粉体工程——分离与分离设备

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第5部分

分离与分离设备

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分离

●固气分离

●按颗粒物性分离

●固－液分离

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一、固气分离

●概念

●旋风收尘器

●过滤分离

●静电吸附

●惯性式收尘

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概念

●固气分离是分离捕集悬浮于气体中的固体颗粒或烟雾的操作，由于发展成以收尘为使用

目的，往往称为收尘装置。收尘系统（图7.29）由装设在扬尘点的洗尘罩、管道、收尘装置和风机等组成。

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旋风收尘器

●主要用于大颗粒粉体的气－固分离，多用于普通气流粉碎后处理时的一级、二级分离和

尾气的回收；也用于超细粉体的初步分离，以减少气溶胶中固体含量，为随后的过滤分离减轻压力。

●工作原理：旋风收尘器是利用含尘气体高速旋转产生的惯性离心力而使尘粒与气体分

离的设备。与旋风分级原理基本一致。

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速度分布

●旋风收尘器内旋流质点的切向速度分布可用旋涡方程式来表示：

●Vtrn=K

●Vt —旋流质点的切向速度

● r—旋流质点与轴心的距离

K —常数 n —指数 n=1自由旋涡; n接近于1为准自由旋涡; n=-1为强制旋涡

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速度分布

●排气管直径0.65倍的圆周上速度最大，作分界线。

●内旋流为强制旋流，Vt=Kr，K=角速度

●核心气流以外气流为准自由旋涡Vt=Kr –n

n=0.5 —0.8,大型旋风收尘器n接近1，形成近于自由蜗旋的气流，同一收尘器内，随着圆锥下降，n值也一般减少.

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压强分布

●径向压强分布曲线似抛物线状。

●筒壁漏，含尘气体喷出；灰仓漏，外界空气吸入收尘器。

●实际情况更加复杂，二次旋流，短路气流及散乱涡流等。

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性质与优缺点

●根据径向沉降速度公式，可人为控制圆周速度和器筒半径，获得离心沉降速度u0r，较

重力沉降速度大很多倍。

●与沉降室相比，旋风收尘器可以做到小型和高效率，但能量消耗相应要增加。作初级收

尘器使用。

●优缺点：结构简单，10以上。流体阻力大。

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旋风收尘器分类

●按气体旋转方向：左旋（N型）逆时针旋转和右旋（S型）顺时针旋转。

●按进气方向：切向进气，蜗壳切向进气，轴向进气

●规格：用筒体直径的分米数表示，如CLT/A-4.0型旋风收尘器（XS),可知直径为400mm,

水平出风，右旋转CLT/A型旋风收尘器。

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过滤分离

●它通常与前期的旋风分离、离心分离等装置组合使用，用于最后的极细粉体的捕集。其

原理是采用一种特殊的、分布有大量具有一定尺寸微孔的布、纸、复合片材或板材或多孔陶瓷，加工成袋或管，使含有超细微粒的气溶胶通过这些过滤装置，其中气体通过微孔溢出，而固体则被阻挡，沉积而被分离出。

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袋式收尘器

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袋式收尘器—机理

●袋式收尘器是一种利用多孔纤维滤袋将气体中的粉尘过滤出来的收尘设备。大于网孔尘

粒，小于滤布孔径的尘粒。惯性作用，扩散与静电作用尘粒与滤布间隙，纤维碰撞而粘附于滤布缝隙间。滤布表面及内部粉尘搭拱堆积，初次粉尘粘附层也是过滤介质，显著地改善了过滤作用，使气体中粉尘几乎全部被捕集下来。

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袋式收尘器—粉尘层与压力损失

●滤布阻力增加，为保证处理能力和效率，定期清理滤布的粉尘层，由于滤布绒衣的支承

作用，滤布上粉尘的初层仍然残留下来成为滤布外的第二过滤介质，所以清灰后收尘效率几乎没有降低。压力损失与气体的过滤速度和粘度成正比，滤袋本身阻力较小，在堆积的粉尘层刚坠落时，阻力迅速减小，随着粉尘的重新堆积，几乎按直线增大。

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袋式收尘器—阻力

●过滤的阻力与滤袋的材质、滤袋的收尘量、气体含尘浓度、过滤速度及清灰周期等因素

有关，含尘浓度一般要求在0.2-10g/m3范围，当需要处理高浓度含尘气体，一般要在袋式收尘器之前，先用惯性收尘器或其它收尘器进行初级收尘。

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袋式收尘器—过滤速度

●过滤速度与滤袋材质、清灰方式、含尘浓度、湿度、粉尘颗粒组成等相关，其中含尘浓

度和滤袋的过滤风速为影响袋式收尘器的主要因素。

●在一定的过滤阻力下，滤袋的收尘效率随着过滤风速的增加而逐渐下降。因而各种袋式

收尘器都规定了允许的气体含尘浓度和一定的过滤风速范围。

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袋式收尘器—滤布

●滤布有毛织滤布和化学纤维滤布，还进行起绒和缩绒处理，所以在滤布表面有相互交错

的纤维绒毛和覆盖层，有些甚至采用没有经纬线的毛毡滤布。

●天然纤维（棉布、蚕丝、羊毛等）、合成纤维（尼龙、涤纶等）、无机纤维（玻璃纤维等）

及几种纤维的混合织品，各种滤布均有优缺点。应根据含尘气体性质（湿度、温度、含尘粒度及化学性质）和清灰机构型式等具体情况来选择应用。

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袋式收尘器—滤布性能

●均匀致密，一定孔径20-50，表面绒毛孔5-10，具有一定透气性和抗拉、抗剪的

机械强度。流体阻力要小。当处理高温气体或含腐蚀性介质的气体时，还要求具有良好的耐热和耐腐蚀性能，才能延长使用寿命，保持较高的收尘效率。

●滤布表面经芳香族有机硅、聚四氟乙烯、石墨等处理，能显著改善其物理性能及抗腐蚀

性能。

●如有机硅处理后，提高耐磨性，还提高柔软性，吸湿率降低，表面光滑易于清灰，延长

使用寿命，

●聚四氟乙烯和石墨处理后，提高耐热性，防腐蚀性能也明显提高。

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袋式收尘器—滤袋

●主要有圆形和扁形两种。

●扁形：排列紧凑，体积小，但滤袋流体阻力大，使用寿命短，检修不便。

●圆形：常用，受力均匀，支架连接简介。

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袋式收尘器—清灰方式

●机理：清灰机构是一个重要部分。操作，滤袋内壁的积灰如不及时清除，则随着时间

的增加，粉尘层加厚，滤袋阻力增加，风机风量也下降，妨碍了收尘器的正常工作，故袋式收尘器必须进行定期清灰进行过滤，有一定清灰周期，控制最高过滤阻力在一定数值。

●清灰方式分为：机械振打和气体反吹