气固旋风分离技术研究

气固旋风分离技术研究 引言：旋风分离器是一种依靠气流旋转，利用离心力达到气固两相分离的装置。旋风分离器的应用迄今为止

气固旋风分离技术研究 引言： 旋风分离器是一种依靠气流旋转，利用离心力达到气固两相分离的装置。旋风分离器的 应用迄今为止已有一个多世纪，是工业应用最广泛的烟尘净化设备之一。作为一种重要的气 固分离设备，旋风分离器在石油化工、煤炭发电和环境保护等许多行业得到了广泛的应用。 以其为代表的各类除尘设备己经成为防治我国大气污染的主力军，在消除大气污染、保障人 类健康及生态环境方面发挥着重要作用。 1. 旋风分离技术概况 早在一百多年前牛顿和斯托克斯的著作中就已确立了现代工业用旋风分离器分离的物 1886O.Morse 理原理，为分析流体运动中颗粒的受力奠定了坚实的基础。自年获得了旋风 分离器的第一个专利以来，旋风分离技术一直得到不断的发展。 在最初的阶段，由于粗略地认为旋风器的机理只是简单地利用了离心力把粉尘甩向圆筒 壁而己，未能深入研究气流运动规律，对于分离器的性能和机理没有一个理性认识，使得旋 40-60um1910 风分离器能分离的最小粒径一直徘徊在之间。其间，最杰出的研究成果是年 —Prandtl 现代流体力学创始人对升气管出口加上导流叶片，从而使流体阻力损失有所降低。 从二十世纪二十年代末开始到六十年代，人们广泛地对旋风分离器进行了理论概括和科 1928Prockact 学试验。年首次对旋风分离器进行了流场测定研究。此后，不少科研单位或 个人对旋风分离器进行了大量的科学试验和理论分析。有些是关于流场的测定，其中以荷兰 TerLinden1949 人在年所做的测定工作最为突出。有些是关于旋风分离器的除尘效率与压 力损失、结构形式、结构尺寸之间的关系。通过大量的试验研究，认识到了一些影响压力损 失和分离效率的因素，如气流进口速度、温度、粉尘颗粒的密度、分散度、气流的粘度、分 离器结构形式及尺寸的比例。对旋风分离器大量的实验研究，推动了其飞速的发展。 从二十世纪六十年代到现在，旋风分离器有了新的发展，将旋风分离器的目标锁定在提 高超微颗粒的分离效率上。人们在对旋风分离器内部流场及浓度场进行大量测试的基础上， 对旋风分离器内部流场的形式及除尘过程有了更加全面的认识，这就为旋风分离器捕集微细 1963 颗粒打下了理论基础。年德国西门子公司的科研机构发现，如果把旋风分离器捕集分 离的空间移到旋源叠加的流场内，则除尘器的捕集分离能力将会大为增加，因而研制成功一 DSE0.4um1975 种称为的旋风分离器。它能捕集分离的颗粒。年德国一些科研单位把这些 无量纲量编成电子计算机计算程序进行研究。鉴于旋风分离器内的流场是湍流流场，而在近 1979LeithLicht 壁处有一层流底层，年与类比电力除尘器的分离机理，提出了湍流混渗边 界层分离理论，并给出相应的分级效率计算公式。与此同时，研究发现，旋风分离器内的流 —— 场是由两种性质不同的旋涡准自由涡与强制涡及流向相反的源流或汇流叠加起来的流 场，两种旋涡大致以内筒芯管的延长面的圆筒面为分界面。在分界面以外为准自由涡流动与 汇流的叠加，而分界面以内是强制涡与源流的叠加。而旋风分离器的除尘作用是在准自由涡 和汇流叠加的流场内进行的，这对捕集分离不很理想。七十年代以后，各种利用强制涡和源 CollectionJelclone 流叠加的流场为除尘空间的旋风分离器陆续研制出来。如英国的，日本的 Rotclone 及等等。 2. 旋风分离机理研究 旋风分离器内的气流和颗粒运动是非常复杂，还没有能准确地反映各种影响因素的分离 理论，于是，各国研究人员不得不作出各种简化假设，先后提出了不同的假说，比较有影响 的主要有以下几种： 1 （）平衡轨道模型 CS 将升气管向下延伸到旋风分离器的底部形成一个假想的圆柱面，假设所有气体速度