旋风除尘器二次扬尘的影响因素及改进方案
二次扬尘是指分离沉积到壁面上的粒子被向上流动的气体带走,进入洁净气流而排出除尘器,它在旋风除尘器的圆筒体和圆锥体部分都存在,但是锥体部分的二次扬尘最严重,有研究表明,由锥体部分引起的粉尘夹带量占从排气管带出粉尘总量的20%~30%,严重影响了旋风除尘器的除尘效率。
本文通过分析旋风除尘器锥体部分二次扬尘的主要因素,提出一种新的改进后锥体部分结构,以减少二次扬尘。
影响旋风除尘器的二次扬尘的主要因素
1.锥体部分的灰尘
经旋风除尘器分离下来的灰尘粒子从圆筒段到圆锥段在慢慢增厚,尤其到锥体下部时,灰尘达到一定厚度,然后慢慢落入灰斗。由于锥体壁面上灰尘沉积的厚度比圆筒壁面的厚,所以内旋气流在锥体部分更容易带走灰粒。
2.锥体表面沉积的细粉
一般除尘器,5滋m以上的颗粒很快沉积到壁面,灰尘表面大约是3~5滋m的粒子。二次扬尘产生时,由于表面粒子的离心力小,比较容易被卷走。
3.涡流的影响
流经锥体的外层旋流在锥体底部向上反转时产生涡流,该涡流可以将粉尘重新卷起。
4.灰斗返混
在旋风除尘器内,从气流中得以分离并聚集在器壁处的粉尘主要依靠下行气流的推动排入灰斗。这样,不可避免地会有一部分气流进入灰斗,而后再返回除尘器内,从灰斗返回的这部分气流总会夹带回灰斗内已分离的部分粉尘,形成灰斗返混现象。
5.湍流的影响
不断旋转的粒子,随着在圆锥壁面上的下降,旋转曲率半径越来越小,旋转速度越来越大,对传统型旋风除尘器进行速度和流场仿真模拟。
旋风除尘器在进气口处切向速度较大,到了锥体部分,切向速度变大。可以看到随着切向速度的增大,锥体部分的湍流运动也变得剧烈。湍流是不规则的运动,所以一部分粒子没有沉积到锥体壁面,就很容易被上升气流带走。
综合分析以上因素,可以发现,锥体底部是粉尘的富集区,同时也是涡流和湍流运动的多发区,加上锥体底部的空间限制,此区域就必然成为了二次扬尘严重的区域。
改进措施
旋风除尘器在结构上进行了改进,在灰尘大量地入锥体底部以前开出环形缝隙,使大量粉尘提前进入灰斗,减少了锥体底部进入到涡流和湍流中的粉尘量,最大限度减少了因二次扬尘带走的粉尘。另一方面,为了不影响上旋气流的运动,圆筒内增设一小圆锥,使旋转气流到达小锥体后折返向上形成上旋气流,最终从排气管排出。这样,大部分灰尘从环形缝隙排出,而另一小部分粉尘从小锥体排出,从而形成了双排灰结构。。
首先大部分下旋气流进入到小锥体,由于环缝间隙较小,并且设置内锥有单独灰斗,所以没有气流由此进入。旋转到小锥体中的气流会形成折返向上的上旋气流,但是因为大部分粉尘都从缝隙中排出,且提前被外置的灰斗所收集,极大地减少了进入锥体底部的粉尘量,所以在锥体底部因气流折返运动形成的二次夹带较大地减少,从而提高了分离效率。
试验结果表明,改进后的旋风除尘器比传统型旋风除尘器总除尘效率高13.4%,压力损失降低120Pa。试验过程中还发现,传统型除尘器的灰斗返混很严重,而改进后基本解决了灰斗返混问题。
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