第4章颗粒污染物控制(1)

1、 教学内容: n 机械除尘器 n 电除尘器 n 湿式除尘器 n 过滤式除尘器 n 除尘器的选择与发展 1.教学要求： 要求了解除尘器的类型，包括各种干式和湿式除尘器， 理解和掌握电除尘器、过滤式除尘器设计等。 2. 教学重点 掌握机械除尘器作原理、结构与设计；电除尘器的工 作原理，了解其选型和设计；掌握过滤式除尘器的工 作原理，了解其选型和设计；了解除尘系统的选择设 计与除尘器的发展。 3、教学难点 电除尘器的工作原理，过滤式除尘器的工作原理及设 计。 建议学时数：1012学时 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 湿式除尘装置 干式除尘装置 按分离原理分类 ： 重力除尘装置（机

2、械式除尘装置） 惯性力除尘装置（机械式除尘装置） 离心力除尘装置（机械式除尘装置） 洗涤式除尘装置 过滤式除尘装置 电除尘装置 声波除尘装置 袋式除尘袋式除尘 电除尘电除尘 重力除重力除 尘尘 惯性除尘惯性除尘 湿式除尘湿式除尘 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： 重力沉降室 惯性除尘器 旋风除尘器 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，流动截面积扩大，流速降低，较 重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降 层流式和湍流式两种 假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中 忽略气体浮力，粒子仅受重

3、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L、W、H，处理烟气量为Q 气流在沉降室内的停留时间 在t时间内粒子的沉降距离 该粒子的除尘效率 0 / LWH tL v Q 0 v s u 0 ss cs u Lu LWH hu t vQ 0 () css ic hu Lu LW hH Hv HQ 1.0 () ic hH 对于stokes粒子，重力沉降室能 100%捕集的最小粒子的dmin = ? c hH 2 18 pp s dg u 2 18 pp dg LWH H Q 即 min 36 p Q d gWL n 由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分由于沉降室

4、内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分 级效率公式的一半作为实际分级效率级效率公式的一半作为实际分级效率 gWL Q gL Hv d pp 1818 0 min 提高沉降室效率的主要途径： 降低沉降室内气流速度 增加沉降室长度 降低沉降室高度 沉降室内的气流速度一般为0.32.0m/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 多层沉降室：使沉降高度减 少为原来的1/（n+1），其 中n为水平隔板层数 考虑清灰的问题，一般隔板 数在3以下 (1) s i u LW n Q 多层沉降室多层沉降室 1.锥形阀；锥形阀；2.清灰孔；清灰孔；3.隔隔 板板 湍流模式假定沉降室中气流处于湍

5、流状态，垂直于气流 方向的每个断面上粒子完全混合 宽度为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流过 dx距离的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而 除去 粒子在微元内的停留时间 被去除的分数 对上式积分得 边界条件： 得 因此，其分级除尘效率 0 / s dtdx vdy u 0 p s p dN u dxdy NHv H 0 lnln s p u dx NC v H 0 0 ; ppppL xNNxLNN 0 0 exp() s pLp u L NN v H )exp(1 )exp(11 00 , , Q LWu Hv Lu N N s s p Lp i 重力沉降室的优点 结构

6、简单 投资少 压力损失小（一般为50100Pa） 维修管理容易 缺点 体积大 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 假设通过重力沉降室断面的水平气流的速度V分布是均匀 的，呈层流状态；入口断面上粉尘分布均匀（即每个颗粒 以自己的沉降末端速度沉降，互不影响）；在气流流动方 向上尘粒和气流速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。 （1 1）沉降时间和（最小粒径时的）沉降速度）沉降时间和（最小粒径时的）沉降速度 尘粒的沉降速度为us，沉降室的长、宽、高分别为L、W、 H，要使沉降速度为us的尘粒在沉降室内全部去除，气流 在沉降室内的停留时间t（ ）应大于或等于尘粒 从顶部沉降到

7、灰斗的时间（ ）， 即： s c u H t 0V L t su H V L 0 L H V 0 0 0 0 us W L us V0 W H 净 气 将 代入 ，可求出沉降室能沉降室能100%100%捕集的最捕集的最 小粒径小粒径d dmin min 上式是在理想状况下得到的，实际中常出现反混现象，工 程上常用36代替式中的18，这样理论和实践更接近。室内 的气流速度v0应根据尘粒的密度和粒径确定。一般取0.3 2m/s。 沉降室的设计沉降室的设计: 1).沉降时间 ; 2).沉降速度(按要求沉降的最小颗粒) 3). 沉降室尺寸 18 2 gd u pp s su H V L 0 2 1 0

8、 min 1818 LWg Q gL Hv d pp 0V L t 先按 算出捕集尘粒的沉降速度us， 假设沉降室内的气流速度V0和沉降室高度H（或宽度W）， 而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。 Q=WHV0=WLus 沉降室长度： 沉降室宽度： Q为处理气流量，m3/s 18 2 gd u pp s 0V u H L s 0HV Q W （3 3）设计要求）设计要求 1保证粉尘能沉降，L足够长； 2气流在沉降室的停留时间要大于尘粒沉降所需的时间。 3能100%沉降的最小粒径 （4）设计的主要内容设计的主要内容： 根据粒径dp算出 1）us； 2）初步确定了V0、H ，根据 求长度L。 3）

9、根据进气量Q求宽度w，Q=V0WH. su H V L 0 2 1 min min 1818 gLg Hu g u d p s p s 0V u H L s 1.惯性除尘器机理 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 2.惯性除尘器结构形式 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单级型单级型 b多级型多级型 反转式改变气流方向捕集较细粒子 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 百叶窗型百叶窗型 c c 多层隔板型多层隔板型 弯管惯性除尘弯管惯性除尘 3.

10、惯性除尘器应用 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， 一般只用于多级除尘中的一级除尘， 捕集1020m以上的粗颗粒 压力损失1001000Pa 冲击式冲击式 反转式反转式 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘 粒从气流中分离的装置 。 用来分离粒径大于510m以上的的颗粒物。 工业上已有100多年的历史。 特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作 维修方便，压力损失较大，动力消耗也较大， 可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐 蚀性气体，并可回收干颗粒物。 缺点：效率80%左右，捕集 FD ，颗粒移向外壁 若 FC ,即满足要求，否则按要求重新计 算。 确定型号规格

11、计算压力损失。 经验法：经验法：计算所要求的除尘效率； 选定除尘器的结构型式； 根据选用的除尘器的Vi实验曲线， 确定入口风速Vi； 根据气量Q，入口风速Vi计算进口面积 A； 由旋风器的类型系数 求除尘器筒体直径D，然后便从手册中查到所 需的型号规格。 2 D A k 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件等因素 - 根据允许的压力降确定进口气速，或取为 1225 m/s -确定入口截面A，入口宽度b和高度h - 确定各部分几何尺寸 1 2 p v 1 Q Abh v CLT/A型旋风除尘器的除尘效率为 8O% -98%;进风风速为 12

12、-18m/s;阻力:x型为 860-195OPa, Y型为 740-174OPa, CLT/A型除尘器的分类 CLT/A型单筒旋风除尘器之气体和蜗壳可做成左旋和右旋 两种形式;出风口方式分X型、Y型两种，X型为水平出风，被 处理的气体经蜗壳排出，Y型为上部出风，蜗壳直接与风管 相接 即可。 (2) CILT/ A 型双筒旋风除尘器的出风方式为 X型、Y型两种， X型为水平出风，被处理气体经蜗壳汇集后排出 ，Y型为上部 出风，气体经集风帽汇集排出。 CLT/ A型三筒旋风除尘器只有旁侧进风一种形式，分左 旋 、右旋两种进风位置，出风方式为 X型、Y型两种 。 CLT/ A型四筒旋风除尘器由相反方

13、向的两对旋风筒体和 蜗壳组合而成，只有一种进风位置 (正 中进风)，出风方式分 X型、Y型两种 。 CLT/ A型六筒旋风除尘器由相反方向的 三 对旋风筒体和蜗壳组合而成，只有一种进风位置 (正 中 进风)，出风方式分 X型、Y型两种。 XLP型旁路式旋风除尘器比一般旋风除尘器进气口位置低 ， 使在除尘器顶部有充足 的空间形成上旋 涡并形成粉尘环， 从旁路分离室引至锥体部分，这样有害于除尘效率的二次 气流 ，变成有粉 尘集 聚作用 的上旋涡气流 ;旁路分离室 设计成螺旋形 ，使进人 的含尘气流切向进入锥体，避免 扰乱锥体内壁气流，防止再次尘 化现象 。 按 XLP型旁路式旋风除尘器出风方式分类

14、。X型 (水平 出风，吸出式除尘器位于风机吸人侧，并带有出口蜗壳)， 一般用于负压操作 ;Y型 (上部 出风 ，压人式除尘器位于 风机压人侧)，一般用于正压或负压操作。 按 回旋方 向可分为右回旋 S型和左 回旋 N型两种 ， 两 型号除尘器 有四种组合 型式(XN、XS, YN、YS型)。 按螺旋形旁路分离室分类。XLP/A呈半螺旋形，外形 呈双锥体;XLP/B呈全螺旋形，具有较小圆锥角的单锥体， 锥体较长。试验证明在同样条件下 A型效率高于 B型，同 时A型阻力大于 B型，B型比 A型结构简单，质量小。 按筒体直径分类，有 300mm,420mm, 540mm, 700mm, 820mm,

15、 940mm,1060mm等15种形式. 旋风除尘器的比例尺寸 3/A2/A5 . 2/A75. 1/A A3A2A5 . 2A75. 1 尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/AXLT 入口宽度，b 入口高度，h 筒体直径，D 上3.85b 下0.7D 3.33b （b=0.3D） 3.85b4.9b 排出筒直径，de 上0.6D 下0.6D 0.6D0.6D0.58D 筒体长度，L 上1.35D 下1.0D 1.7D2.26D1.6D 锥体长度，H 上0.50D 下1.00D 2.3D2.0D1.3D 灰口直径，d1 0.296D0.43D0.3D0.145D 进口 速度 为右 值时 的压

16、力损 失 12m/s 700 （600） 5000（420）860（770）440（490） 15m/s 1100 （940） 890（700）1350（1210）670（770） 18m/s1400 （1260） 1450（1150）1950（1740）990（1110） 也可选择其它的结构，但应遵循以下原则 为防止粒子短路漏到出口管，hs，其中s为排气管 插人深度； 为避免过高的压力损失，b（Dde）/2； 为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）3D； 为利于粉尘易于滑动，锥角7o8o； 为获得最大的除尘效率，de/D0.40.5， （H+L）/de810； s/de1； 例 已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度=1.2kg/ m3，允许压力损失 为900Pa。若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。 解：由式（626） 根据表61，5.8 v1 的计算值与表53的气