(一)原理和結(jié)構(gòu)
臥式旋風(fēng)水膜除塵器的結(jié)構(gòu)見圖6—27。它具有橫置筒形的外殼和橫斷面為倒梨形的內(nèi)芯，在外殼和內(nèi)芯之間有螺旋導(dǎo)流片，筒體的下部接灰漿斗。
含塵氣體由一端沿切線方向進入除塵器，并在外殼、內(nèi)芯間沿螺旋導(dǎo)流片作螺旋狀流動前進，后從另一端排出。每當(dāng)含塵氣體經(jīng)一個螺旋圈下適宜的水面時，沿著氣流方向把水推向外殼外壁上，使該螺旋圈形成水膜。當(dāng)含塵氣體經(jīng)各螺旋圈后，除塵器各螺旋圈也就形成了連續(xù)的水膜。
臥式旋風(fēng)水膜除塵器的除塵原理是當(dāng)含塵氣體呈螺旋狀前進時，借離心力的作用使位移到外殼的塵粒被水膜粘附。另外，氣體每次沖擊水面時，也有清洗除塵作用，較細的塵粒為氣體多次沖擊水面而產(chǎn)生的水滴與泡沫所粘附和凝集而被捕集，或沉入水面，或為離心力甩向器壁后又被水膜除去。因此，臥式旋風(fēng)水膜除塵器不僅能除去10um以上的塵粒，而且能捕集更細小的塵粒，因而具有較高的除塵效率。臥式水膜除塵器適用于非粘固性及非纖維性粉塵，對具有較細塵粒及高濃度的系統(tǒng)也適用，常用于常溫和非腐蝕性的場合。
臥式旋風(fēng)水膜除塵器之所以有較高的除塵效率，是在于各螺旋圈外殼內(nèi)壁形成完整的水膜和氣體對各圈水面的沖擊，以及產(chǎn)生大量的水滴與泡沫。為了達到上面的條件，要求有合理的橫斷面及各螺旋圈下都具有合適的水位即有合適的通道速度。
合理的橫斷面是為了使水和微塵粒能充分地接觸。為此，斷面下部的水擊部分應(yīng)為上大下小的半徑，使氣體與水面接觸能產(chǎn)生較大的離心力，從而對水面產(chǎn)生較大的水擊現(xiàn)象。但半徑相差過大，含塵氣體與水接觸時間反而減少，水擊產(chǎn)生的水氣紊亂情況就會減弱。另外，上下兩半徑相差過大會造成兩側(cè)聯(lián)接圓弧趨向于直線，不利于在較小的氣體速度下水膜的相對穩(wěn)定，而為形成相對穩(wěn)定的水膜，勢必增加能量，故一般采用倒梨形的橫斷面。
外殼內(nèi)壁上的水膜，能使由于離心力而移到外殼內(nèi)壁的塵粒被粘附。同樣，在水膜附近作布朗運動的微塵粒，只要與水膜相接觸，也被水膜所粘附，因而避免和減少了被氣體再次把粉塵帶出?？梢娝つ芊裨趦?nèi)壁上完全地形成，對除塵效率影響很大。水膜如果在內(nèi)壁上沒有被充分形成，使塵粒和水進一步混合，讓帶水的微塵粒被水膜捕集，必然會使部分粉塵隨氣體帶出。
在除塵器已定的條件下，除塵器內(nèi)的水位高低是形成水膜的關(guān)鍵。水位過高，水膜厚且強烈，致使壓力損失過大；水位過低，水膜形不成。對于一個型號的除塵器，當(dāng)氣量已定時，螺旋通道的氣速是固定不變的，隨著水位的變化將出現(xiàn)不同的通道高度，則得到相應(yīng)的平均通道氣速。此時水膜形成與否，由此時的平均通道氣速而定。
控制某一風(fēng)量，并以某一供水量連續(xù)加入灰漿斗內(nèi)，使灰漿斗內(nèi)水位不斷提高。在通道高度大于合適的通道商度時，水膜不能形成。隨著水位的提高，水位接近合適的通道高度時，水膜即逐漸形成，但不完整。此時以水膜形式排出水量尚小于連續(xù)供水量，水位仍在上升。當(dāng)水位達到合適的通道高度時。即得到了合適的平均通道氣速，此時形成了完整的水膜，以水膜形式排出水量同連續(xù)供水量相等，水位在通道高度處保持不變。除塵器在合適的平均通道氣速下長期運行，這個平衡稱為自動平衡。
當(dāng)氣量變小時，在原通道高度下就形不成水膜。此時，灰漿斗只有進水，促使水位上升，通道高度變小。當(dāng)達到新氣量相應(yīng)的合適通道高度時，水膜形成。待排出水量同連續(xù)供水墻相等時，水位在新的氣量下達到新的平衡。同樣，當(dāng)氣量變大時，也能得到一個新的平衡。因此，它能自動調(diào)整合適的通道高度，在使用中適應(yīng)氣量的變化。
當(dāng)含塵氣體速度偏小時，在不利的橫斷面頂點處，塵粒和水膜由于離心力小于重力而降落，塵粒不能達到外殼內(nèi)壁，水膜中斷。根據(jù)計算分析，為使每一質(zhì)點，水滴能克服重力對它們的影響而不致降落，并能有足夠厚度的水膜(一般為5mm)，不同半徑R的小氣體速度。
對于一個合理的斷面，當(dāng)采用的氣速大于Umin時，一般水膜均能相對穩(wěn)定形成，水膜呈湍流狀態(tài)。Re大于2320。
臥式旋風(fēng)水膜除塵器合適的氣量范圍和相對應(yīng)的螺旋通道內(nèi)平均氣速的范圍是通過實驗得到的。當(dāng)使用氣量減少時，會出現(xiàn)除塵器壓力損失上升的現(xiàn)象，這是由于水位自動調(diào)整、平衡后，通道高度處的局部壓力損失增加所致。因此，臥式旋風(fēng)水膜除塵器在灰漿斗全隔開方式下有它的合適的氣量使用范圍，需根據(jù)氣量與壓力損失關(guān)系曲線和除塵系統(tǒng)允許除塵器的壓力損失值來確定。
圖6—29是除塵器壓力損失與螺旋通道氣速的關(guān)系圖。圖中四條曲線的形狀是相似的，只是由于除塵器大小不同、脫水方式不同、除塵器進、出口靜壓孔的位置不同以及螺距水量比的不同等，引起了各條曲線的上下移動。曲線表明，螺旋通道氣速在14～15m/s時，除塵器壓力損失。降低或提高螺旋通道氣速，除塵器壓力損失都會增加。
根據(jù)這些情況，臥式旋風(fēng)水膜除塵器的螺旋通道額定氣速取14.5m/s，11～16m/s為其使用范圍。
合適的螺距水量比，即形成適當(dāng)水膜的連續(xù)供水量與螺旋導(dǎo)流片的螺距的比值是臥式旋風(fēng)水膜除塵器各圈形成水膜的一個控制手段。螺距水量比太大，不能形成完整水膜，降低了除塵效率，并造成螺旋通道內(nèi)的干濕交界面產(chǎn)生積塵；太大時，各圈水膜過于強烈，壓力損失增大。試驗證明以0.5～0.8kg/mm螺距時的螺距水量比較合適。
臥式旋風(fēng)水膜除塵器的灰斗采用全隔開的灰漿斗?？刂七B續(xù)供水量在連續(xù)運行時向第Ⅰ灰漿斗加水，當(dāng)?shù)冖窕覞{斗水位達到平衡時，第Ⅰ灰漿斗就以水膜形式向第Ⅱ灰漿斗連續(xù)供水，以此傳遞，并在后的灰漿斗下部以水封形式溢流排出。當(dāng)除塵器各圈水位平衡時，排出水量與供水量相等。由于連續(xù)供水，以水膜形式順次流到其他灰漿斗，因此各灰漿斗必須保持互不漏水，否則可因灰漿斗內(nèi)水漏到其他斗內(nèi)，使水位自動平衡破壞，不能形成水膜而降低除塵效率。
除塵器的凈化氣體應(yīng)進行脫水處理，通常用旋風(fēng)脫水和檐板脫水。旋風(fēng)脫水是在脫水段設(shè)置一插入管，使除塵后的氣體在脫水段繼續(xù)作旋轉(zhuǎn)運動，在離心力作用下，將它所挾帶的水甩至外殼內(nèi)壁，再落到后一個灰漿斗。脫水后的氣體從中心插入管排出。插入管管口的形式如圖6—30。III型管口由于有較大的擴散管及連接法蘭，對阻擋這部分水進入插入管較有利，且壓力損失也小。
管口的插入深度經(jīng)試驗以350mm為合適。壓力損失隨插入深度的增加略有增加，但數(shù)值不超過5mmH2O。檐板脫水是在脫水段設(shè)上下檐式擋水板，利用進入脫水段的氣流偏側(cè)的特點，挾水氣體先后與上部和下部擋水板相撞，被迫拐彎，利用慣性力使氣水分離。水點為擋水板捕集，積成大水滴后流入灰漿斗。氣體從后一圈螺旋通道切向進入空間較大的脫水段后，速度分布還很不均勻。在通道口的對側(cè)速度較大，氣體挾水較多，而通道口的同側(cè)，速度較低，甚至形成渦流。氣體挾水也較少。因此可把脫水段下部的檐板裝在通道口對側(cè)，使其迎著速度較高且挾水較多的氣體，以提高脫水效果。如把較大的一塊檐板裝在下部效果更好。檐式擋水板的結(jié)構(gòu)如圖6—31。
在生產(chǎn)中有時會引起氣量或供水量突然增加并造成除塵器出口帶水。為阻止此時把水帶入風(fēng)機，在除塵器后的水平管道上裝設(shè)重力泄水管，以保護風(fēng)機。由氣體從除塵器帶出的水，在管道內(nèi)受重力作用而沉于底部緩慢地順氣流方向流動。旋風(fēng)脫水時帶出的水，在插入管內(nèi)旋轉(zhuǎn)1～2螺距后也同樣沉于底部。當(dāng)管底的水流經(jīng)泄水管時，幾乎全被泄水管脫下而不會進入風(fēng)機。
(二)系列
臥式旋風(fēng)水膜除塵器系列，結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計參數(shù)如下：
(1)臥式旋風(fēng)水膜除塵器系列的設(shè)計額定氣量為1500～30000m／s，其間分11個型號。額定螺旋通道氣速(或進口氣速)為14.5m/s，使用氣速范圍為11～16m/s。
(2)橫斷面為倒梨形，內(nèi)芯與外殼直徑比為1：3。三個螺旋圈，等螺距、水平安裝。全隔開式灰漿斗。
(3)螺旋通道長寬比，即通道寬度與螺距之比為O.7～0.8。
(4)脫水方式分檐板和旋風(fēng)兩種。采用檐板脫水時，其出口氣速即使用氣量下氣速為3m/s，兩檐板間氣速為4m/s。
(5)7～11型號的除塵器也可采用旋風(fēng)脫水，其脫水段長度與插入管插入深度比為1：0.645～0.655，其脫水段直徑與喇叭口直徑比為1：0.745～0.755。
(6)除塵器采用定期排灰漿后換水和連續(xù)供水、排水相結(jié)合的操作制度，灰漿排放閥宜用快放閥。
(7)在除塵器后的系統(tǒng)管道水平段內(nèi)，應(yīng)設(shè)置泄水管，以防止系統(tǒng)出口帶水。