〔北京中棉工程技術(shù)有限公司，北京100052〕

一、行業(yè)狀況

軋花廠籽棉、皮棉及一些下腳料等雜質(zhì)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(fēng)除塵器，它是利用旋轉(zhuǎn)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(jìn)風(fēng)口、筒體、錐體、排風(fēng)管、排雜口五部分組成。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)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(dá)95%～99%，對于10 μm以上的粉塵除塵效率可達(dá)90%以上。一般機(jī)采棉生產(chǎn)線有風(fēng)機(jī)20多臺，需要旋風(fēng)除塵器100個(gè)左右，如圖1所示。經(jīng)過除塵器分離后的潔凈空氣可直接排到大氣中，但如果設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)不合理，除塵效率會(huì)很低，排出的氣體中仍將含有較多的粉塵，排放濃度超標(biāo)，造成環(huán)境污染，如圖2所示。為了科學(xué)合理的設(shè)計(jì)制作旋風(fēng)除塵器，提高除塵效率，筆者結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對旋風(fēng)除塵器的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了研究，現(xiàn)將軋花廠常用的下旋55型和下旋60型旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析如下，供廣大設(shè)備安裝工程技術(shù)人員參考。

圖1 旋風(fēng)除塵器

二、選型

（一）下旋55型旋風(fēng)除塵器

排風(fēng)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(shù)ξ＝5.7。其特點(diǎn)是體積較小，比相同筒體直徑和進(jìn)口風(fēng)速的60型除塵器處理風(fēng)量小，阻力系數(shù)較大。以筒體直徑D=1 200 mm為例，進(jìn)口風(fēng)速10 m/s～17 m/s時(shí)，處理風(fēng)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(fēng)除塵器

排風(fēng)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(shù)ξ＝4.5。其特點(diǎn)是體積較大，比相同筒體直徑和進(jìn)口風(fēng)速的55型除塵器處理風(fēng)量大，阻力系數(shù)較小。以筒體直徑D=1 200 mm為例，進(jìn)口風(fēng)速12 m/s～18 m/s時(shí)，處理風(fēng)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(huán)境污染

三、除塵器的串并聯(lián)

（一）除塵器的串聯(lián)

除塵器的串聯(lián)使用，是將第一級除塵器的排風(fēng)口經(jīng)90°彎頭后再接到第二級除塵器的進(jìn)口進(jìn)行二次除塵，總風(fēng)量不變，總壓損為兩個(gè)除塵器壓損之和。實(shí)踐證明，兩個(gè)除塵器串聯(lián)使用時(shí)，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(xì)小粉塵，所以總除雜效率提高幅度與并聯(lián)相比并不明顯。

（二）除塵器的并聯(lián)

除塵器的并聯(lián)使用，是將兩個(gè)以上相同規(guī)格的除塵器進(jìn)風(fēng)口與風(fēng)機(jī)排風(fēng)口并聯(lián)，每個(gè)除塵器的壓損基本相等，每個(gè)除塵器處理的風(fēng)量是總風(fēng)量的1/n，是軋花廠普遍采用的方法。

四、除塵器的數(shù)量

（一）確定數(shù)量的依據(jù)

確定除塵器類型，首先要確定筒體直徑，其他參數(shù)則按一定比例關(guān)系確定，再確定處理風(fēng)量。風(fēng)量數(shù)據(jù)來源于排塵風(fēng)機(jī)出口實(shí)際風(fēng)量，根據(jù)風(fēng)量計(jì)算需要并聯(lián)除塵器的數(shù)量，所并聯(lián)的多個(gè)除塵器設(shè)計(jì)風(fēng)量應(yīng)略大于風(fēng)機(jī)實(shí)際排風(fēng)量。同時(shí)，還要考慮進(jìn)口風(fēng)速和除塵器的壓損，基本原則是筒體直徑不宜過大，進(jìn)口風(fēng)速不宜太低。在相同進(jìn)口風(fēng)速時(shí)，筒體直徑小，塵粒所受的離心力大，因?yàn)殡x心力的大小與角速度的平方成正比（F=mω2r），提高進(jìn)口風(fēng)速也可增大內(nèi)旋流的角速度，從而增加塵粒的慣性離心力，但提高進(jìn)口風(fēng)速則除塵器壓損會(huì)明顯增大，因?yàn)閴簱p與速度的平方成正比。研究發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)實(shí)際中有的除塵器除塵效率較低，主要與筒體直徑過大、進(jìn)口風(fēng)速偏低有關(guān)。相同類型的除塵器應(yīng)用于不同的行業(yè)有不同的要求，有的用于卸料又怕顆粒破碎，所以進(jìn)口風(fēng)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(fēng)機(jī)全壓允許的范圍內(nèi)可以適當(dāng)提高進(jìn)口風(fēng)速、控制筒體直徑。對于本文所述類型的除塵器，進(jìn)口風(fēng)速可設(shè)定在12 m/s～20 m/s，風(fēng)量較小時(shí)筒體直徑800 mm～1 000 mm，風(fēng)量較大時(shí)筒體直徑1 000 mm～1 200 mm。由于55型阻力系數(shù)較60型大，因此，相同筒體直徑、相同風(fēng)量時(shí)55型進(jìn)口風(fēng)速應(yīng)略高于60型。

（二）數(shù)量計(jì)算列舉

軋花廠籽棉氣力輸中普遍使用的高壓離心風(fēng)機(jī) 5-29-11№8.5C，n=2 450 r/min，P=45 kW，風(fēng)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(gè)彎頭、經(jīng)重雜物分離器、卸料器、排塵管道（φ=500 m，L=40 m）計(jì)算、變徑管等，管道沿程阻力和局部阻力之和5 634 Pa，實(shí)測風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量15 742 m3/h。為此，風(fēng)機(jī)出口可并聯(lián)多個(gè)除塵器。如果選擇3個(gè)筒體直徑D=1 000 mm的下旋55型除塵器并聯(lián)，進(jìn)口風(fēng)速14.4 m/s，壓損73 mmH2O（712 Pa），如果選擇3個(gè)筒體直徑D=1 000 mm的下旋60型除塵器并聯(lián)，進(jìn)口風(fēng)速12.6 m/s，壓損44 mmH2O（431 Pa）。

五、進(jìn)口截面積

確定了筒體直徑就已經(jīng)確定了進(jìn)口截面積，可根據(jù)實(shí)際風(fēng)量計(jì)算進(jìn)口風(fēng)速和除塵器壓損。下旋55型進(jìn)風(fēng)口高C=0.45 D，進(jìn)風(fēng)口寬b=0.225 D，進(jìn)風(fēng)口截面積A=C×b=0.10 125 D2；下旋60型進(jìn)風(fēng)口高C=0.58 D，進(jìn)風(fēng)口寬b=0.2 D，進(jìn)風(fēng)口截面積A=C×b=0.116 D2。

六、內(nèi)筒長度

氣流旋轉(zhuǎn)時(shí)，一部分氣流會(huì)帶著細(xì)小塵粒沿外壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排風(fēng)管外壁旋轉(zhuǎn)向下，由排風(fēng)管排出，這股旋轉(zhuǎn)氣流稱為上渦旋。內(nèi)筒長度就是排風(fēng)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(xì)雜效率密切相關(guān)，也與阻力大小、總除塵效率有關(guān)。一般要求內(nèi)筒下端低于進(jìn)風(fēng)口高度下邊緣。下旋55型內(nèi)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(zhì)順利滑落，一般選擇13°～15°。下排雜口直徑一般在100 mm～200 mm。當(dāng)然，這些尺寸與錐體的高度有關(guān)，可視具體情況確定。

八、阻力計(jì)算

旋風(fēng)除塵器的阻力按公式（1）計(jì)算，其中ξ為阻力系數(shù)，55型按5.7，60型按4.5，也可按公式（2）計(jì)算。

式中：ξ—除塵器的局部阻力系數(shù)；

K—系數(shù)，20～40，一般取30；

A—除塵器進(jìn)口截面積，m2；

Dp—排風(fēng)管直徑，m；

h—直筒高，m；

h1—錐筒高，m。

九、底部密封問題

旋風(fēng)除塵器的壓力分布是由外壁向中心逐漸降低的。由于內(nèi)渦旋氣流高速向上旋轉(zhuǎn)，盡管除塵器在正壓下運(yùn)行，其底部仍有較高的負(fù)壓，塵粒是靠重力沿錐體內(nèi)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(huì)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(jù)資料介紹，漏風(fēng)1%，除塵器效率降低5%～10%；漏風(fēng)5%，除塵器效率降低50%；漏風(fēng)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(yán)格密封。

十、結(jié)論

旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)、制作與安裝，要理論與實(shí)際相結(jié)合，既要準(zhǔn)確掌握排塵風(fēng)機(jī)的實(shí)際排風(fēng)量，又要全面掌握旋風(fēng)除塵器的工作原理、阻力系數(shù)和阻力計(jì)算，同時(shí)還要了解本行業(yè)粉塵特性，合理選擇除塵器的類型?！?/p>