炭黑生产中的旋风分离器

色素碳黑生产中的旋风分离器

       1、原理及结构

        旋风分离器是利用粉尘和气体重度上的较大差别，利用惯性离心力的作用将粉尘颗粒从气流中的分离出来的设备。

        旋风分离器的主体上部为圆柱形的筒体，而下部为圆锥体。含尘的气体以一定的速度由上部的进气口沿切向进入筒体内，含尘气体受筒壁的约束而作旋转向下的螺旋运动。在离心力的作用下，密度较大的粉尘颗粒因惯性力较大被甩向筒壁，沿筒壁落至下部椎体底部的落灰口，排出装置。而被分离了大部分粉尘颗粒的气体则在上部排气口负压的作用下绕筒体中心轴作旋转向上的旋转，并于排气口排出旋风分离装置。

       旋风分离器的结构简单，造价低廉。而且操作简单，维修方便，作为炭黑生产装置中的收集炭黑的设备得到较为广泛的应用。即使在当前使用高效袋滤器的情况下，仍将旋风分离器用作袋滤器前的预收尘器，以减小袋滤器的负荷。

        2、影响旋风分离器分离效率的主要因素

         旋风分离器对炭黑分离效率的高低主要取决于炭黑颗粒在旋风分离器内获得离心力的大小。

        在旋风分离器中，炭黑颗粒所取得的离心力，可由式

                                      F=Rmw2求得

                                      式中F--------旋风分离器内炭黑颗粒的离心力，N；

                                             m--------炭黑颗粒的质量，kg；

                                             w--------在旋风分离器内炭黑颗粒的角速度，弧度/s;

                                             R--------在旋风分离器内炭黑颗粒的旋转半径，m

        从中可以看出炭黑颗粒所取得的离心力与炭黑颗粒的质量，与炭黑颗粒旋转的角速度及旋转半径成半径。而炭黑颗粒在旋风分离器中的线速度为式求得

                                                 V=w*R

        由于进入旋风分离器的炭黑烟气的流速基本上是一个定值（由设计决定）。这样炭黑烟气进入旋风分离器后的角速度与旋风分离器筒体的半径成正比。所以炭黑颗粒在旋风分离器中所取得的离心力的大小，除了与炭黑颗粒的质量有关外，还与进入旋风分离器的烟气速度和旋风分离器的筒体直径大小有关。

       旋风分离器在进行中，影响它分离效果的主要因素有两方面：一是旋风分离器的结构，如筒体直径，烟气进、出口的形状、大小等等；另一方面，是具体的运行条件。在运行中要注意一下几点。

       (1)、炭黑烟气的进口速度要控制在规定的范围内，一般在10~25m/s，如果炭黑烟气的进口速度过高，虽然能提高炭黑颗粒与烟气的分离效果，但也会造成炭黑颗粒与筒壁的摩擦力增大，不易凝聚和向下方运动，同时烟气气流过高，使筒体内气流的扰动程度加大，容易造成向上旋转的排出烟气中炭黑粉尘的夹带增加，降低分离效果。

      (2)、在旋风分离器的运行过程中，要及时排出下部椎体内的炭黑，不能使炭黑在内积聚，以免造成堵塞。          (3)、要做好旋风分离器的保温工作，特别是下部椎体部分；因为炭黑烟气的含湿量较高，又因含有硫的氧化物，所以烟气的露点也很高。这样如果温度一低，烟气中的水蒸气就会凝结成水，导致炭黑在旋风分离器内分离器架桥结块，使炭黑在排放口上堵塞，造成旋风分离器无法运行。

        虽然旋风分离器有不少优点，但其收集收率还是较低的，排放的烟气中炭黑粉尘的浓度要在0.1g/m3以上，是无法满足环境排放要求的。