旋风除尘器设计

1．1 除尘器简介
除尘器是把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备。

除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器时的
阻力损失和除尘效率来表达。

日常工业上使用的除尘器主要有：重力除尘器、惯性除尘器、电除尘器、湿除尘器、袋式除尘器、旋风除尘器等。

重力除尘器是使含尘气体中的粉尘借助重力作用自然沉降来达到净化气体的装置，它的特点是结构简单，阻力小，但体
积大，除尘效率低，设备维修周期长。

惯性除尘器是一种利用
粉尘在运动中惯性力大于气体惯性力的作用，将粉尘从气体中
分离出来的除尘设备，特点是结构简单，阻力较小，但除尘效
率低。

电除尘器利用含尘气体在通过高压电场电离时，尘粒荷
电并受电场力的作用，沉积于电极上，从而使尘粒和气体分离
的一种除尘设备，其特点是效率高、阻力低、适用于高温和除
去细微粉尘等优点。

湿式除尘器是使含尘气体与水或者其他液
体相接触，利用水滴和尘粒的惯性膨胀及其他作用而把尘粒从
气流中分离出来，特点是投资低、造作简单，占地面积小，能
同时进行有害气体的净化、含尘气体的冷却和加湿等优点。

袋
式除尘器主要依靠编织的或毡织的滤布作为过滤材料达到分离
含尘气体中粉尘的目的，特点是适应性比较强，不受粉尘比电
阻的影响，也不存在水的污染问题，同时存在过滤速度低、压
降大、占地面积大、换袋麻烦等缺点。

1.2除尘器的概念和分类
除尘器是把粉尘从烟气中分离出来的设备叫做除尘器或除尘设备。

除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达。

同时，除尘器的价格、运行和维护费用、使用寿命长短和操作管理的难易也是考虑其性能的重要因素。

除尘器是锅炉及工业生产中常用的设施。

在国家采暖通风与空气调节术语标准中，明确了若干除尘器的具体含义，摘抄部分如下：
除尘器：用于捕集、分离悬浮于空气或气体中粉尘例子粒子的设备，也称收尘器。

沉降室:由于含尘气流进入较大空间速度突然降低，使尘粒在自身重力作用下与气体分离的一种重力除尘装置。

也称重力除尘器。

旋风除尘器：含尘气流沿切线方向进入筒体做螺旋形旋转运动，在离心作用下将尘粒分离和捕集的除尘器。

袋式除尘器：用纤维性滤袋捕集粉尘的除尘器。

惯性除尘器：借助各种形式的挡板，迫使气流方向改变，利用尘粒的惯性使其和挡板发生碰撞而将尘粒分离和捕集的除尘器。

除尘器有很多种类，除尘器按其作用原理分成以下五类：
(1)机械力除尘器包括重力除尘器、惯性除尘器、离心除尘器等。

(2)洗涤式除尘器包括水浴式除尘器、泡沫式除尘器，文丘里管除尘器、水膜式除尘器等。

(3)过滤式除尘器包括布袋除尘器和颗粒层除尘器等
(4)静电除尘器；包括管式静电除尘器、板式静电除尘器、湿式静电除尘器。

(5)磁力除尘器。

(6)旋风除尘器。

包括：单筒旋风除尘器、多筒旋风除尘器。

(7)除尘器按照除尘方式分为：
(8)干式除尘器。

(9)半干式除尘器。

(10)湿式除尘器。

现在工业中用的比较多的是电袋复合式除尘器及袋式除尘器。

（fabric filter ）
(11)工业气体如果直接排放到大气中，会对环境造成极大的污染与危害，形成酸雨、酸雾等恶劣气候，除尘器已经在国内应用广泛，目前出现的新型除尘器如电力除尘器、纤维粉尘除尘器复合式除尘器等都表现了除尘器还有很大的发展前景。

1.3除尘器的选型依据
（1）根据除尘效率的要求
所选除尘器必须满足排放标准的要求。

要注意烟气处理量变化对除尘效率的影响。

正常运行时，除尘器的效率高低排序是：袋式除尘器>电除尘器及文丘里除尘器>水膜旋风除尘器>旋风除尘器>惯性除尘器>重力除尘器
（2）根据气体性质
选择除尘器时，必须考虑气体的风量、温度、成分、湿度等因素。

电除尘器适用于大风量、烟气温度<400C的烟气净化。

袋式除尘器适用于烟气温度<260C的烟气净化，不受烟气量大小的限制，但不宜处理高湿度和含油污的烟气净化。

易燃易爆的气体净化适合于湿式除尘器。

旋风除尘器的处理风量有限。

当需要同时除尘和净化有害气体时，可考虑采用喷淋塔和旋风水膜除尘器。

（3）根据粉尘性质
粉尘性质包括比电阻、粒度、真密度、粘性、憎水性和水硬性、可燃、爆炸性等。

比电阻过大或过小的粉尘不宜采用电除尘器、袋式除尘器不受粉尘比电阻的影响；
粉尘的浓度和粒度对电除尘器的效率影响较为显著，但对袋式除尘器的影响不显著，当气体的含尘浓度较高时（>30kg/）,电除尘前宜设置预除尘装置。

袋式除尘器的型式、清灰方式和过滤风速取决于粉尘的性质。

湿式除尘器不适合于净化憎水性和水硬性的粉尘；粉尘的真密度对重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器的影响显著。

（4）根据压力损失与耗能
（5）根据设备投资和运行费用
（6）节水与防冻的要求
（7）粉尘和气体回收利用的要求
2、旋风除尘器
2.1. 旋风除尘器简介
旋风除尘器是利用
旋转的含尘气体产生的
惯性离心力，将粉尘从气
流中分离出来的一种干
式气-固分离装置。

其特
点是，结构简单，本身无
运动部件，不需要特殊的
附属设备，占地面积小，
操作、维护简便，压力损
失中等，运动消耗不大，
运转、维护费用低；操作弹性大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制，对于粉尘的物理性质无特殊要求。

旋风除尘器可捕集粒径为5um以上的粉尘，允许最高进口含尘质量浓度为100g/m3,最高温度450度，进口气流速度15—25m/s，阻力损失588——1960Pa，除尘效率50%—90%。

旋风除尘器按结构可分为，普通旋风除尘器、异性旋风除尘器、双旋风除尘器、组合式旋风除尘器。

按其旋风子数量，可分为单管式和多管式。

目前，旋风除尘器广泛应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门。

2.2旋风除尘器的概念及类型
旋风除尘器，含尘气流沿切线方向进入筒体做螺旋形旋转运动，在离心作用下将尘粒分离和捕集的除尘器。

旋风除尘器有了上百年的发展历程，由于不断改进和为了适应各种应用场合出现了很多类型，因而可以根据不同的特点和要求来进行分类。

按照旋风除尘器的构造，可以分为普通旋风除尘器、异形旋风除尘器、双旋旋风除尘器和组合式旋风除尘器
按照旋风除尘器的效率不同，可以分为通用旋风除尘器（包括普通旋风除尘器和大流量旋风除尘器）和高效旋风除尘器
按清灰方式可以分为干式和湿式两种。

按进气方式和排灰方式，旋风除尘器可以分为以下四类：
切向进气，周边排灰；
轴向进气，轴向排灰；
轴向进气，轴向排灰；
轴向进气，周边排灰；
2.3旋风除尘器的工作原理和结构
旋风除尘器的除尘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与器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。

旋风除尘器由筒体、锥体、进气管、排气管和卸灰管等组成。

旋风除尘器的工作过程是当含尘气体由切向进气口进入旋风分离器时
气流将由直线运动变为圆周运动。

旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下、朝锥体流动，通常称此为外旋气流。

含尘气体的旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的尘粒甩向器壁。

尘粒一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管。

2.4旋风除尘器的特点
旋风除尘器的优点是结构简单，造价便宜，体积小，无运动部件，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大；缺点是除尘效率不高，对于流量变化大的含尘气体性能较差。

旋风除尘器的选型步骤如下：
（1）除尘系统需要处理的气体量。

（2）根据所需处理的气体的含尘质量浓度、粉尘性质及使用条件等初步选择除尘器类型。

（3）根据需要处理的含尘气体量Q，算出除尘器直径。

（4）必要时按给定的条件计算除尘器的分离界限粒径和预期达到的除尘效率，也可按照有关旋风除尘器性能表选取，或者按照经验数据选取。

（5）除尘器不需选用气密性好的卸灰阀，以防除尘器本体下部漏风，否则效率急剧下降。

（6）旋风除尘器并联使用时，应采用同型号旋风除尘器，并需合理地设计连接风管，使每个除尘器处理的气体量相等，以免除尘器之间产生串联现象，降低效率。

（7）旋风除尘器一般不宜串联使用。

3、中等风量旋风除尘器设计计算
3.1设计参数
处理风量 159093m /h
空气温度 300℃
粉尘成分
2SiO 粉尘质量浓度
用途 闪速炉除尘
选型方向 标准CLP/B-12.5X 型高风量旋风除尘器
3.2 结构尺寸计算
排气管（内筒）截面积与直径：
d v d V Q S 3600=
=15909/（3600×20）
=0.2212m
5.0)/4(πd d S D =
=
5.0)785.0/(d S =)
785.0/088.0(=0.531m 取d D =530mm 圆筒空（环）截面积
k v k V Q S 3600=（一般空截面上升速度k V =2.5~4.9m/s ）
=15909/(3600×3.5)=1.4732m
圆筒全截面积
k d o S S S +=
=0.221+1.473
=1.6942m
圆筒直径
5.00)785.0/(S D o =
=5.0)785.0/694.1(
=1.469m 取o D =1470mm
3.3相关尺寸
(1)圆筒长度
15021501+=+o D L
=2×1470+150
=3090mm
(2)锥体长度：
10021002+=+o D L
=2×1470+100
=3040mm
(3)进口尺寸：
113600/V V S = （一般1V =15~25m/s ） =15909/（3600×16）
=0.27672m 1
S =bH =B.2B
=22
B
B=5.01)2/(S
=5.0)2/276.0(
=0.371m 取B=375mm H=2B=750mm
(4)排灰口直径：
o D d 25.0=
=0.25×1470=0.367m 取D=370mm
3.4技术性能
(1)处理能力：
113600V S Q v =
=3600×（0.375×0.750）×16 =162003m /h
(2)设备阻力：
P=)2/(12ρξV (ξ=5.0~5.5)
=5×(20×20×1.205/2)
=1205Pa
(3)除尘效率：
按经验值取η=90%
(4)排放浓度：
12)1(C C η-=
=（1-0.90）×0.116
=0.0116kg/3m
(5)粉尘回收量：
62110)(-⨯-=C C Q G v
=1660kg/h
3.5定型结论
型式： 标准CLP/B-12.5X 型高风量旋风除尘器 风量：
159093m /h 阻力：
1200Pa 外形尺寸：
φ1470mm×6130mm。