大气污染控制工程-06颗粒物污染控制技术1.

1、n定义：定义：重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降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分离的除尘装置 0vsu0/LWHtL vQsscs0 u Lu LWHhutvQcssc0 ()ihu Lu LWhHHv HQc1.0 ()ihHn对于对于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 = ?chH2pps18dgu2pp 18即dgLWHHQminp18QdgWLminp36QdgWLn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

2、级效率级效率公式的一半作为实际分级效率minp36QdgWLn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cssc0 ()ihu Lu LWhHHv HQ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.隔板隔板s(1)iu LW nQ0sdd /d /tx vy upp0ppL0 ; xNNxLNNspLp00ex

3、p()u LNNv Hpsp00s11 exp()1 exp() LiNu LNv Hu LWQ0lnlnspu xNCv H psp0ddd Nyu xNHv H0ss0ss0/1/iiiinuWLu L Hvn Hv WnuWLu L Hv0inv HWisnu WLn三种模式的分级效率均可用三种模式的分级效率均可用 均一化均一化n对对Stokes颗粒，分级效率与颗粒，分级效率与 dp 成正比成正比重力沉降室归一化的分级率曲线重力沉降室归一化的分级率曲线a层流无混合层流无混合 b湍流垂直混合湍流垂直混合 c湍流完全混合湍流完全混合1/2s0()uLvH沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲

4、击到挡板沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击到挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离作用，使其与气流分离 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 普通旋风除尘器是由普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥进气管、筒体、锥体和排气管体和排气管等组成等组成 气流沿外壁由上向下旋转运动：气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡外涡旋旋 ；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

5、旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：转：内涡旋内涡旋 气流气流作旋转运动时，作旋转运动时，尘粒尘粒在离心力作用在离心力作用下逐渐移向外壁下逐渐移向外壁到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下下沿壁面落入灰斗沿壁面落入灰斗上涡旋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，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从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，最后从排出管排出排出管排出 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

6、度分布：反比于旋转半径的n次方次方 此处此处n 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 dI = ( 0.61.0 ) de , de 为排气管直径为排气管直径 T.nV Rconst0.30.14110.67283TnDT/ 角速度VRw（2 2）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

7、的半径和高度，m m （3）轴向速度）轴向速度 外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最大值 r0 02QVrh（4 4）压力分布）压力分布 全压和静压径向变化由外壁向轴心逐渐降低全压和静压径向变化由外壁向轴心逐渐降低离心力使轴心的压力比外壁低离心力使轴心的压力比外壁低22FmRPAr ：局部阻力系数：局部阻力系数 A：旋风除尘器进口面积：旋风除尘器进口面积 旋风除尘器型式旋风除尘器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0

8、5.82in12PV2e16Ad 相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构类型相同时，相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构类型相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变几何相似放大或缩小，压力损失基本不变 含尘浓度增高，压力降明显下降含尘浓度增高，压力降明显下降 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2kPa 2kPa 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 在交界面上，离心力在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒，向心运动气流作用于尘粒上的阻力上的阻力FD 若若 FC FD ，颗粒移向外壁，颗粒移向外壁 若若 FC FD

9、，颗粒进入内涡旋，颗粒进入内涡旋 当当 FC = FD时，有时，有50%的可能进入外涡旋，既除的可能进入外涡旋，既除尘效率为尘效率为50% 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，雷思确定后，雷思- -利希特模式计算其它粒子分级效率利希特模式计算其它粒子分级效率 另一种经验公式另一种经验公式23T0cpc r036VddVr1/2r 0c2pT018V rdV1p1c1 exp 0.6931 () nidd2pc2pc(/)1 (/)iiiddddr0 01.370.54m/s22 0.7 0.225 2.58Qvrh40.342

10、31 1 0.67()1 1 0.67(0.9)0.62283283TnD 0.620010100.9()()()13 ()24.92/0.7 0.45nnnTTTTDvdvDvvm sd51/2r 0c22pT061818 2.4 100.54 0.7 0.2252100 24.925.31 10 m5.31mv rdv32c222T 12 7 31 .2 9 30 .8 3 4 k g /m4 2 31 .3 71 6/1 68 .3 31 30 .4 5118 .3 30 .8 3 41 3225 4 7 P a（）AdPv 在较小粒径区间，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘在较小粒径区间

11、，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粒撞向壁面而脱离气流获得捕集, ,实际效率高于理论效率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，实际效率低于理论效率新吹起，实际效率低于理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地控制二次效应 临界入口速度临界入口速度在相同切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘在相同切向速度下，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，效率下降效率愈高；筒体直径过

12、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，一般取排出管直径太小，压力降增加，一般取排出管直径d de e= =（50.65）D D。特征长度（特征长度（natural length）- -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l，筒筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜 21/3e2.3()Dld

13、A 气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度压力损失与含尘浓度的关系压力损失与含尘浓度的关系 0.5aabb100()100bgb0.5abaga100()1000.182a1bb1a100()1000.5aabb100()100bgb0.5abaga100()1000.182a1bb1a100()100cd1/210.013(2.291)PP提高烟气入口流速提高烟气入口流速, ,旋风除尘器分割直径变小，除尘器旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善性能改善 入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新入口流速过大，已沉积的粒子有可能再

14、次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降卷入气流中，除尘效率下降效率最高时的入口速度效率最高时的入口速度 0.5abba100()100QQ1.2p0.20112g( /)3030(m/s(1/)）b DvDb D0.50.51212150(1)()0.32 ()0.28200ttQQ1221212150() ()0.32 ()0.3151710.685 68.5%ttQQ 0.50.083（）0.075因此，切向进入式切向进入式轴向进入式轴向进入式 圆筒式、旁通式圆筒式、旁通式 、扩散式、扩散式 、长锥体式、长锥体式 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

15、式 串联式、并联式串联式、并联式由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又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联使用的除尘器组叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘器组常见的多管除尘器有回流式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 12 pv1QAbhv3/A2/A5 . 2/A75. 1/AA3A2A5 . 2A75. 1尺寸名称尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口宽度，入口宽度，b入口高度，入口高度，h筒体直径，筒体直径，D上上3.85b下下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4

16、.9b排出筒直径，排出筒直径，de上上0.6D下下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度，筒体长度，L上上1.35D下下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，锥体长度，H上上0.50D下下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直径，灰口直径，d10.296D0.43D0.3D0.145D进口进口速度速度为右为右值时值时压力压力损失损失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110） 为为防止

17、粒子短路漏到出口管，防止粒子短路漏到出口管，hs，其中，其中s为排气管插人深度；为排气管插人深度；为避免过高的压力损失，为避免过高的压力损失，b（Dde e）/2；为保持涡流的终端在锥体内部，（为保持涡流的终端在锥体内部，（H+ +L）3D3D；为利于粉尘易于滑动，锥角为利于粉尘易于滑动，锥角7 7o o8 8o o；为获得最大的除尘效率，为获得最大的除尘效率，de e/ /D0.5，（，（H+ +L）/ /de e881010；s/ /de e11；n例题：已知烟气处理量例题：已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度，烟气密度=1.2kg/ m3，允许压力损失为，允许压

18、力损失为900Pa。若选用若选用XLP/B型型旋风除尘器，试求其主要尺寸。旋风除尘器，试求其主要尺寸。n解：由式（解：由式（6 626） 根据表根据表61，5.8 v1 的计算值与表的计算值与表53的气速与压力降数据一致。的气速与压力降数据一致。 Pv2113290016.1m/s5.8 1.2 10v2150000.0863m36003600 16.1220.0863 0.42m/20.0863/20.208m3.333.33 0.208624m624mm0.QAvhAbADb参考参考XLP/B系列；取系列；取D=700mm，e10.60.6700420mm1.71.77001190mm2.

19、32.3 7001610mm0.430.43 700301mmdDLDHDdDSource: www.state.ia.us双区电除尘器双区电除尘器单区电除尘器单区电除尘器n金属丝放出的电子迅速向正极移金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化动，与气体分子撞击使之离子化n气体分子离子化的过程又产生大气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程量电子雪崩过程n远离金属丝，电场强度降低，气远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体体离子化过程结束，电子被气体分子分子(氧气、水蒸气氧气、水蒸气)捕获产生负捕获产生负离子离子n气体离子化区域电晕区气体离子化区域电晕区n自由电

20、子和气体负离子所在区域自由电子和气体负离子所在区域为负离子区，是粒子荷电的电荷为负离子区，是粒子荷电的电荷来源来源开始产生电晕电流所施加的电压开始产生电晕电流所施加的电压管式电除尘器内任一点的电场强度管式电除尘器内任一点的电场强度起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式） 一空气的相对密度一空气的相对密度 m m导线光滑修正系数，无因次，导线光滑修正系数，无因次，0.50.5m m1.010102 2s s， 完全可以忽略不计完全可以忽略不计所以，驱进速

21、度所以，驱进速度p3()pp(1 e)cm/s3dtmqEd43ppp242p11818 1.8 103/3/( )3240610 101（）dmdddp3()edtmpp/(3)qEd/(3)ppqEd2003 ()2pqd Ed(d )(d )dd iiinaxtF xdd iiiaxFu2111 exp()iiiiAQ 21021lniiLiiiiiaddxFuAaLQFu 1. 对于相对介电常数 的电除尘器，计算除尘效率与粒径的关系。解：对粒径 的粒子，电场场强 时，其荷电量为：由公式得粒子的驱进速度为：6,0.060 /s mQ1dm56 10/V m 217003 ()1.88 1

22、02pqd EC175561.88 106 100.033/331.8 10101 exp()1 exp( 0.033 0.060)0.73qm sdAQ 对于所考虑的粒径区间，假设与dp呈线性关系，结果见下dp/ m3.05.010.00.120.480.730.980.9980.999982、某电除尘器实测除尘效率为90%，现欲使其除尘效率提高到99%，集尘板面积应增加多少？解： （1）根据公式（6-34）得：1exp()1exp()ln0.10.5ln0.012,1APAPAAAAAA 目前目前目前新新新目前目前新新新目前QQQQ集尘板面积增加 倍（2）根据公式（6-3

23、5），取k=0.5，则有：1/21/2( ln)( ln0.1)5.3( ln)( ln0.01)4kkAPQAPQAA 目前目前新新新目前所以，得到即，集尘板面积需增加至原来的 倍3、某电除尘器由两个平行的通道组成，每个通道处理气体量相等，其除尘效率为95%。现维持处理气体总量不变，但气流分布发生偏差，三分之二的气体进入第一个通道，另外的气体进入第二通道。其他条件不变时，试计算电除尘器的除尘效率。解： 气体分布均匀时，每个通道的通过率为：120.50.05exp()0.5ln0.052.995APPQAQ 通道通道气体分布不均匀时，各个通道的通过率为：1120.50.

24、53exp()exp()*exp( 2.995)* 0.1057224330.50.53exp()exp()*exp( 2.995)* 0.0111112332*0.10570.0731*0.01110.0043AAPQQAAPQQPPPQ通道通道212所以，设定气流含尘浓度为 ，则有QQQQQQ两式相加，得到0.070.0040.074,92.6%PQQ所以即除尘率为4、某电除尘器除尘效率97%，假如比集尘面积增加三分之一，其他参数与条件不变，除尘效率会达到多少？解： 由公式得0.971 exp()ln0.03141 exp(1)1 exp()3344ln(1)ln0.03330.991AA

25、QQAAQQAQ 当比集尘面积增加三分之一后，有粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1煤粉（飞灰）煤粉（飞灰）0.100.14冲天炉（铁焦比冲天炉（铁焦比10）0.030.04纸浆及造纸纸浆及造纸0.08水泥生产（干法）水泥生产（干法）0.060.07平炉平炉0.06水泥生产（湿法）水泥生产（湿法）0.100.11酸雾（酸雾（H2SO4）0.060.08多层床式焙烧炉多层床式焙烧炉0.08酸雾（酸雾（TiO2）0.060.08红磷红磷0.03飘旋焙烧炉飘旋焙烧炉0.08石膏石膏0.160.20催化剂粉尘催化剂粉尘0.08二级高炉（二级高炉（80生铁

26、）生铁）0.125a.a.圆形线圆形线 b.星形线星形线 c.锯齿线锯齿线 d.芒刺线芒刺线0VPP Fa.飞灰飞灰 b.水泥窑粉尘水泥窑粉尘9、设计捕集燃煤飞灰的电除尘器一台，欲达到99%以上的除尘效率，处理烟气总量为8000m3/min。（1）飞灰比电阻为1.6*1010cm ；（2）飞灰比电阻为2.5*1011cm 。针对以上两种情况，估算总集尘板面积。解： 由教材图6-30，根据飞灰比电阻，可查得飞灰在除尘器中的有效驱进速度。（1）当比电阻为1.6*1010cm 时，e=11.5cm/s=6.9m/min28000ln(1)ln(1 0.99)52776.9eQAm （2）当比电阻为2.5*1011 cm 时，e=5cm/s=3.0m/min28000ln(1)ln(1 0.99)122803eQAm Log10resistivity, cmee11111/ln()ln()A QPn如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高，如果气体