第六章-20170303 (1)

1、1.颗粒污染物控制原理 3.电除尘器 4.袋式除尘器 5.湿式除尘器 6.除尘设备的比较和选择 第六章 颗粒污染物控制技术 除尘装置 从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置。从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置。 按分离原理分类按分离原理分类 ： 机械式除尘装置机械式除尘装置 电除尘装置电除尘装置 布袋式除尘装置布袋式除尘装置 湿式除尘装置湿式除尘装置 机械除尘器 机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的 作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有： 重力沉降室重力沉降

2、室 惯性除尘器惯性除尘器 旋风除尘器旋风除尘器 重力沉降室 重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置 气流进入重力沉降室后，流动截面气流进入重力沉降室后，流动截面 积扩大，流速降低，较重颗粒在重积扩大，流速降低，较重颗粒在重 力作用下缓慢向灰斗沉降力作用下缓慢向灰斗沉降 重力沉降室 假定颗粒均匀分布于烟气中假定颗粒均匀分布于烟气中 忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用 纵剖面示意图纵剖面示意图 沉降室的长宽高分别为沉降室的长宽高分别为L L、WW、H H，处理烟气量为，处理烟气量为Q

3、Q 气流在沉降室内的停留时间气流在沉降室内的停留时间 在在t时间内粒子的沉降距离时间内粒子的沉降距离 该粒子的除尘效率该粒子的除尘效率 0 / LWH tL v Q ss cs 0 u Lu LWH hut vQ css c 0 () i hu Lu LW hH Hv HQ c 1.0 () i hH 重力沉降室 重力沉降室 对于对于stokesstokes粒子，重力沉降室能粒子，重力沉降室能100%100%捕集的最小粒子的捕集的最小粒子的d dmin min = = ？ c hH 2 pp s 18 dg u 2 pp 18 即 dg LWH H Q min p 18 Q d gWL min

4、 p 36 Q d gWL 由由于于沉沉降降室室内内的的气气流流扰扰动动和和返返混混的的影影响响，工工程程上上一一般般用用分分 级级效效率率公公式式的的一一半半作作为为实实际际分分级级效效率率 min p 36 Q d gWL 由由于于沉沉降降室室内内的的气气流流扰扰动动和和返返混混的的影影响响，工工程程上上一一般般用用分分 级级效效率率公公式式的的一一半半作作为为实实际际分分级级效效率率 由于沉降室内的气流扰动和返混由于沉降室内的气流扰动和返混 的影响，工程上一般用分级效率的影响，工程上一般用分级效率 公式的一半作为实际分级效率公式的一半作为实际分级效率 或 t = L/V0 =LWH/Q

5、gL Hv18 =d p 0 min 重力沉降室 提高沉降室效率的主要途径提高沉降室效率的主要途径 降低沉降室内气流速度降低沉降室内气流速度 增加沉降室长度增加沉降室长度 降低沉降室高度降低沉降室高度 沉降室内的气流速度一般沉降室内的气流速度一般为为 0.30.32.0 m/s2.0 m/s 不同粉尘的最高允许气流速度不同粉尘的最高允许气流速度 重力沉降室 多层沉降室：使沉降高度多层沉降室：使沉降高度 减少为原来的减少为原来的1/1/（n+1n+1），）， 其中其中n n为水平隔板层数为水平隔板层数 考虑清灰的问题，一般隔考虑清灰的问题，一般隔 板数在板数在3 3以下以下 多层沉降室多层沉降室

6、 1.1.锥形阀；锥形阀；2.2.清灰孔；清灰孔；3.3.隔板隔板 s (1) i u LW n Q 重力沉降室 重力沉降室 重力沉降室的优点重力沉降室的优点 结构简单结构简单 投资少投资少 压力损失小（一般为压力损失小（一般为5050100 Pa100 Pa） 维修管理容易维修管理容易 缺点缺点 体积大体积大 效率低效率低 仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子 例题 在在298 K298 K的空气中，的空气中，NaOHNaOH飞沫用重力沉降室收集。其尺寸为宽飞沫用重力沉降室收集。其尺寸为宽914 cm914 cm，高，高 457

7、 cm457 cm，长，长1219 cm1219 cm。空气的体积流速为。空气的体积流速为1.2 m1.2 m3 3/s. /s. 计算能被计算能被100%100%捕集的最捕集的最 小雾滴的直径。假设雾滴的密度为小雾滴的直径。假设雾滴的密度为1.21 g/cm1.21 g/cm3 3，且雾滴处于，且雾滴处于StokesStokes区域，取区域，取 黏度黏度 解：解：气流水平速度为气流水平速度为sm A Q v/1087. 2 57. 414. 9 2 . 1 2 0 sPa 5 1082. 1 mm gL Hv d p 2 .17102 .17 19.1281. 91021. 1 57. 41

8、087. 21082. 11818 6 3 25 0 min 即为能被即为能被100%100%捕集的最小雾滴直径。捕集的最小雾滴直径。 课堂练习 有一沉降室长有一沉降室长7.0 m7.0 m，高，高12 m12 m，气速，气速30 cm/s30 cm/s，空气温度，空气温度300 K300 K，尘粒密度，尘粒密度 2.5 g/cm2.5 g/cm3 3，空气粘度，空气粘度1.861.861010-5 -5 Pas, Pas, 假设尘粒处于假设尘粒处于StokesStokes区域，求该沉区域，求该沉 降室能降室能100%100%捕集的最小粒径。捕集的最小粒径。 解： m84=m104 . 8=

9、781. 9105 . 2 123 . 01086. 118 = gL Hv18 =d 5- 3 5- p 0 min 惯性除尘器 机理机理 沉降室内设置各种形式的挡板，沉降室内设置各种形式的挡板， 含尘气流冲击在挡板上，气流方含尘气流冲击在挡板上，气流方 向发生急剧转变，借助尘粒本身向发生急剧转变，借助尘粒本身 的惯性力作用，使其与气流分离的惯性力作用，使其与气流分离 冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子 冲击式惯性除尘装置冲击式惯性除尘装置 a a 单级型单级型 b b 多级型多级型 反转式惯性除尘装置反转式惯性除尘装置 a a 弯管型弯管型 b b 百叶窗型百叶窗

10、型 c c 多层隔板型多层隔板型 反转式改变气流方向捕集较细粒子反转式改变气流方向捕集较细粒子 惯性除尘器结构形式 u应用应用 一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘 净化效率不高净化效率不高 一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集101020 m20 m以上的粗颗粒以上的粗颗粒 压力损失压力损失1001001000 Pa1000 Pa 惯性除尘器的应用 旋风除尘器 利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 由进气管、筒体、锥体和排气管等组成由进气管、筒体、锥体和

11、排气管等组成 气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋 旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋 少量气体沿径向运动到中心区域少量气体沿径向运动到中心区域 气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径 向速度向速度 旋风除尘器气流与尘粒的运动 u切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离 心力作用下逐渐移向外壁，到达外壁的尘粒在心力作用下逐渐移向外壁，到达外壁的尘粒在 气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗气流和重力共同作用下

12、沿壁面落入灰斗 u上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时，上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时， 一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上， 到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后 从排出管排出从排出管排出 u切向速度切向速度 外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n n次方次方 V Vt t=V=V0 0* *（D/dD/d0 0）n n 此处此处n n 1 1，称为涡流指数，称为涡流指数 内涡旋的切向速度正比于半径内涡旋的切向速度正比于半径 内外涡旋的界面上气流切向速度最大内

13、外涡旋的界面上气流切向速度最大 交界圆柱面直径交界圆柱面直径 d d0 0= ( 0.6= ( 0.60.7 ) 0.7 ) d de e , , d de e 为排气管直径为排气管直径 T . n V Rconst 0.3 0.14 110.67 283 T nD T / 角速度VRw 旋风除尘器内气流切向速度分布 旋风除尘器内气流切向速度分布 径向速度径向速度 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋 平均径向速度平均径向速度 r r0 0和和h h0 0分别为交界圆柱面的半径和高度，分别为交界圆柱面的半径和高度，m m 轴向速度轴向速度 外

14、涡旋的轴向速度向下外涡旋的轴向速度向下 内涡旋的轴向速度向上内涡旋的轴向速度向上 在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值 r 00 2 Q V r h 旋风除尘器内气流速度分布 在交界面上，离心力在交界面上，离心力F FC C，向心运动气流作用于尘粒上的阻力 ，向心运动气流作用于尘粒上的阻力F FD D 若若 F FC C F FD D ，颗粒移向外壁，颗粒移向外壁 若若 F FC C F FD D ，颗粒进入内涡旋 ，颗粒进入内涡旋 当当 F FC C = = F FD D时，有时，有50%50%的可能进入外涡旋，即除尘效

15、率为的可能进入外涡旋，即除尘效率为50%50% 计算分割直径是确定除尘效率的基础计算分割直径是确定除尘效率的基础 旋风除尘器的除尘效率 对于球形对于球形StokesStokes粒子粒子 分割粒径分割粒径 d dc c确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率 2 3 T0 cpcr 0 3 6 V dd V r 1/2 r 0 c 2 pT0 18 V r d V 1 p 1 c 1exp 0.6931 () n i d d 旋风除尘器的除尘效率 旋风除尘器分级效率曲线旋风除尘器分级效率曲线 旋风除尘器的压力损失旋风除尘器的压力损失 ：局部阻力

16、系数：局部阻力系数 A A：旋风除尘器进口面积：旋风除尘器进口面积 局部阻力系数局部阻力系数 旋风除尘器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8 2 in 1 2 PV 2 e 16 A d u旋风除尘器的压力损失旋风除尘器的压力损失 相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几 何相似放大或缩小，压力损失基本不变何相似放大或缩小，压力损失基本不变 含尘浓度增高，压力损失明显下降含尘浓度增高，压力损失明显下降 操作运行中可以接受的压力损失一般低于操作运行中可以接受的压力损失一般低于2 kPa 2 kPa

17、 例题：已知例题：已知XZTXZT一一9090型旋风除尘器在选取入口速度型旋风除尘器在选取入口速度v v1 1=13m/s=13m/s时，处理气体量时，处理气体量QQ=1.37m=1.37m3 3/s/s。试确定净。试确定净 化工业锅炉烟气（温度为化工业锅炉烟气（温度为423K423K）时的分割直径和压力损失。已知该除尘器筒体直径）时的分割直径和压力损失。已知该除尘器筒体直径0.9m0.9m，排气管直，排气管直 径为径为0.45m0.45m，排气管下缘至锥顶的高度为，排气管下缘至锥顶的高度为2.58m2.58m，423K423K时烟气的粘度时烟气的粘度 （近似取空气的值）（近似取空气的值） =

18、2.4=2.41010 5 5pa pas s。 解解: :假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即v v1 1=13m/s=13m/s， 取内、外涡旋交界圆柱的直径取内、外涡旋交界圆柱的直径d d0 0=0.7 =0.7 d de e，根据式，根据式 （6 65858） 由式由式 （6 6一一5757）得气流在交界面上的切向速度）得气流在交界面上的切向速度 由式（由式（6 66060）计算）计算 62. 0 283 423 )9 . 0(67. 01 1 283 )(67. 01 1 3 . 014. 0 3 . 014

19、. 0 T Dn 0.62 T0 0.9 13 0.70.45 24.92m/s （） v r 00 1.37 0.54m/s 220.70.225 2.58 Q v rh 根据式（根据式（6 66161） 此时旋风除尘器的分割直径为此时旋风除尘器的分割直径为5.31 m5.31 m。 根据式（根据式（6 66363）计算旋风除尘器操作条件下的压力损失：）计算旋风除尘器操作条件下的压力损失：423 K423 K时烟气密度可近似取为时烟气密度可近似取为 5 1/2 r 0 c 22 pT0 6 1818 2.4 100.54 0.7 0.225 2100 24.92 5.31 10 m5.31m

20、 v r d v 3 2 c 2 22 T1 273 1.2930.834kg/m 423 1.37 16/168.33 130.45 11 8.330.83413 22 547Pa （） A d Pv 二二次效应被捕集粒子的重新进入气流次效应被捕集粒子的重新进入气流 在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流 获得捕集，实际效率高于理论效率获得捕集，实际效率高于理论效率 在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，

21、实际效率低于理 论效率论效率 通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应 影响旋风除尘器效率的因素 比例尺寸比例尺寸 在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒 体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。 锥体适当加长，对提高除尘效率有利锥体适当加长，对提高除尘效率有利 排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增 加，一般

22、取排出管直径加，一般取排出管直径d de e= =（0.40.40.650.65）D D。 特征长度特征长度- -亚历山大公式亚历山大公式 旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于ll，筒体和锥体的总高，筒体和锥体的总高 度以不大于五倍的筒体直径为宜。度以不大于五倍的筒体直径为宜。 2 1/3 e 2.3() D ld A 影响旋风除尘器效率的因素 比例尺寸对性能的影响比例尺寸对性能的影响 比例变化比例变化 性能趋向性能趋向 投资趋向投资趋向压力损失压力损失效率效率 增大旋风除尘器直径增大旋风除尘器直径降低降低降低降低提高提高 加长筒体加长筒体稍

23、有降低稍有降低提高提高提高提高 增大入口面积（流量不变）增大入口面积（流量不变）降低降低降低降低 增大入口面积（速度不变）增大入口面积（速度不变）提高提高降低降低降低降低 加长锥体加长锥体稍有降低稍有降低提高提高提高提高 增大锥体的排出孔增大锥体的排出孔稍有降低稍有降低提高或降低提高或降低 减小锥体的排出孔减小锥体的排出孔稍有提高稍有提高提高或降低提高或降低 加长排出管伸入器内的长度加长排出管伸入器内的长度提高提高提高或降低提高或降低提高提高 增大排气管管径增大排气管管径降低降低降低降低提高提高 影响旋风除尘器效率的因素 除尘器下部的严密性除尘器下部的严密性 在不漏风的情况下进行正常排灰在不漏

24、风的情况下进行正常排灰 锁气器 (a)双翻板式 (b)回转式 影响旋风除尘器效率的因素 a.a.直入切向进入式直入切向进入式 b.b.蜗壳切向进入式蜗壳切向进入式 c.c.轴向进入式轴向进入式 进进气方式分气方式分 切向进入式切向进入式 轴向进入式轴向进入式 旋风除尘器结构形式 气流组织分气流组织分 回流式、直流式、平旋式和旋流式回流式、直流式、平旋式和旋流式 多管旋风除尘器多管旋风除尘器 由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除 尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并 联使用的除尘器组联使用的除尘器组 常见的多管除尘器有回流式

25、和直流式两种常见的多管除尘器有回流式和直流式两种 回流式多管旋风除尘器回流式多管旋风除尘器 旋风除尘器结构形式 旋风除尘器的设计 选择除尘器的型式选择除尘器的型式 根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条 件等因素件等因素 根据允许的压力降确定进口气速，或取为根据允许的压力降确定进口气速，或取为 121225 m/s25 m/s 确定入口截面确定入口截面A A，入口宽度，入口宽度b b和高度和高度h h 确定各部分几何尺寸确定各部分几何尺寸 1 2 p v 1 Q Abh v 旋风除尘器的比例尺寸 3/A2/A5 . 2/A75. 1/A A3A2A5 .2A75.1 尺寸名称尺寸名称XLP/AXLP/AXLP/BXLP/BXLT/AXLT/AXLTXLT 入口宽度，入口宽度，b b 入口高度，入口高度，h h 筒体直径，筒体直径，D D 上上3.853.85b b 下下0.70.7D D 3.333.33b b （b=0.3b=0.3D D） 3.853.85b b4.94.9b b 排出筒直径，排出筒直径，d de e 上上0.60.6D D 下下0.60.6D D 0.60.6D D0.60.6D D0.580.58D D 筒体