大气污染教案-第五章

1、1大气污染控制工程大气污染控制工程2机械式除机械式除尘尘器器湿湿式除式除尘尘器器电电除除尘尘器器过滤过滤式（袋式）除式（袋式）除尘尘器器除除尘尘器的器的选择与发选择与发展展n掌握各掌握各类类除除尘尘器的工作原理、器的工作原理、结构结构及性能及性能 n能能够进够进行行简单简单除除尘尘器的器的选择选择和和设计设计 n了解目前除了解目前除尘尘器的器的研研究和究和发发展情展情况况3 第五章第五章 机械式除尘机械式除尘第一第一节节 重力沉降室重力沉降室机械式除机械式除尘尘器通常指利用器通常指利用质质量力（重力、量力（重力、惯惯性性力和离心力）的作用使力和离心力）的作用使颗颗粒物粒物与气与气体分离的装体分

2、离的装置，常用的有：置，常用的有： 重力沉降室重力沉降室惯惯性除性除尘尘器器旋旋风风除除尘尘器器45重力沉降室的除尘原理重力沉降室的除尘原理重力沉降室是通重力沉降室是通过过重力作用使重力作用使尘尘粒粒从气从气流中沉流中沉降分离的除降分离的除尘尘装置装置n除除尘尘原理：原理：气气流流进进入重力沉降室后，流入重力沉降室后，流动动截面截面积扩积扩大大，流速降低，流速降低，较较重重颗颗粒在重力作用下粒在重力作用下缓缓慢向灰斗沉降慢向灰斗沉降。 6重力沉降室的简化重力沉降室的简化计计算前的几点算前的几点简简化假化假设设：沉降室沉降室内气内气流流为为柱塞流（柱塞流（气气流速度均流速度均匀匀）；）；气气流水

3、平流速流水平流速为为v0，并并且保持在且保持在层层流范流范围内围内；颗颗粒均粒均匀匀分布于烟分布于烟气气中，中，并并且以且以终终端速度端速度vs独独立沉降；立沉降；在烟在烟气气流流动动方向，粒子和方向，粒子和气气流具有相同速度。流具有相同速度。忽略忽略气气体浮力，粒子体浮力，粒子仅仅受重力和阻力的作用，受重力和阻力的作用，则则其其终终端端沉降速度沉降速度为为：182gdvpps7重力沉降室的除尘效率重力沉降室的除尘效率若沉降室的若沉降室的长宽长宽高分高分别为别为l、b、h，处处理烟理烟气气量量为为qv vqlbhvlt00vsun气气流在沉降室流在沉降室内内的停留的停留时间时间n在在时间时间t

4、内内粒子的沉降距离粒子的沉降距离n则则除除尘尘器器对该对该粒子的除粒子的除尘尘效率效率为为vssscqlbhvvlvtvh0hhqlbvhvlvhhhhcvsscici00 . 18重力沉降室捕集的最小粒子重力沉降室捕集的最小粒子对对于于stokes粒子，重力沉降室能粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的捕集的最小粒子的dmin = ?（理（理论论值值）0 .1182vppqlbgdn 由于沉降室由于沉降室内内的的气气流流扰动扰动和返混的影和返混的影响响，工程上一般取分，工程上一般取分 级级效率效率公式的一半作公式的一半作为实际为实际分分级级效率。效率。则计则计算得到的最小粒子直算得到的最

5、小粒子直径径要要变变大。大。0 . 10vssciqlbvhvlvhhgblqdpv18min182gdvppsgblqdpv36min9设计改善设计改善提高沉降室效率的主要途提高沉降室效率的主要途径径沉降室沉降室内内的的气气流速度一般流速度一般为为0.22.0m/s降低沉降室降低沉降室内气内气流速度流速度增加沉降室增加沉降室长长度度降低沉降室高度降低沉降室高度hvlvhhsci0n几何尺寸：几何尺寸：bhvlvds,;0minn除除尘尘效率：效率：Dblvdisp,10多多层层沉降室：如右沉降室：如右图图（降低沉降室高度）（降低沉降室高度）多多层层沉降室沉降室1.锥锥形形阀阀；2.清清灰孔；

6、灰孔；3.隔板隔板n考考虑清虑清灰的灰的问题问题，一般隔，一般隔板板数数在在3以下以下 使沉降高度使沉降高度减减少少为为原原来来的的1/（n+1），其中），其中n为为水平隔板水平隔板层数层数 设计改善实例设计改善实例n折流板式沉降室：可加折流板式沉降室：可加设设垂直垂直挡挡板板（增加沉降室（增加沉降室长长度）度）11重力沉降室的应用特点重力沉降室的应用特点优优点点结构简单投资少压力损失小（一般为50-100Pa）维修管理容易n缺点缺点体体积积大大效率低效率低仅仅作作为为高效除高效除尘尘器的器的预预除除尘尘装置，除去装置，除去较较大和大和较较重的重的粒子（适合粒子（适合40微米以上微米以上颗颗粒

7、粉粒粉尘尘的去除）的去除）12多层重力沉降室的除尘效率多层重力沉降室的除尘效率P79例例5-1 QnLWus)1(例：一直径为例：一直径为10.9 的单分散相气溶胶通过一的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，宽重力沉降室，宽20CM，长，长50CM，共，共18层，层层，层间距间距0.124CM，气体流速是，气体流速是8.61L/MIN，并观测，并观测到其操作效率为到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层才能。问需要设置多少层才能得到得到80%的操作效率。的操作效率。13m解：多层沉降室的除尘效率公式解：多层沉降室的除尘效率公式为：为：14QnLWus)1(11nn11188 .0649.0n2

8、.21n即需即需设设置置22层层隔板才能得到隔板才能得到80%的效率的效率152、惯性除尘器、惯性除尘器惯惯性除性除尘尘器除器除尘尘机理机理使含尘气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯使含尘气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力（离心力）作用，使其与气流分离。（性力（离心力）作用，使其与气流分离。（ 沉降沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上；设置弯道，使气流方向改变）；设置弯道，使气流方向改变）16惯惯性除性除尘尘器器结构结构形式形式冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子反转式改变气流方向捕集较细粒子冲冲击击式式惯惯性除性除尘尘装置装置a单级

9、单级型型 b多多级级型型反反转转式式惯惯性除性除尘尘装置装置a a 弯弯管型管型 b b 百叶窗型百叶窗型 c c 多多层层隔板型隔板型17惯惯性除性除尘尘器器应应用特点（用特点（优优缺点）缺点）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初级除尘，捕集1020m以上的粗颗粒压力损失1001000Pa尤其不适合净化粘结性和纤维性粉尘，容易造成堵塞。适合安装在烟道上使用183、旋风除尘器、旋风除尘器1920旋风除尘器作用原理旋风除尘器作用原理 利用旋利用旋转气转气流流产产生的离心力（生的离心力（还还包括重力）使包括重力）使尘尘粒粒从气从气流中分离的装置。流中分离的

10、装置。 普通旋普通旋风风除除尘尘器是由器是由进气进气管管、筒体、筒体、锥锥体和排体和排气气管等管等组组成成 气气流沿外壁由上向下旋流沿外壁由上向下旋转运转运动动：外：外涡涡旋旋 旋旋转气转气流在流在锥锥体底部体底部转转而向而向上沿上沿轴轴心旋心旋转转：内涡内涡旋旋少量少量气气体体运动运动到上到上顶顶盖盖处处，直接直接从从排出管排出：上排出管排出：上涡涡旋旋气气流流运动运动包括切向、包括切向、轴轴向和向和径径向：切向速度、向：切向速度、轴轴向速度和向速度和径径向速度向速度 21旋旋风风除除尘尘器器内气内气流流与尘与尘粒的粒的运动运动：切向速度切向速度决决定定气气流流质质点离点离心力大小，心力大小

11、，颗颗粒在离心力作粒在离心力作用下逐用下逐渐渐移向外壁移向外壁到到达达外壁的外壁的尘尘粒在粒在气气流和流和重力共同作用下沿壁面落入重力共同作用下沿壁面落入灰斗灰斗因此因此颗颗粒物主要是在外粒物主要是在外涡涡旋中被去除的旋中被去除的22旋旋风风除除尘尘器器内气内气流流与尘与尘粒的粒的运动运动：切向速度切向速度决决定定气气流流质质点离点离心力大小，心力大小，颗颗粒在离心力作粒在离心力作用下逐用下逐渐渐移向外壁移向外壁到到达达外壁的外壁的尘尘粒在粒在气气流和流和重力共同作用下沿壁面落入重力共同作用下沿壁面落入灰斗灰斗因此因此颗颗粒物主要是在外粒物主要是在外涡涡旋中被去除的旋中被去除的23外外涡涡旋的

12、切向速度分布：反比于旋旋的切向速度分布：反比于旋转转半半径径的的n次方次方 此此处处n 1，称为涡称为涡流指流指数数 切向速度切向速度.nTV Rconst0.30.14110.67283TnD / TVRw角速度旋风除尘器内部气流速度解析旋风除尘器内部气流速度解析1内涡内涡旋的切向速度正比于半旋的切向速度正比于半径径 内内外外涡涡旋的界面上旋的界面上气气流切向速度最大流切向速度最大 交界交界圆圆柱面直柱面直径径 dI = ( 0.6-1.0 ) de , de 为为排排气气管直管直径径 24旋旋风风除除尘尘器器内气内气流的切向速度分布流的切向速度分布25旋风除尘器内部气流速度解析旋风除尘器内

13、部气流速度解析2 2径径向速度向速度 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋平均径向速度 r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m 002rQVr hn轴轴向速度向速度外外涡涡旋的旋的轴轴向速度向下向速度向下内涡内涡旋的旋的轴轴向速度向上向速度向上在在内涡内涡旋，旋，轴轴向速度向上逐向速度向上逐渐渐增大，在排出管底部增大，在排出管底部达达到最大到最大值值 26压压力分布力分布：从图可以看出，全压和静压沿径向变化较大。由外壁向轴心逐渐降低，轴心最低，且为负值，并一直延伸至灰斗。气流压力沿径向的这种变化，不是因摩擦而主要是因离心力引起的。27旋风除尘器压力损失旋风除尘器压力损失 ：局部阻力

14、系数 A：旋风除尘器进口面积 212inPV216eAd旋旋风风除除尘尘器型器型式式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.828旋风除尘器除尘效率旋风除尘器除尘效率计算分割直径是确定除尘效率的基础 在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD n若 FC FD ，颗粒移向外壁n若 FC FD ，颗粒进入内涡旋n当 FC = FD时，外力平衡，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50% 惯惯性离心力性离心力FC阻力阻力FD d dc c确定后，雷思一利希特模式确定后，雷思一利希特模式计计算其算其它它粒子的分粒子的分级级效率效率 另一另一种经验种经验公式

15、公式旋旋风风除除尘尘器的除器的除尘尘效率（效率（续续）对于球形Stokes粒子分割粒径230036TcpcrVdd Vr1/202018rcpTV rdV 22(/)1(/)picipicdddd)(6931.0exp111ncpidd30旋风除尘器旋风除尘器旋旋风风除除尘尘器分器分级级效率曲效率曲线线 31影影响响旋旋风风除除尘尘器效率的因素器效率的因素 321、二次效应由于气流返混，被捕集的粒子重新进入气流，造成除尘器效率下降的现象。（发生在较大粒径区间）在在较较小粒小粒径区间内径区间内，理，理应应逸出的粒子由于聚集逸出的粒子由于聚集或被或被较较大大尘尘粒撞向壁面而粒撞向壁面而脱脱离离气气

16、流流获获得捕集，得捕集，实实际际效率高于理效率高于理论论效率效率在在较较大粒大粒径区间径区间，粒子被反，粒子被反弹弹回回气气流或沉流或沉积积的的尘尘粒被重新吹起，粒被重新吹起，实际实际效率低于理效率低于理论论效率效率通通过环状雾过环状雾化器化器将将水水喷喷淋在旋淋在旋风风除除尘尘器器内内壁上壁上，能有效地控制二次效，能有效地控制二次效应应 332、除尘器的比例尺寸n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。n锥体适当加长，对提高除尘效率有利n排出管直径愈小则分割直径愈小，即除尘效率愈高dI = ( 0.6-1.0 ) de1/202018

17、rcpTV rdV34比例尺寸对性能的影响比例比例变变化化性能性能趋趋向向投投资趋资趋向向压压力力损损失失效率效率增大旋增大旋风风除除尘尘器直器直径径降低降低降低降低提高提高加加长长筒体筒体稍有降低稍有降低提高提高提高提高增大入口面增大入口面积积（流量不（流量不变变）降低降低降低降低增大入口面增大入口面积积（速度不（速度不变变）提高提高降低降低降低降低加加长锥长锥体体稍有降低稍有降低提高提高提高提高增大增大锥锥体的排出孔体的排出孔稍有降低稍有降低提高或降低提高或降低减减小小锥锥体的排出孔体的排出孔稍有提高稍有提高提高或降低提高或降低加加长长排出管伸入器排出管伸入器内内的的长长度度提高提高提高或

18、降低提高或降低提高提高增大排增大排气气管管管管径径降低降低降低降低提高提高353、除尘器下部的严密性n要保证除尘器在不漏风的情况下进行正常排灰 锁气锁气器器 (a)(a)双双翻板式翻板式 (b)(b)回回转转式式 364、烟尘的物理性质n粉尘的粒径和密度n粉尘的粒径越大，离心力与阻力间的差值越大，越容易被捕集，除尘效率高；n粉尘的密度越大，分割粒径越小，除尘效率高。 1/202018rcpTV rdV 230036Tc pc rVddVr 230036Tc pcrVdd Vr 375、操作变量n烟气的温度与入口流速n温度升高，气体粘度增大，分割粒径增大，除尘效率下降。n提高烟气入口流速，旋风除

19、尘器分割直径变小，除尘器性能改善；入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降。n旋风除尘器适宜的入口速度一般为12-20m/s。 1/202018rcpTV rdV影影响响旋旋风风除除尘尘器效率的因素器效率的因素 38旋风除尘器的结构形式旋风除尘器的结构形式按按进气进气方式分方式分 n切向切向进进入式：直入式、入式：直入式、蜗壳蜗壳式式n轴轴向向进进入式入式 39 a. 直入切向进入式直入切向进入式 b. 蜗壳切向进入式蜗壳切向进入式 c. 轴向进入式轴向进入式 40直入式直入式入口管外壁与筒体相切，阻力为入口管外壁与筒体相切，阻力为1000Pa左右；左右；蜗壳式

20、蜗壳式则是入口管内壁与筒体相切，后者的入则是入口管内壁与筒体相切，后者的入口气流距筒体外壁更近，有利于提高除尘效率，口气流距筒体外壁更近，有利于提高除尘效率，并使进口处阻力减小，但除尘器体积有所增大。并使进口处阻力减小，但除尘器体积有所增大。轴向式轴向式入口装有导流叶片使气流旋转，与前两入口装有导流叶片使气流旋转，与前两者相比，在相同压力损失下，能处理约者相比，在相同压力损失下，能处理约3倍的倍的气体量，气体量，适用于多管旋风除尘器或处理大气量适用于多管旋风除尘器或处理大气量的场合的场合41多管旋风除尘器多管旋风除尘器 n由多个相同构造形状由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除和尺寸的小型旋风除

21、尘器（又叫旋风子）尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并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。 42多管旋风除尘器多管旋风除尘器 通常通常并联并联几十到几百几十到几百个个旋旋风风子，旋子，旋风风子的直子的直径径一般一般为为250mm；在使用多管旋在使用多管旋风风除除尘尘器的器的时时候，尤其要注意使候，尤其要注意使进进入各入各个个旋旋风风子的子的气气流均流均匀匀分布分布 ；一般采用一般采用铸铁铸铁或陶瓷材料，耐磨或陶瓷材料，耐磨损损、耐腐、耐腐蚀蚀，可可处处理含理含尘浓尘浓度高的度高的气气体，可有效分离体，可有效分离5-10m的粉的粉尘尘。43旋风除尘器的型号说明旋风除尘器的型号说

22、明XZT一一9.0型旋型旋风风除除尘尘器器直流（筒式）旋直流（筒式）旋风风除除尘尘器，器，筒体直筒体直径径900mm44旋风除尘器的设计旋风除尘器的设计1 1、选选择择除除尘尘器的器的结构结构形式形式 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 2、根据允根据允许许的的压压力降确定力降确定进进口口气气速，或取速，或取 12-20 m/s3、确定入口截面确定入口截面A，入，入 口口宽宽度度b和高度和高度h 4、确定各部分几何尺寸确定各部分几何尺寸 5、根据分、根据分级级效率求效率求总总效率效率6、核算、核算压压力力损损失失 12 pv1QAbhv45旋风除尘器

23、旋风除尘器各部分几何尺寸各部分几何尺寸46旋风除尘器旋风除尘器各部分几何尺寸各部分几何尺寸1、筒体直径、筒体直径D : 一般取一般取1501000mm2、入口尺寸、入口尺寸: 通常为矩形，设面积为通常为矩形，设面积为A，宽，宽b，高，高h k一般为一般为0.070.3，h/b通常为通常为14，即狭长型入口，即狭长型入口3、筒体高（长）度、筒体高（长）度L : 多取（多取（0.82）D4、锥体高（长）度、锥体高（长）度H和锥角和锥角 : H多在多在2D左右，锥角约左右，锥角约2030, L+H不超过不超过5D5、排气管直径、排气管直径d : 一般为（一般为（0.40.66）D6、排尘口直径、排尘口直径dc : 一般为（一般为（0.71）d7、排气管插入深度、排气管插入深度s : 一般应在入口下端，防止含尘一般应在入口下端，防止含尘气流被直接排出气流被直接排出.47旋风除尘器的应用特点旋风除尘器的应用特点优优点：点：1、结构简单结构简单，造价低，造价低2、维维修保修保养养方便方便3、可耐、可耐400 高高温温4、耐磨、耐磨损损，耐腐，耐腐