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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了干式多级螺旋过滤精准除尘方法与装置，将除尘器分为三个主要部分：旋流吸尘区、螺旋筛网除尘区、滤芯横置除尘区，采用旋流分离大粒径粉尘，螺旋筛网保证旋流继续存在的同时，拦截中粒径粉尘，横置滤筒过滤小粒径粉尘的多级协同控除尘方法，大幅减小干式除尘器体积的同时，实现以粉尘粒径分级处理为导向的高效精准除尘；空气放大器与轴流风机形成双级吸尘动力，含尘气流首先通过离心叶轮形成的旋流分离区，大于100μm的粉尘沿筛网与筒壁的缝隙前进并通过重力作用逐渐沉降，与离心叶轮同轴的螺旋筛网除尘区，通过三层不同孔径的筛网拦截30‑100μm的粉尘，最后含尘气流通过横置滤筒，高效过滤30μm以下的粉尘，并通过环形反喷吹装置实现清灰。该装置综合三种除尘方法的优势，将粉尘粒径分为三级进行处理，形成了大粒径沉降‑中粒径拦截‑小粒径过滤的粉尘治理体系，可在显著降低干式除尘器体积的同时，提高除尘器除尘效率，减少能耗，为除尘器在工业场所多场景的应用提供新思路，具有广泛适用性。

主权项：1.干式多级螺旋过滤精准除尘方法与装置，其特征在于：将除尘器分为三个部分，包括旋流吸尘区1、螺旋筛网除尘区2、滤芯横置除尘区3，分别采用离心叶轮产生旋流分离大粒径粉尘，螺旋筛网保证旋流继续存在的同时，拦截中粒径粉尘，横置滤筒过滤小粒径粉尘的多级协同控除尘方法将粉尘根据粒径进行分级处理，同时该除尘系统采用风机前置及空气倍增的方法提供收尘动力，在缩小除尘器体积的同时，保证吸风量，干式多级螺旋过滤除尘方法具体包括以下步骤：a.除尘器布置：除尘器由于采用多级除尘的方式较传统袋式或滤筒除尘器体积更小，因此可实现移动式安装，也可根据需要将其安装在产尘点附近，同时根据工作场所风流运移规律调整吸风口与产尘点的距离至适当位置；b.含尘气流吸入：采用空气放大与离心叶轮风机双重吸尘的方法，空气放大器位于吸风口前端集尘罩处，压缩空气入口101可外接工作场所供气管路，接入的压缩空气经环形气流室102，由出气孔103排出，形成高速运动的贴壁气流，在进入引流室105后高压气体后部产生负压；吸风流由含尘气体入口104进入，在入口104处有渐缩的集流罩，使通风面积减小、风速增加，在提高吸尘范围的同时增大吸风量；所述出气孔103直径为0.02-0.15mm，供气压力为0.4-2MPa，气流放大倍率达50倍；根据需要调整除尘器防爆风机202功率，防爆电机202位于除尘器的中心位置，带动离心叶轮201旋转产生负压为除尘器提供主动力；c.旋流分离：含尘气流经离心叶轮201带动由水平流转变为旋流，同时粉尘经离心叶轮分离，大于100μm的粉尘颗粒在除尘叶轮的离心作用下沿筛网与筒壁的缝隙前进，最终因重力作用沉降；所述离心叶轮201采用弧形前盘及平板叶片，叶片出口角β满足以下公式： 式中，PT——除尘叶轮理论全压，Pa；u1——叶轮进口处圆周速度，ms；u2——叶轮进口处圆周速度，ms；c1u——叶轮进口处切向分速度，ms；c2u——叶轮出口处切向分速度，ms；c2r——叶轮出口处径向分速度，ms；β——叶片出口角，rad。为达到最佳旋流效果，叶片出口角β为45°；旋风分离除尘效率随粉尘粒径的增大而增大，对于粒径在100μm以上的粉尘，除尘效率达90％以上，这说明旋流除尘作为单一除尘方法时，难以满足实际需求；d.螺旋筛网拦截：动态螺旋筛网叶片螺旋连接在动轮轴筒上，与离心叶轮201共轴，且螺旋中轴由防爆电机延伸。筛网选用金属复合型材料，具备耐高温、耐腐蚀、高效截尘等优点，筛网孔隙与表面光滑。螺旋筛网共有四层，随着层数递增每层孔径逐渐减小，分别为140目、230目与400目，为保证拦截效果每层筛网间距20cm，螺旋角度为60°；螺旋筛网除尘区2通过拦截与重力作用，有效去除30-100μm的粉尘，除尘效率达93％；e.滤芯横置除尘：含尘气流经旋风分离与螺旋拦截后进入滤芯横置除尘区3，滤筒302采用为中空桶状结构，底部为封闭区域，采用横置安装，含尘气流从滤筒左侧进入，入口直径60cm，过滤后的气体从筒体流出；过滤材料由聚四氟乙烯覆膜制成，具有疏水、高效、易更换的特点，防止了在潮湿环境中发生糊袋、堵塞现象，由于在前两个除尘区域中已去除大部分大于30μm粒径的粉尘颗粒，可有效防止大颗粒粉尘短时间在滤膜表面大量堆积，有效提升了滤膜的使用时间，减少了更换与维护频率；余下的主要为粒径在30μm以下的粉尘颗粒，所述滤料具有很高的净化效率，效率可达96％，运行稳定；同时，滤筒除尘区3不受风量波动影响，在允许风速范围内，风速越大，过滤效果越好，除尘效率越高；过滤阻力与过滤除尘效率可由下式计算： 式中，η0——过滤效率；β——过滤层填充率；H——过滤层厚度；a——纤维半径；ΔP0——压力降；μ——空气粘性系数；V0——气流进入过滤层前的速度；f.反喷吹清灰：反喷吹装置301围绕圆柱形滤料出口设置，为防止喷吹喷嘴出现堵塞采用防堵喷嘴，该喷嘴可在不使用时将喷嘴出口关闭，进行喷吹操作时高速空气使反堵装置抬起从而将喷嘴出口打开；所述反喷吹装置301共有6个喷头，按圆周方向均匀布置，将脉冲喷头压力设置为1.06×105Pa，脉冲气流宽度设置为0.8s；当滤筒前后压降超过800Pa时进行喷吹操作；一种采用所述除尘方法的干式多级螺旋过滤除尘装置，其特征在于：将除尘器分为3个部分，分别是旋流吸尘区1、螺旋筛网除尘区2、滤芯横置除尘区3，整体结构为圆筒形，整体长度为2.2m，主体直径为1m；旋流吸尘区1长0.5m，其中空气放大器长0.4m，除尘叶轮段长0.3m，螺旋筛网除尘区长1m，螺旋筛网段长0.8m，筛网直径为0.6m；高效圆柱滤筒过滤除尘区3长0.5m，其中滤筒长0.4m；所述空气放大器包括:压缩空气入口101、环形气流室102、出气小孔103、含尘气体入口104、引流室105、扩张室106。所述含尘空气入口直径40cm，长7cm，空气放大器为渐缩结构，渐缩角为60°，引流室105长5cm，扩张室106长8cm，扩张角度为171°，压缩空气入口101直径6cm，出气小孔103直径0.15mm；所述螺旋筛网除尘区2包括：离心叶轮201、防爆电机202、螺旋筛网203、集尘箱204、叶轮进口205、叶轮出口206、叶片207、筛网208、旋转轴209、所述离心叶轮201采用平板叶片，叶片出口角为45°，叶轮进口直径为32cm，叶轮出口直径为60cm，叶片长13cm，共8片平均分布；螺旋筛网203共有三层固定在旋转轴209之上，筛网208分别为140目、230目与400目，为保证拦截效果每层筛网间距20cm，螺旋角度为60°；集尘箱204开口处距筛网区入口处20cm，集尘箱倾斜角度为135°；所述滤芯横置除尘区3包括：反喷吹装置301、滤筒302、所述反喷吹装置301由6个喷头组成，它们按照圆周方向均匀布置在滤料的外围，脉冲喷头的压力被精确设置为1.06×105Pa；脉冲气流的宽度设置为0.8秒，滤筒302采用为中空桶状结构，底部为封闭区域，采用横置安装，含尘气流从滤筒左侧进入，入口直径60cm，过滤后的气体从筒体流出。

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