旋風除塵器是除塵裝置的一類。除塵機理是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運動，借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。旋風除塵器的各個部件都有一定的尺寸比例，每一個比例關(guān)系的變動，都能影響旋風除塵器的效率和壓力損失，其中除塵器直徑、進氣口尺寸、排氣管直徑為主要影響因素。在使用時應注意，當超過某一界限時，有利因素也能轉(zhuǎn)化為不利因素。另外，有的因素對于提高除塵效率有利，但卻會增加壓力損失，因而對各因素的調(diào)整必須兼顧。
旋風除塵器于1885年開始使用，已發(fā)展成為多種形式。按氣流進入方式，可分為切向進入式和軸向進入式兩類。在相同壓力損失下，后者能處理的氣體約為前者的3倍，且氣流分布均勻。
旋風除塵器[2] 是由進氣管、排氣管、圓筒體、圓錐體和灰斗組成。旋風除塵器結(jié)構(gòu)簡單，易于制造、安裝和維護管理，設(shè)備投資和操作費用都較低，已廣泛用于從氣流中分離固體和液體粒子，或從液體中分離固體粒子。在普通操作條件下，作用于粒子上的離心力是重力的5～2500倍，所以旋風除塵器的效率顯著高于重力沉降室。利用這一個原理基礎(chǔ)成功研究出了一款除塵效率為百分之九十以上的旋風除塵裝置。在機械式除塵器中，旋風式除塵器是效率的一種。它適用于非黏性及非纖維性粉塵的去除，大多用來去除5μm以上的粒子，并聯(lián)的多管旋風除塵器裝置對3μm的粒子也具有80～85%的除塵效率。選用耐高溫、耐磨蝕和腐蝕的特種金屬或陶瓷材料構(gòu)造的旋風除塵器，可在溫度高達1000℃，壓力達500×105Pa的條件下操作。從技術(shù)、經(jīng)濟諸方面考慮旋風除塵器壓力損失控制范圍一般為500～2000Pa。因此，它屬于中效除塵器，且可用于高溫煙氣的凈化，是應用廣泛的一種除塵器，多應用于鍋爐煙氣除塵、多級除塵及預除塵。它的主要缺點是對細小塵粒（<5μm）的去除效率較低。
分類
①高效旋風除塵器，其筒體直徑較小，用來分離較細的粉塵，除塵效率在95%以上；
②大流量旋風除塵器，筒體直徑較大，用于處理很大的氣體流量，其除塵效率為50-80%以；
③通用型旋風除塵器，處理風量適中，因結(jié)構(gòu)形式不同，除塵效率波動在70-85%之間，
④防爆型旋風除塵器，本身帶有防爆閥，具有防爆功能。
根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，可分為長錐體、圓筒體、擴散式、旁路型。
按組合、安裝情況分為內(nèi)旋風除塵器、外旋風除塵器、立式與臥式以及單筒與多管旋風除塵器。
按氣流導入情況，氣流進入旋風除塵后的流路路線，以及帶二次風的形式可概括地分為以下兩種：
①切流反轉(zhuǎn)式旋風除塵器②軸流式旋風除塵器
效率因素
進氣口
旋風除塵器的進氣口是形成旋轉(zhuǎn)氣流的關(guān)鍵部件，是影響除塵效率和壓力損失的主要因素。切向進氣的進口面積對除塵器有很大的影響，進氣口面積相對于筒體斷面小時，進入除塵器的氣流切線速度大，有利于粉塵的分離。
圓筒體直徑和高度
圓筒體直徑是構(gòu)成旋風除塵器的***基本尺寸。旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度對粉塵產(chǎn)生的離心力與圓筒體直徑成反比，在相同的切線速度下，筒體直徑D越小，氣流的旋轉(zhuǎn)半徑越小，粒子受到的離心力越大，塵粒越容易被捕集。因此，應適當選擇較小的圓筒體直徑，但若筒體直徑選擇過小，器壁與排氣管太近，粒子又容易逃逸;筒體直徑太小還容易引起堵塞，尤其是對于粘性物料。當處理風量較大時，因筒體直徑小處理含塵風量有限，可采用幾臺旋風除塵器并聯(lián)運行的方法解決。并聯(lián)運行處理的風量為各除塵器處理風量之和，阻力僅為單個除塵器在處理它所承擔的那部分風量的阻力。但并聯(lián)使用制造比較復雜，所需材料也較多，氣體易在進口處被阻擋而增大阻力，因此，并聯(lián)使用時臺數(shù)不宜過多。筒體總高度是指除塵器圓筒體和錐筒體兩部分高度之和。增加筒體總高度，可增加氣流在除塵器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，使含塵氣流中的粉塵與氣流分離的機會增多，但筒體總高度增加，外旋流中向心力的徑向速度使部分細小粉塵進入內(nèi)旋流的機會也隨之增加，從而又降低除塵效率。筒體總高度一般以4倍的圓筒體直徑為宜，錐筒體部分，由于其半徑不斷減小，氣流的切向速度不斷增加，粉塵到達外壁的距離也不斷減小，除塵效果比圓筒體部分好。因此，在筒體總高度一定的情況下，適當增加錐筒體部分的高度，有利提高除塵效率，一般圓筒體部分的高度為其直徑的1.5倍，錐筒體高度為圓筒體直徑的2.5倍時，可獲得較為理想的除塵效率。
排氣管直徑和深度
排風管的直徑和插入深度對旋風除塵器除塵效率影響較大。排風管直徑必須選擇一個合適的值，排風管直徑減小，可減小內(nèi)旋流的旋轉(zhuǎn)范圍，粉塵不易從排風管排出，有利提高除塵效率，但同時出風口速度增加，阻力損失增大;若增大排風管直徑，雖阻力損失可明顯減小，但由于排風管與圓筒體管壁太近，易形成內(nèi)、外旋流“短路”現(xiàn)象，使外旋流中部分未被清除的粉塵直接混入排風管中排出，從而降低除塵效率。一般認為排風管直徑為圓筒體直徑的0.5~0.6倍為宜。排風管插入過淺，易造成進風口含塵氣流直接進入排風管，影響除塵效率;排風管插入深，易增加氣流與管壁的摩擦面，使其阻力損失增大，同時，使排風管與錐筒體底部距離縮短，增加灰塵二次返混排出的機會。排風管插入深度一般以略低于進風口底部的位置為宜。 由于旋風除塵器單位耗鋼量比較大，因此在設(shè)計方案上比較好的方法是從筒身上部向下材料由厚向薄逐漸遞減！
操作工藝參數(shù)
在旋風除塵器尺寸和結(jié)構(gòu)定型的情況下，其除塵效率關(guān)鍵在于運行因素的影響。
旋風除塵器是利用離心力來除塵的，離心力愈大，除塵效果愈好。在圓周運動(或曲線運動)中粉塵所受到的離心力為F=ma，式中，F(xiàn)——離心力，N；m——粉塵的質(zhì)量，kg；a——粉塵離心加速度，m/s2。因為，a=VT2/R，式中，VT——塵粒的切向速度，m/s；R——氣流的旋轉(zhuǎn)半徑，m， 所以，F(xiàn)=mVT/R。可見，在旋風除塵器的結(jié)構(gòu)固定(R不變)、粉塵相同(m穩(wěn)定)的情況下，增加旋風除塵器人口的氣流速度，旋風除塵器的離心力就愈大。
旋風除塵器的進口氣量為Q=3600AVT，式中，Q——旋風除塵器的進口氣量， m3/h； A——旋風除塵器的進口截面積，m2。 所以，在結(jié)構(gòu)固定(R不變，A不變)、粉塵相同(m穩(wěn)定)的情況下， 除塵器人口的氣流速度與進口氣量成正比，而旋風除塵器的進口氣量是由引風機的進風量決定的。
可見，提高進風口氣流速度，可增大除塵器內(nèi)氣流的切向速度，使粉塵受到的離心力增加，有利提高其除塵效率， 同時，也可提高處理含塵風量。但進風口氣流速度提高，徑向和軸向速度也隨之增大，紊流的影響增大。對每一種特定的粉塵旋風除塵器都有一個臨界進風口氣流速度，當超過這個風速后，紊流的影響比分離作用增加更快，使部分已分離的粉塵重新被帶走，影響除塵效果。另外，進風口氣流增加，除塵阻力也會急劇上升，壓損增大，電耗增加。綜合考慮旋風除塵器的除塵效果和經(jīng)濟性，進風口的氣流速度控制在12~20 m/s之間，不超過25m/s，一般選14m/s為宜。
粉塵的狀況
粉塵顆粒大小是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。處于旋風除塵器外旋流的粉塵，在徑向同時受到兩種力的作用，一是由旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度所產(chǎn)生的離心力，使粉塵受到向外的推移作用；另一個是由旋轉(zhuǎn)氣流的徑向速度所產(chǎn)生的向心力，使粉塵受到向內(nèi)的推移作用。在內(nèi)、外旋流的交界面上，如果切向速度產(chǎn)生的離心力大于徑向速度產(chǎn)生的向心力，則粉塵在慣性離心力的推動下向外壁移動，從而被分離出來；如果切向速度產(chǎn)生的離心力小于徑向速度產(chǎn)生的向心力，則粉塵在向心力的推動下進入內(nèi)旋流，***后經(jīng)排風管排出。如果切向速度產(chǎn)生的離心力等于徑向速度產(chǎn)生的向心力，即作用在粉塵顆粒上的外力等于零，從理論上講，粉塵應在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)。實際上由于氣流處于紊流狀態(tài)及各種隨機因素的影響， 處于這種狀態(tài)的粉塵有50%的可能進入內(nèi)旋流，有50%的可能向外壁移動，除塵效率應為50%。此時分離的臨界粉塵顆粒稱為分割粒徑。這時，內(nèi)、外旋流的交界面就象一張孔徑為分割粒徑的篩網(wǎng)，大于分割粒徑的粉塵被篩網(wǎng)截留并捕集下來，小于分割粒徑的粉塵，則通過篩網(wǎng)從排風管中排出。
旋風除塵器捕集下來的粉塵粒徑愈小，該除塵器的除塵效率愈高。離心力的大小與粉塵顆粒有關(guān)，顆粒愈大，受到離心力愈大。當粉塵的粒徑和切向速度愈大， 徑向速度和排風管的直徑愈小時，除塵效果愈好。氣體中的灰分濃度也是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。粉塵濃度增大時，粉塵易于凝聚，使較小的塵粒凝聚在一起而被捕集，同時，大顆粒向器壁移動過程中也會將小顆粒挾帶至器壁或撞擊而被分離。但由于除塵器內(nèi)向下高速旋轉(zhuǎn)的氣流使其頂部的壓力下降，部分氣流也會挾帶細小的塵粒沿外壁旋轉(zhuǎn)向上到達頂部后，沿排氣管外壁旋轉(zhuǎn)向下由排氣管排出，導致旋風除塵器的除塵效率不可能為100%。
根據(jù)除塵效率計算公式η=(1- So/Si)×100%，式中，η——除塵效率；So——出口處的粉塵的流人量，kg/h；Si——進口處的粉塵的流人量，kg/h。
因為旋風除塵器的除塵效率不可能為100%，當進口粉塵流人量增加后，除塵效率雖有提高，排氣管排出粉塵的量也會大大增加。所以，要使排放口的粉塵濃度降低，則要降低入口粉塵濃度，可采取多個旋風除塵器串聯(lián)使用的多級除塵方式，達到減少排放的目的。
