旋風(fēng)除塵器二次揚塵的影響因素及改進方案
二次揚塵是指分離沉積到壁面上的粒子被向上流動的氣體帶走，進入潔凈氣流而排出除塵器，它在旋風(fēng)除塵器的圓筒體和圓錐體部分都存在，但是錐體部分的二次揚塵最嚴重，有研究表明，由錐體部分引起的粉塵夾帶量占從排氣管帶出粉塵總量的20%~30%，嚴重影響了旋風(fēng)除塵器的除塵效率。
本文通過分析旋風(fēng)除塵器錐體部分二次揚塵的主要因素，提出一種新的改進后錐體部分結(jié)構(gòu)，以減少二次揚塵。
影響旋風(fēng)除塵器的二次揚塵的主要因素
1.錐體部分的灰塵
經(jīng)旋風(fēng)除塵器分離下來的灰塵粒子從圓筒段到圓錐段在慢慢增厚，尤其到錐體下部時，灰塵達到一定厚度，然后慢慢落入灰斗。由于錐體壁面上灰塵沉積的厚度比圓筒壁面的厚，所以內(nèi)旋氣流在錐體部分更容易帶走灰粒。
2.錐體表面沉積的細粉
一般除塵器，5滋m以上的顆粒很快沉積到壁面，灰塵表面大約是3~5滋m的粒子。二次揚塵產(chǎn)生時，由于表面粒子的離心力小，比較容易被卷走。
3.渦流的影響
流經(jīng)錐體的外層旋流在錐體底部向上反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生渦流，該渦流可以將粉塵重新卷起。
4.灰斗返混
在旋風(fēng)除塵器內(nèi)，從氣流中得以分離并聚集在器壁處的粉塵主要依靠下行氣流的推動排入灰斗。這樣，不可避免地會有一部分氣流進入灰斗，而后再返回除塵器內(nèi)，從灰斗返回的這部分氣流總會夾帶回灰斗內(nèi)已分離的部分粉塵，形成灰斗返混現(xiàn)象。
5.湍流的影響
不斷旋轉(zhuǎn)的粒子，隨著在圓錐壁面上的下降，旋轉(zhuǎn)曲率半徑越來越小，旋轉(zhuǎn)速度越來越大，對傳統(tǒng)型旋風(fēng)除塵器進行速度和流場仿真模擬。
旋風(fēng)除塵器在進氣口處切向速度較大，到了錐體部分，切向速度變大。可以看到隨著切向速度的增大，錐體部分的湍流運動也變得劇烈。湍流是不規(guī)則的運動，所以一部分粒子沒有沉積到錐體壁面，就很容易被上升氣流帶走。
綜合分析以上因素，可以發(fā)現(xiàn)，錐體底部是粉塵的富集區(qū)，同時也是渦流和湍流運動的多發(fā)區(qū)，加上錐體底部的空間限制，此區(qū)域就必然成為了二次揚塵嚴重的區(qū)域。
改進措施
旋風(fēng)除塵器在結(jié)構(gòu)上進行了改進，在灰塵大量地入錐體底部以前開出環(huán)形縫隙，使大量粉塵提前進入灰斗，減少了錐體底部進入到渦流和湍流中的粉塵量，最大限度減少了因二次揚塵帶走的粉塵。另一方面，為了不影響上旋氣流的運動，圓筒內(nèi)增設(shè)一小圓錐，使旋轉(zhuǎn)氣流到達小錐體后折返向上形成上旋氣流，最終從排氣管排出。這樣，大部分灰塵從環(huán)形縫隙排出，而另一小部分粉塵從小錐體排出，從而形成了雙排灰結(jié)構(gòu)。。
首先大部分下旋氣流進入到小錐體，由于環(huán)縫間隙較小，并且設(shè)置內(nèi)錐有單獨灰斗，所以沒有氣流由此進入。旋轉(zhuǎn)到小錐體中的氣流會形成折返向上的上旋氣流，但是因為大部分粉塵都從縫隙中排出，且提前被外置的灰斗所收集，極大地減少了進入錐體底部的粉塵量，所以在錐體底部因氣流折返運動形成的二次夾帶較大地減少，從而提高了分離效率。
試驗結(jié)果表明，改進后的旋風(fēng)除塵器比傳統(tǒng)型旋風(fēng)除塵器總除塵效率高13.4%，壓力損失降低120Pa。試驗過程中還發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)型除塵器的灰斗返混很嚴重，而改進后基本解決了灰斗返混問題。
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