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1、第七节 分离装置,一、概述 分离装置的作用是将混合气流中的空气与散碎物料分离开来，使空气排入大气中，散碎物料被集中于指定地点。分离装置实际上是气力输送系统中的一种卸料装置，其工作效果（分离效率及压损）直接关系到气力输送系统的工作性能。, 分离装置的类型 目前采用的分离装置种类形式繁多，根据其工作原理通常有以下几种： 利用尘粒的重力或惯性离心力的作用，例如降尘室、旋风分离器等； 利用过滤的作用，例如简易布袋分离器，脉冲分离器等； 利用水膜作用，例如水浴分离器等； 利用电气作用，例如电分离器等。, 分离装置的性能 分离器的性能是指阻力与效率。在选择分离器时，首先要考虑它的性能，同时也要考虑它的总成
2、本、运转费用、处理风量、占地面积、使用寿命及粉尘的回收能力等问题。, 分离装置阻力 含尘气体在经过分离器时与其经过管道时一样，会由于阻力而产生的能量损失，这种损失常称为阻力或压损。压损就是气体经过分离器入口与出口时的能量差，它以这两处的全压差来表示。这个全压差就是分离器的阻力。阻力的单位可以采用毫米水柱或千克/米2。,分离器的阻力一般为几十到几百毫米水柱。这个值越小，动力的消耗也越少。目前，工厂常用的分离器空气阻力大小，可在手册中查阅。对于旋风分离器也可用下列公式计算。 H=H动 千克/米2 式中： H旋风分离器的空气阻力。（千克/米2）； 旋风分离器的阻力系数； H动对应于旋风分离器进口风速
3、的动压力（千克/米2）。, 分离器效率 评价分离器的分离效果，常用该分离器所收集下的粉尘重量，占进入分离器的粉尘重量的百分数来表示，在分离技术上称为分离器的全效率，通称分离器效率。其计算方法有重量法与浓度法两种。 1、重量法 此法所求得的效率较为准确，多用于实验室鉴定分离器的效率，其计算式：,式中： 分离器效率，%； G1进入分离器的粉尘总量，克/时； G2分离器所收集下的粉尘量，克/时。,2、浓度法 在实际使用中，重量法受到生产条件的限制，没有得到广泛的应用。因此又采用分离器进出口单位体积气体中的含尘量（即含尘浓度）的变化来求分离器的效率，这就是浓度法，其计算式：,式中： C1分离器进口浓度
4、，毫克/米3； C2分离器出口深度，毫克/米3。,3、总效率 在实际应用的风网中，有时用多级分离器串联起来进行分离，其风网中的总效率公式： =1（1）（1）（1n）100% 式中： 1第一级分离器效率，%； 2第二级分离器效率，%； n第三级分离器效率，%； 分离器的分离效率与粉尘的分散度有密切关系。同一分离器当用来收集大颗粒粉尘时，分离效率较高；而用来收集小颗粒粉尘时，分离效率往往很低。,二、降尘室和吸风分离器,（一）降尘室,降尘室亦称灰房，它是一种最简单的空气分离设备，目的在于除去粗大尘粒，它的分离效率主要决定于尘粒大小，比重和室内空气速度。,普通的降尘室即为一大型容器或房屋。当含尘空气流
5、入时，由于截面突然扩大，气流速度大大降低，灰尘因自身重力的作用而降落到降尘室的底部，空气则从出口排出，降尘室空气阻力一般为510毫米水柱。,为了延长含尘空气在降尘室内通行的过程，并使尘粒的动能加快消耗，常在降尘室内装设许多隔板。这种设有隔板的降尘室，叫做迷宫式降尘室。在迷宫式降尘室各个隔板间形成的空气涡流，可以帮助尘粒在离心力作用下互相粘附而结成尘絮，这样就可加快它的沉降，分离效率也可以提高。当然，这种分离器对于空气通过的阻力，比上述那种简单的降尘室大得多，一般为2040毫米水柱。,为了提高降尘效率，在设计降尘室时，进入降尘室的含尘空气风速v进4.5米/秒，降尘室内风速v内0.15米/秒，降尘
6、室出口风速v出2.5米/秒，降尘室长度降尘室高度h乘以室内风速v内除以尘粒沉降速度v沉。,（二）吸风分离器 吸风分离器就其原理来说，实质是一种垂直气流沉降设备，所不同的是：在这里沉降的是物料而不是粉尘。其结构如图所示。在垂直风道内，物料被沉降，而空气携带着粉尘进入沉降室，在沉降室中空气与粉尘进一步分离，从而达到分离的作用。,沉降室长度l越长，高度h越小，越有利于尘粒的沉降分离，但l也不能过大（占地面积大）。,（三）旋风分离器 旋风分离器是利用混合气流旋转运动时产生的离心力来分离气体中的物料，这种分离物料的设备也叫做离心式分离器。这种运动使物料产生的离心力较重力大许多倍，因此分离效率较沉降室高得
7、多，在木材工业中得到广泛应用。,旋风分离器是由内筒（或称为排气管）、外筒和锥体三部分组成的。含尘空气由分离器的进口切线方向进入分离器的内外筒之间，由上向下作旋转运动（形成外涡旋），逐渐到锥体底部。气流中的灰尘在离心力的作用下被甩向外壁，由于重力作用以及向下气流的带动而落入底部集尘斗。向下的气流到达锥体的底部后，沿分离器的轴心部位转而向上，形成旋转上升的内涡旋，并由分离器的出口排出。气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋转向上，到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为上涡旋。,1、旋风分离器的工作原理和结构尺寸,旋风分离器各部分
8、的尺寸按一定比例随外圆直径D来确定，图为下旋55型旋风分离器的结构尺寸比例。,2、旋风分离器的选择与使用 旋风分离器是靠离心力的作用收集粉尘，在考虑它的适应性、选择规格等都要从这点出发。 （1）选择适当的规格，可保证获得高效率 所选规格与需要处理的风量相适应，不要采取大马拉小车的办法，即用大分离器处理小风量。因为旋风分离器是离心力愈大，分离效果愈好。在圆周运动（或曲线运动）中，粉尘所受到的离心力： F=ma,式中： F离心力，千克； m粉尘的质量，千克； a粉尘的离心加速度，米/秒2。 因为 a=vT2/R 式中： v T尘粒的切向速度，米/秒； R气流的旋转半径，米。 所以 F=mvT2/R
9、 上式中v T也就是含尘气流的入口速度，同一台分离器，处理风量愈大，即入口风速愈高产生的离心力愈大，分离效果就愈好。,但是，入口风速愈高，必然造成旋风分离器的空气阻力增大。所以选择适当的规格对于保证分离效率和减小的空气阻力是极为重要的。,相同的处理风量可以选用不同规格的旋风分离器。究竟选用哪一种规格的分离器为好，可根据工艺上的要求，设备安装位置以及风机阻力平衡等情况来确定。 旋风分离器也可有同样大小的两个或几个并联起来使用，这样，旋风分离器就可用小一些，分离效率可以高一些。 应该注意，旋风分离器并联使用时，其所能处理的风量为各个旋风分离器风量之和，而阻力仍与单个使用时一样。,当两个旋风分离器串
10、联使用时，也即含尘空气经一个旋风分离器处理后再进入一个旋风分离器时，它所能处理的风量即为单个旋风分离器所能处理的风量，而阻力则为两个旋风分离器阻力之和。但是，它的分离效率一般提高不多，而阻力都要成倍地增加，所以两个旋风分离器串联起来使用需要尽量避免。,（2）分离器的排灰口不漏风 排灰口的严密程度是保证分离效率的重要因素。排灰口处的负压较大，稍不严密，都会产生较大的漏风，已沉集下来的粉尘必被上升气流带出排气管。漏风5%，可使分离效率降低50%，漏风15%100%，效率等于零。排灰口的严密性应由闭风器严格控制。,三个旋风分离器并联使用,两个旋风分离器串联使用,BFL系列高效旋风分离器,三、袋式除尘
11、器,袋式除尘器是一种干式的高效除尘器。它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。对0.5m的粉尘，效率高达98%99%。滤袋通常做成圆柱形（直径为120500mm），有时也做成扁长方。滤袋长度一般为26m左右。近年来，由于高温滤料和清灰技术的发展，袋式除尘器在许多不同的工业部门得到广泛应用。由于袋式除尘器的除尘效率高，有时净化空气的含尘浓度能达到卫生标准的要求，这时可以直接返回车间再循环使用，以节省热能。,（一）袋式除尘器的除尘原理 袋式除尘器是利用棉、毛、人造纤维等加工的滤料进行过滤的，滤料本身的网孔较大，一般为2050m，表面起绒的滤料约为510m。因此，新滤料的除尘效率是不高的。渡料使用一段时间
12、后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等原理，滤袋表面积聚了一层粉尘（这层粉尘称为初层）。在以后的运行过程中，初层成了滤袋的主要的过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的除尘效率。随着粉尘在滤袋上的积聚，除尘器效率和阻力都相应增加。当滤袋两侧的压力差很大时，会把有些已附在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另外除尘器的阻力过高，会使除尘系统的风量显著下降，影响局部排风罩的工作效果。因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。,目前常用的袋式除尘器有简易式布袋除尘器、反吹风除尘器、脉冲除尘器等。,（二）袋式除尘器的阻力 初次使用的滤袋，阻力是不高
13、的，通常为1525毫米水柱左右，随着粉尘在滤袋上的积聚，形成滤袋表面粉尘层，阻力不断增加。粉尘层的阻力取决于过滤风速、气体的含尘浓度和连续运行的时间。处理含尘浓度低的气体时，清灰时间间隔（即滤袋连续的过滤时间）可以适当加长；处理含尘深度高的气体时，清灰时间间隔应尽量缩短；进口含尘浓度低，清灰时间间隔短，清灰效果好的除尘器，可以选用较高的过滤风速。不同的清灰方式要选用不同的过滤风速就是这个原因。,常用袋式除尘器的过滤风速为： 简易式除尘器：0.30.5米/分； 反吹风除尘器：12.5米/分； 脉冲除尘器：2.54米/分。,清灰不应破坏初层，初层的阻力称为残留阻力，在一般情况下其阻力约为70100
14、毫米水柱。 常用袋式除尘器阻力一般为： 简易式除尘器：1020毫米水柱； 反吹风除尘器：100120毫米水柱； 脉冲式除尘器：100120毫米水柱。,（三）清灰方法 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，目前常用的方法分为机械清灰和气流反吹清灰两大类。机械清灰包括手工清打，是滤袋在振打机构的作用下，上下或左右运动，这种清灰方式容易使滤袋产生局部的损坏。也有是滤袋在振动器的作用下产生微振，从而使粉尘从滤袋上脱落。气流反吹清灰是反吹气流从相反方向通过滤袋和粉尘层，利用气流力使粉尘从滤袋脱落。采用气流清灰时，滤袋内必须有支撑结构，如撑环或网架，避免把滤袋压扁。反吹气流均匀通过整个滤袋，又称为逆向气流
15、清灰。,反吹空气可以有专门的风机供给，反吹空气经中心管送到设在滤袋上部的旋臂内，电动机带动旋臂旋转，使所有滤袋都得到均匀反吹。每只滤袋的反吹时间约为0.5秒，反吹的时间间隔约为15分钟左右，反吹风机的风压约为500毫米水柱左右。也可利用除尘器本身的负压从外部吸入，采用后者，除尘器本身的负压值不得小于500毫米水柱。利用喷嘴喷出的压缩空气进行反吹的，是脉冲喷吹袋式除尘器，含尘空气通过滤袋时粉尘阻留在滤袋外表面，净化后的气体经文丘里管从上部排出。每排滤袋上方设一根喷吹管，喷吹管上设有与每个滤袋相对应的喷嘴，喷吹管前端装设脉冲阀，通过程序控制机构控制脉冲阀的启闭。脉冲阀开启时，压缩空气从喷嘴高速喷出
16、。带着比自身的体积大57倍的诱导空气一起经文丘里管进入滤袋。滤袋急剧膨胀引起冲击振动，使附在滤袋外的粉尘脱落。,压缩空气的喷吹压力为67kg/cm2，脉冲周期（喷吹的时间间隔）为60秒左右，脉冲宽度（喷吹一次的时间）为0.10.2秒。采用脉冲袋式除尘器必须要有压缩空气源，因此使用上有一定局限性。目前常用的脉冲控制仪有无触点脉冲控制仪（采用晶体管逻辑电路和可控硅无触点组成）、气体脉冲控制仪和机械脉冲控制仪三种。,（四）滤料 滤料的性能对袋式除尘器的作用具有很大的影响，选择滤料时必须考虑含尘气体的特性如粉尘和气体性质、温度、湿度、粒径等等。性能良好的滤料应具备耐温、耐腐、耐磨、效率高、阻力小、使用
17、寿命长、成本低等优点。滤料的特性除了与纤维本身的性质（耐温、耐腐、机械强度等）有关外，还与滤料的表面结构有很大的关系。表面光滑的滤料容尘量小、清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤风速不宜太高。表面化起毛的滤料（如羊毛毡）容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤风速，但是必须及时清灰。, 棉毛织物一般适用于没有腐蚀性、温度在8090以下的含尘气体。 尼龙织布最高使用温度为80，它的耐酸性不如毛织物，它的耐磨性很好，适合过滤磨损性强的粉尘如粘土、水泥熟料、石灰石等。 奥纶的耐酸性好、耐磨性差，最高使用温度在130左右，可用于有色金属冶炼中含SO2烟气的净化。, 涤纶的耐热、
18、耐酸性能较好，耐磨性仅次于尼龙，长期使用温度为140。涤纶绒布是国内性能较好的一种滤料。针刺呢是国内最近研制成的一种新型滤料，它以涤纶、锦纶为原料织成底布，然后再在底布上针刺短纤维，使表面起绒。这种滤料具有容尘量大、除尘效率高、阻力小、清灰效果好等特点。 经过硅酮树脂处理的玻璃纤维滤料可在于250下度期使用，它具有化学稳定性好、不吸湿、表面光滑等特点。玻璃纤维较脆，织成后不柔软，经不起揉折和摩擦，使用上有一定的局限性。,（五）袋式除尘器的应用和选择 使用袋式除尘器时，应注意下列问题： 袋式除尘器主要用于1m以下的微粒。气体的含尘浓度超过5g/m3时，最好采用两级除尘。 袋式除尘器可以适应不同风
19、量的要求。 由于滤料使用温度的限制，不宜处理温度较高的高温烟气。 不适用于含有油雾、凝结水和粉尘粘性大的含尘气体。 不能用于有爆炸性或带有火花的烟气。,选择或设计袋式除尘器时，首先应根据含尘空气的物理、化学性质及经济指标选择合适的滤料和清灰方式。然后根据清灰方式的不同，确定过滤风速、计算必须的过滤面积。最后确定除尘器的形式、滤袋的尺寸和个数。,（六） 脉冲除尘器 脉冲除尘器是一种除尘效率较高的除尘设备，其结构如图所示。,它与布袋除尘器的结构有些相似，但将所有的布筒密闭在一个箱体里，并装有能按一定程序向每排布筒里吹气的吹扫机构。,含尘气体由进气口进入中部箱体，中部箱体中装有若干排滤筒，含尘气流经
20、过滤筒后，粉尘被阻留在滤筒外壁，过滤后的空气经文氏管进入上部箱体，由排气口排出。滤筒用丝框架固定在文氏管上，每排滤筒上部装有一根喷射管，喷射管上设有一排喷孔，每个喷孔对准每条滤筒的中心。喷射管前装有与压缩空气相连的脉冲阀，脉冲阀与气包连接，控制器不断地发出短促的脉冲信号，通过控制阀启闭各脉冲阀。当脉冲阀开启时（只需0.10.2秒），与该脉冲阀相连的喷射管与气包相通，高压空气从喷射孔中以极高的速度喷出。高速气流的周围形成一个相当于自己体积57倍的诱导气流，与高速气流一起经文氏管进入滤筒内，使滤筒剧烈地膨胀，引起冲击振动，同时产生由内向外的逆向气流，将吸附在滤筒外壁及吸入滤料内部的尘粒吹扫下来，落入下部灰斗，经关风器排出。,丹麦A-Vent A/S公司设计与制造，它结构设计非常紧凑并带有一个旋风分离器进口，生产能力为30000-135000m3/h。 其中安装有自动清洁系统，当压力下降超过了规定值时，过滤袋就需要清洁，当压力恢复到正常值时，清洁工作结束，它是通过感应过滤袋中的压力变化来实现自动清洁的。过滤器的底部安装有刮板运输装置，能够将锯屑从旋转阀中排出。,过滤器,CFM51系列旋风脉冲袋式除尘器,BGD系列惯性脉冲袋式除尘器,XDP系列旋风反吹袋式除尘器,