浅谈旋风分离器结构优化改造

马云霜，郭明亮，艾景良

（唐山三友集团有限公司，河北唐山 063305）

浅谈旋风分离器结构优化改造

马云霜，郭明亮，艾景良

（唐山三友集团有限公司，河北唐山 063305）

阐述了旋风分离器的工作原理，结合生产实际，在原设计基础上对旋风分离器结构进行改造，达到增大旋风分离器的处理能力、提高除尘效率的目的，使生产得到优化。

旋风分离器；炉气；除尘效率；结构优化

0 引 言

1 旋风分离器的工作原理

2 改造方案

旋风分离器中气流的流动是相当复杂，不规律的，计算公式多为经验所得，一般设计是根据物料，改进原有分离器缺陷基础上进行的。

旋风分离器是靠离心力的作用来分离粉尘的；如果选择的规格过大而风量小，则气流速度就不够大，产生的离心力也就不大，分离效果必然差，如果选择的规格过小而风量大，则气流速度增大，气体通过旋风分离器的阻力损失也增大，必然增加动力消耗。因此，旋风分离器规格选择要适当，才能收到较好的经济效果。我公司现采用的旋风分离器规格为φ1325×7900（双筒）。

图2 旋风分离器结构尺寸图

2.1 旋风分离器筒体直径改造

分离器圆筒长度不变，直径由原来的1 325mm增大到1 425mm。

改造后环形空间的增大减少了进气与内旋涡的相互干扰，减少了颗粒的反弹、返混现象；出气管下端直径Dx与筒体直径D的比值Dx／D由0.52变为0.49，其比值越小，外旋流区越大，离心力场越强，分离效率提高。

2.2 旋风分离器入口改造

分离器入口高度a为850mm不变，宽度b由原来的375mm增大到425mm。

入口宽度b增加，高宽比a／b减小，旋转气流的螺距就会减小，在分离器内的有效转圈数就会增加，停留时间增加，碱尘更易被分离出来；本分离器为90°蜗壳入口，入口面积的增大以及进口气速的降低，主要是消除分离器顶端的上灰环，根据自由涡流动的规律，在流速较高处相应有较大的流通面积，从而有效的消除纵向环流，进而有效的消除上灰环的产生。

2.3 旋风分离器锥段改造

锥体锥度、排尘口直径Dd不变，上部延长至直径1 425mm，锥段高度Hc增加220mm。

分离器高H增大，进入分离器颗粒在离心力场的平均停留时间增大，更易分离；锥段高度的增加，既增加了分离器总高，又使得灰斗返混上来的颗粒获得二次再分离所需的时间增长，提高分离效率。

3 效果检验

5＃重碱煅烧炉每小时产生炉气量为42 000 m3，进口气速由V＝Q／ab计算，进气含尘量、出气含尘量均由含尘仪测得，结果如表1所示。

表1 旋风分离器除尘效果对比表

4 总 结

改造后旋风分离器的处理能力及除尘效率得到有效提高，进入热碱液的碱量减少，使热碱液浓度降低，增加了补加高盐卤进行配碱的量，且操作弹性变大，并且降低了生产制造费用。

旋风分离器停车清理周期由平均每半月清理1次，增加为1个月。清理发现分离器顶板处形成的上灰环结疤较薄，平管、三通处结疤亦较少，清理较为容易，大大节省了清理时间及人力。

由于分离器结疤的减少，高阻力作业时间减少，要求的总管真空度亦较低，从而提高了二氧化碳的浓度，提高了碳化转化率，以及重碱的结晶质量，结晶质量的提高，又使得煅烧给料系统、炉气系统结疤减少，形成良性循环。

［1］ 刘建平，等.高效旋风分离器的设计［J］.化工设计通讯，2004，30（4）

［2］ 邹声华，等.直入式旋风除尘器结构尺寸优化设计［J］.通风除尘，1997（3）

［3］ A.C.霍夫曼，L.E.斯坦因.旋风分离器——原理、设计和工程应用［M］.北京：化学工业出版社，2004

TQ 114.15

B

1005－8370（2012）01－19－02

旋风分离器由于其独特的分离特性，低操作费用，维护方便，结构简单而被广泛使用。在纯碱生产的重碱煅烧工序炉气处理系统中，使用旋风分离器对炉气中夹带的碱粉进行回收。近年来，随着技术创新改造的进行，我公司纯碱生产能力不断扩大，单台煅烧炉生产能力得到显著提高。炉气量的增加逐渐超过原有分离器的处理能力，使得分离效果降低，热碱液浓度升高，造成泵件磨损，管道冲刷加剧，检修频繁；热碱液溶解碱尘能力下降，炉气三通、平管粘结碱疤，清理次数增加，塔的阻力增大。因此，我们通过计算和实际测量，与原设计进行比较，总结以前改造经验的基础上，对分离器进行结构优化。

旋风分离器处理的气体是在煅烧重碱过程中产生的炉气，其主要成分为二氧化碳、氨气、水蒸汽以及夹带的碱粉。属于气—固相非均一体系的分离过程。

旋风分离器内是三维湍流的强旋流，在主流上还伴有许多二次涡流。主流是双层旋流，外侧向下旋转，中心是向上旋转，但旋转方向是相同的。

含碱尘气流由切线进入旋风分离器后，沿外壁由上而下作螺旋运动，向下旋转的气流为外涡旋，外涡旋到达锥体底部后又转而向上，沿轴心向上旋转，最后经排气管排出，向上旋转的气流为内涡旋。气流在旋转过程中，靠气流旋转产生的离心力，将粒度较大的碱粉颗粒抛向器壁，在气流推动以及重力作用下而下落分离，由于纵向环流、偏环流以及短路流的存在部分碱尘会被带入内涡旋，含有较少碱尘的炉气由分离器中心通过出气管（中心筒）被压缩机抽出。

2011－11－30

马云霜（1984～），华东理工大学无机材料专业，学士学位。现任唐山三友化工股份有限公司轻灰车间技术员，助理工程师。