本發(fā)明涉及旋風除塵器領域，具體涉及的是一種用于提高旋風除塵器除塵效率的裝置。

背景技術：

人類在生產(chǎn)和生活的過程中，需要一個清潔的空氣環(huán)境。但是許多生產(chǎn)過程(如水泥、有色金屬冶煉、鑄造等)都會散發(fā)大量顆粒物，如果任意向大氣排放，將污染大氣，危害人類身體健康。加之21世紀以來，環(huán)境污染問題愈演愈烈，空氣污染成為目前亟待解決的問題之一，尤其是粉塵中的可入肺顆粒物(俗稱pm2.5)的污染和防治已成為全世界關注的熱點問題。因此含塵廢氣必須先經(jīng)過凈化處理，達到排放標準才允許排入大氣中。

旋風除塵器作為一種重要的氣固分離設備，因其結構簡單、設備緊湊、內(nèi)部無運動部件、操作維修方便、效率較高、成本相對較低等特點被大量應用于化工、冶金、礦山、能源、建材等工業(yè)領域。

旋風除塵器一般用于補集5～15um以上的顆粒，其缺點在于無法補集粒徑小于5um的顆粒，限制了其除塵效率的進一步提高，這主要是因為：傳統(tǒng)旋風除塵器中，由切向進氣口進入旋風除塵器的氣流絕大部分先沿器壁自圓筒體呈螺旋形向下朝錐體流動，形成外渦旋。當氣流到達錐體下端某一位置時，即以同樣的旋轉方向從旋風分離器中部，由下反轉向上，繼續(xù)做螺旋形流動，形成內(nèi)渦旋。最后凈化氣體經(jīng)排氣管排出管外，一部分未被捕集的塵粒也由此排出。為了提高除塵器的除塵效率，國內(nèi)外專家學者對旋風除塵器的研究經(jīng)久不衰，主要涉及的方向包括內(nèi)部的流場渦流特性、形式、結構、尺寸優(yōu)化等。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有旋風除塵器在除塵效率方面的限制，提出了一種內(nèi)置導流葉片的高效旋風除塵器，目的是為了提高對較小顆粒物的除塵效率，擴大旋風除塵器的適用范圍。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種內(nèi)置導流葉片的高效旋風除塵器，該裝置包括：筒體1、錐體2、進氣口3、排氣管4、排氣口5、排灰口6、導流葉片7、環(huán)體8。本發(fā)明通過在旋風除塵器內(nèi)外旋氣流交界面或其附近內(nèi)置導流葉片7來提高旋風除塵器的除塵效率。通體下端的排灰口與集塵斗相連，進氣口通過蝸殼連接在筒體上端，排氣口設置在筒體頂面的中心部位，排氣管安裝在排氣口下端并延伸至筒體內(nèi)部中間部位，導流葉片用套環(huán)安裝在排氣管下端接口，導流葉片下部支撐在旋風除塵器錐筒內(nèi)壁上。所述導流葉片7沿氣流運動方向安裝在內(nèi)外旋氣流交界面或其附近，所述導流葉片其數(shù)量及尺寸可根據(jù)旋風除塵器筒體及錐體實際尺寸進行調(diào)節(jié)。所述導流葉片其形狀及安裝角度(導流葉片與筒體徑向形成的角度)可根據(jù)實際旋風除塵器使用場合進行確定。

由于在排氣管入口以下的空間存在著向心的徑向流動，尤其是在排氣管入口附近的徑向速度值較大，這對粉塵的捕集是不利的，所以本發(fā)明在排氣管下端接口將所述導流葉片7沿氣流運動方向安裝在內(nèi)外旋氣流交界面或其附近，其優(yōu)點主要在于：

①在所述高效旋風除塵器的內(nèi)外旋氣流交界面上或其附近，若含塵氣流的徑向速度大于離心沉降的切向速度，氣體中的粉塵顆粒即將進入內(nèi)旋氣流時，與所述內(nèi)置導流葉片發(fā)生彈性碰撞，失去徑向慣性力而靠重力和向下的動量改變運動狀態(tài)，避免進入到內(nèi)旋氣流中，而密度相對較輕的氣流則經(jīng)過導流葉片表面或者繞過導流葉片進入內(nèi)渦旋中運動，最后從排氣口排出，從而實現(xiàn)進一步分離塵粒來提高旋風除塵器的除塵效率。

②在旋風除塵器內(nèi)，除了主旋轉氣流外，還存在著由軸向速度和徑向速度相互作用形成的渦流，渦流對旋風除塵器的分離效率和壓力損失影響較大。其中“短路流”和“縱向旋渦流”都在排氣管附近形成，排氣管下端的導流葉片可有效改善局部渦流夾帶粉塵顆粒而逃逸的現(xiàn)象，從而提高旋風除塵器的除塵效率。

③由于導流葉片起到分隔內(nèi)外渦旋的作用，從而有效減小了內(nèi)外渦旋的相互摻混、碰撞摩擦造成的能量損失，因此，與普通旋風除塵器相比，增設導流葉片后的旋風除塵器壓力損失并沒有增大，反而明顯減小了。

④就組裝方式而言，該高效旋風除塵器采用分體式組裝方式。操作簡單，可隨時拆裝更換與定期檢修導流葉片，經(jīng)濟性好，有利于導流葉片的推廣使用。

對所述高效旋風除塵器通過fluent進行數(shù)值模擬計算可得，該高效旋風除塵器的除塵效率比普通旋風除塵器提高了8.5％，高達90％。

附圖說明

圖1為內(nèi)置導流葉片的高效旋風除塵器的結構示意圖。

其中，1、筒體，2、錐體，3、進氣口，4、排氣管，5、排氣口，6、排灰口，7、導流葉片，8、環(huán)體。

圖2為內(nèi)置導流葉片的高效旋風除塵器的三維立體圖。

圖3為筒內(nèi)導流葉片處含塵氣流運動軌跡圖。

圖4為導流葉片詳圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的原理、結構和具體方法作進一步描述。

圖1為內(nèi)置導流葉片的高效旋風除塵器的結構示意圖。如圖1所示，該裝置包括筒體1、錐體2、進氣口3、排氣管4、排氣口5、排灰口6、導流葉片7、環(huán)體8。

筒體下端的排灰口與集塵斗相連，進氣口通過蝸殼連接在筒體上端，排氣口設置在筒體頂面的中心部位，排氣管安裝在排氣口下端并延伸至筒體內(nèi)部中間部位，導流葉片用套環(huán)安裝在排氣管下端接口，導流葉片下部支撐在旋風除塵器錐筒內(nèi)壁上。

所述導流葉片安裝在內(nèi)外旋氣流交界面或其附近，所述導流葉片其數(shù)量及尺寸可根據(jù)旋風除塵器筒體及錐體實際尺寸進行調(diào)節(jié)。所述導流葉片其形狀及安裝角度(導流葉片與筒體徑向形成的角度)可根據(jù)實際旋風除塵器使用場合進行確定。

本發(fā)明所述高效旋風除塵器的工作原理如下：含塵氣體通過進氣口3沿筒體的圓周切線方向進入旋風除塵器內(nèi)，旋轉氣流沿筒體壁面1呈螺旋形向下，朝錐體2流動。含塵氣體在旋轉過程中產(chǎn)生離心力，將重度大于氣體的粉塵顆粒甩向筒體壁面1，粉塵顆粒與筒體壁面1發(fā)生碰撞，失去慣性力而靠入口速度的動量和向下的重力沿壁面下落，進入排灰口6。旋轉下降的外旋氣流在到達錐體2時，因錐體的收縮而向除塵器中心靠攏，而后氣流以同樣的旋轉方向從旋風除塵器中部，由下反轉而上，繼續(xù)作旋流運動，氣流中夾帶的粉塵顆粒與導流葉片7發(fā)生碰撞，使粉塵顆粒失去慣性力下落至排灰口6，最后凈化氣流經(jīng)排氣口5排出旋風除塵器外。在內(nèi)外旋氣流交界面上或其附近，當含塵氣流的徑向速度大于離心沉降的切向速度時，氣體中的粉塵顆粒在即將進入內(nèi)旋氣流時，與導流葉片7發(fā)生碰撞，失去徑向慣性力而靠重力和向下的動量改變運動狀態(tài)，避免進入到內(nèi)旋氣流中。由于排氣管4內(nèi)的有效流通截面小于排氣管管端以下內(nèi)旋流的有效流通截面，在排氣管管端處產(chǎn)生節(jié)流效應，造成短路，形成縱向旋渦流；縱向旋渦流使氣體對顆粒的甩力超過顆粒所受的離心力，在內(nèi)外旋氣流的交界面內(nèi)的導流葉片可有效改善局部渦流夾帶粉塵顆粒而逃逸的現(xiàn)象，從而提高旋風除塵器的除塵效率。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明針對現(xiàn)有旋風除塵器存在的不足，提出了一種內(nèi)置導流葉片的高效旋風除塵器，該裝置主要包括筒體1、錐體2、進氣口3、排氣管4、排氣口5、排灰口6、導流葉片7、環(huán)體8。本發(fā)明結合旋風除塵器自身的工作特點，通過在旋風除塵器內(nèi)排氣管下端的內(nèi)外旋氣流交界面或其附近，沿氣流旋轉運動方向安裝導流葉片，來進一步對內(nèi)旋氣流中的顆粒進行分離，從而提高旋風除塵器除塵效率。該裝置具有結構簡單、安裝方便、運行高效節(jié)能等優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：楊昌智;張鳳霖;李俐枚;劉芮彤;李鎰如;黃子茵;劉倩;殷婷;胡攀
受保護的技術使用者：湖南大學
技術研發(fā)日：2017.05.26
技術公布日：2017.10.24