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XCX旋风除尘器设计说明书学院：环境科学和工程学院专业：环境工程姓名：李昊（099,前期计算）林毅（099，CAD画图）费磊（096，计划书制作）胡五钢（094，后期整理） 指导老师：万锐目 录一.旋风除尘器介绍二.XCX旋风除尘器结构及特点三.XCX旋风除尘器原理及其优点四.选型依据五.影响XCX旋风除尘器效原因六.影响XCX旋风除尘器压降原因七.结论和提议八参考文件一、旋风除尘器介绍旋风除尘器是利用旋转含尘气体所产生离心力，将粉尘从气流中分离出来一个干式气-固分离装置.旋风除尘器用于工业生产以来，已经有百余年历史。该类分离设备机构简单、制造轻易、造价和运行费用较低，对于捕集分离5m以上较粗颗粒粉尘，净化效率很高所以在矿山、冶金、耐火材料、建筑材料、煤 炭、化工及电力工业部门应用极为普遍。但旋风除尘器对于5m以下较细颗粒粉尘（尤其是密度小细颗粒粉尘）净化效率极低所以旋风分离器通常见于粗颗粒粉尘净化或用于多级净化时初步处理二、XCX旋风除尘器结构及特点旋风除尘器也称作旋风分离器，是利用器内旋转寒碜气体所产生离心力，将粉尘从气流中分离出来一个干式气固分离装置。它关键由排灰管、圆锥体、圆柱体、进气管、排气管和顶盖组成。旋风除尘器含有以下特点：1.结构简单，器身无运动部件，不需要特殊隶属设备，占地面积小，制造，安装投资较少。2.操作维护简便，压力损失中等，动力消耗不大，运转，维护费用较低。3.操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体浓度，温度限制。对于粉尘物理性质无特殊要求同时可依据化工生产不一样要求，选择不一样材料制作或内衬不一样耐磨，耐热材料，以提升使用寿命。旋风除尘器通常见于捕集5-15微米以上颗粒除尘效率可达80以上，多年来经改善后特制旋风除尘器，其除尘效率可达5以上。旋风除尘器缺点是捕集微粒小于5微米效率不高。XCX型旋风除尘器其进气口采取了270蜗壳斜底板形式，进气口断面较小且为方形，锥体较长。关键由蜗壳、螺旋形斜底板、锥体和设有弧形减阻器排气管组成。依据处理风量可组合成多管式除尘器，它运行可靠，能够处理高温含尘气体，适合捕集粒径5m烟尘。CLT/A型旋风除尘器为基础型旋风除尘器，属螺旋型旋风除尘器。其顶盖板做成下倾15螺旋切线形，含尘气体进入除尘器后，沿倾斜顶盖方向做下旋流动，而不致形成上灰环，可消除引入气流向上流动而形成小旋涡气流，降低动能消耗，提升除尘效率。它另一个特点是筒体细长和锥体较长，而且锥体锥角较小，能提升除尘效率，但压力损失也较高。三、旋风除尘器工作原理及其优点1.XCX旋风除尘器工作原理XCX旋风除尘器是半螺旋线型旁通分离室气旋型除尘装置含尘气体进入后，气体取得旋转速度同时分成上、下两部分。灰尘在排风管下端，既而旋转气流分界处产生强烈地分离作用。较粗颗粒分离至外壁，在下旋转气流作用下带向除尘排尘口。较细灰尘颗粒，由上旋转气流带往上部在顶盖板下面形成强烈灰尘环并发生灰聚集现象，经回风口再进入除器，分离至排尘口。净化后关键气流，经排风管排至大气。 2.XCX旋风除尘器优缺点优点：(1)XCX旋风除尘器内部没有运动部件，维护方便。 (2)制作、管理十分方便。 (3)处理相同风量情况下体积小，结构简单，价格廉价。 (4)作为预除尘器使用时，能够立式安装，使用方便。 (5)处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响。 (6)可耐高温，如采取特殊耐高温材料，还能够耐受更高温度。 (7)除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘烟气。 (8)能够干法清灰，有利于回收有价值粉尘。缺点：(1)卸灰阀假如漏损会严重影响除尘效率。 (2)磨损严重，尤其是处理高浓度或磨损性大粉尘时，入口处和锥体 部位全部轻易磨坏。 (3)除尘效率不高(对捕集粒径小于5um微细粉尘和尘粒密度小粉尘，效率较低)，单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度要求。 (4)因为除尘效率随筒体直径增加而降低，所以单个除尘器处理风量受到一定限制。四、选型依据取气体进入速度为V1=24m/s,能够知道筒体直径D=（Q/v1KaKb）1/2=0.78m设进气口高度为a进气口侧宽为b，由题目易得a=b=0.24*0.78=187.2mm那么出口管高度s=0.9*0.78=702mm，出口管直径d=0.5*0.78=390mm，筒体高度h=1.2*0.78=936mm，总高度H=4.05*0.78=3159mm,排尘口直径B=0.25*0.78=195mm。取压损参数为3.48,则压力P=(参数*密度*V12)/2=948Pa选择雷思和利希特径向混合模型 n=1-(1-0.67D0.14)*(T/283)0.3=0.615 N=1/n+1=0.619 M=(2kQ(n+1)N/2=5475 =1-exp(-5475dpi0.619)分割直径dc=（0.6931/5475）1.615=50.7mm粒径40304020301520101551040无0.31610.316总计1.00099.53%总=99.53%五、影响XCX旋风除尘器效率原因5.1除尘器结构尺寸对其性能影响 XCX旋风除尘器各个部件全部有一定尺寸百分比，每一个百分比关系变动，全部能影响旋风除尘器效率和压力损失。其中除尘器直径、进气口尺寸、排气管直径为关键影响原因。5.1.1进气口XCX旋风除尘器进气口是形成旋转气流关键部件，是影响除尘效率和压力损失关键原因。切向进气进口面积对除尘器有很大影响，进气口面积相对于筒体断面小时，进入除尘器气流切线速度大，有利于粉尘分离。5.1.2圆筒体直径和高度 圆筒体直径是组成XCX旋风除尘器最基础尺寸。旋转气流切向速度对粉尘产生离心力和圆筒体直径成反比，在相同切线速度下，筒体直径D越小，气流旋转半径越小，粒子受到离心力越大，尘粒越轻易被捕集。所以，应合适选择较小圆筒体直径，但若筒体直径选择过小，器壁和排气管太近，粒子又轻易逃逸；筒体直径太小还轻易引发堵塞，尤其是对于粘性物料。当处理风量较大时，因筒体直径小处理含尘风量有限，可采取几台除尘器并联运行方法处理。并联运行处理风量为各除尘器处理风量之和，阻力仅为单个除尘器在处理它所负担那部分风量阻力。但并联使用制造比较复杂，所需材料也较多，气体易在进口处被阻挡而增大阻力。所以，并联使用时台数不宜过多。筒体总高度是指除尘器圆筒体和锥筒体两部分高度之和。增加筒体总高度，可增加气流在除尘器内旋转圈数，使含尘气流中粉尘和气流分离机会增多，但筒体总高度增加，外旋流中向心力径向速度使部分细小粉尘进入内旋流机会也随之增加，从而又降低除尘效率。筒体总高度通常以4倍圆筒体直径为宜，锥筒体部分，因为其半径不停减小，气流切向速度不停增加，粉尘抵达外壁距离也不停减小，除尘效果比圆筒体部分好。所以，在筒体总高度一定情况下，合适增加锥筒体部分高度，有利提升除尘效率。通常圆筒体部分高度为其直径1.5倍，锥筒体高度为圆筒体直径2.5倍时，可取得较为理想除尘效率。5.1.3排风管 排风管直径和插入深度对XCX旋风除尘器除尘效率影响较大。排风管直径必需选择一个适宜值，排风管直径减小，可减小内旋流旋转范围，粉尘不易从排风管排出；有利提升除尘效率，但同时出风口速度增加，阻力损失增大。若增大排风管直径，虽阻力损失可显著减小，但因为排风管和圆筒体管壁太近，易形成内、外旋流“短路”现象，使外旋流中部分未被清除粉尘直接混入排风管中排出，从而降低除尘效率。通常认为排风管直径为圆筒体直径0.50.6倍为宜。排风管插入过浅，易造成进风口含尘气流直接进入排风管，影响除尘效率；排风管插入过深，易增加气流和管壁摩擦面，使其阻力损失增大，同时，使排风管和锥筒体底部距离缩短，增加灰尘二次返混排出机会。排风管插入深度通常以略低于进风口底部位置为宜。5.2操作工艺参数 在XCX旋风除尘器尺寸和结构定型情况下，其除尘效率关键在于运行原因影响。5.2.1流速 旋风除尘器是利用离心力来除尘，离心力愈大，除尘效果愈好。在圆周运动(或曲线运动)中粉尘所受到离心力为：F=ma式中：F离心力，N； m粉尘质量，kg； a粉尘离心加速度，m/s2。因为，a=VT2/R式中：VT尘粒切向速度，m/s； R气流旋转半径，m。所以，F=mVT2/R 可见，在旋风除尘器结构固定(R不变)，粉尘相同(m稳定)情况下，增加旋风除尘器入口气流速度，旋风除尘器离心力就愈大。而旋风除尘器进口气量为：Q=3600AVT式中：Q旋风除尘器进口气量，m3/h； A旋风除尘器进口截面积，m2。 所以，在结构固定(R不变，A不变)、粉尘相同(m稳定)情况下，除尘器入口气流速度和进口气量成正比，而旋风除尘器进口气量是由引风机进风量决定。 可见，提升进风口气流速度，可增大除尘器内气流切向速度，使粉尘受到离心力增加，有利提升其除尘效率。但进风口气流速度提升，径向和轴向速度也随之增大，紊流影响增大。对每一个特定粉尘旋风除尘器全部有一个临界进风口气流速度，当超出这个风速后，紊流影响比分离作用增加愈加快，使部分已分离粉尘重新被带走，影响除尘效果。5.2.2粉尘情况 粉尘颗粒大小是影响出口浓度关键原因。处于XCX旋风除尘器外旋流粉尘，在径向同时受到两种力作用，一是由旋转气流切向速度所产生离心力，使粉尘受到向外推移作用；另一个是由旋转气流径向速度所产生向心力，使粉尘受到向内推移作用。在内、外旋流交界面上，假如切向速度产生离心力大于径向速度产生向心力，则粉尘在惯性离心力推进下向外壁移动，从而被分离出来；假如切向速度产生离心力小于径向速度产生向心力，则粉尘在向心力推进下进入内旋流，最终经排风管排出。假如切向速度产生离心力等于径向速度产生向心力，即作用在粉尘颗粒上外力等于零，从理论上讲，粉尘应在交界面上不停地旋转。实际上因为气流处于紊流状态及多种随机原因影响，处于这种状态粉尘有50%可能进入内旋流，有50%可能向外壁移动，除尘效率应为50%。此时分离临界粉尘颗粒称为分割粒径。这时，内、外旋流交界面就象一张孔径为分割粒径筛网，大于分割粒径粉尘被筛网截留并捕集下来，小于分割粒径粉尘，则经过筛网从排风管中排出。旋风除尘器捕集下来粉尘粒径愈小，该除尘器除尘效率愈高。离心力大小和粉尘颗粒相关，颗粒愈大，受到离心力愈大。当粉尘粒径和切向速度愈大，径向速度和排风管直径愈小时，除尘效果愈好。气体中灰分浓度也是影响出口浓度关键原因。粉尘浓度增大时，粉尘易于凝聚，使较小尘粒凝聚在一起而被捕集，同时，大颗粒向器壁移动过程中也会将小颗粒挟带至器壁或撞击而被分离。但因为除尘器内向下高速旋转气流使其顶部压力下降，部分气流也会挟带细小尘粒沿外壁旋转向上抵达顶部后，沿排气管外壁旋转向下由排气管排出，造成旋风除尘器除尘效率不可能为100%。依据除尘效率计算公式：=(1So/Si)100%式中：除尘效率； So出口处粉尘流出量，kg/h； Si进口处粉尘流入量，kg/h。 因为旋风除尘器除尘效率不可能为100%，当进口粉尘流入量增加后，除尘效率虽有提升，排风管排出粉尘绝对量也会大大增加。所以，要使排放口粉尘浓度降低，则要降低入口粉尘浓度，可采取多个旋风除尘器串联使用多级除尘方法，达成降低排放目标。六、影响XCX旋风除尘器压降原因 1.进口管摩擦损失。2.气体进入XCX旋风除尘器时，因膨胀或压缩而造成能量损失。3.气体在XCX旋风除尘器和器壁摩擦所引发能量损失。4.XCX旋风除尘器内气体因旋转而引发能量损失。5.排气管内摩擦损失，同时旋转运动较直线运动消耗需要更高能量。6.排气管内气体旋转时动能转化成静压能损失。七、 结论和提议 依据综合XCX旋风除尘器优缺点提出以下提议以提升除尘效率。1. 确保排灰口严密性XCX旋风除尘器下部严密性是影响除尘效率又一个关键原因。含尘气体进人除尘器后，沿外壁自上而下作螺旋形旋转运动，这股向下旋转气流抵达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转。旋风除尘器内压力分布，是轴向各断面压力改变较小，径向压力改变较大(关键指静压)，这是由气流轴向速率和径向速率分布决定。气流在筒内作圆周运动，外侧压力高于内侧，而在外壁相近静压最高，轴心处静压最低。即使XCX旋风除尘器在正压下运动，轴心处也为负压，且一直延伸到排灰口处负压最大，略不严密，就会产生较大漏风，已沉集下来粉尘势必被上升气流带出排气管。所以，要使除尘效率达成设计要求， 就要确保排灰口严密性，并在确保排灰口严密性情况下，立即清除除尘器锥体底部粉尘，若不能连续立即地排出，高浓度粉尘就会在底部流转。2. 设置灰尘隔离室设置灰尘隔离室，即采取旁路式旋风除尘器，它关键是在平凡旋风除尘器基础上增加一个螺旋形旁路分离室，在除尘器顶部形成上涡旋粉尘环，从旁路分离室引至锥体部分。这么能够使造成除尘效率降低二次流变为能起粉尘聚集作用上涡旋气流，提升除尘效率。3.改善除尘器结构旋风除尘器在结构上关键改善以下： 进口管下斜510，使气流在旋转同时确保了向下旋转。而且下倾角确保了尘粒反弹时绝对折射朝下。在传统旋风除尘器结构中，因为气流从上部切线标目标进入除尘器后向下旋转，引发除尘器顶部倒空形成上涡旋气流产生顶部灰环，灰环在气管进口处和已净化废气上旋气流混淆，以后经排气管排出除尘器；进口管采取180半圈螺旋管替换了传统型直吹进筒，从而深入确保了气流“下旋”，确保尘气高速旋转起来后才进筒；锥体长度加长并采取20小锥角，增加了气流在分离器中逗留时间，有利于小颗粒沉降完全，且使向下旋转气体平缓地转变成折转向上旋转，从而使除尘效率得以提升；除尘器下设缓冲料斗，有效改善废气在筒体内流动工况，削减了灰斗反混现象和下灰环可能产生二次扬尘。结束语：怎样提升旋风除尘器除尘效率是目前饲料行业需要处理一个关键课题。研究和分析影响旋风除尘器除尘效率原因，是设计、选择、管理和维护旋风除尘器前提，也是探求提升旋风除尘器除尘效率路径必由之路。因为旋风除尘器内气流速度及粉尘微粒运动等全部较为复杂，影响其除尘效率原因较多，需要我们进行全方面分析，综合考虑，寻求最优设计方案和运行管理方法。八、 参考资料1 陈家庆.环境保护设备原理和设计M.北京:中国石化出版社,:458468.2 郑铭.环境保护设备M.北京:化学工业出版社,:203.3 郝吉明.大气污染控制工程M.北京:高等教育出版社,：167177.4 胡洪营,张旭,黄霞,王伟.环境工程原理M.北京:高等教育出版社,:225232.5 熊振湖,费学宁,池勇.大气污染防治技术及工程应用M.北京:机械工业出版社,:7886.6 郭静,阮宜纶.大气污染控制工程M.北京: 化学工业出版社,:8283.7 化工设计全书