軋花廠除塵器技術要點分析

〔北京中棉工程技術有限公司，北京100052〕

一、行業狀況

軋花廠籽棉、皮棉及一些下腳料等雜質均采用氣力輸送，其中卸料器、除塵器必不可少。除塵器主要采用金屬外殼的旋風除塵器，它是利用旋轉氣流的慣性離心力將粉塵從空氣中分離出來的干式凈化原理，也稱作離心除塵器或沙克龍除塵器。主要由進風口、筒體、錐體、排風管、排雜口五部分組成。其優點是結構簡單、造價低、運行費用小、安全防火。對于40 μm～50 μm的粗大顆粒粉塵除塵效率可達95%～99%，對于10 μm以上的粉塵除塵效率可達90%以上。一般機采棉生產線有風機20多臺，需要旋風除塵器100個左右，如圖1所示。經過除塵器分離后的潔凈空氣可直接排到大氣中，但如果設計結構和技術參數不合理，除塵效率會很低，排出的氣體中仍將含有較多的粉塵，排放濃度超標，造成環境污染，如圖2所示。為了科學合理的設計制作旋風除塵器，提高除塵效率，筆者結合生產實際，對旋風除塵器的關鍵參數進行了研究，現將軋花廠常用的下旋55型和下旋60型旋風除塵器的設計要點分析如下，供廣大設備安裝工程技術人員參考。

圖1 旋風除塵器

二、選型

（一）下旋55型旋風除塵器

排風管直徑等于筒體直徑的0.55倍，即d=0.55D；筒體高度等于筒體直徑的0.8倍，即h=0.8D；錐體高度等于筒體直徑的2倍，總高度為2.8D；阻力系數ξ＝5.7。其特點是體積較小，比相同筒體直徑和進口風速的60型除塵器處理風量小，阻力系數較大。以筒體直徑D=1 200 mm為例，進口風速10 m/s～17 m/s時，處理風量5 250 m3/h～8 920 m3/h，壓損35 mmH2O～101 mmH2O（即343 Pa～990 Pa）。

（二）下旋60型旋風除塵器

排風管直徑等于筒體直徑的0.6倍，即d=0.6D；筒體高度等于筒體直徑的2.17倍，即h=2.17D；錐體高度等于筒體直徑的2倍，總高度為L=4.17D；阻力系數ξ＝4.5。其特點是體積較大，比相同筒體直徑和進口風速的55型除塵器處理風量大，阻力系數較小。以筒體直徑D=1 200 mm為例，進口風速12 m/s～18 m/s時，處理風量7 220 m3/h～10 820 m3/h，壓損40 mmH2O～89 mmH2O（即392 Pa～873 Pa）。

圖2 除塵器造成環境污染

三、除塵器的串并聯

（一）除塵器的串聯

除塵器的串聯使用，是將第一級除塵器的排風口經90°彎頭后再接到第二級除塵器的進口進行二次除塵，總風量不變，總壓損為兩個除塵器壓損之和。實踐證明，兩個除塵器串聯使用時，由于第一級將大顆粒塵雜已清除，除塵效率較高，而第二級氣流中主要是10 μm以下的細小粉塵，所以總除雜效率提高幅度與并聯相比并不明顯。

（二）除塵器的并聯

除塵器的并聯使用，是將兩個以上相同規格的除塵器進風口與風機排風口并聯，每個除塵器的壓損基本相等，每個除塵器處理的風量是總風量的1/n，是軋花廠普遍采用的方法。

四、除塵器的數量

（一）確定數量的依據

確定除塵器類型，首先要確定筒體直徑，其他參數則按一定比例關系確定，再確定處理風量。風量數據來源于排塵風機出口實際風量，根據風量計算需要并聯除塵器的數量，所并聯的多個除塵器設計風量應略大于風機實際排風量。同時，還要考慮進口風速和除塵器的壓損，基本原則是筒體直徑不宜過大，進口風速不宜太低。在相同進口風速時，筒體直徑小，塵粒所受的離心力大，因為離心力的大小與角速度的平方成正比（F=mω2r），提高進口風速也可增大內旋流的角速度，從而增加塵粒的慣性離心力，但提高進口風速則除塵器壓損會明顯增大，因為壓損與速度的平方成正比。研究發現，生產實際中有的除塵器除塵效率較低，主要與筒體直徑過大、進口風速偏低有關。相同類型的除塵器應用于不同的行業有不同的要求，有的用于卸料又怕顆粒破碎，所以進口風速控制得很低，但軋花廠是用于除塵，粉塵濃度很高、粒徑較大、空氣流量大，在風機全壓允許的范圍內可以適當提高進口風速、控制筒體直徑。對于本文所述類型的除塵器，進口風速可設定在12 m/s～20 m/s，風量較小時筒體直徑800 mm～1 000 mm，風量較大時筒體直徑1 000 mm～1 200 mm。由于55型阻力系數較60型大，因此，相同筒體直徑、相同風量時55型進口風速應略高于60型。

（二）數量計算列舉

軋花廠籽棉氣力輸中普遍使用的高壓離心風機 5-29-11№8.5C，n=2 450 r/min，P=45 kW，風量12 250 m3/h～15 590 m3/h，全壓7 500 Pa～6 178 Pa）。按籽棉輸送量8 500 kg/h，籽棉輸送管道（φ=360 mm，L=60 m）、4個彎頭、經重雜物分離器、卸料器、排塵管道（φ=500 m，L=40 m）計算、變徑管等，管道沿程阻力和局部阻力之和5 634 Pa，實測風機進口風量15 742 m3/h。為此，風機出口可并聯多個除塵器。如果選擇3個筒體直徑D=1 000 mm的下旋55型除塵器并聯，進口風速14.4 m/s，壓損73 mmH2O（712 Pa），如果選擇3個筒體直徑D=1 000 mm的下旋60型除塵器并聯，進口風速12.6 m/s，壓損44 mmH2O（431 Pa）。

五、進口截面積

確定了筒體直徑就已經確定了進口截面積，可根據實際風量計算進口風速和除塵器壓損。下旋55型進風口高C=0.45 D，進風口寬b=0.225 D，進風口截面積A=C×b=0.10 125 D2；下旋60型進風口高C=0.58 D，進風口寬b=0.2 D，進風口截面積A=C×b=0.116 D2。

六、內筒長度

氣流旋轉時，一部分氣流會帶著細小塵粒沿外壁旋轉向上，到達頂部后，再沿排風管外壁旋轉向下，由排風管排出，這股旋轉氣流稱為上渦旋。內筒長度就是排風管插入筒體的深度，過短或過長各有利弊，與上渦旋二次分離細雜效率密切相關，也與阻力大小、總除塵效率有關。一般要求內筒下端低于進風口高度下邊緣。下旋55型內筒長度可為0.6 D～0.65 D，下旋60型可為0.7 D～0.75 D。

七、半錐角和下排雜口直徑

半錐角不宜過大，否則影響雜質順利滑落，一般選擇13°～15°。下排雜口直徑一般在100 mm～200 mm。當然，這些尺寸與錐體的高度有關，可視具體情況確定。

八、阻力計算

旋風除塵器的阻力按公式（1）計算，其中ξ為阻力系數，55型按5.7，60型按4.5，也可按公式（2）計算。

式中：ξ—除塵器的局部阻力系數；

K—系數，20～40，一般取30；

A—除塵器進口截面積，m2；

Dp—排風管直徑，m；

h—直筒高，m；

h1—錐筒高，m。

九、底部密封問題

旋風除塵器的壓力分布是由外壁向中心逐漸降低的。由于內渦旋氣流高速向上旋轉，盡管除塵器在正壓下運行，其底部仍有較高的負壓，塵粒是靠重力沿錐體內壁滑下的，因此，除塵器底部必須保持密封。如果底部漏氣，就會有大量空氣從底部滲入，形成一股上升氣流，把已分離下來的粉塵重新帶走。據資料介紹，漏風1%，除塵器效率降低5%～10%；漏風5%，除塵器效率降低50%；漏風10%～15%，則除塵效率接近于零。軋花廠除塵器下端一般直接安裝在排雜絞龍外殼上，所以絞龍上蓋板及除塵器排雜口對接處必須嚴格密封。

十、結論

旋風除塵器的設計、制作與安裝，要理論與實際相結合，既要準確掌握排塵風機的實際排風量，又要全面掌握旋風除塵器的工作原理、阻力系數和阻力計算，同時還要了解本行業粉塵特性，合理選擇除塵器的類型。☆