第06章_颗粒物污染控制技术

1、n机械除尘器机械除尘器n电除尘器电除尘器n湿式除尘器湿式除尘器n过滤式除尘器过滤式除尘器n除尘器的选择与发展除尘器的选择与发展n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 湿式除尘装置湿式除尘装置 干式除尘装置干式除尘装置 n按分离原理分类按分离原理分类 ： 重力除尘装置（机械式除尘装置）重力除尘装置（机械式除尘装置） 惯性力除尘装置（机械式除尘装置）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）离心力除尘装置（机械式除尘装置） 洗涤式除尘装置洗涤式除尘装置 过滤式除尘装置过滤式除尘装置 电除尘装置电除尘装置 声波除

2、尘装置声波除尘装置 n机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心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：力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：重力沉降室重力沉降室惯性除尘器惯性除尘器旋风除尘器旋风除尘器n重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离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的除尘装置 n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作用下缓慢向灰斗沉降 n层流式和湍流式两种层流式和湍流式两种 n假定沉降

3、室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中n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n沉降室的沉降室的长宽高分别为长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为，处理烟气量为Q n气流在沉降室内的停留时间气流在沉降室内的停留时间n在在t时间内粒子的沉降距离时间内粒子的沉降距离n该粒子的除尘效率该粒子的除尘效率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

4、%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n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

5、长度增加沉降室长度降低沉降室高度降低沉降室高度n沉降室内的气流速度一般为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n多层沉降室：使沉降高度减多层沉降室：使沉降高度减少为原来的少为原来的1/（n+1），其），其中中n为水平隔板层数为水平隔板层数 n考虑清灰的问题，一般隔板数在考虑清灰的问题，一般隔板数在3以下以下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 nQn湍流模式湍流模式1假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合方向的每个断

6、面上粒子完全混合n宽度为宽度为W、高度为、高度为H和长度为和长度为dx的捕集元，假定气体流过的捕集元，假定气体流过d dx x距离距离的时间内，边界层的时间内，边界层dy内粒径为内粒径为dp的粒子都将沉降而除去的粒子都将沉降而除去n粒子在微元内的停留时间粒子在微元内的停留时间n被去除的分数被去除的分数n对上式积分得对上式积分得n边界条件：边界条件： 得得n因此，其分级除尘效率因此，其分级除尘效率0sdd /d /tx vy upsp0ddd Nyu xNHv Hsp0dlnln u xNCv Hpp0ppL0 ; xNNxLNNspLp00exp()u LNNv Hpsp00s11 exp()

7、1 exp() LiNu LNv Hu LWQn湍流模式湍流模式2完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合混合 单位时间排出：单位时间排出： （ 为除尘器内粒子浓度，均一）为除尘器内粒子浓度，均一） 单位时间捕集：单位时间捕集： 总分级效率总分级效率 0in v HWinsin u HW0ss0ss0/1/iiiinuWLu L Hvn Hv WnuWLu L Hvn三种模式的分级效率均可用三种模式的分级效率均可用 归一化归一化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

8、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()uLvHn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50100Pa）维修管理容易维修管理容易n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，除去较大和较重的仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子粒子n机理机理 沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，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，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离使其与气流分

9、离 n结构形式结构形式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n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，一般只用于多级除尘中的一级除尘，净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集捕集1020m以上的粗颗粒以上的粗颗粒压力损失压力损失1001000Pan利用旋转气流产生的离

10、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 n旋风除尘器内气流与尘粒的运动旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成体、锥体和排气管等组成 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：外涡旋外涡旋 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 旋转气流在锥体底部转而向上沿旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋轴心旋转：内涡旋 气流运动包括切向、轴向和径向：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切向速度、轴向速度和径向速度 n旋风除尘器内气流与尘粒的

11、运动（续）旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）切向速度决定气流质点离心力大小，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颗粒在离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用下沿壁面落入灰斗上涡旋气流从除尘器顶部向下高速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，最后从排出管排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出排出n旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布旋风除尘器内气流的切向速度和压力分

12、布 n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VRwn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

13、 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 n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 r002QVr hn旋风除尘器的压力损失旋风除尘器的压力损失 ：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 局部阻力系数局部阻力系数旋风除尘器型式旋风除尘器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.82in12PV2e16Adn旋风除尘器的压

14、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，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 n旋风除尘器的除尘效率旋风除尘器的除尘效率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上，向心运动气流作用于尘粒上的阻力的阻力FD 若若 FC FD ，颗粒移向外

15、壁，颗粒移向外壁 若若 FC FD ，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，既除尘效率为的可能进入外涡旋，既除尘效率为50% n旋风除尘器的除尘效率（续）旋风除尘器的除尘效率（续）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 另一种经验公式另一种经验公式23T0cpcr036Vdd Vr1/2r 0c2pT018V rdV1p1c1exp 0.6931 () nidd2pc2pc(/)1(/)iiiddddn旋风除尘器的除

16、尘效率模型旋风除尘器的除尘效率模型2 2将旋风除尘器视为利用离心力进行沉降的沉降室将旋风除尘器视为利用离心力进行沉降的沉降室 沉降室长度为沉降室长度为N ND D 沉降室高度为沉降室高度为b b 沉降速度径向速度沉降速度径向速度V Vr r 活塞流活塞流 纵向湍流纵向湍流TriN DVbVTr1exp() iN DVbVn旋风除尘器分级效率曲线旋风除尘器分级效率曲线 n例例题：题：已知已知XZT一一90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v1= =13m/s时，处理气体量时，处理气体量Q= =1.37m3/ /s。试确定净化工业锅炉烟气（温度为。试确定净化工业锅炉烟气（温度为4

17、23K，烟尘真密度为，烟尘真密度为2.1g/cm3）时的）时的分割直径和压力损失。已知该除尘器筒体直径分割直径和压力损失。已知该除尘器筒体直径0.9m，排气管直径为，排气管直径为0.45m，排气管下，排气管下缘至锥顶的高度为缘至锥顶的高度为2.58m，423K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）= =2.4105pas。 n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v1=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d0= =0.7 de，根据式，根据式 （6 610） 由

18、式由式 （6一一9）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 61212）计算）计算 62. 0283423)9 . 0(67. 01 1283)(67. 01 13 . 014. 03 . 014. 0TDn0.62T00.9130.70.4524.92m/s（）vr001.370.54m/s220.70.225 2.58Qvrhn例题（续）例题（续） 根据式（根据式（6 616） 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5.31m。 根据式（根据式（513）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：423K时烟气密度

19、可近似时烟气密度可近似取为取为51/2r 0c22pT061818 2.4 100.54 0.7 0.2252100 24.925.31 10 m5.31mv rdv32c222T12731.2930.834kg/m4231.3716/168.33130.45118.330.8341322547Pa（）A dPvn影响旋风除尘器效率的因素影响旋风除尘器效率的因素 二次效应二次效应被捕集粒子的重新进入气流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粒撞向壁面而脱离气

20、流获得捕集，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，能有效地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控制二次效应 临界入口速度临界入口速度n影响旋风除尘器效率的因素（续）影响旋风除尘器效率的因素（续）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。效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃

21、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

22、An影响旋风除尘器效率的因素（续）影响旋风除尘器效率的因素（续）比例尺寸对性能的影响比例尺寸对性能的影响比例变化性能趋向投资趋向压力损失效率增大旋风除尘器直径降低降低提高加长筒体稍有降低提高提高增大入口面积（流量不变）降低降低增大入口面积（速度不变）提高降低降低加长锥体稍有降低提高提高增大锥体的排出孔稍有降低提高或降低减小锥体的排出孔稍有提高提高或降低加长排出管伸入器内的长度提高提高或降低提高增大排气管管径降低降低提高n影响旋风除尘器效率的因素（续）影响旋风除尘器效率的因素（续）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风的情况下进行正常排灰 锁气器锁气器 (a)

23、(a)双翻板式双翻板式 (b)(b)回转式回转式 n影响旋风除尘器效率的因素（续）影响旋风除尘器效率的因素（续）烟尘的物理性质烟尘的物理性质 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 0.5aabb100()100bgb0.5abaga100()1000.182a1bb1a100()1000.5aabb100()100bgb0.5abaga100()1000.182a1bb1a100()100cd1/210.013(2.291)PPn影响旋风除尘器效率的因素（续）影响旋风除尘器效率的因素（续） 操作变量操作变量 提高烟气入口流速，旋风除尘

24、器分割直径变小，除尘器提高烟气入口流速，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 Da. 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n结构形式结构形式进气方式分进气方式分 切向进入式切向进入式 轴向进入式轴向进入式 n结构形式（续）结构形式（续）气流

25、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尘器（又叫旋风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 n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、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允许的阻力和制造条件等因素 n

26、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/sn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 n确定各部分几何尺寸确定各部分几何尺寸 12 pv1QAbhvn旋风除尘器的比例尺寸旋风除尘器的比例尺寸3/A2/A5 . 2/A75. 1/AA3A2A5 . 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0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直径，de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度，L上1.35D下1.0

27、D1.7D2.26D1.6D锥体长度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直径，d10.296D0.43D0.3D0.145D进口速度为右值时的压力损失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）n也可选择其它的结构，但应遵循以下原则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，为防止粒子短路漏到出口管，hs，其中，其中s为排气管插人深为排气管插人深度；度；为避

28、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：例题： 已知烟气处理量已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度，烟气密度=1.2kg/ m3，允许压力损失，允许压力损失为为900Pa。若选用若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。型旋风除尘器，试求其主要尺寸

29、。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。 参考参考XLP/B品系列；取品系列；取D=700mm，Pv2113290016.1m/s5.8 1.2 10v2150000.0863m36003600 16.1220.0863 0.42m/20.0863/20.208m3.333.33 0.208624m624mm0.QAvhAbADbe10.60.6700420mm1.71.77001190mm2.32.3 7001610mm0.430.43 700301mmdDLDHDdDn旋风除尘器对于旋

30、风除尘器对于 dp 5m的粒子效率低，必须借助外的粒子效率低，必须借助外力（电场力等）捕集更小的粒子力（电场力等）捕集更小的粒子 n使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上n与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上子上，而不是作用在整个气流上n具有耗能小、气流阻力小的特点具有耗能小、气流阻力小的特点n电除尘器的主要优点电除尘器的主要优点压力损失小，一般为压力损失小，一般为200500Pa处理烟气量大，可达处理烟气量大，可达105106m3/h能耗低，大约能耗低，大约0.2

31、0.4kWh/1000m3对细粉尘有很高的捕集效率，可高于对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99可在高温或强腐蚀性气体下操作可在高温或强腐蚀性气体下操作n三个基本过程三个基本过程悬浮粒子荷电高压直流电晕悬浮粒子荷电高压直流电晕带电粒子在电场内迁移和捕集延续的电晕电场（单带电粒子在电场内迁移和捕集延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）（双区电除尘器）捕集物从集尘表面上清除振打除去接地电极上的粉捕集物从集尘表面上清除振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗尘层并使其落入灰斗 Source: www.state.i

32、a.usn单区和双区电除尘器单区和双区电除尘器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金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使极移动，与气体分子撞击使之离子化之离子化n气体分子离子化的过程又产气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程生大量电子雪崩过程n远离金属丝，电场强度降低，远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获被气体分子捕获n气体离子化区域电晕区气体离子化区域电晕区n自由电子和气体负离子是粒自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源子荷电的电荷来源n起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的电压起始电晕电

33、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）素有关，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，驱进速度所以，驱进速度p3()pp(1 e)cm/s3dtmqEd43ppp242p11818 1.8 103/3/( )3240610 101（

34、）dmdddp3()edtmpp/(3)qEdn驱进速度与粒径和场强的关系驱进速度与粒径和场强的关系n当颗粒直径为当颗粒直径为250 m时，时， 与粒径成正比与粒径成正比n捕集效率一德意希公式捕集效率一德意希公式 德意希公式的假定德意希公式的假定: 除尘器中气流为湍流状态除尘器中气流为湍流状态 在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布是均匀的是均匀的 粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程 忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响等影响 ndt时间

35、内在长度为时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为的空间所捕集的粉尘量为n由由d dtd dx/ /un积分积分n最终得最终得d(d )(d )dd iiinaxtF xdd iiiaxFu2121ddln iiCiCiiiaxFuAQ2111 exp()iiiiAQ n捕集效率随粒径的变化捕集效率随粒径的变化n当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的1020时，德意希方程理论上才是成立的时，德意希方程理论上才是成立的 n作为除尘总效率的近似估算，作为除尘总效率的近似估算，应取某种形式的平均应取某种形式的平均驱进速度驱进速度n有效驱进速度有效驱进速度

36、实际中常常根据在一定的除尘器结构实际中常常根据在一定的除尘器结构型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相应驱进速度值，以方程式中反算出的相应驱进速度值，以e e表示表示 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

37、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）生铁）0.125n电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积 n粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般方法采取振打清灰方式清除一般方法采取振打清灰方式清除 n从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流新进入气流在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板在湿式电除尘器中，用水

38、冲洗集尘极板在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰的振动力清灰n现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率n常用的振打器有电磁型和挠臂锤型常用的振打器有电磁型和挠臂锤型 n除尘器类型除尘器类型双区电除尘器通风空气的净化和某些轻工业部门双区电除尘器通风空气的净化和某些轻工业部门单区电除尘器控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染单区电除尘器控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染 管式电

39、除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要用水洗刷电极的场合用水洗刷电极的场合 板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为一般为2550m3/s以上以上n电晕电极电晕电极 常用的有直径常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等 电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等持准确的极距、易清灰等 a.a.圆形线圆形线 b.星形线星形线 c.锯齿线锯齿线

40、d.芒刺线芒刺线n电晕电极电晕电极 电晕线固定方式电晕线固定方式 重锤悬吊式重锤悬吊式 管框绷线式管框绷线式 n集尘极集尘极集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量 （约占总耗量的（约占总耗量的404050%50%）有很大影响）有很大影响性能良好的集尘极应满足下述基本要求性能良好的集尘极应满足下述基本要求 振打时粉尘的二次扬起少振打时粉尘的二次扬起少 单位集尘面积消耗金属量低单位集尘面积消耗金属量低 极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形 振打时易于清灰，造价低振打时易于清灰，造价低n常用板式电除尘器

41、集尘极常用板式电除尘器集尘极n进展宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可比进展宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可比平常增加平常增加5050100%100%，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有完全解释清楚完全解释清楚n高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流电晕电流n供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上n通常高压供电设备的输出峰值电压为通常高压供电设备的输出峰值电压为70l000kV，电，电流为流为1002000mA

42、n增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和投资两方面因素投资两方面因素n电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响n为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板径管内应设气流分布板n最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板钢式和栏杆型分布板n 对气流分布的具体

43、要求是对气流分布的具体要求是任何一点的流速不得超过该断面平均流速的任何一点的流速不得超过该断面平均流速的 40%40%在任何一个测定断面上，在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速以上测点的流速与平均流速不得相差不得相差 25%。n气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV0VPP Fn通常所需要的粉尘的最小导电率是通常所需要的粉尘的最小导电率是1010（/cm）1 n高比电阻粉尘高比电阻粉尘导电率低于大约导电率低于大约1010（/cm）1，即电阻，即电阻率大于率大于1010/cm的粉尘的粉尘n影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包

44、括粒子大小和影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等 n在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据据 n烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响a.飞灰飞灰 b.水泥窑粉尘水泥窑粉尘n高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响 高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降低于低于10101010/cm时，比电阻几乎对除尘器

45、操作和性能时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响没有影响比电阻介于比电阻介于10101011/cm之间时，火花率增加，操之间时，火花率增加，操作电压降低作电压降低高于高于1011/cm时，产生明显反电晕时，产生明显反电晕n粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响 n粉尘比电阻对有效驱进速度的影响粉尘比电阻对有效驱进速度的影响 n粉尘比电阻对场强分布的影响粉尘比电阻对场强分布的影响 n克服高比电阻影响的方法克服高比电阻影响的方法 保持电极表面尽可能清洁保持电极表面尽可能清洁采用较好的供电系统采用较好的供电系统烟气调质烟气调质 增加烟气湿度，或向烟气中加入增加烟气湿度，或

46、向烟气中加入SOSO3 3、NHNH3 3，及，及NaNa2 2COCO3 3等化等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SOSO3 3 改变烟气温度改变烟气温度 向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度发展新型电除尘器发展新型电除尘器 nS含量对粉尘比电阻的影响含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity, cmn电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法 参数参数符号符号取值范围取值范围板间距板间距S2328cm驱进速度驱进速度318c

47、m/s比集尘极表面积比集尘极表面积A/Q3002400m2（1000m3/min）气流速度气流速度v12m/s长高比长高比L/H0.51.5比电晕功率比电晕功率Pc/Q180018000W/(1000m3/min)电晕电流密度电晕电流密度Ic/A0.051.0A/m2平均气流速度平均气流速度 烟煤锅炉烟煤锅炉v1.11.6m/s褐煤锅炉褐煤锅炉v1.82.6m/sn比集尘表面积的确定比集尘表面积的确定 根据运行和设计经验，确定有效驱进速度根据运行和设计经验，确定有效驱进速度e e按德意希按德意希方程求得比集尘表面积方程求得比集尘表面积A/Qn长高比的确定长高比的确定集尘板有效长度与高度之比，直

48、接影响振打清灰时二集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰时二次扬尘的多少次扬尘的多少要求除尘效率大于要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要时，除尘器的长高比至少要1.01.5。ee11111/ln()ln()A QPn气流速度的确定气流速度的确定通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气的平均流速的平均流速平均流速高于某一平均流速高于某一临界速度临界速度时，作用在粒子上的空气时，作用在粒子上的空气动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增加加n气体的含尘浓度气体的含尘浓度如果气体含尘

49、浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高，如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高，易发生电晕闭塞易发生电晕闭塞应对措施提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电应对措施提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电晕极，电除尘器前增设预净化设备等晕极，电除尘器前增设预净化设备等n电除尘器的辅助设计因素电除尘器的辅助设计因素 电晕电极：支撑方式和方法电晕电极：支撑方式和方法集尘电极：类型、尺寸、装配、机械性能和空气动力学性能集尘电极：类型、尺寸、装配、机械性能和空气动力学性能整流装置：额定功率、自动控制系统、总数、仪表和监测装置整流装置：额定功率、自动控制系统、总数、仪表和监测装置电晕电极和集尘电极的振打机构

50、：类型、尺寸、频率范围和强度调整、总数和排列电晕电极和集尘电极的振打机构：类型、尺寸、频率范围和强度调整、总数和排列灰斗：几何形状、尺寸、容量、总数和位置灰斗：几何形状、尺寸、容量、总数和位置输灰系统：类型、能力、预防空气泄漏和粉尘反吹输灰系统：类型、能力、预防空气泄漏和粉尘反吹壳体和灰斗的保温，电除尘器顶盖的防雨雪措施壳体和灰斗的保温，电除尘器顶盖的防雨雪措施便于电除尘器内部检查和维修的检修门便于电除尘器内部检查和维修的检修门高强度框架的支撑体绝缘器：类型、数目、可靠性高强度框架的支撑体绝缘器：类型、数目、可靠性气体入口和出口管道的排列气体入口和出口管道的排列需要的建筑和地基需要的建筑和地基

51、获得均匀的低湍流气流分布的措施获得均匀的低湍流气流分布的措施n使含尘气体与液体使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置 n可以有效地除去直径为可以有效地除去直径为0.120m的液态或固态粒子，亦能脱的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物除气态污染物 n高能和低能湿式除尘器高能和低能湿式除尘器 低能湿式除尘器的压力损失为低能湿式除尘器的压力损失为0.21.5kPa，对，对10m以上粉尘的净以上粉尘的净化效率可达化效率可达9095% 高能湿式除尘器的压力损失为

52、高能湿式除尘器的压力损失为2.59.0kPa，净化效率可达，净化效率可达99.5以以上上n根据湿式除尘器的净化机理，大致分为根据湿式除尘器的净化机理，大致分为重力喷雾洗涤器重力喷雾洗涤器旋风洗涤器旋风洗涤器自激喷雾洗涤器自激喷雾洗涤器板式洗涤器板式洗涤器填料洗涤器填料洗涤器文丘里洗涤器文丘里洗涤器机械诱导喷雾洗涤器机械诱导喷雾洗涤器 n主要湿式除尘装置的性能和操作范围主要湿式除尘装置的性能和操作范围装置名称装置名称气体流速气体流速/ms-1液气比液气比 /l m-3压力损失压力损失/Pa分割直径分割直径/m喷淋塔喷淋塔0.12231005003.0填料塔填料塔0.5123100025001.0

53、旋风洗涤器旋风洗涤器15450.51.5120015001.0转筒洗涤器转筒洗涤器（300750r/min）0.7250015000.2冲击式洗涤器冲击式洗涤器1020105001500.2文丘里洗涤器文丘里洗涤器60900.31.5300080000.1n在在耗用相同能耗时，耗用相同能耗时， 比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除器清除0.1 m以下粉尘粒子，仍有很高效率以下粉尘粒子，仍有很高效率n 可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，

54、能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体及易燃易爆的含尘气体n在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用n排排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用n 净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题n不适用于净化含有憎水性和水硬

55、性粉尘的气体不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体n寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施 n惯性碰撞参数与除尘效率惯性碰撞参数与除尘效率 简化模型简化模型 含尘气体与液滴相遇，在液滴前含尘气体与液滴相遇，在液滴前xd处开始绕过液滴流动，处开始绕过液滴流动，惯性较大的尘粒继续保持原来的直线运动。尘粒从脱离流惯性较大的尘粒继续保持原来的直线运动。尘粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离xs，若，若xs大于大于xd；尘粒和液滴就会发生碰撞尘粒和液滴就会发生碰撞 定义定

56、义惯性碰撞参数惯性碰撞参数NI：停止距离停止距离xs与液滴直径与液滴直径dD的比值的比值 对斯托克斯粒子对斯托克斯粒子up：粒子运动速度：粒子运动速度uD：液滴运动速度：液滴运动速度dD：液滴直径：液滴直径 2pppDstIDD()9duu CxSNdd 除尘效率：除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则值越大，粒子惯性越大，则II越高越高 对于势流和粘性流，对于势流和粘性流，II = =f f( (NI)有理论解，一般情况下，有理论解，一般情况下，John Stone等人的研究结果等人的研究结果 K K关联系数，其值取决关联系数，其值取决于设备几何结构和系统于设备几何结构和系统操作条件操作条件

57、L L液气比，液气比，L/1000mL/1000m3 3 I1exp()KLNn根据接触功率理论得到的经验公式，能够较好地关根据接触功率理论得到的经验公式，能够较好地关联湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系联湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系n接触功率理论接触功率理论：假定洗涤器除尘效率仅是系统总能：假定洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数，与洗涤器除尘机理无关耗的函数，与洗涤器除尘机理无关n总能耗总能耗E Et t: :气流通过洗涤器时的能量损失气流通过洗涤器时的能量损失E EG G+ +雾化喷淋液体雾化喷淋液体过程中的能量消耗过程中的能量消耗E EL L PG: 气体压力损失，气体压力

58、损失，Pa PL: 液体入口压力，液体入口压力，PaQL,QG: 液体和气体流量，液体和气体流量，m3/s3LtGLGLG1()(kWh/1000m3600气体）QEEEPPQn除尘效率除尘效率n其中，传质单元数其中，传质单元数 除尘器的特性参数（见下页）除尘器的特性参数（见下页） t1e NttNE、 粉尘和尘源类型粉尘和尘源类型1LD转炉粉尘转炉粉尘4.4500.46632滑石粉滑石粉3.6260.35063磷酸雾磷酸雾2.3240.63124化铁炉粉尘化铁炉粉尘2.2550.62105炼钢平炉粉尘炼钢平炉粉尘2.0000.56886滑石粉滑石粉2.0000.65667从硅钢炉升华的粉尘从

59、硅钢炉升华的粉尘1.2260.45008鼓风炉粉尘鼓风炉粉尘0.9550.89109石灰窑粉尘石灰窑粉尘3.5671.052910从黄铜熔炉排出的氧化锌从黄铜熔炉排出的氧化锌2.1800.531711从石灰窑排出的碱从石灰窑排出的碱2.2001.229512硫酸铜气溶胶硫酸铜气溶胶1.3501.067913肥皂生产排出的雾肥皂生产排出的雾1.1691.414614从吹氧平炉升华的粉尘从吹氧平炉升华的粉尘0.8801.619015没有吹氧的平炉粉尘没有吹氧的平炉粉尘0.7951.5940除尘器的特性参数除尘器的特性参数n分割粒径法：基于分割粒径能全面表示从气流中分离分割粒径法：基于分割粒径能全面

60、表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能粒子的难易程度和洗涤器的性能n多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为da: 粒子的空气动力学直径粒子的空气动力学直径Ae，Be: 均为常数均为常数 对填充塔和筛板塔，对填充塔和筛板塔，Be=2； 离心式洗涤器，离心式洗涤器，Be=0.67； 文丘里洗涤器（当文丘里洗涤器（当NI=0.55），），Be=2eea1 exp()BiiPAdn通过率与分割粒径的关系通过率与分割粒径的关系n分割直径与压力降的关系（分割功率关系）分割直径与压力降的关系（分割功率关系）n假定假定所有液滴具有相同直径所有液滴具有相同直径液滴进入