为了提高含尘气体的处理效果,尤其对小颗粒的分离效果,本文在旋风除尘器研究的基础上,提出了一种新型卧置环流旋风除尘器。该除尘器保留了旋风除尘器结构简单、适用范围广等优点,通过改变结构设计解决了短路流、二次扬尘等问题,有效提高了该除尘器的各方面性能。本文通过结构设计、数值模拟和正交试验法对卧置环流旋风除尘器进行了研究,主要工作如下:对卧置环流旋风除尘器的结构和尺寸进行了设计,得到了初步的几何模型,其中导流筒的设计使之流场更加稳定,降低了流场的湍动性。通过合理假设对模型简化,采用ANSYS Fluent提供的雷诺应力模型(RSM)对卧置环流旋风除尘器内的流场进行了数值模拟研究。在给定入口流速22 m/s的条件下主要分析了速度场和压力场的分布,结果表明:切向速度占据了整体流速的绝大部分,有利于除尘器提高分离效果,轴向速度偏小,但在内外旋流的运动中起到很大作用,径向速度最小,局部位置出现较大值,在导流筒的作用下,降低了其对流场的影响。由于卧式结构较好的对称性,速度和压力分布都表现出良好的对称性,流场稳定性更强。而压力分布在主筒体轴线附近最低,部分区域为负压,沿半径方向增大,在靠近筒壁处达到最大,蜗壳式进气管和狭长的排灰管处压力变化较大,是造成压降的主要原因。在气相流场的研究基础上,采用离散相模型(DPM)对颗粒相运动轨迹进行跟踪研究,结果表明该除尘器对1~5μm的小颗粒分离效率可以达到90%以上,相比于传统旋风除尘器来说有了很大的提高。通过正交实验法与数值模拟技术的结合,以2μm颗粒分级分离效率和压降为评价指标,对该除尘器进气口尺寸A、排灰口尺寸B、排气管直径C、分尘管间距D、导流筒直径E和导流筒长度F六个结构因素的影响进行了研究,结果表明采用综合平衡法得到的卧置环流旋风除尘器的优化结构A3B5C3D4E3F2组合对2μm颗粒的分级分离效率可以达到97.01%,而压降也只有1386 Pa,能够有效处理小颗粒含尘气体的分离问题。