一、概述
工業生産過程産生的粉塵大多在完整、粉碎、輸送、清理過程。過程中産生的粉塵與燃燒過程産生的煙塵相比要偏粗，可以用Rosin-Rammler函數表達粒徑分布。因此，
旋風除塵器(又稱旋風收塵器、旋風分離器等，本文簡稱旋風除塵器)成為工業通風常除塵設備。
旋風除塵器突出的優點是它的經濟性以及結構和設介意為簡單。由于沒有運動部件所需的維修和保養相對較少，選用合適的材料和結構形式，對一些特殊操作應用條件(如高溫，壓服，腐蝕性氣體環境等)也可以使用。
旋風除塵器中用的較多的是切向進口形成的旋風除塵器，這種旋風除塵器通常可以用以筒體直徑D為比值的結構參數(無因次結構參數)來設計。由于 Stairmand型(高 效型)研究數據比較完整和應用中的有 效性，許多研究者把自己改進旋風除塵器與其作性能對比。
作為旋風除塵器研究途徑大體為：研究旋風式除塵器空氣動力場，通過氣流場判定其中顆粒物的運動與分離：進行性能參數實測判定旋風除塵器的性能優劣。由于旋風除塵器是依靠離心力來收集粉塵，關于如何提高微細粉塵(Fine Dust or Fine Particle Matter)除塵功效的技術措施都歸結為對旋風除塵器的結構改進，創造和使用更適合氣固(塵)兩相分離的流場構造。
二、旋風除塵器的結構改進
1、整體結構的改變
在旋風除塵器內部的旋轉氣流中，顆粒物受離心力作用作徑向向外(朝向筒錐壁)運動，運動速度可由顆粒物所受的離心力及氣流阻力的運動方程求得。明顯旋風除塵器分離的目的就是使顆粒物盡快到達筒錐體邊壁。因此，延長顆粒物在旋風除塵器中的運動時間，在氣流作用下提高顆粒物與筒錐體壁相撞的概率，可以提高旋風除塵器除塵功效。
Y.Zhu(2001年)提出的旋風除塵器結構，在一般旋風除塵器中增加一個筒壁，這一筒壁將旋風除塵設備內部空間劃分為兩個環形區域，同時，排氣芯管被移到了下方，排氣芯管中的飛騰氣流也成了英雄了下降氣流，顆粒物在內外兩個外環形區域內都獲得了分離，事實上，這種旋風分離器相當于將兩個旋風子合到了一起。從理論上講，這種改進提高了顆粒物被收集的概率。Y.Zhu型旋風除塵器試驗結果(氣流流量范圍為 10L/min～40L/min，對粒徑范圍為0.6μm～8.8μm顆粒物)與Stairmand旋風除塵器的進行了比較有：改進后的旋風除塵器，除塵功效獲得提高，同時隨氣流流量的增加而增加；同時，關于雷同無因次尺寸的旋風除塵器來說，前者的阻力也小于后者。Y.Zhu考慮各方面因素給出相應優化綜合指標得出改進旋風除塵器性能優于傳統的旋風除塵器。這種改動后的旋風除塵器較原有傳統旋風除塵器結構稍為龐大。
2、在原有旋風除塵器結構上增加附加件
實際應用中的系統都比較龐大，采用新的旋風除塵器替代原有旋風除塵器，勢必導致工程量和成本比較大。基于這一辦法，很多研究者尋找不轉變原有旋風除塵器結構，而通過增加附加部件為提高旋風性能。
由于旋風除塵器對微細顆粒物功效較低，特別對PM10(粉塵粒徑小于10μm的顆粒物)的除塵功效隨著顆粒直徑減小逐步降低。也就是說，在旋風除塵器的運行過程中，絕大部分微細粉塵穿透了分離區域，導致對微細粉塵功效下降。A.Plomp等（1996年）提出了加裝二次分離附件的一種旋風除塵器，見圖3示貪圖。二次分離附件設置在旋風除塵器本體頂部，稱之為POC(post cyclone)。
POC二次分離作用是使用排氣芯管強旋流作用使微細粉塵受離心力作用向邊壁運動，并與擋板相撞后，通過孔隙1掉入擋板下部的殼體中，另一部分即使在一結束沒有與邊壁相撞，但由于始終受到離心力的作用，在到達POC頂部時，其中也有很大一部分通過孔隙2處而進入擋板與殼體之間的空間，隨后由于 POC中主氣流的約10﹪通過孔隙形成滲 透流，在滲 透推動下，顆粒物被吹出殼體。
為了使該種旋風除塵器獲得更好的應用和使POC在已有旋風分離器上加裝設計優化，Youngmin Jo考慮到紊流擴散等因素對POC的妨礙，對一些變量在不同參數范圍內給出了兩種不同旋風除塵器(Stairmand旋風除塵器，非Stairmand旋風除塵器)加POC組合的一些試驗結果，并對POC模型使用CFD進行了計算，所有試驗均在實際生產中投入運行的除塵系統中進行。
研究結果得知，在特定結構尺寸和運行條件下總功效比改進前提高了2﹪～20﹪；POC的阻力約為旋風除塵器本體10﹪，該阻力與滲 透氣流量無關(在所給參數范圍內)；關于直徑較大的旋風除塵器，特別在原旋風除塵器性能不是很高的情況下，加裝POC的辦法關于提高旋風分離的性能很有 效。POC裝置對3μm以上粉塵分離很有 效，對3μm以下的粉塵結果不顯著；滲 透流量及POC裝置的離心力對POC的性能妨礙顯著；采用穿孔 (較小)內擋板可提高分離功效。
這種改進方法特點在于增加的能耗小；保養及維修簡單；對于已投入使用的分離系統工程改造便宜；成本較低。
3、局部結構改進
許多研究者通過旋風除塵器內部氣流固定研究認為：旋風除塵器氣流速度分布在徑向上呈軸不對稱或出現偏心。特別在錐體下部靠近排塵口臨近，有明顯的"偏心"；排氣管下口臨近，徑向氣流速度較大，有"短路"現象。氣流偏心或短路不順于粉塵分離。
(1) 轉變進口結構
鵬鶴環保針對旋風除塵器內氣流軸不對稱問題，將其進口由單進口改為雙進口(如圖4)，通過雙進口旋風除塵器內流場實驗研究表明，雙進口旋風除塵器流場的軸對稱性優于單進口旋風除塵器，雙進口旋風除塵器渦核變形小；雙進口旋風除塵器內切向速度高于單進口約6﹪，在準自由渦區衰減也慢；雙進口旋風除塵器排氣芯管短路流少于單進口。雙進口旋風除塵器比單進口旋風除塵器更有利于提高除塵功效和降低設備阻力。
針對短路流攜塵降低除塵功效的問題，鵬鶴環保等在進口結構中采用了輾轉通道(見圖5)，以此降低進入旋風除塵器空間的向心含塵濃度梯度，并對等截面和變截面兩種通道形式的氣固兩相分離進行了分析。指出采用有理輾轉角度的進口輾轉通道，可提高旋風除塵器的除塵功效。這種做法從結構上把旋風除塵器的筒體、錐體兩段分離成了英雄進口通道、筒體、錐體三段分離。
(2) 錐體結構轉變
Rongbiao Xiang等研究了錐體尺寸對用于大氣采樣的小型旋風除塵器的妨礙情況，以顆粒大小和氣流流速為變化參數，對3個具有不同下部直徑錐體的旋風除塵器測出了功效。測定結果表明：錐體下部直徑大小對旋風分離采樣器的功效妨礙顯著，但是并不顯著妨礙不同粒徑顆粒物功效之間的變化程度。當錐體下部開口部分直徑大于排氣芯管直徑時，該錐體參數的減小，再不明顯增加阻力的前提下，采樣功效會隨之提高；但是，由阻力測試結果還可看出錐體武器部分直徑不宜小于排氣芯管直徑。從理論上講，錐體下部直徑減小能引起切向速度的提高，從而離心力增加；關于具有雷同筒體直徑的旋風除塵器，若錐體開口小，則切向速度靠近錐壁，這使得顆粒能夠更好的分離，同時，如果錐體開口較小，渦流將觸及錐壁，使顆粒又有也許重新進入出氣氣流，但是由于后者與前者相比對旋風采樣器妨礙較小。總之，適當減小錐體下部直徑有利于功效的提高。為了便于新型旋風采樣器的設計，還指出對高 效型Stairmand旋風除塵器功效有較好預測作用的Barth 理論及Leith-Licht理論，對錐體轉變旋風采樣器的收集功效了也有良好的預測作用。
三、結語
選用合適的方法對旋風分離器的結構形式進行改進，可以提高旋風除塵器的技術性能。關于改進旋風除塵器應用于工業通風除塵，還需要做到設計方法明確、應用前通過試驗驗證和應用中的配套技術完善。泰安市三河機械設備有限公司作為旋風除塵器制造商，一直在改進旋風除塵器的道路上摸索探尋，努力是產品的應用獲得廣大客戶的一直贊揚。
泰安市三河機械設備有限公司前身為山東電纜廠設備公司，2002年國企改制成立合利機電裝備有限公司，后又組建泰安市三河機械設備有限公司，生產洗選、濃縮、烘干、環保除塵、及氣力粉體輸送設備。接洽電話：15315273999。本文章轉自于/，未經同意，不得轉載。
