馬云霜，郭明亮，艾景良

（唐山三友集團(tuán)有限公司，河北唐山 063305）

淺談旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造

馬云霜，郭明亮，艾景良

（唐山三友集團(tuán)有限公司，河北唐山 063305）

闡述了旋風(fēng)分離器的工作原理，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，達(dá)到增大旋風(fēng)分離器的處理能力、提高除塵效率的目的，使生產(chǎn)得到優(yōu)化。

旋風(fēng)分離器；爐氣；除塵效率；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

0 引 言

1 旋風(fēng)分離器的工作原理

2 改造方案

旋風(fēng)分離器中氣流的流動(dòng)是相當(dāng)復(fù)雜，不規(guī)律的，計(jì)算公式多為經(jīng)驗(yàn)所得，一般設(shè)計(jì)是根據(jù)物料，改進(jìn)原有分離器缺陷基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

旋風(fēng)分離器是靠離心力的作用來(lái)分離粉塵的；如果選擇的規(guī)格過(guò)大而風(fēng)量小，則氣流速度就不夠大，產(chǎn)生的離心力也就不大，分離效果必然差，如果選擇的規(guī)格過(guò)小而風(fēng)量大，則氣流速度增大，氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的阻力損失也增大，必然增加動(dòng)力消耗。因此，旋風(fēng)分離器規(guī)格選擇要適當(dāng)，才能收到較好的經(jīng)濟(jì)效果。我公司現(xiàn)采用的旋風(fēng)分離器規(guī)格為φ1325×7900（雙筒）。

圖2 旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)尺寸圖

2.1 旋風(fēng)分離器筒體直徑改造

分離器圓筒長(zhǎng)度不變，直徑由原來(lái)的1 325mm增大到1 425mm。

改造后環(huán)形空間的增大減少了進(jìn)氣與內(nèi)旋渦的相互干擾，減少了顆粒的反彈、返混現(xiàn)象；出氣管下端直徑Dx與筒體直徑D的比值Dx／D由0.52變?yōu)?.49，其比值越小，外旋流區(qū)越大，離心力場(chǎng)越強(qiáng)，分離效率提高。

2.2 旋風(fēng)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(lái)的375mm增大到425mm。

入口寬度b增加，高寬比a／b減小，旋轉(zhuǎn)氣流的螺距就會(huì)減小，在分離器內(nèi)的有效轉(zhuǎn)圈數(shù)就會(huì)增加，停留時(shí)間增加，堿塵更易被分離出來(lái)；本分離器為90°蝸殼入口，入口面積的增大以及進(jìn)口氣速的降低，主要是消除分離器頂端的上灰環(huán)，根據(jù)自由渦流動(dòng)的規(guī)律，在流速較高處相應(yīng)有較大的流通面積，從而有效的消除縱向環(huán)流，進(jìn)而有效的消除上灰環(huán)的產(chǎn)生。

2.3 旋風(fēng)分離器錐段改造

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

分離器高H增大，進(jìn)入分離器顆粒在離心力場(chǎng)的平均停留時(shí)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(lái)的顆粒獲得二次再分離所需的時(shí)間增長(zhǎng)，提高分離效率。

3 效果檢驗(yàn)

5＃重堿煅燒爐每小時(shí)產(chǎn)生爐氣量為42 000 m3，進(jìn)口氣速由V＝Q／ab計(jì)算，進(jìn)氣含塵量、出氣含塵量均由含塵儀測(cè)得，結(jié)果如表1所示。

表1 旋風(fēng)分離器除塵效果對(duì)比表

4 總 結(jié)

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

旋風(fēng)分離器停車(chē)清理周期由平均每半月清理1次，增加為1個(gè)月。清理發(fā)現(xiàn)分離器頂板處形成的上灰環(huán)結(jié)疤較薄，平管、三通處結(jié)疤亦較少，清理較為容易，大大節(jié)省了清理時(shí)間及人力。

由于分離器結(jié)疤的減少，高阻力作業(yè)時(shí)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(zhuǎn)化率，以及重堿的結(jié)晶質(zhì)量，結(jié)晶質(zhì)量的提高，又使得煅燒給料系統(tǒng)、爐氣系統(tǒng)結(jié)疤減少，形成良性循環(huán)。

［1］ 劉建平，等.高效旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)［J］.化工設(shè)計(jì)通訊，2004，30（4）

［2］ 鄒聲華，等.直入式旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.通風(fēng)除塵，1997（3）

［3］ A.C.霍夫曼，L.E.斯坦因.旋風(fēng)分離器——原理、設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004

TQ 114.15

B

1005－8370（2012）01－19－02

旋風(fēng)分離器由于其獨(dú)特的分離特性，低操作費(fèi)用，維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而被廣泛使用。在純堿生產(chǎn)的重堿煅燒工序爐氣處理系統(tǒng)中，使用旋風(fēng)分離器對(duì)爐氣中夾帶的堿粉進(jìn)行回收。近年來(lái)，隨著技術(shù)創(chuàng)新改造的進(jìn)行，我公司純堿生產(chǎn)能力不斷擴(kuò)大，單臺(tái)煅燒爐生產(chǎn)能力得到顯著提高。爐氣量的增加逐漸超過(guò)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(jié)堿疤，清理次數(shù)增加，塔的阻力增大。因此，我們通過(guò)計(jì)算和實(shí)際測(cè)量，與原設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，總結(jié)以前改造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)分離器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

旋風(fēng)分離器處理的氣體是在煅燒重堿過(guò)程中產(chǎn)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(guò)程。

旋風(fēng)分離器內(nèi)是三維湍流的強(qiáng)旋流，在主流上還伴有許多二次渦流。主流是雙層旋流，外側(cè)向下旋轉(zhuǎn)，中心是向上旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)方向是相同的。

含堿塵氣流由切線進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，沿外壁由上而下作螺旋運(yùn)動(dòng)，向下旋轉(zhuǎn)的氣流為外渦旋，外渦旋到達(dá)錐體底部后又轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排氣管排出，向上旋轉(zhuǎn)的氣流為內(nèi)渦旋。氣流在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，靠氣流旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，將粒度較大的堿粉顆粒拋向器壁，在氣流推動(dòng)以及重力作用下而下落分離，由于縱向環(huán)流、偏環(huán)流以及短路流的存在部分堿塵會(huì)被帶入內(nèi)渦旋，含有較少堿塵的爐氣由分離器中心通過(guò)出氣管（中心筒）被壓縮機(jī)抽出。

2011－11－30

馬云霜（1984～），華東理工大學(xué)無(wú)機(jī)材料專(zhuān)業(yè)，學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)任唐山三友化工股份有限公司輕灰車(chē)間技術(shù)員，助理工程師。