炭黑生產中的旋風分離器

色素碳黑生產中的旋風分離器

       1、原理及結構

        旋風分離器是利用粉塵和氣體重度上的較大差別，利用慣性離心力的作用將粉塵顆粒從氣流中的分離出來的設備。

        旋風分離器的主體上部為圓柱形的筒體，而下部為圓錐體。含塵的氣體以一定的速度由上部的進氣口沿切向進入筒體內，含塵氣體受筒壁的約束而作旋轉向下的螺旋運動。在離心力的作用下，密度較大的粉塵顆粒因慣性力較大被甩向筒壁，沿筒壁落至下部椎體底部的落灰口，排出裝置。而被分離了大部分粉塵顆粒的氣體則在上部排氣口負壓的作用下繞筒體中心軸作旋轉向上的旋轉，并于排氣口排出旋風分離裝置。

       旋風分離器的結構簡單，造價低廉。而且操作簡單，維修方便，作為炭黑生產裝置中的收集炭黑的設備得到較為廣泛的應用。即使在當前使用高效袋濾器的情況下，仍將旋風分離器用作袋濾器前的預收塵器，以減小袋濾器的負荷。

        2、影響旋風分離器分離效率的主要因素

         旋風分離器對炭黑分離效率的高低主要取決于炭黑顆粒在旋風分離器內獲得離心力的大小。

        在旋風分離器中，炭黑顆粒所取得的離心力，可由式

                                      F=Rmw2求得

                                      式中F--------旋風分離器內炭黑顆粒的離心力，N；

                                             m--------炭黑顆粒的質量，kg；

                                             w--------在旋風分離器內炭黑顆粒的角速度，弧度/s;

                                             R--------在旋風分離器內炭黑顆粒的旋轉半徑，m

        從中可以看出炭黑顆粒所取得的離心力與炭黑顆粒的質量，與炭黑顆粒旋轉的角速度及旋轉半徑成半徑。而炭黑顆粒在旋風分離器中的線速度為式求得

                                                 V=w*R

        由于進入旋風分離器的炭黑煙氣的流速基本上是一個定值（由設計決定）。這樣炭黑煙氣進入旋風分離器后的角速度與旋風分離器筒體的半徑成正比。所以炭黑顆粒在旋風分離器中所取得的離心力的大小，除了與炭黑顆粒的質量有關外，還與進入旋風分離器的煙氣速度和旋風分離器的筒體直徑大小有關。

       旋風分離器在進行中，影響它分離效果的主要因素有兩方面：一是旋風分離器的結構，如筒體直徑，煙氣進、出口的形狀、大小等等；另一方面，是具體的運行條件。在運行中要注意一下幾點。

       (1)、炭黑煙氣的進口速度要控制在規定的范圍內，一般在10~25m/s，如果炭黑煙氣的進口速度過高，雖然能提高炭黑顆粒與煙氣的分離效果，但也會造成炭黑顆粒與筒壁的摩擦力增大，不易凝聚和向下方運動，同時煙氣氣流過高，使筒體內氣流的擾動程度加大，容易造成向上旋轉的排出煙氣中炭黑粉塵的夾帶增加，降低分離效果。

      (2)、在旋風分離器的運行過程中，要及時排出下部椎體內的炭黑，不能使炭黑在內積聚，以免造成堵塞。          (3)、要做好旋風分離器的保溫工作，特別是下部椎體部分；因為炭黑煙氣的含濕量較高，又因含有硫的氧化物，所以煙氣的露點也很高。這樣如果溫度一低，煙氣中的水蒸氣就會凝結成水，導致炭黑在旋風分離器內分離器架橋結塊，使炭黑在排放口上堵塞，造成旋風分離器無法運行。

        雖然旋風分離器有不少優點，但其收集收率還是較低的，排放的煙氣中炭黑粉塵的濃度要在0.1g/m3以上，是無法滿足環境排放要求的。