旋风分离器结构设计要点分析

本文介绍旋风分离器除尘机理,并分析流场特征,结合旋风分离器各个部件尺寸对于传统切向入口旋风分离器的阻力与效率进行相关分析.提出旋风分离器结构改进发展趋势,为进一步深入旋风分离器结构优化奠定基础.     

SLK分离器数值模拟及实验研究

为了改进旋风分离器的分级除尘效率和压力损失等性能指标,对SLK高效低阻分离器的分离过程进行分析,并采用FLUENT软件对旋风分离器的结构参数和操作参数进行数值模拟。通过分析分离器内轴向速度、切向速度与不同颗粒运动轨迹的关系,得到了分离器的关键尺寸和压力控制参数。设计试制了SLK旋风分离器样机并进行了测试分析。该分离器能获得较高的分离效率,并且压力损失比同型号分离器小100～400 Pa,可以作为中、小型水泥厂或其它行业的除尘设备使用。     

旋风分离器压降及分离效率计算模型

介绍了旋风分离器的基本工作原理和主要用途,以及旋风分离器的主要改进与发展方向,叙述了旋风分离器压降和分离效率的理论计算模型,并对不同模型进行了相应的分析及比较。对未来旋风分离器的应用和性能进行了展望,认为未来旋风分离器的改良将向着在标准旋风分离器上添加额外部件的方向发展,改进型旋风分离器将打破旋风分离器技术不能有效分离5μm以下粒径颗粒的传统限制。     

旋风除尘器的结构改进与性能提高

介绍了旋风除尘器的除尘机理,分析了流场特征及传统型分离器分离效率低的原因,借鉴前人改进的基础,对传统型旋风除尘器进行了7个方面的改进。改进后,除尘器粒子的离心力比传统型除尘器增大了1.4倍以上,出口处的负压对粒子的吸力比传统型约缩小了1/4,无论是分离效率或是最小分离粒径都得到了提高。     

旋风分离器的并联方式

<正> 一、引言 旋风分离器作为一种有效的除尘设备,已广泛应用于各种气体的净化。虽然,人们在提高旋风分离器分离(除尘)效率、降低压降等方面,已作了大量的研究和改进工作,但是,在将多个旋风分离器并联使用时,如何采用合理的并联方式以提高分离效率和降低压降,还未引起人们足够的注意。本文拟就这一问题进行探讨。     

浅谈旋风分离器结构优化改造

阐述了旋风分离器的工作原理,结合生产实际,在原设计基础上对旋风分离器结构进行改造,达到增大旋风分离器的处理能力、提高除尘效率的目的,使生产得到优化。     

高温旋风分离分级效率的理论计算及其分析

旋风分离器是高温除尘技术中优先考虑的预除尘设备。以平衡尘粒模型以及相似理论原理分析为基础,给出了该分离器高温旋风分离的分级效率的计算方法,对反映其在高温状态下分离特性的参数分割粒径dc50和分布指数m进行了分析。以Stairmand高效旋风分离器为例,分级效率的理论计算结果与高温旋风分离的试验值进行了比较对照。     

输气站场过滤分离器压降与除尘效率变化特性

为通过压降来评价不同工况下过滤分离器的除尘效率和工作状况,指导现场过滤分离器滤芯的操作和更换,本文以输气站场典型卧式过滤分离器为研究对象,采用粉尘在线检测和计算流体力学（CFD）数值模拟的方法,分析不同运行时间、运行压力下过滤分离器压降和除尘效率的静态与动态特性,并通过现场实际验证。结果表明：在相同标况流量下,操作压力越低,过滤分离器初始压降越高;随着过滤分离器的运行时间增长,其压降检测值将偏离拟合的最优二次曲线,其除尘效率也将呈下降趋势,特别是在运行压力较低时下降更快,其根源在于低压下气流速度快,可携带更多已聚结的颗粒流出,致使下游粉尘浓度上升;CFD方法预测与在线检测的除尘效率误差均低于20%,现场实际除尘量证实两种方法均有较高的准确性与可靠性,且适合过滤分离器压降与除尘效率变化的预测。     

旋风-颗粒床过滤器两级除尘的分析与优化

为解决粉煤热解工艺中焦油气除尘问题,采用单因素和正交试验法研究了滤料粒径、滤料厚度和氮气流量对旋风-颗粒床过滤器两级除尘性能的影响。结果表明:在实验参数范围内旋风分离器平均除尘效率为98.43%。相比石英砂滤料,以半焦为过滤介质的颗粒床过滤器具有较高的过滤性能。滤料粒径由1.25—2.5 mm减小到0.38—0.83 mm时,颗粒床过滤器平均除尘效率由93.88%增大到97.18%,而最大床层压降也随之增加了59.99%。滤料厚度由100 mm增加到200 mm时,颗粒床过滤器平均除尘效率由90.99%增大到95.91%。随氮气流量的增大,颗粒床过滤器除尘效率降低,而两级除尘系统总效率略有降低。正交试验结果表明:滤料厚度是影响两级除尘效率的主要因素,其次是滤料粒径,氮气流量对系统总除尘效率影响最小。     

旋流板在气固分离中的应用

目前,流化床的除尘装置多采用过滤管或旋风分离器两种形式,过滤管一般容易造成很大的阻力,往往要求设有沉积颗粒吹扫装置,结构复杂,所以难于在大型装置中采用。旋风分离器在工业上范围比较广,但在使用中也存     

环流式旋风除尘器内颗粒运动的数值模拟

采用CFD软件Fluent提供的雷诺应力模型（RSM）和随机轨道模型,对环流式旋风除尘器内颗粒运动轨迹进行了数值模拟研究。预测了不同粒径颗粒的运动轨迹和分离效率。结果表明：颗粒在环流式旋风除尘器内的运动路径比常规除尘器长;特殊的流路设计,避免了常规旋风除尘器易产生的上灰环和颗粒短路问题,使除尘效率大幅度提高;除尘器内颗粒运动有较强的随机性,尤其对于小颗粒,受气流湍动影响显著。对不同粒径颗粒分离效率的预测表明：环流式旋风除尘器的分割粒径为1．25μm。     

重介质旋流器选煤工艺的探讨

介绍了我国重介质选煤工艺的发展概况及采用重介旋流器分选的 5种选煤工艺 ;重点论述了 5种分选工艺的主要优缺点及重介旋流器的直径对其分选效果的影响 ,旋流器直径加大 ,必然提高分选下限。重介旋流器运行成本较高 ,单机处理能力较低 ,适宜处理末煤。     

Particle Collection and Concentration for Cyclone Concentrators

Four cyclone concentrators were designed and fabricated to compare their particle separation and concentration behavior, such as the major, minor, outlet, and wall deposition fractions. Two of the cyclone concentrators were the conventional type, with the minor flow tube connected to the particle outlet at the bottom of the cyclone. The others were modified cyclone concentrators with a gap between the particle outlet at the bottom of the cyclone and the minor flow tube. The modified cyclone concentrators had different particle outlet and minor tube diameters, with variable minor tube heights.

The particle number fraction of the minor flow for the conventional cyclone concentrator increased and had wider U-shaped curves, in the large particle size range, as the particle outlet diameter increased. In addition, the gap between the particle outlet and minor flow tube of modified cyclone concentrator had an adverse effect on the particle concentration ability of the cyclone concentrator with a small minor tube diameter, in that the wall deposition and particle fraction of the minor flow were increased and decreased, respectively. However, the modified cyclone concentrator with a large minor flow was a better particle concentrator because the gap offered a space for the particles collected on the cyclone wall to gather, preventing the particles from going along the minor flow, especially with high particle concentrations in the inflow.     

基于防磨结构的旋风分离器性能优化

基于气固两相流和冲蚀理论对常规Stairmand旋风分离器和防磨型旋风分离器冲蚀规律进行了研究. 结果表明,对常规旋风分离器,其壁面冲蚀磨损速率从筒体顶端向下逐渐减小,在筒体L1/H1=0.8以下区域,磨损速率基本保持不变;在L1/H1=0.8以上区域,冲蚀磨损呈增大趋势,最大为2.3′10-6 kg/(m2×s);在锥体L2/H2=0.35以下区域,冲蚀速率逐渐减小;而在L2/H2=0.35以上区域呈逐渐增大趋势,在锥体顶端达最大值2.0′10-7 kg/(m2×s). 对防磨型旋风分离器,在筒体L1/H1=0.8以上区域,壁面最大冲蚀速率为0.5′10-6 kg/(m2×s),远小于常规旋风分离器. 在锥体从锥底向上冲蚀速率逐渐减小,在锥体顶端为0.4′10-7 kg/(m2×s),小于常规旋风分离器. 在小粒径范围内,分离效率随粒径增加而基本呈线性递增趋势. 粒径大于4 mm时,防磨型旋风分离器具有较高的分离效率. 压降随防磨板高度增加逐渐减小. A3型防磨分离器压降为360 Pa,小于常规分离器压降550 Pa. 为了降低旋风分离器壁面的冲蚀磨损,减少出口压降损失,粒径大于4 mm时,可选择最合理的B1型防磨分离器提高旋风分离器的防磨性能,从而延长使用寿命.     

Multi-object optimization study on the performance of gas cyclones based on heterogeneous condensation and turbulent agglomeration

Improving the separation efficiency of fine particles becomes more and more critical as environmental pollution aggravates. This study aims to investigate the effects of four key parameters on the performance of gas cyclones, including cyclone body height, particle concentration, initial supersaturation degree, and inlet temperature. Then, the two-way coupling numerical model, in which is the process of heterogeneous condensation and agglomeration for insoluble fine particles, was achieved by user defined function. On this basis, the response surface analysis method and multi-objective genetic algorithm were adopted to optimize the cyclone. The results show that when the particle concentration is less than 1000 mg/m³, the separation efficiency can reach above 95%. The initial supersaturation degree has the greatest effect on the separation efficiency and vapour consumption rate, while the cyclone body height is the most critical factor on the pressure drop. As the particle concentration increases, the separation efficiency decreases at first and then keeps almost stable. With the increase of inlet temperature, the separation efficiency is enhanced, and the pressure drop reduces. These research results can provide important guidance for the optimization and engineering application of this technology.     

螺旋并联分配管对旋风分离器分离性能的影响

为兼顾高分离精度及大处理量的要求,微小型旋风分离器并联得到越来越多应用。运用离散相模型和实验研究了螺旋并联分配管对旋风分离器分离性能的影响,分析了螺旋分配管分级和改变“序态”特性。结果表明,大颗粒易于从分配管前端出口逸出,依次进入旋风分离器固体颗粒呈现不同粒径分布,总体呈现分级特性;螺旋管对细颗粒物具有改变“序态”作用,进入旋风分离器颗粒粒径呈现外小内大趋势,内部相比外部颗粒浓度更高;内侧大颗粒构成的粒子环促进细小颗粒的去除,从而提高旋风分离器分离效率。实验进一步验证螺旋分配管分级和改变“序态”特性。研究结果对微小型旋风分离器并联设计具有指导意义。     

Effect of multi-inlet flow on particle classification performance of hydro-cyclones

The effect of multi-inlet flow on particle classification performance of hydro-cyclones was examined experimentally and via a simulation study. Cut size of the type A cyclone with two inlets flow indicated smaller cut size and sharp separation performance compared to the standard cyclone. Numerical simulation indicated a nearly uniform rotational fluid velocity profile for the type A cyclone. On the other hand, the standard cyclone showed a non-uniform rotational velocity profile near the inlet part of the main flow. The type B cyclone with a small additional flow injection area, showed smaller cut sizes as the flow rate of the additional flow increased. The type B cyclone showed smaller cut size compared to the standard cyclone without the additional flow. The use of a multi-inlet cyclone is quite effective at improving particle separation performance compared to the standard one.     

流场形态对旋风分级器性能的影响

气流分级器性能的优劣很大程度上取决于流场分布,改变常规旋风分级器的切向进风口位置,在分级空间建立不同类型的离心流场,采用数值模拟和分级试验手段分析了分级流场形态对颗粒运动过程和分级性能的影响。结果表明,传统旋风分级器边壁下行流造成粗粉中细颗粒夹带较多,影响分级精度;新型旋风分级器内形成上下两个旋涡,上旋涡均为上行气流,其流量约占总风量的80%,下旋涡携带细颗粒较少,降低了细颗粒进入粗组分的概率;上旋涡可实现对边壁区的细颗粒的轴向淘洗、再分级,提高了分级精度。试验结果表明,入口气速从10m/s增加至22m/s。相较于传统旋风分级器,新型旋风分级器的分级性能明显改善,分级精度指标平均提高27%,压降损失为传统旋风分级器的53%~62%。     

旋风分离器的螺旋导流和防返混

由于普通旋风分离器不能满足工业中大直径、大流量的分离工艺要求,本文研究表明了气固两相流有效的螺旋运动是旋风分离的关键,加设螺旋导流装置,强制流体进行螺旋运动,可以大幅度提高旋风分离效率;同时顺应气流翻转流动之势,设立防返混结构,能够确保最终分离效果。采用双分离器并联,上接分气罐、下接集尘罐,并使用专利下灰阀,形成完整的分离系统,工业应用效果良好。     

无压给料三产品重介质旋流器在郑州矿区选煤厂的应用

郑州煤田赋存的构造贫廋煤粒度偏细,煤质易碎,采用脱泥与无压给料三产品重介质旋流器选煤工艺对50～0.5 mm粒级进行洗选的结果表明,该工艺对煤质适应性强、分选精度高、介耗低,精煤产品满足用户要求,但二段E值较高,需优化旋流器结构参数。