简述旋风分离器性能的优化

简述旋风分离器性能的优

化

摘要：综合了国内众多优秀论文的观点，从旋风分离器的结构设计、故障排除等角度讲述了提高旋风分离器工作效率，减少压降、阻力（延长使用寿命）的优化措施。阐述了工艺优化后旋风分离器性能上的改善，为进一步扩展其应用领域提供了必要的依据。

关键词：旋风分离器：分离效率；压降；使用寿命；性能优化

0 引言

旋风分离器作为一种重要的除尘设备，在石油化工、燃煤发电等许多行业都得到广泛应用。但是，由于其除尘效率一般多在90%左右，同时对粉尘粒径较小的粉尘除去效果一般，故对于除尘要求较高的生产场合，它一般只作为多级除尘中的一级除尘使用。这就使得旋风除尘器的使用条件受到了很大的限制。本文综合了国内众多优秀论文的观点，从旋风分离器的结构设计、故障排除等角度论述其性能优化的方法措施，使旋风分离器能适用于更广阔的应用领域。

1 旋风分离器结构设计对其性能优化的影响

1.1 旋风分离器与多孔材料的组合

人们为提高旋风分离器的效率，做了许多努力：将金属多孔材料安置于旋风分离器中，组合成的旋风—过滤复合式除尘器就是其中之一。这种结构设计在锥筒底部加了一段直管，机器到了增加分离的目的，又起到减缓旋流的目的，以避免二次扬尘的产生。

为此，实验人员做了相关的测定实验，选取了铁合金冶炼粉尘等4种直径大小从0.05μm~10μm的不等的颗粒（基本上涵盖了所有常见粉尘的粒径范围），让实验更具有广泛的实用性，分离效率可大幅提高至近100%。实验结束后，用氮气反吹滤管后，得到的结果非常理想，可进行再次实验，即实验的再生效果好。

1.2 改变入口切入角及外筒直径对旋风分离器性能的影响

影响旋风分离器性能的因素有很多，可以从改变其入口切入角和外筒直径这两个方面考虑工艺的优化。根据模拟结果显示，r=6000mm、θ=7.5°构造的旋风分离器效率接近95%，分离效果较好。现实验人员研究的就是在此基础上的设计优化。

首先，把入口切入角θ改为θ=9°及θ=6°两组，发现θ=9°比θ=6°入口速度高，但速度衰减慢，速度场分布均匀，速度偏差小，减少了对颗粒的二次卷吸，在外筒壁面处速度高，分离效率提高了。

其次，实验人员将外筒直径由6000mm变更为5600mm、5800mm、6200mm、6400mm，发现当直径增大，离心力作用小，分离效率降低；直径减少后，分离效果好，但由于在下部形成内旋涡卷吸了一些下沉颗粒，分离效果下降。故可利用此外筒直径与分离效率的变化关系，寻找最合适的外筒直径大小，以达到最佳的分离效率。

1.3加装循环管和防液罩对旋风分离器性能的影响

对旋风分离器加装循环管前后进行实验对比分析可知，加装循环管的旋风分离器压降小于不带循环管的分离器，这就是说，带循环管的旋风分离器在入口摩擦损失、器内气流旋转的动能损失等方面均要小于不带循环管的分离器。

防液罩的存在对分离器压降影响不大，但带防液罩的分离器在不同高度剖面上的切向速度明显大于不带防液罩的分离器，那么他的分离效率就会相应提高。因此，防液罩可以在不增加压降损失的同时，进一步提高切向速度，从而提高气、液相的分离效率。

1.4新设计样式的旋风分离器与旋风分离器性能的影响

已有许多研究人员着手于新型旋风分离器的设计与研究，新型双蜗壳旋风分离器就是新设计出的一种新型旋风分离器。他的上行流区的静压变化为顺压梯度，有利于气体的顺利排出，减少旋风分离器的压力损失。

另外，循环式旋风分离器也有着提高分离效率，降低系统能耗的作用。

2 排除故障以优化旋风分离器的效率

2.1 消除三旋单管堵塞

笔者以比较常见的三级旋风分离器为例，简述通过工艺手段，消除由于

催化剂粉尘在胆管底部累积而造成的胆管堵塞现象。专家对三旋单管的开孔排尘结构构造进行改造，目的是加强排尘锥体内的粉尘旋转。改造后大部分粉尘通过扩大的侧面排尘口及时通畅地排出单管，不会悬浮在排尘口上形成形成灰环，提高分离效率。

2.2 改进加剂位置

旋风分离器一再旋分，工况苛刻，且新鲜催化剂存在高温水热失活。针对这一工艺缺点，专家建议可采用加新鲜催化剂到二再烧焦罐下部的加剂线路，减少新鲜剂的细粉跑损。这样做可减少催化剂的损失，使其得到更合理的利用，既提高效率，又节约了原料。

3 利用旋风分离器尾气中的水分提高分离效率

实际生产中，在使用旋风分离器进行除尘时，运用“半干法”可高效地除去普通方法难以除去的超细颗粒。Rushton A. 等学者在实验中发现：当气体相对湿度在38%以上时，细小的粉尘又团聚作用，使小颗粒的排放比率大大减少，效率提高。利用旋风分离器的后面向尾气中直接喷入雾化程度很高的水或水蒸气，使气体相对湿度φ≥38%，可以让分离效率大大提高，且同时降低了分离过程中的阻力。

4 结语

以上就是近几年国内专家学者们对旋风分离器性能优化所作出的尝试、探讨与实践，在这些事件的过程中，仍然有许多问题需作进一步讨论。减少压降与提高分离效率成了旋风分离器性能优化的两大主调，急需处理的技术核心。相信在不久的将来，专家和学者们会在结构设计、分离方法上，有所突破、有所创新，以实现延长旋风分离器寿命，提高其工作效率的最终目的。

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