在旋風(fēng)除塵器尺寸和結(jié)構(gòu)定型的情況下,其除塵效率關(guān)鍵在于運(yùn)行因素的影響。
流速
旋風(fēng)除塵器是利用離心力來除塵的,離心力愈大,除塵效果愈好。在圓周運(yùn)動(dòng)(或曲線運(yùn)動(dòng))中粉塵所受到的離心力為F=ma,式中,F——離心力,N;m——粉塵的質(zhì)量,kg;a——粉塵離心加速度,m/s2。因?yàn)椋?/SPAN>a=VT2/R,式中,VT——塵粒的切向速度,m/s;R——?dú)饬鞯男D(zhuǎn)半徑,m, 所以,F=mVT/R。可見,在旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)固定(R不變)、粉塵相同(m穩(wěn)定)的情況下,增加旋風(fēng)除塵器人口的氣流速度,旋風(fēng)除塵器的離心力就愈大。
旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量為Q=3600AVT,式中,Q——旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量, m3/h; A——旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積,m2。 所以,在結(jié)構(gòu)固定(R不變,A不變)、粉塵相同(m穩(wěn)定)的情況下, 除塵器人口的氣流速度與進(jìn)口氣量成正比,而旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口氣量是由引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量決定的。
可見,提高進(jìn)風(fēng)口氣流速度,可增大除塵器內(nèi)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(shí),也可提高處理含塵風(fēng)量。但進(jìn)風(fēng)口氣流速度提高,徑向和軸向速度也隨之增大,紊流的影響增大。對(duì)每一種特定的粉塵旋風(fēng)除塵器都有一個(gè)臨界進(jìn)風(fēng)口氣流速度,當(dāng)超過這個(gè)風(fēng)速后,紊流的影響比分離作用增加更快,使部分已分離的粉塵重新被帶走,影響除塵效果。另外,進(jìn)風(fēng)口氣流增加,除塵阻力也會(huì)急劇上升,壓損增大,電耗增加。綜合考慮旋風(fēng)除塵器的除塵效果和經(jīng)濟(jì)性,進(jìn)風(fēng)口的氣流速度控制在12~20 m/s之間,zui大不超過25m/s,一般選14m/s為宜。
粉塵的狀況
粉塵顆粒大小是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。處于旋風(fēng)除塵器外旋流的粉塵,在徑向同時(shí)受到兩種力的作用,一是由旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度所產(chǎn)生的離心力,使粉塵受到向外的推移作用;另一個(gè)是由旋轉(zhuǎn)氣流的徑向速度所產(chǎn)生的向心力,使粉塵受到向內(nèi)的推移作用。在內(nèi)、外旋流的交界面上,如果切向速度產(chǎn)生的離心力大于徑向速度產(chǎn)生的向心力,則粉塵在慣性離心力的推動(dòng)下向外壁移動(dòng),從而被分離出來;如果切向速度產(chǎn)生的離心力小于徑向速度產(chǎn)生的向心力,則粉塵在向心力的推動(dòng)下進(jìn)入內(nèi)旋流,zui后經(jīng)排風(fēng)管排出。如果切向速度產(chǎn)生的離心力等于徑向速度產(chǎn)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(yīng)在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于氣流處于紊流狀態(tài)及各種隨機(jī)因素的影響, 處于這種狀態(tài)的粉塵有50%的可能進(jìn)入內(nèi)旋流,有50%的可能向外壁移動(dòng),除塵效率應(yīng)為50%。此時(shí)分離的臨界粉塵顆粒稱為分割粒徑。這時(shí),內(nèi)、外旋流的交界面就象一張孔徑為分割粒徑的篩網(wǎng),大于分割粒徑的粉塵被篩網(wǎng)截留并捕集下來,小于分割粒徑的粉塵,則通過篩網(wǎng)從排風(fēng)管中排出。
旋風(fēng)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。離心力的大小與粉塵顆粒有關(guān),顆粒愈大,受到離心力愈大。當(dāng)粉塵的粒徑和切向速度愈大, 徑向速度和排風(fēng)管的直徑愈小時(shí),除塵效果愈好。氣體中的灰分濃度也是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。粉塵濃度增大時(shí),粉塵易于凝聚,使較小的塵粒凝聚在一起而被捕集,同時(shí),大顆粒向器壁移動(dòng)過程中也會(huì)將小顆粒挾帶至器壁或撞擊而被分離。但由于除塵器內(nèi)向下高速旋轉(zhuǎn)的氣流使其頂部的壓力下降,部分氣流也會(huì)挾帶細(xì)小的塵粒沿外壁旋轉(zhuǎn)向上到達(dá)頂部后,沿排氣管外壁旋轉(zhuǎn)向下由排氣管排出,導(dǎo)致旋風(fēng)除塵器的除塵效率不可能為100%。
根據(jù)除塵效率計(jì)算公式η=(1- So/Si)×100%,式中,η——除塵效率;So——出口處的粉塵的流人量,kg/h;Si——進(jìn)口處的粉塵的流人量,kg/h。
因?yàn)樾L(fēng)除塵器的除塵效率不可能為100%,當(dāng)進(jìn)口粉塵流人量增加后,除塵效率雖有提高,排氣管排出粉塵的量也會(huì)大大增加。所以,要使排放口的粉塵濃度降低,則要降低入口粉塵濃度,可采取多個(gè)旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用的多級(jí)除塵方式,達(dá)到減少排放的目的。
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