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旋风除尘器的除尘机理与改进措施

旋风除尘器的除尘机理与改进措施
旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气固分离装置。旋风除尘器作为一种常见的气固分离装置结构简单，在实际应用过程中操作、维护方便，性能稳定，对含尘气体的浓度和温度等因素的变化适应性较强。旋风除尘器主要应用在工业除尘、空气采样、选粉、热交换等方面。在旋风除尘器的众多性能指标中，压力损失和分离效率一直为旋风除尘器研究者所关注，在如何提高旋风除尘器效率的同时又实现合理的压力损失，一直是国内外研究者所共同关注的焦点。近年来，我国的烟尘排放标准逐渐严格，对大气中可吸入颗粒物排放标准的控制也日益重视，这些都体现了提高粉尘颗粒分离效率的重要性。
旋风除尘器收集的粉尘是生物质热解后得到的生物炭粉中粒度较小的一部分。由于机械振动或气流扰动使一部分粒度较细粉尘混入热解气中，随气流进入旋风除尘器。经旋风除尘器将粉尘离心沉降后，粉尘被排入炭粉收集箱。经旋风除尘器收集的炭粉平均粒径为17.46μm，粒径为0.39～30μm的颗粒占总数的91.29%。几乎没有小于0.39μm和大于40.72μm的颗粒，说明旋风除尘器对于粒径小于0.39μm的纤维性粉尘几乎不起沉降作用或热解气中不含有粒径小于0.39μm的粉尘。携带气流中几乎没有大于40.72μm的粉尘，说明粒径大于40.72μm的粉尘不会混入热解气流中，只能由载体-炭粉分离装置排出。
锅炉旋风除尘器的分离机理为离心分离，其机理决定了不适用于分离小于5～10μm的颗粒。粒径小于10μm的颗粒仅占总量的19.2%，说明粒径小的颗粒难于收集，这也是旋风除尘器处理生物炭粉除尘率较低的因素之一。针对边壁处的二次扬尘问题，有研究者设计了一种环缝气垫耐磨旋风除尘器。该旋风除尘器在普通旋风除尘器内侧设置环缝套圈，粉尘在旋转气流作用下向边壁靠近，然后利用靠近边壁处的下行气流将粉尘带入环缝，由于环缝的存在，不仅可以减少二次扬尘，而且使高速旋转的上、下灰环消失，提高除尘效率。而对圆锥体部分的扬尘考虑扩散型旋风除尘器是最突出。由于它的倒锥体及锥体下部的反射屏，减少了粉尘返混和灰斗上部的卷吸夹带，提高了除尘效率。反射型龙卷风除尘器对于锥底的扬尘也有很好的抑制作用。此外还有旋风惯性分离器，它主要是由于部分净化气体通过百叶片之间的间隙排出，从而减少了进入除尘器锥体部分的气流量，使锥体尾部的二次返混气流减弱，减少了内旋气流带走的粉尘，提高了除尘效率。
旋风单机除尘器圆锥体的底部是内外气旋的转换区域，同时也是已分离粉尘最集中的区域。圆锥底部气流的流动属于紊流，很明显在圆锥底部是旋风除尘器二次扬尘比较严重的地方，直接关系到除尘效率。在现有的除尘器中，扩散型旋风除尘器和反射型龙卷风除尘器针对这一问题进行了结构设计上的改进。但是，由于扩散型旋风除尘器底部的反射屏顶端开有通气孔，这就为从狭缝进入的部分气流提供了通路，从而在已分离粉尘的集中区仍然存在气流的流动，流动的气流会带走粉尘颗粒(尤其粒径5~10m)，降低除尘效率。反射型龙卷风除尘器的结构复杂，而且扩散型旋风除尘器和反射型龙卷风除尘器的压力损失都较大。
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