卧式旋风水膜除尘器全套CAD图
(一)原理和结构
卧式旋风水膜除尘器的结构见图。它具有横置筒形的外壳和横断面为倒梨形的内芯，在外壳和内芯之间有螺旋导流片，筒体的下部接灰浆斗。
含尘气体由一端沿切线方向进入除尘器，并在外壳、内芯间沿螺旋导流片作螺旋状流动前进，最后从另一端排出。每当含尘气体经一个螺旋圈下适宜的水面时，沿着气流方向把水推向外壳外壁上，使该螺旋圈形成水膜。当含尘气体经各螺旋圈后，除尘器各螺旋圈也就形成了连续的水膜。
卧式旋风水膜除尘器的除尘原理是当含尘气体呈螺旋状前进时，借离心力的作用使位移到外壳的尘粒被水膜粘附。另外，气体每次冲击水面时，也有清洗除尘作用，较细的尘粒为气体多次冲击水面而产生的水滴与泡沫所粘附和凝集而被捕集，或沉入水面，或为离心力甩向器壁后又被水膜除去。因此，卧式旋风水膜除尘器不仅能除去10um以上的尘粒，而且能捕集更细小的尘粒，因而具有较高的除尘效率。卧式水膜除尘器适用于非粘固性及非纤维性粉尘，对具有较细尘粒及高浓度的系统也适用，常用于常温和非腐蚀性的场合。 卧式旋风水膜除尘器之所以有较高的除尘效率，是在于各螺旋圈外壳内壁形成完整的水膜和气体对各圈水面的冲击，以及产生大量的水滴与泡沫。为了达到上面的条件，要求有合理的横断面及各螺旋圈下都具有合适的水位即有合适的通道速度。
合理的横断面是为了使水和微尘粒能充分地接触。为此，断面下部的水击部分应为上大下小的半径，使气体与水面接触能产生较大的离心力，从而对水面产生较大的水击现象。但半径相差过大，含尘气体与水接触时间反而减少，水击产生的水气紊乱情况就会减弱。另外，上下两半径相差过大会造成两侧联接圆弧趋向于直线，不利于在较小的气体速度下水膜的相对稳定，而为形成相对稳定的水膜，势必增加能量，故一般采用倒梨形的横断面。
外壳内壁上的水膜，能使由于离心力而移到外壳内壁的尘粒被粘附。同样，在水膜附近作布朗运动的微尘粒，只要与水膜相接触，也被水膜所粘附，因而避免和减少了被气体再次把粉尘带出。可见水膜能否在内壁上完全地形成，对除尘效率影响很大。水膜如果在内壁上没有被充分形成，使尘粒和水进一步混合，让带水的微尘粒被水膜捕集，必然会使部分粉尘随气体带出。
在除尘器已定的条件下，除尘器内的水位高低是形成水膜的关键。水位过高，水膜厚且强烈，致使压力损失过大；水位过低，水膜形不成。对于一个型号的除尘器，当气量已定时，螺旋通道的气速是固定不变的，随着水位的变化将出现不同的通道高度，则得到相应的平均通道气速。此时水膜形成与否，由此时的平均通道气速而定。
控制某一风量，并以某一供水量连续加入灰浆斗内，使灰浆斗内水位不断提高。在通道高度大于合适的通道商度时，水膜不能形成。随着水位的提高，水位接近合适的通道高度时，水膜即逐渐形成，但不完整。此时以水膜形式排出水量尚小于连续供水量，水位仍在上升。当水位达到合适的通道高度时。即得到了合适的平均通道气速，此时形成了完整的水膜，以水膜形式排出水量同连续供水量相等，水位在通道高度处保持不变。除尘器在合适的平均通道气速下长期运行，这个平衡称为自动平衡。
当气量变小时，在原通道高度下就形不成水膜。此时，灰浆斗只有进水，促使水位上升，通道高度变小。当达到新气量相应的合适通道高度时，水膜形成。待排出水量同连续供水墙相等时，水位在新的气量下达到新的平衡。同样，当气量变大时，也能得到一个新的平衡。因此，它能自动调整合适的通道高度，在使用中适应气量的变化。
当含尘气体速度偏小时，在最不利的横断面顶点处，尘粒和水膜由于离心力小于重力而降落，尘粒不能达到外壳内壁，水膜中断。根据计算分析，为使每一质点，水滴能克服重力对它们的影响而不致降落，并能有足够厚度的水膜(一般为5mm)，不同半径R的最小气体速度。
对于一个合理的断面，当采用的气速大于Umin时，一般水膜均能相对稳定形成，水膜呈湍流状态。Re大于2320。
卧式旋风水膜除尘器合适的气量范围和相对应的螺旋通道内平均气速的范围是通过实验得到的。当使用气量减少时，会出现除尘器压力损失上升的现象，这是由于水位自动调整、平衡后，通道高度处的局部压力损失增加所致。因此，卧式旋风水膜除尘器在灰浆斗全隔开方式下有它的合适的气量使用范围，需根据气量与压力损失关系曲线和除尘系统允许除尘器的压力损失值来确定。
图6—29是除尘器压力损失与螺旋通道气速的关系图。图中四条曲线的形状是相似的，只是由于除尘器大小不同、脱水方式不同、除尘器进、出口静压孔的位置不同以及螺距水量比的不同等，引起了各条曲线的上下移动。曲线表明，螺旋通道气速在14～15m/s时，除尘器压力损失最低。降低或提高螺旋通道气速，除尘器压力损失都会增加。
根据这些情况，卧式旋风水膜除尘器的螺旋通道额定气速取14.5m/s，11～16m/s为其使用范围。
合适的螺距水量比，即形成适当水膜的连续供水量与螺旋导流片的螺距的比值是卧式旋风水膜除尘器各圈形成水膜的一个控制手段。螺距水量比太大，不能形成完整水膜，降低了除尘效率，并造成螺旋通道内的干湿交界面产生积尘；太大时，各圈水膜过于强烈，压力损失增大。试验证明以0.5～0.8kg/mm螺距时的螺距水量比较合适。
卧式旋风水膜除尘器的灰斗采用全隔开的灰浆斗。控制连续供水量在连续运行时向第Ⅰ灰浆斗加水，当第Ⅰ灰浆斗水位达到平衡时，第Ⅰ灰浆斗就以水膜形式向第Ⅱ灰浆斗连续供水，以此传递，并在最后的灰浆斗下部以水封形式溢流排出。当除尘器各圈水位平衡时，排出水量与供水量相等。由于连续供水，以水膜形式顺次流到其他灰浆斗，因此各灰浆斗必须保持互不漏水，否则可因灰浆斗内水漏到其他斗内，使水位自动平衡破坏，不能形成水膜而降低除尘效率。
除尘器的净化气体应进行脱水处理，通常用旋风脱水和檐板脱水。旋风脱水是在脱水段设置一插入管，使除尘后的气体在脱水段继续作旋转运动，在离心力作用下，将它所挟带的水甩至外壳内壁，再落到最后一个灰浆斗。脱水后的气体从中心插入管排出。插入管管口的形式如图6—30。III型管口由于有较大的扩散管及连接法兰，对阻挡这部分水进入插入管较有利，且压力损失也小。
管口的插入深度经试验以350mm最为合适。压力损失随插入深度的增加略有增加，但数值不超过5mmH2O。檐板脱水是在脱水段设上下檐式挡水板，利用进入脱水段的气流偏侧的特点，挟水气体先后与上部和下部挡水板相撞，被迫拐弯，利用惯性力使气水分离。水点为挡水板捕集，积成大水滴后流入灰浆斗。气体从最后一圈螺旋通道切向进入空间较大的脱水段后，速度分布还很不均匀。在通道口的对侧速度较大，气体挟水较多，而通道口的同侧，速度较低，甚至形成涡流。气体挟水也较少。因此可把脱水段下部的檐板装在通道口对侧，使其迎着速度较高且挟水较多的气体，以提高脱水效果。如把较大的一块檐板装在下部效果更好。檐式挡水板的结构如图6—31。 在生产中有时会引起气量或供水量突然增加并造成除尘器出口带水。为阻止此时把水带入风机，在除尘器后的水平管道上装设重力泄水管，以保护风机。由气体从除尘器带出的水，在管道内受重力作用而沉于底部缓慢地顺气流方向流动。旋风脱水时带出的水，在插入管内旋转1～2螺距后也同样沉于底部。当管底的水流经泄水管时，几乎全被泄水管脱下而不会进入风机。
(二)系列
卧式旋风水膜除尘器系列，结构形式和设计参数如下：
(1)卧式旋风水膜除尘器系列的设计额定气量为1500～30000m／s，其间分11个型号。额定螺旋通道气速(或进口气速)为14.5m/s，使用气速范围为11～16m/s。
(2)横断面为倒梨形，内芯与外壳直径比为1：3。三个螺旋圈，等螺距、水平安装。全隔开式灰浆斗。
(3)螺旋通道长宽比，即通道宽度与螺距之比为O.7～0.8。
(4)脱水方式分檐板和旋风两种。采用檐板脱水时，其最大出口气速即最大使用气量下气速为3m/s，两檐板间最大气速为4m/s。
(5)7～11型号的除尘器也可采用旋风脱水，其脱水段长度与插入管插入深度比为1：0.645～0.655，其脱水段直径与喇叭口直径比为1：0.745～0.755。
(6)除尘器采用定期排灰浆后换水和连续供水、排水相结合的操作制度，灰浆排放阀宜用快放阀。
(7)在除尘器后的系统管道水平段内，应设置泄水管，以防止系统出口带水