|
在工业气体污染控制装置中，旋风分离器（旋风除尘器）是最简单和最便宜的。因为没有移动/转动部件，它的操作和维护也很简单。这里指的旋风分离器有如下特征：逆流式，螺旋进气，装有与筒体同心的清洁气体排放管.（见图） （图片） 操作原理：
含尘气体从圆筒顶部切线式进入分离器内并旋转向下流动。切线进入产生的离心力让重的尘粒产生移向器壁的径向运动。当尘粒接触到器壁后，尘粒的重力和尘粒之间的摩擦力将使尘粒向下运动直至被排放到料斗。旋转向下的气流到最低端后反转向上从分离器顶部排出。
分离器的尺寸以及气流和尘粒的特性及流量决定了分离器的性能特点。分离器的性能通常由压降（能耗）、分级效率（被分离的各粒径的重量百分比）、和总收集效率（总的收集重量百分比）来描述。
尘粒在气流中径向运动速率由斯托克斯定律决定，它是下列因素的函数：气体密度、气体粘度、尘粒密度、尘粒空气动力学粒径的平方、以及尘粒的加速度。尘粒的加速度又是下列因素的函数：气体体积流量的平方、分离器入口面积的平方的倒数、以及分离器筒体直径的倒数。
气流的流态在旋风分离器中是三维的，用来描述分离器性能的数学关系是非常复杂的。但是，把已有的物理定律和通过实验以及实际应用得到的数据相结合产生的算法和计算模型却可以准确地算出分离器的压降和分离性能。结果是旋风分离器的性能得到改进，它的应用范围也被拓展宽了。
对旋风分离器的再认识：为了在不同的场合和条件下经济高效地应用旋风分离器，工程师有必要重新认识和理解这种分离器，摒弃一些误解。
误解1：旋风分离器只适合收集不小于5到10微米的尘粒。
这个认识实在是太过简单，因为它忽视了两个重要因素：尘粒的密度和分离器的压降。一些木质和纸质尘粒的密度只有大约0.48 g/cm3, 但一些重金属的尘粒密度却可以达到11.2 g/cm3。在其他条件都不变的情况下，一个旋风分离器收集密度为2.0 g/cm3 的2微米的尘粒的效率为20.6%，收集木质的同样粒径的效率则下降为0.1%，但当收集同样粒径的铅粒时，效率则上升到91.1%。如果把气流流量加倍，则分离器的压降将上升约4倍，那么对密度为2.0 g/cm3 的2微米的尘粒的效率上升为60.9%.（数据从下列实验中取得：旋风分离器的筒体直径： 2 m，气流量： 16990 m3/hr，尘粒密度：2.0 g/cm3，空气密度：1.2 kg/m3，气体粘度： 0.018 cp，粉尘负荷： 38.5 kg/hr， 压降：74 mmH2O)
因此，和通常的认识相反，旋风分离器可以收集极微细尘粒，粒径甚至小到1微米或更小。
误解2：旋风分离器通常在50-254 mmH2O 压降范围内操作运行。
其实旋风分离器的压降直接和气流的密度息息相关。在污染控制应用中，空气的密度通常是1.2 kg/m3；但是，在工业工艺过程中，空气的温度（在-6.7 oC 到1093 oC之间或更大范围）和压力（从负0.67bar真空到17 barg范围或更大范围）会有很大变化。因此，导致空气的密度也发生巨大的变化（在0.16 kg/m3到25.63 kg/m3 或更大范围）。所以，决定于气体密度的旋风分离器的压降则可能有上下到160倍的变化。
也许被误解2忽视的最重要的因素是气体的入口速度。大多数的文章或文献都推荐或认为气体入口速度应介于6 m/s 到30 m/s之间；在大多数的工业应用中又将这个速度缩到 12 m/s 到18 m/s之间。然而，试验室试验和实际应用都表明气流入口速度可以低到 3 m/s，和可以高到或超过 45 m/s。我们知道分离器的压降和入口速度的平方成正比。
误解3：旋风分离器越小，分离效率越高。
这个被广泛认同的观点经常让工程师们选择不适当的旋风分离器或当一个简单的旋风分离器就可以满足使用要求的情况下，却选择了一个更复杂的除尘设备（例如布袋除尘器）。其实这种旋风分离器尺寸大小和效率的关系只适用于对比从同一个旋风分离器家族系列出来的两个大小不同的分离器。（一个旋风分离器家族系列指的是其中任两个旋风分离器的对应尺寸都成比例）。
对于从不同家族系列中挑两个大小不同的分离器，这个观点不一定成立。所以我们称它为一个误解。
误解4：旋风分离器在正压下比在负压下工作的更好。
要达到额定的工作性能，旋风分离器必须把收集下来的尘粒排放到一个有一定容积和密封的料斗空间。如果满足了这个要求，旋风分离器的工作性能和风机的位置没有关系，也就是在正压下或负压下工作都是一样的。
应该注意的是，这个接受尘粒的密闭的料斗的空间大小是很重要的。在一个高效的旋风分离器中，在下锥体尘粒排放口处有很强的涡旋，如果料斗空间过小且有尘粒在此处积聚，二次夹带就不可避免。假如这个料斗空间不密封的话，空气泄漏进旋风分离器，二次夹带也不可避免，即使分离器是在正压下运行。
为了避免这些情况的发生，分离用的料斗必须是密封的，没有漏气。另外，尘粒绝不允许在此空间积聚，必须及时排出。旋转锁气阀或双层给料阀可以帮助料斗密封。
4/4/2015
|
