環(huán)流式旋風(fēng)分離器環(huán)流式旋風(fēng)除塵器的工作原理及優(yōu)點(diǎn)

環(huán)流式旋風(fēng)除塵器的外形為圓柱圓錐形。啟用時(shí)，氣體從直筒段下部以切向方式進(jìn)入器內(nèi)內(nèi)件，在內(nèi)件中螺旋上升進(jìn)行一次分離，達(dá)到凈化要求的大部分氣體直接從頂部排出，少部分氣體連同被分離下來的粉塵由頂部特設(shè)旁路引入錐體，在錐體內(nèi)進(jìn)行二次分離，分離后的流體在錐體下部沿軸心返回一次分離區(qū)，少量氣體將粉塵送入灰倉后返回器內(nèi) 。

環(huán)流式旋風(fēng)分離器壓降低

流體由直筒段底部旋轉(zhuǎn)而上，直接從頂部出氣口排出，流體流動(dòng)路線短，且內(nèi)件中只有一個(gè)向上的旋渦，流體沿徑向、軸向速度梯度小，流體剪應(yīng)力小，故壓降和能耗低（壓降僅為常規(guī)型旋風(fēng)除塵器的二分之一左右）

環(huán)流式旋風(fēng)分離器放大效應(yīng)小

由于器內(nèi)剪應(yīng)力小、能耗低，在大直徑設(shè)備中仍能保證多相流分離所需要的旋轉(zhuǎn)速度，器內(nèi)流體不易發(fā)生湍動(dòng)，故放大效應(yīng)小?？朔顺Ｒ?guī)型設(shè)備放大效應(yīng)顯著，在大處理量時(shí)需多臺(tái)并聯(lián)操作的弊病。

環(huán)流式旋風(fēng)分離器分離效率高

特殊的流路設(shè)計(jì)，防止了流體的短路及錐體和灰倉內(nèi)顆粒的卷揚(yáng)，使分離效率大幅度提高，且具有操作彈性大、操作穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

大量工業(yè)應(yīng)用的結(jié)果表明，大型環(huán)流式旋風(fēng)除塵器（直徑在1.2m以上）的分割粒徑可達(dá)1.2μm左右，壓降僅為500～1000Pa，且直徑放大后，不會(huì)產(chǎn)生分離效率的顯著下降，并具有操作穩(wěn)定性強(qiáng)，操作彈性大的優(yōu)點(diǎn)。該系列專利成果分別于2004年12月、2010年12月通過了由山東省科技廳組織、中國科學(xué)院余國琮院士和李洪鐘院士、工程院金涌院士主持的項(xiàng)目鑒定，其鑒定意見為：達(dá)到了同類技術(shù)和設(shè)備的國際領(lǐng)先水平。并于2005年獲山東省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，2011年獲山東省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 。

由青島科技大學(xué)化學(xué)工程研究所自主開發(fā)的環(huán)流式旋風(fēng)除塵器在1997年獲國家發(fā)明專利（專利號(hào)：ZL 92106712.7），環(huán)流循環(huán)除塵系統(tǒng)、直流降膜式旋風(fēng)除霧器等獲5項(xiàng)國家實(shí)用新型專利（專利號(hào)：01243742.5；01243741.7；ZL92219769.5；ZL 02270076.5；ZL 01243740.9），2006年環(huán)流循環(huán)除塵系統(tǒng)的導(dǎo)流整流器獲國家發(fā)明專利（專利號(hào)：031350585）。利用環(huán)流式旋風(fēng)分離系列專利技術(shù)的優(yōu)越性能，針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程逐一進(jìn)行流場(chǎng)模擬，并依據(jù)過程的耐磨損、耐高溫、防堵塞等要求調(diào)整結(jié)構(gòu)和內(nèi)構(gòu)件。累計(jì)推廣應(yīng)用600余臺(tái)套，攻克了四十余項(xiàng)工程技術(shù)難題，企業(yè)應(yīng)用后的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著?，F(xiàn)列舉部分應(yīng)用實(shí)例如下：

1、由大連理工大學(xué)開發(fā)的褐煤干餾工藝，其中因煙氣溫度高（550℃以上）、粉塵含量高等因素，采用常規(guī)旋風(fēng)分離器難以滿足分離要求，采用我單位開發(fā)的環(huán)流式旋風(fēng)分離器兩級(jí)串聯(lián)除塵分離效率可達(dá)99.5%以上。已成功應(yīng)用于陜西神木富油能源科技有限公司褐煤干餾工藝。

2、多晶硅、有機(jī)硅單體生產(chǎn)多采用流化床反應(yīng)器，催化劑為硅銅粉，因涉及軍工，多年來國外一直對(duì)中國進(jìn)行技術(shù)封鎖。該系統(tǒng)除塵的難度在于，硅粉硬度極高，對(duì)器壁沖刷嚴(yán)重；要求一級(jí)除塵器具有顆粒分級(jí)功能，只回收5～10μm以上的粉塵，二級(jí)對(duì)5μm以下粉塵應(yīng)徹底去除；一級(jí)分離下來的粉塵在不影響反應(yīng)器內(nèi)取熱構(gòu)件的前提下，順利回床。針對(duì)上述要求，我公司采用特殊材料制成襯里以提高設(shè)備的耐磨性能。由于采用襯里，內(nèi)構(gòu)件壁厚大為提高，需對(duì)除塵器流場(chǎng)逐一模擬以調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸?，F(xiàn)已在多晶硅，有機(jī)硅行業(yè)應(yīng)用二百余臺(tái)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，且使用周期從過去使用E—Ⅱ型高效旋風(fēng)除塵器僅3個(gè)月延長至5年以上。

3、國內(nèi)由乙炔和醋酸生產(chǎn)醋酸乙烯時(shí)，大多數(shù)采用流化床反應(yīng)器，催化劑為椰殼活性炭浸漬醋酸鋅經(jīng)干燥而成。流化床出氣的除塵器原采用DⅢ型，存在活性炭對(duì)器壁沖刷嚴(yán)重，設(shè)備使用周期僅半年，而且因除塵效率不高，催化劑損失嚴(yán)重，并造成后續(xù)工段堵塞問題。針對(duì)上述工況，采用導(dǎo)流形式降低活性炭對(duì)器壁的沖刷。因活性炭為多孔介質(zhì)，表觀密度小，經(jīng)反復(fù)使用后粒度極細(xì)，湍流旋渦對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)行為影響大，故設(shè)計(jì)時(shí)，在流場(chǎng)模擬的基礎(chǔ)上，對(duì)整流構(gòu)件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了反復(fù)調(diào)整。自2001年始，環(huán)流式旋風(fēng)除塵器已在該行業(yè)推廣應(yīng)用40余臺(tái)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在山西三維集團(tuán)運(yùn)行的除塵器，一年可為廠家節(jié)省催化劑二十余噸，年節(jié)約和增收資金壹仟叁百余萬元。且設(shè)備的使用周期提高到了5年以上，消除了生產(chǎn)中的安全隱患。

4、安徽安慶曙光化工有限公司為我國最大的氰化鈉生產(chǎn)基地，年產(chǎn)固體氰化鈉4萬噸，干燥過程采用從美國引進(jìn)的高溫閃蒸成套技術(shù)與裝備。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)干燥系統(tǒng)所用旋風(fēng)分離器效率低、易堵塞、物料損耗高。雖后設(shè)洗滌塔進(jìn)一步凈化排氣，因氰化鈉為劇毒物料，對(duì)排氣含塵的要求非常高，環(huán)評(píng)不達(dá)標(biāo)。針對(duì)上述工況，我公司在設(shè)計(jì)時(shí)首先通過流場(chǎng)模擬加長了一次分離區(qū)高度，調(diào)整了導(dǎo)流整流器結(jié)構(gòu)，以提高除塵效率。然后對(duì)易積存物料的區(qū)域加設(shè)導(dǎo)流輸送板，利用氣體對(duì)易積存物料區(qū)域的沖擊，防止堵塞；同時(shí)，依據(jù)工況下氣體的含水蒸汽量計(jì)算出了水分凝析溫度，通過調(diào)整操作條件與壁面伴管加熱，防止水分析出；由此設(shè)計(jì)的環(huán)流式旋風(fēng)除塵器于2003年5月投入工業(yè)使用。經(jīng)用戶測(cè)算，環(huán)流式旋風(fēng)除塵器的收率達(dá)到了99%以上，解決了設(shè)備易堵塞的工程難題，洗滌塔更換循環(huán)液的時(shí)間從8小時(shí)延長至96小時(shí)，并于2004年12月順利通過了“環(huán)境管理體系”認(rèn)證，并為企業(yè)年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益近500萬元。因環(huán)流式旋風(fēng)除塵器使用效果好，安慶曙光化工集團(tuán)有限公司已將原美國進(jìn)口的干燥生產(chǎn)線上的旋風(fēng)除塵器拆除，更換了環(huán)流式旋風(fēng)除塵器。

5、環(huán)流循環(huán)除塵系統(tǒng)在超細(xì)粉體氣流干燥中的應(yīng)用。環(huán)流循環(huán)除塵系統(tǒng)于2002年用于廣西瑞泉公司超細(xì)膨潤土氣流干燥的除塵。二級(jí)旋風(fēng)除塵器除下的粉塵粒度在2mm以下的達(dá)到了75%，應(yīng)用效果良好。

6、北京礦冶研究總院在浙江、江蘇、大連、吉林、內(nèi)蒙、甘肅等地建立的24條粉末炸藥生產(chǎn)線中全部采用環(huán)流式旋風(fēng)除塵器進(jìn)行炸藥收集。使炸藥收率從90%提高到98%以上。每年多回收的炸藥價(jià)值近4千萬元。由于壓降低，全年可節(jié)省電費(fèi)114萬元。

7、同時(shí)環(huán)流式旋風(fēng)除塵器還分別用于中國石化齊魯分公司的高壓聚乙烯裝置和熱電廠硫氨凈化裝置、北京利德恒環(huán)保公司的供熱鍋爐排煙脫硫除塵、石家莊以嶺藥業(yè)的原料回收等工程 。