淺談旋風分離器結構優化改造

馬云霜，郭明亮，艾景良

（唐山三友集團有限公司，河北唐山 063305）

淺談旋風分離器結構優化改造

馬云霜，郭明亮，艾景良

（唐山三友集團有限公司，河北唐山 063305）

闡述了旋風分離器的工作原理，結合生產實際，在原設計基礎上對旋風分離器結構進行改造，達到增大旋風分離器的處理能力、提高除塵效率的目的，使生產得到優化。

旋風分離器；爐氣；除塵效率；結構優化

0 引 言

1 旋風分離器的工作原理

2 改造方案

旋風分離器中氣流的流動是相當復雜，不規律的，計算公式多為經驗所得，一般設計是根據物料，改進原有分離器缺陷基礎上進行的。

旋風分離器是靠離心力的作用來分離粉塵的；如果選擇的規格過大而風量小，則氣流速度就不夠大，產生的離心力也就不大，分離效果必然差，如果選擇的規格過小而風量大，則氣流速度增大，氣體通過旋風分離器的阻力損失也增大，必然增加動力消耗。因此，旋風分離器規格選擇要適當，才能收到較好的經濟效果。我公司現采用的旋風分離器規格為φ1325×7900（雙筒）。

圖2 旋風分離器結構尺寸圖

2.1 旋風分離器筒體直徑改造

分離器圓筒長度不變，直徑由原來的1 325mm增大到1 425mm。

改造后環形空間的增大減少了進氣與內旋渦的相互干擾，減少了顆粒的反彈、返混現象；出氣管下端直徑Dx與筒體直徑D的比值Dx／D由0.52變為0.49，其比值越小，外旋流區越大，離心力場越強，分離效率提高。

2.2 旋風分離器入口改造

分離器入口高度a為850mm不變，寬度b由原來的375mm增大到425mm。

入口寬度b增加，高寬比a／b減小，旋轉氣流的螺距就會減小，在分離器內的有效轉圈數就會增加，停留時間增加，堿塵更易被分離出來；本分離器為90°蝸殼入口，入口面積的增大以及進口氣速的降低，主要是消除分離器頂端的上灰環，根據自由渦流動的規律，在流速較高處相應有較大的流通面積，從而有效的消除縱向環流，進而有效的消除上灰環的產生。

2.3 旋風分離器錐段改造

錐體錐度、排塵口直徑Dd不變，上部延長至直徑1 425mm，錐段高度Hc增加220mm。

分離器高H增大，進入分離器顆粒在離心力場的平均停留時間增大，更易分離；錐段高度的增加，既增加了分離器總高，又使得灰斗返混上來的顆粒獲得二次再分離所需的時間增長，提高分離效率。

3 效果檢驗

5＃重堿煅燒爐每小時產生爐氣量為42 000 m3，進口氣速由V＝Q／ab計算，進氣含塵量、出氣含塵量均由含塵儀測得，結果如表1所示。

表1 旋風分離器除塵效果對比表

4 總 結

改造后旋風分離器的處理能力及除塵效率得到有效提高，進入熱堿液的堿量減少，使熱堿液濃度降低，增加了補加高鹽鹵進行配堿的量，且操作彈性變大，并且降低了生產制造費用。

旋風分離器停車清理周期由平均每半月清理1次，增加為1個月。清理發現分離器頂板處形成的上灰環結疤較薄，平管、三通處結疤亦較少，清理較為容易，大大節省了清理時間及人力。

由于分離器結疤的減少，高阻力作業時間減少，要求的總管真空度亦較低，從而提高了二氧化碳的濃度，提高了碳化轉化率，以及重堿的結晶質量，結晶質量的提高，又使得煅燒給料系統、爐氣系統結疤減少，形成良性循環。

［1］ 劉建平，等.高效旋風分離器的設計［J］.化工設計通訊，2004，30（4）

［2］ 鄒聲華，等.直入式旋風除塵器結構尺寸優化設計［J］.通風除塵，1997（3）

［3］ A.C.霍夫曼，L.E.斯坦因.旋風分離器——原理、設計和工程應用［M］.北京：化學工業出版社，2004

TQ 114.15

B

1005－8370（2012）01－19－02

旋風分離器由于其獨特的分離特性，低操作費用，維護方便，結構簡單而被廣泛使用。在純堿生產的重堿煅燒工序爐氣處理系統中，使用旋風分離器對爐氣中夾帶的堿粉進行回收。近年來，隨著技術創新改造的進行，我公司純堿生產能力不斷擴大，單臺煅燒爐生產能力得到顯著提高。爐氣量的增加逐漸超過原有分離器的處理能力，使得分離效果降低，熱堿液濃度升高，造成泵件磨損，管道沖刷加劇，檢修頻繁；熱堿液溶解堿塵能力下降，爐氣三通、平管粘結堿疤，清理次數增加，塔的阻力增大。因此，我們通過計算和實際測量，與原設計進行比較，總結以前改造經驗的基礎上，對分離器進行結構優化。

旋風分離器處理的氣體是在煅燒重堿過程中產生的爐氣，其主要成分為二氧化碳、氨氣、水蒸汽以及夾帶的堿粉。屬于氣—固相非均一體系的分離過程。

旋風分離器內是三維湍流的強旋流，在主流上還伴有許多二次渦流。主流是雙層旋流，外側向下旋轉，中心是向上旋轉，但旋轉方向是相同的。

含堿塵氣流由切線進入旋風分離器后，沿外壁由上而下作螺旋運動，向下旋轉的氣流為外渦旋，外渦旋到達錐體底部后又轉而向上，沿軸心向上旋轉，最后經排氣管排出，向上旋轉的氣流為內渦旋。氣流在旋轉過程中，靠氣流旋轉產生的離心力，將粒度較大的堿粉顆粒拋向器壁，在氣流推動以及重力作用下而下落分離，由于縱向環流、偏環流以及短路流的存在部分堿塵會被帶入內渦旋，含有較少堿塵的爐氣由分離器中心通過出氣管（中心筒）被壓縮機抽出。

2011－11－30

馬云霜（1984～），華東理工大學無機材料專業，學士學位。現任唐山三友化工股份有限公司輕灰車間技術員，助理工程師。