提高分離效率。

局部結(jié)構(gòu)改進

許多研究者通過旋風除塵器內(nèi)部氣流流動研究認為：旋風除塵器氣流速度分布在徑向上呈軸不對稱或出現(xiàn)偏心。尤其在錐體下部靠近排塵口附近，有明顯的"偏心"；排氣管下口附近，徑向氣流速度較大，有"短路"現(xiàn)象。氣流偏心或短路不利于粉塵分離。

(1) 改變進口結(jié)構(gòu)

鵬鶴環(huán)保針對旋風除塵器內(nèi)氣流軸不對稱問題，將其進口由單進口改為雙進口(如圖4)，通過雙進口旋風除塵器內(nèi)流場實驗研究表明，雙進口旋風除塵器流場的軸對稱性優(yōu)于單進口旋風除塵器，雙進口旋風除塵器渦核變形小；雙進口旋風除塵器內(nèi)切向速度**單進口約6%，在準自由渦區(qū)衰減也慢；雙進口旋風除塵器排氣芯管短路流少于單進口。雙進口旋風除塵器比單進口旋風除塵器更有利于提高除塵效率和降低設(shè)備阻力。

針對短路流攜塵降低除塵效率的問題，鵬鶴環(huán)保等在進口結(jié)構(gòu)中采用了回轉(zhuǎn)通道(見圖5)，以此降低進入旋風除塵器空間的向心含塵濃度梯度，并對等截面和變截面兩種通道形式的氣固兩相分離進行了分析。指出采用合理回轉(zhuǎn)角度的進口回轉(zhuǎn)通道，可提高旋風除塵器的除塵效率。這種做法從結(jié)構(gòu)上把旋風除塵器的筒體、錐體兩段分離變成進口通道、筒體、錐體三段分離。

(2) 錐體結(jié)構(gòu)改變

Rongbiao Xiang等研究了錐體尺寸對用于大氣采樣的小型旋風除塵器的影響情況，以顆粒大小和氣流流速為變化參數(shù)，對3個具有不同下部直徑錐體的旋風除塵器測出了效率。測定結(jié)果表明：錐體下部直徑大小對旋風分離采樣器的效率影響顯著，但是并不顯著影響不同粒徑顆粒物效率之間的變化程度。當錐體下部開口部分直徑大于排氣芯管直徑時，該錐體參數(shù)的減小，再不明顯增加阻力的前提下，采樣效率會隨之提高；但是，由阻力測試結(jié)果還可看出錐體武器部分直徑不宜小于排氣芯管直徑。從理論上講，錐體下部直徑減小能引起切向速度的提高，從而離心力增大；對于具有相同筒體直徑的旋風除塵器，若錐體開口小，則較大切向速度靠近錐壁，這使得顆粒能夠更好的分離，同時，如果錐體開口較小，渦流將觸及錐壁，使顆粒又有可能重新進入出氣氣流，但是由于后者與前者相比對旋風采樣器影響較小。總之，適當減小錐體下部直徑有利于效率的提高。為了便于新型旋風采樣器的設(shè)計，還指出對高效型Stairmand旋風除塵器效率有較好預(yù)測作用的Barth 理論及Leith-Licht理論，對錐體改變旋風采樣器的收集效率了也有良好的預(yù)測作用。

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