CLTA旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)說明書

1、 CLT/A旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)說明書學(xué)院：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：環(huán)境工程姓名：學(xué)號(hào)：200710701141 指導(dǎo)老師：唐曉龍目 錄一.簡(jiǎn)介······································

2、83;······二.旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)···························三.旋風(fēng)除塵器原理及其優(yōu)點(diǎn)············&

3、#183;··············四.選型依據(jù)··································&

4、#183;······五.影響旋風(fēng)除塵器效的因素···························六.影響旋風(fēng)除塵器壓降的因素···········

5、3;·············七.結(jié)論與建議···································

6、83;···八參考文獻(xiàn)········································一、簡(jiǎn)介旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力，將粉塵從氣流中

7、分離出來的一種干式氣-固分離裝置.旋風(fēng)除塵器用于工業(yè)生產(chǎn)以來，已有百余年歷史。該類分離設(shè)備、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用較底，對(duì)于捕集分離5m以上的較粗顆粒粉塵，凈化效率很高所以在礦山、冶金、耐火材料、建筑材料、煤 炭、化工及電力工業(yè)部門應(yīng)用極為普遍。但旋風(fēng)除塵器對(duì)于5m以下的較細(xì)顆粒粉塵（尤其是密度小的細(xì)顆粒粉塵）凈化效率極低所以旋風(fēng)分離器通常用于粗顆粒粉塵的凈化或用于多級(jí)凈化時(shí)的初步處理二、旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)旋風(fēng)除塵器也稱作旋風(fēng)分離器，是利用器內(nèi)旋轉(zhuǎn)的寒磣氣體所產(chǎn)生的離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣固分離裝置。它主要由排灰管、圓錐體、圓柱體、進(jìn)氣管、排氣管以及頂蓋組成。

8、旋風(fēng)除塵器具有以下特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，器身無運(yùn)動(dòng)部件，不需要特殊的附屬設(shè)備，占地面積小，制造，安裝投資較少。2.操作維護(hù)簡(jiǎn)便，壓力損失中等，動(dòng)力消耗不大，運(yùn)轉(zhuǎn)，維護(hù)費(fèi)用較低。3.操作彈性較大，性能穩(wěn)定，不受含塵氣體的濃度，溫度限制。對(duì)于粉塵的物理性質(zhì)無特殊的要求同時(shí)可根據(jù)化工生產(chǎn)的不同要求，選用不同的材料制作或內(nèi)襯不同的耐磨，耐熱的材料，以提高使用壽命。旋風(fēng)除塵器一般用于捕集5-15微米以上的顆粒除塵效率可達(dá)80以上，近年來經(jīng)改進(jìn)后的特制旋風(fēng)除塵器，其除塵效率可達(dá)5以上。旋風(fēng)除塵器的缺點(diǎn)是捕集微粒小于5微米的效率不高。CLT/A型旋風(fēng)除塵器主要由旋風(fēng)筒體、集灰斗、蝸殼（或集風(fēng)帽）組成，有兩種出

9、風(fēng)方式：X型（水平出風(fēng)）一般用于負(fù)壓操作；Y型（上部出風(fēng)）一般用于正或負(fù)壓操作。CLT/A型旋風(fēng)除塵器為基本型旋風(fēng)除塵器，屬螺旋型旋風(fēng)除塵器。其頂蓋板做成下傾15°的螺旋切線形，含塵氣體進(jìn)入除塵器后，沿傾斜頂蓋的方向做下旋流動(dòng)，而不致形成上灰環(huán)，可消除引入氣流向上流動(dòng)而形成的小旋渦氣流，減少動(dòng)能消耗，提高除塵效率。它的另一個(gè)特點(diǎn)是筒體細(xì)長(zhǎng)和錐體較長(zhǎng)，而且錐體錐角較小，能提高除塵效率，但壓力損失也較高。所以，旋風(fēng)除塵器廣泛用于工業(yè)爐窯煙氣除塵和工廠通風(fēng)除塵，工業(yè)氣力輸送系統(tǒng)氣固兩相分離與物料氣力烘干回收等。三、旋風(fēng)除塵器的工作原理及其優(yōu)點(diǎn)1.旋風(fēng)除塵器工作原理旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流所

10、產(chǎn)生的離心力將塵粒從合塵氣流中分離出來的除塵裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，不需特殊的附屬設(shè)備，造價(jià)較低阻力中等，器內(nèi)無運(yùn)動(dòng)部件，操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)。旋風(fēng)除塵器一般用于捕集5-15微米以上的顆粒除塵效率可達(dá)80以上，近年來經(jīng)改進(jìn)后的特制旋風(fēng)除塵器其除塵效率可達(dá)5以上。旋風(fēng)除塵器的缺點(diǎn)是捕集微粒小于5微米的效率不高 旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)概況： 旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓簡(jiǎn)體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運(yùn)動(dòng)，形成下降的外旋含塵氣流，在強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的離心力將密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動(dòng)量和自身的重力沿壁面下落進(jìn)入集灰斗。旋轉(zhuǎn)下降

11、的氣流在到達(dá)圓錐體底部后沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上形成上升的內(nèi)旋氣流，并由除塵器的排氣管排出。 自進(jìn)氣口流人的另一小部分氣流，則向旋風(fēng)除塵器頂蓋處流動(dòng)，然后沿排氣管外側(cè)向下流動(dòng)，當(dāng)達(dá)到排氣管下端時(shí)，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣流一同從誹氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走。2.旋風(fēng)除塵器的優(yōu)點(diǎn)按照前面軸向速度對(duì)流通面積積分的方法，一并計(jì)算常規(guī)旋風(fēng)除塵器安裝了不同類型減阻桿后下降流量的變化，并將各種情況下不同斷面處下降流量占除塵器總處理流量的百分比繪入，為表明上、下行流區(qū)過流量的平均值即下降流量與實(shí)際上、下地流區(qū)過流量差別的大小?？煽闯龈髂Ｐ偷亩搪妨髁考跋陆盗髁垦爻龎m器高度的變化。與常規(guī)旋風(fēng)除塵器

12、相比，安裝全長(zhǎng)減阻桿1#和4#后使短路流量增加但安裝非全長(zhǎng)減阻桿H1和H2后使短路流量減少。安裝1#和4#后下降流量沿流程的變化規(guī)律與常規(guī)旋風(fēng)除塵器基本相同，呈線性分布，三條線近科平行下降。但安裝H1和H2后，分布呈折線而不是直線，其拐點(diǎn)恰是減阻桿從下向上插入所伸到的斷面位置。由此還可以看到，非全長(zhǎng)減阻桿使得其伸至斷面以上各斷面的下降流量增加，下降流量比常規(guī)除塵器還大，但接觸減阻桿后，下降流量減少很快，至錐體底部達(dá)到或低于常規(guī)除塵器的量值。 短路流量的減少可提高除塵效率，增大斷面的下降流量，又能使含塵空氣在除塵器內(nèi)的停留時(shí)間增長(zhǎng)，為粉塵創(chuàng)造了更多的分離機(jī)會(huì)。因此，非全長(zhǎng)減阻桿雖然減阻效果不如全

13、長(zhǎng)減阻桿，但更有利于提高旋風(fēng)除塵器的除塵效率。常規(guī)旋風(fēng)除塵器排氣芯管入口斷面附近存在高達(dá)24%的短路流量，這將嚴(yán)重影響整體除塵效果。如何減少這部分短路流量，將是提高效率的一個(gè)研究方向。非全長(zhǎng)減阻桿減阻效果雖然不如全長(zhǎng)減阻桿好，但由于其減小了常規(guī)旋風(fēng)除塵器的短路流量及使斷面下降流量增加、使旋風(fēng)除塵器的除塵效率提高，將更具實(shí)際意義。四、選型依據(jù)確定旋風(fēng)除塵器幾何尺寸確定進(jìn)口面積Fi=a×b= Q/23600Vi其中， a進(jìn)氣口高度；b進(jìn)氣口一側(cè)寬（雙筒進(jìn)氣口相同）； 現(xiàn)在需要確定Q 因?yàn)?，PV=nRT ；同樣，PNVN=nRTN所以nR= PVT = PNVNTN ，同時(shí)又能推出PQT=

14、PNQNTN已知，QN=2800 Nm3/h ，PN=101325 Pa ，TN=273K ，P=101325+(-340)=100985Pa ，T=273+250=523K可算出Q=PNQNTTNP=101325×2800×523273×100985=5382.1621 m/hFi=a×b= Q/23600Vi=5382.16213600×2×17=0.04397 m又因?yàn)椋鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)可知 a:b=23，此處取a=2b 所以，2b=0.0427；計(jì)算后得b=0.148 m a=0.297m；筒體尺寸D和hD旋風(fēng)除塵器筒體直徑h筒體高度

15、b=(0.20.25) D ，所以D= (45)b我們?nèi)=4b=0.593m ； 圓整D=0.6m所以b=0.15 m ， a=0.3m；圓整Vi=16.6/s；h=1.5 D=0.9 m五、影響旋風(fēng)除塵器效率的因素5.1除塵器結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)其性能的影響 旋風(fēng)除塵器的各個(gè)部件都有一定的尺寸比例，每一個(gè)比例關(guān)系的變動(dòng)，都能影響旋風(fēng)除塵器的效率和壓力損失。其中除塵器直徑、進(jìn)氣口尺寸、排氣管直徑為主要影響因素。5.1.1進(jìn)氣口旋風(fēng)除塵器的進(jìn)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(jìn)氣的進(jìn)口面積對(duì)除塵器有很大的影響，進(jìn)氣口面積相對(duì)于筒體斷面小時(shí)，進(jìn)入除塵器的氣流切線速度大，

16、有利于粉塵的分離。5.1.2圓筒體直徑和高度 圓筒體直徑是構(gòu)成旋風(fēng)除塵器的最基本尺寸。旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度對(duì)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(dāng)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(duì)于粘性物料。當(dāng)處理風(fēng)量較大時(shí)，因筒體直徑小處理含塵風(fēng)量有限，可采用幾臺(tái)旋風(fēng)除塵器并聯(lián)運(yùn)行的方法解決。并聯(lián)運(yùn)行處理的風(fēng)量為各除塵器處理風(fēng)量之和，阻力僅為單個(gè)除塵器在處理它所承擔(dān)的那部分風(fēng)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

17、體易在進(jìn)口處被阻擋而增大阻力。因此，并聯(lián)使用時(shí)臺(tái)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(jī)會(huì)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(xì)小粉塵進(jìn)入內(nèi)旋流的機(jī)會(huì)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(dá)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(dāng)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(shí)

18、，可獲得較為理想的除塵效率。5.1.3排風(fēng)管 排風(fēng)管的直徑和插入深度對(duì)旋風(fēng)除塵器除塵效率影響較大。排風(fēng)管直徑必須選擇一個(gè)合適的值，排風(fēng)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(fēng)管排出；有利提高除塵效率，但同時(shí)出風(fēng)口速度增加，阻力損失增大。若增大排風(fēng)管直徑，雖阻力損失可明顯減小，但由于排風(fēng)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(fēng)管中排出，從而降低除塵效率。一般認(rèn)為排風(fēng)管直徑為圓筒體直徑的0.50.6倍為宜。排風(fēng)管插入過淺，易造成進(jìn)風(fēng)口含塵氣流直接進(jìn)入排風(fēng)管，影響除塵效率；排風(fēng)管插入過深，易增加氣流與管壁的摩擦面，使其阻力損失增大，同時(shí)，使

19、排風(fēng)管與錐筒體底部距離縮短，增加灰塵二次返混排出的機(jī)會(huì)。排風(fēng)管插入深度一般以略低于進(jìn)風(fēng)口底部的位置為宜。5.1.4排灰口 排灰口的大小與結(jié)構(gòu)對(duì)除塵效率有直接的影響。增大排灰口直徑可使除塵器提高壓力降，對(duì)提高除塵效率有利，但排灰口直徑太大會(huì)導(dǎo)致粉塵的重新?lián)P起。通常采用排灰口直徑Do=（0.5-0.1）Dc。5.2操作工藝參數(shù) 在旋風(fēng)除塵器尺寸和結(jié)構(gòu)定型的情況下，其除塵效率關(guān)鍵在于運(yùn)行因素的影響。5.2.1流速 旋風(fēng)除塵器是利用離心力來除塵的，離心力愈大，除塵效果愈好。在圓周運(yùn)動(dòng)(或曲線運(yùn)動(dòng))中粉塵所受到的離心力為：F=ma式中：F離心力，N； m粉塵的質(zhì)量，kg； a粉塵的離心加速度，m/s2。

20、因?yàn)?，a=VT2/R式中：VT塵粒的切向速度，m/s； R氣流的旋轉(zhuǎn)半徑，m。所以，F(xiàn)=mVT2/R 可見，在旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)固定(R不變)，粉塵相同(m穩(wěn)定)的情況下，增加旋風(fēng)除塵器入口的氣流速度，旋風(fēng)除塵器的離心力就愈大。而旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量為：Q=3 600 AVT式中：Q旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量，m3/h； A旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積，m2。 所以，在結(jié)構(gòu)固定(R不變，A不變)、粉塵相同(m穩(wěn)定)的情況下，除塵器入口的氣流速度與進(jìn)口氣量成正比，而旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量是由引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量決定的。 可見，提高進(jìn)風(fēng)口氣流速度，可增大除塵器內(nèi)氣流的切向速度，使粉塵受到的離心力增加

21、，有利提高其除塵效率。但進(jìn)風(fēng)口氣流速度提高，徑向和軸向速度也隨之增大，紊流的影響增大。對(duì)每一種特定的粉塵旋風(fēng)除塵器都有一個(gè)臨界進(jìn)風(fēng)口氣流速度，當(dāng)超過這個(gè)風(fēng)速后，紊流的影響比分離作用增加更快，使部分已分離的粉塵重新被帶走，影響除塵效果。5.2.2粉塵的狀況 粉塵顆粒大小是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。處于旋風(fēng)除塵器外旋流的粉塵，在徑向同時(shí)受到兩種力的作用，一是由旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度所產(chǎn)生的離心力，使粉塵受到向外的推移作用；另一個(gè)是由旋轉(zhuǎn)氣流的徑向速度所產(chǎn)生的向心力，使粉塵受到向內(nèi)的推移作用。在內(nèi)、外旋流的交界面上，如果切向速度產(chǎn)生的離心力大于徑向速度產(chǎn)生的向心力，則粉塵在慣性離心力的推動(dòng)下向外壁移動(dòng)，從

22、而被分離出來；如果切向速度產(chǎn)生的離心力小于徑向速度產(chǎn)生的向心力，則粉塵在向心力的推動(dòng)下進(jìn)入內(nèi)旋流，最后經(jīng)排風(fēng)管排出。如果切向速度產(chǎn)生的離心力等于徑向速度產(chǎn)生的向心力，即作用在粉塵顆粒上的外力等于零，從理論上講，粉塵應(yīng)在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于氣流處于紊流狀態(tài)及各種隨機(jī)因素的影響，處于這種狀態(tài)的粉塵有50%的可能進(jìn)入內(nèi)旋流，有50%的可能向外壁移動(dòng)，除塵效率應(yīng)為50%。此時(shí)分離的臨界粉塵顆粒稱為分割粒徑。這時(shí)，內(nèi)、外旋流的交界面就象一張孔徑為分割粒徑的篩網(wǎng)，大于分割粒徑的粉塵被篩網(wǎng)截留并捕集下來，小于分割粒徑的粉塵，則通過篩網(wǎng)從排風(fēng)管中排出。旋風(fēng)除塵器捕集下來的粉塵粒徑愈小，該除塵器的除塵

23、效率愈高。離心力的大小與粉塵顆粒有關(guān)，顆粒愈大，受到離心力愈大。當(dāng)粉塵的粒徑和切向速度愈大，徑向速度和排風(fēng)管的直徑愈小時(shí)，除塵效果愈好。氣體中的灰分濃度也是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。粉塵濃度增大時(shí)，粉塵易于凝聚，使較小的塵粒凝聚在一起而被捕集，同時(shí)，大顆粒向器壁移動(dòng)過程中也會(huì)將小顆粒挾帶至器壁或撞擊而被分離。但由于除塵器內(nèi)向下高速旋轉(zhuǎn)的氣流使其頂部的壓力下降，部分氣流也會(huì)挾帶細(xì)小的塵粒沿外壁旋轉(zhuǎn)向上到達(dá)頂部后，沿排氣管外壁旋轉(zhuǎn)向下由排氣管排出，導(dǎo)致旋風(fēng)除塵器的除塵效率不可能為100%。根據(jù)除塵效率計(jì)算公式：=(1So/Si)×100%式中：除塵效率； So出口處的粉塵流出量，kg/h；

24、 Si進(jìn)口處的粉塵流入量，kg/h。 因?yàn)樾L(fēng)除塵器的除塵效率不可能為100%，當(dāng)進(jìn)口粉塵流入量增加后，除塵效率雖有提高，排風(fēng)管排出粉塵的絕對(duì)量也會(huì)大大增加。所以，要使排放口的粉塵濃度降低，則要降低入口粉塵濃度，可采取多個(gè)旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用的多級(jí)除塵方式，達(dá)到減少排放的目的。六、影響旋風(fēng)除塵器壓降的因素 1.進(jìn)口管的摩擦損失。2.氣體進(jìn)入旋風(fēng)除塵器時(shí)，因膨脹或壓縮而造成的能量損失。3.氣體在旋風(fēng)除塵器與器壁的摩擦所引起的能量損失。4.旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣體因旋轉(zhuǎn)而引起的能量損失。5.排氣管內(nèi)的摩擦損失，同時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)較直線運(yùn)動(dòng)消耗需要更高的能量。6.排氣管內(nèi)氣體旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成靜壓能的損失。七、 結(jié)

25、論與建議 計(jì)算得排放濃度為7.01g/m3，由下表得排放不達(dá)標(biāo)。因此，提出以下建議以提高除塵效率。1. 保證排灰口的嚴(yán)密性旋風(fēng)除塵器下部的嚴(yán)密性是影響除塵效率的又一個(gè)重要因素。含塵氣體進(jìn)人旋風(fēng)除塵器后，沿外壁自上而下作螺旋形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)。旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力分布，是軸向各斷面的壓力變化較小，徑向的壓力變化較大(主要指靜壓)，這是由氣流的軸向速率和徑向速率的分布決定的。氣流在筒內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，外側(cè)的壓力高于內(nèi)側(cè)，而在外壁相近靜壓最高，軸心處靜壓最低。即使旋風(fēng)除塵器在正壓下運(yùn)動(dòng)，軸心處也為負(fù)壓，且一直延伸到排灰口處的負(fù)壓最大，略不嚴(yán)密，就會(huì)產(chǎn)生較大的漏風(fēng)，已沉集下來的粉塵勢(shì)必被上升氣流帶出排氣管。所以，要使除塵效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 就要保證排灰口的嚴(yán)密性，并在保證排灰口的嚴(yán)密性的情況下，及時(shí)清除除塵器錐體底部的粉塵，若不能持續(xù)及時(shí)地排出，高濃度粉塵就會(huì)在底部流轉(zhuǎn)。2. 設(shè)置灰塵隔離室設(shè)置灰塵隔離室，即采用旁路式旋風(fēng)除塵器，它主要是在平凡旋風(fēng)除塵器的基礎(chǔ)上增加一個(gè)螺旋形的旁路分離室，在除塵器頂部形成的上渦旋粉塵環(huán)，