旋風除塵器俗稱沙克籠,它是利用氣流旋轉過程中作用在塵粒上的慣性離心力,使粉塵從含塵氣流中分離出來的一種裝置。由于旋風除塵器內氣流速度及粉塵塵粒的運動等都較為復雜,影響其除塵效率的因素較多。本文就以下三個方面探析其原因及提出對策。
一、進風口氣流速度
據測定進入旋風除塵器的氣流是由切向、徑向及軸向構成的復雜紊流狀態。切向速度在內、外旋流中方向一致,并且向外,其大小不同。切向速度在內旋流中隨筒體半徑的減小而減小,在外旋流中隨筒體半徑的減小而增加,在內、外旋流的交界面處達到最大值,切向速度有利粉塵與氣流的分離。徑向速度和軸向速度較小,但在內外旋流中的方向不一致,徑向速度在內旋流中方向朝外,在外旋流中方向朝內,在內、外旋流的交界面處形成一個假想的圓柱面,外旋流向心力的徑向速度會將部分細小的粉塵帶入內旋流,不利粉塵與氣流的分離。軸向速度在筒體外壁附近方向朝下,靠近軸心部分方向朝上,且在軸心底部速度最大,當氣流由錐筒體底部反轉上升時,會將已除下的粉塵重新帶走,形成返混現象,影響除塵效率。
提高旋風除塵器進風口氣流速度,可增大除塵器內氣流的切向速度,使粉塵受到的離心力增加,有利提高其除塵效率,同時,也可提高處理含塵風量。但提高除塵器進風口氣流速度,徑向和軸向速度也隨之增大,紊流的影響增大,在所有的旋風除塵器中,對每一種特定的粉塵都有一個臨界進風口氣流速度,當超過這個風速后,紊流的影響比分離作用增加更快,會使部分已分離的粉塵重新被帶走,影響除塵效果。進風口氣流增加,除塵阻力也會急劇上升,壓損增大,電耗增加。綜合考慮旋風除塵器的除塵效果和經濟性,進風口的氣流速度控制在12～20米/秒之間,最大不超過25米/秒,一般選14米/秒為宜。
二、粉塵的狀況
處于旋風除塵器外旋流的粉塵,在其徑向同時受到兩種力的作用,一是由旋轉氣流的切向速度產生的離心力,使粉塵受到向外的推移作用；另一個是由旋轉氣流的徑向速度產生的向心力,使粉塵受到向內的推移作用。在內、外旋流的交界面上,如果切向速度產生的離心力大于徑向速度產生的向心力,粉塵在慣性離心力的推動下向外壁移動,從而被分離出來;如果切向速度產生的離心力小于徑向速度產生的向心力,粉塵在向心力的推動下進入內旋流,最后經排風管排出。由此可見,離心力的大小與粉塵顆粒有關,顆粒愈大,受到離心力愈大;反之,則小。如果切向速度產生的離心力等于徑向速度產生的向心力,即作用在粉塵顆粒上的外力等于零,從理論上講,粉塵應在交界面上不停地旋轉。實際上由于氣流處于紊流狀態及各種隨機因素的影響,從統計學角度看,可以認為處于這種狀態的粉塵有50%的可能進入內旋流,有50%的可能向外壁移動,此時的除塵效
率應為50%,此時分離的臨界粉塵顆粒稱為分割粒徑。這時,內、外旋流的交界面就象一張孔徑為分割粒徑的篩網,大于分割粒徑的粉塵被篩網截留并捕集下來,小于分割粒徑的粉塵,則通過篩網從排風管中排出。旋風除塵器捕集下來的粉塵粒徑愈小,該除塵器的除塵效率愈高。
旋風除塵器有各種不同的型式,同一種型式各部分還可設計成不同的比例尺寸,其筒體直徑變化范圍較大。一般條件下,當旋風除塵器切向速度和粉塵的粒徑愈大,徑向速度和排風管的直徑愈小,除塵效果愈好。對10~20微米的粉塵,除塵效率可達百分之九十;對20微米以上的粉塵,除塵效率可達百分之百;對纖維性粉塵,因其具有一定粘度,在慣性離心力的作用下易形成球狀,除塵效率也較為理想。
三、除塵器的結構尺寸
圓筒體直徑是構成旋風除塵器的最基本尺寸。旋轉氣流的切向速度對粉塵產生的離心力與圓筒體直徑成反比,圓筒體直徑愈小,粉塵受到的離心力愈大,除塵效率愈高。當確定了合適的進口風速后,應適當選擇較小的圓筒體直徑。旋風除塵器圓筒體直徑一般不大于900mm,最大時也不宜超過1100mm。圓筒體直徑小,處理含塵風量減少,如果處理風量較大時,可采用幾臺旋風除塵器并聯運行的方法解決。并聯運行處理風量為各除塵器處理風量之和,阻力為單個除塵器在處理它所承擔的那部分風量的阻力。在處理同樣多風量時,旋風除塵器并聯使用制作較復雜,所需材料也較多,特別是纖維性粉塵,易在進口處被阻擋而增大阻力。因此,并聯使用時臺數不宜過多,采用單管并聯時一般最多也不宜超過8臺。
筒體總高度是指旋風除塵器圓筒體和錐筒體兩部分高度之和。增加筒體總高度,可增加氣流在除塵器內的旋轉圈數,使含塵氣流中的粉塵與氣流分離的機會增多,有利提高除塵效率。但筒體總高度增加,外旋流中向心力的徑向速度使部分細小粉塵進入內旋流的機會也隨之增加,從而又降低除塵效率。筒體總高度一般以5倍的圓筒體直徑為宜。錐筒體部分,由于其半徑不斷減小,氣流的切向速度不斷增加,粉塵到達外壁的距離也不斷減小,除塵效果比圓筒體部分好。因此,在筒體總高度一定的情況下,可適當增加錐筒體部分的高度,有利提高除塵效率。用于配棉的旋風除塵器,一般圓筒體部分的高度為其直徑的1.5倍,錐筒體高度為圓筒體直徑的2.5倍時,可獲得較為理想的除塵效率。
排風管的直徑和插入深度對旋風除塵器除塵效率影響較大。排風管直徑減小,可減小內旋流的旋轉范圍,粉塵不易從排風管排出,有利提高除塵效率,但排風管直徑減小,出風口速度增加,阻力損失較大;若放大排風管直徑,阻力損失可明顯減小,此時由于排風管與圓筒體管壁太近,易形成內、外旋流“短路”現象,使外旋流中部分未被清除的粉塵直接混入排風管中排出,從而降低除塵效率。一般認為排風管直徑為圓筒體直徑的0.5～0.6倍為宜。排風管插入過淺,易造成進風口含塵氣流直接進入排風管,影響除塵效率;排風管插入深,易增加氣流與管壁的摩擦面,使其阻力損失增大,同時,使排風管與錐筒體底部距離縮短,增加灰塵二次返混排出的機會。為獲得較為理想的除塵效率,當旋風除塵器其它幾何尺寸確定后,排風管插入深度一般以略低于進風口底部的位置為宜。
除此之外,旋風除塵器的除塵效率還與進風口的型式、阻氣排風裝置及灰斗等因素有關,還有許多理論問題需要進一步探討。盡管如此,旋風除塵器仍以其結構簡單、體積小、制作維修方便、除塵效率較為理想等優點,成為目前棉花加工廠主
本公司主要產品有；UV光氧催化廢氣凈化設備、活性炭廢氣處理設備、焊煙凈化器、油煙凈化器等除塵設備及各種車間粉塵凈化設備，布袋除塵器、鍋爐除塵器、礦山除塵器、單機除塵器、木工除塵器、除塵器布袋、骨架、電磁脈沖閥，星型卸料器、螺旋輸送機、埋刮板輸送機、粉塵加濕攪拌機、斗式提升機等系列產品。
