颗粒污染物控制技术

颗粒污染物控制技术第1页，共176页，2023年，2月20日，星期四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

干式除尘装置

按分离原理分类：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）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

第2页，共176页，2023年，2月20日，星期四第一节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第3页，共176页，2023年，2月20日，星期四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

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

第4页，共176页，2023年，2月20日，星期四层流式重力沉降室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，粒子仅受重力和阻力的作用纵剖面示意图第5页，共176页，2023年，2月20日，星期四沉降力>=气体阻力时，颗粒可以沉降下来第6页，共176页，2023年，2月20日，星期四层流式重力沉降室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第7页，共176页，2023年，2月20日，星期四层流式重力沉降室对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?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

t第8页，共176页，2023年，2月20日，星期四层流式重力沉降室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0.3～2.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度第9页，共176页，2023年，2月20日，星期四层流式重力沉降室多层沉降室：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以下多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板第10页，共176页，2023年，2月20日，星期四重力沉降室重力沉降室的优点结构简单投资少压力损失小（一般为50-100Pa）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第11页，共176页，2023年，2月20日，星期四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

第12页，共176页，2023年，2月20日，星期四惯性除尘器结构形式冲击式－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击式惯性除尘装置a单级型b多级型反转式惯性除尘装置a弯管型b百叶窗型c多层隔板型第13页，共176页，2023年，2月20日，星期四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10～20µm以上的粗颗粒压力损失100～1000Pa第14页，共176页，2023年，2月20日，星期四第15页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器(P50)

利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置

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、筒体、锥体和排气管等组成

气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋

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轴心旋转：内涡旋

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

第16页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器气流与尘粒的运动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，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用下沿壁面落入灰斗上涡旋－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，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出第17页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布

第18页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器切向速度外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方此处n1，称为涡流指数

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

交界圆柱面直径

dI=(0.6-1.0)de,de

为排气管直径

第19页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器径向速度

假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋平均径向速度

r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m

轴向速度外涡旋的轴向速度向下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

第20页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器旋风除尘器的压力损失

：局部阻力系数

A：旋风除尘器进口面积

局部阻力系数旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ5.8第21页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器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，压力降明显下降操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa第22页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器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

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

若

FC>FD

，颗粒移向外壁若

FC<FD，颗粒进入内涡旋当

FC=FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%

第23页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率（续）对于球形Stokes粒子分割粒径dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率

另一种经验公式第24页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率－模型2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NπD沉降室高度为b沉降速度＝径向速度Vr活塞流纵向湍流第25页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器旋风除尘器分级效率曲线

第26页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器例题：已知XZT一90型旋风除尘器在选取R入口速度v1=13m/s时，处理气体量Q=1.37m3/s。试确定净化工业锅炉烟气（温度为423K，烟尘真密度为2.1g/cm3）时的分割直径和压力损失。已知该除尘器简体直径0.9m，排气管直径为0.45m，排气管下缘至锥顶的高度为2.58m，423K时烟气的粘度

（近似取空气的值）µ=2.4×10－5pa﹒s。

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v1=13m/s，取内、外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7de，根据式

（6－10）由式

（6一9）得气流在交界面上的切向速度由式（6－12）计算第27页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器例题（续）根据式（6－16）

此时旋风除尘器的分割直径为5.31μm。根据式（5－13）计算旋风除尘器操作条件下的压力损失：423K时烟气密度可近似取为第28页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素

二次效应－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临界入口速度第29页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）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排出管直径愈小分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4─0.65）D。特征长度（naturallength）-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，筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。

第30页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器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第31页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器结构形式进气方式分

切向进入式轴向进入式

a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式第32页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器结构形式（续）气流组织分

回流式、直流式、平旋式和旋流式

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

回流式多管旋风除尘器

第33页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器的设计选择除尘器的型式

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12-25m/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

第34页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器的设计旋风除尘器的比例尺寸尺寸名称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0.60.6D0.6D0.58D筒体长度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，H上0.50D下1.002.3D2.0D1.3D灰口直径，d10.0296D0.43D0.3D0.145D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）440（490）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）第35页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器的设计也可选择其它的结构，但应遵循以下原则

①为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插人深度；②为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2；③为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D；④为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o－8o；⑤为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4－0.5，（H+L）/de≈8－10；s/de≈1；第36页，共176页，2023年，2月20日，星期四旋风除尘器的设计例题：

已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度ρ=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（6－26）根据表6－1，ζ＝5.8v1

的计算值与表5－3的气速与压力降数据一致。参考XLP/B品系列；取D=700mm，第37页，共176页，2023年，2月20日，星期四第38页，共176页，2023年，2月20日，星期四第39页，共176页，2023年，2月20日，星期四第二节电除尘器旋风除尘器对于

dp<5um的粒子效率低，必须借助外力（电场力等）捕集更小的粒子

使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上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具有耗能小、气流阻力小的特点第40页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器电除尘器的主要优点压力损失小，一般为200～500Pa处理烟气量大，可达105～106m3/h能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3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第41页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的工作原理Fromwww.state.ia.us第42页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器第43页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的工作原理第44页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的工作原理四个基本过程：电晕放电粒子荷电带电粒子在电场内迁移和捕集捕集物从集尘表面上清除第45页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的工作原理四个基本过程电晕放电原理悬浮粒子荷电－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）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第46页，共176页，2023年，2月20日，星期四（１）电晕放电的原理：电晕区－在电晕极和集尘板间施加高电压，两极间产生不均匀电场，曲率较大的电极处的强电场区域称为电晕区原理－电晕区自由电子加速和碰撞，产生放电和雪崩。第47页，共176页，2023年，2月20日，星期四电晕放电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气体分子离子化的过程又产生大量电子－雪崩过程远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获气体离子化区域－电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源第48页，共176页，2023年，2月20日，星期四电晕放电第49页，共176页，2023年，2月20日，星期四（２）空间电荷的产生电晕区在距放电极表面２～３ｍｍ范围内，电晕区以外到集尘极间的空间称为电晕外区。该区内存在大量离子。第50页，共176页，2023年，2月20日，星期四（３）正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线

正、负电晕－电晕电极的正负在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极；空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低第51页，共176页，2023年，2月20日，星期四除尘器的工作原理单区和双区电除尘器双区电除尘器单区电除尘器第52页，共176页，2023年，2月20日，星期四（４）起始电晕电压－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）一空气的相对密度m－导线光滑修正系数，无因次，0.5<m<1.0

在r=a时（电晕电极表面上），起始电晕电压第53页，共176页，2023年，2月20日，星期四电晕放电（５）影响电晕特性的因素

电极的形状、电极间距离气体组成、压力、温度不同气体对电子的亲合力、迁移率不同气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电晕极和集尘极上的沉积

电压的波形

第54页，共176页，2023年，2月20日，星期四粒子荷电两种机理电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电扩散荷电－离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场

粒子的主要荷电过程取决于粒径大于0.5m的微粒，以电场荷电为主小于0.２m的微粒，以扩散荷电为主介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。第55页，共176页，2023年，2月20日，星期四电场荷电粒子获得的饱和电荷

－真空介电常数，等于8.85×10-12

一电场强度，V/m一粒子相对介电常数影响电场荷电的因素

粒径dp和介电常数ε电场强度E0和离子密度N0

一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动10一20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷第56页，共176页，2023年，2月20日，星期四扩散荷电与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（根据分子运动理论，不存在离子动能上限）

荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间

扩散荷电理论方程

k一玻尔兹曼常数，1.38×10－23J/KT一气体温度，KN0－离子密度，个/m3e－电子电量，e＝1.6×10－6C一气体离子的平均热运动速度，m/s第57页，共176页，2023年，2月20日，星期四电场荷电和扩散荷电的综合作用处于中间范围

（0.15－0.5μm）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致第58页，共176页，2023年，2月20日，星期四电场荷电和扩散荷电的综合作用例题

利用下列数据，决定电场和扩散荷电综合作用下粒子荷电量随时间的变化。已知ε＝5，E0＝3×106V/m，T＝300K，N=2×1015离子/m3，=467m/s，dp＝0.1，0.5和1.0μm。解：由方程

（6-31）得电场荷电的饱和电荷由方程

（6-32）可以计算扩散荷电过程的荷电量随时间的变化那么第59页，共176页，2023年，2月20日，星期四电场荷电和扩散荷电的综合作用例题（续）粒子荷电量随时间和粒径的变化

第60页，共176页，2023年，2月20日，星期四异常荷电现象沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,破坏正常电晕过程气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生

当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞

第61页，共176页，2023年，2月20日，星期四荷电粒子的运动和捕集驱进速度－定义？力平衡关系t＝0时，＝0，则最终得第62页，共176页，2023年，2月20日，星期四驱进速度驱进速度

e的指数项是一个很大的数值。例如，密度为1g/cm3、直径为10μm的球状粉尘粒子，在空气中有若t>10－2s，完全可以忽略不计所以，驱进速度第63页，共176页，2023年，2月20日，星期四驱进速度驱进速度与粒径和场强的关系当颗粒直径为2～50m时，与粒径成正比第64页，共176页，2023年，2月20日，星期四捕集效率捕集效率一Deutch公式

Deutch公式的假定:除尘器中气流为紊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是均匀的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等影响

第65页，共176页，2023年，2月20日，星期四捕集效率dt时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为由dt＝dx/u积分最终得第66页，共176页，2023年，2月20日，星期四捕集效率捕集效率随粒径的变化第67页，共176页，2023年，2月20日，星期四有效驱进速度当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10％－20％时，德意希方程理论上才是成立的

作为除尘总效率的近似估算，ω应取某种形式的平均驱进速度有效驱进速度－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Deutsch方程式中反算出的相应驱进速度值，以ωe表式第68页，共176页，2023年，2月20日，星期四有效驱进速度粉尘种类驱进速度（m/s）粉尘种类驱进速度（m/s）煤粉（飞灰）0.10－0.14冲天炉（铁－焦比＝10）0.03－0.04纸浆及选纸0.08水泥生产（干法）0.06－0.07平炉0.06水泥生产（湿法）0.10－0.11酸雾（H2SO4）0.06－0.08多层床式焙烧炉0.08酸雾（TiO2）0.06－0.08红磷0.03飘旋焙烧炉0.08石膏0.16－0.20催化剂粉尘0.08二级高炉（80％生铁）0.125第69页，共176页，2023年，2月20日，星期四影响电除尘器性能的主要因素粉尘的浓度和密度粉尘的比电阻低比电阻：二次扬尘高比电阻：反电晕烟气性质气流速度电器参数第70页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器类型与构造除尘器类型[1]按集尘极形状：管式和板式[2]按气流方向：立式和卧式[3]按荷电和集尘区域布置：单区和双区[4]按清灰方式：干式和湿式第71页，共176页，2023年，2月20日，星期四双区电除尘器－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25一50m3/s以上第72页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的工作原理单区和双区电除尘器双区电除尘器单区电除尘器第73页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器结构－电晕电极电晕电极

常用的有直径3mm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、能维持准确的极距、易清灰等

a.圆形线b.星形线c.锯齿线d.芒刺线第74页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器结构－电晕电极电晕电极

电晕线固定方式重锤悬吊式管框绷线式

第75页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器结构－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

（约占总耗量的40－50%）有很大影响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，不易变形振打时易于清灰，造价低第76页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器结构－集尘极常用板式电除尘器集尘极进展－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50－100%，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有完全解释清楚第77页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器结构－高压供电设备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供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上通常高压供电设备的输出峰值电压为70一l000kV，电流为100－2000mA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，但投资投资增加。必须考虑效率和投资两方面因素第78页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器结构－气流分布板电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响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40%在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差土25%。第79页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器结构－气流分布板气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV第80页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器结构－振打清灰装置湿式清灰干式清灰：摇臂锤振打，顶部振打和电磁振打振打周期：过短－二次扬尘过长影响除尘性能第81页，共176页，2023年，2月20日，星期四被捕集粉尘的清除电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积

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

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在湿式电除尘器中，用水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的振动力清灰第82页，共176页，2023年，2月20日，星期四被捕集粉尘的清除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常用的振打器有电磁型和挠臂锤型

第83页，共176页，2023年，2月20日，星期四粉尘比电阻通常所需要的粉尘的最小导电率是10－10（Ω/cm）－1

高比电阻粉尘－导电率低于大约10－10（Ω/cm）－1，即电阻率大于1010Ω/cm的粉尘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

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

第84页，共176页，2023年，2月20日，星期四粉尘比电阻烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响a.飞灰b.水泥窑粉尘第85页，共176页，2023年，2月20日，星期四粉尘比电阻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，导致除尘效率下降低于10Ω/cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响比电阻介于1010－1011Ω/cm之间时，火花率增加，操作电压降低高于1010Ω/cm时，产生明显反电晕第86页，共176页，2023年，2月20日，星期四粉尘比电阻粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响

第87页，共176页，2023年，2月20日，星期四粉尘比电阻粉尘比电阻对有效驱进速度的影响

第88页，共176页，2023年，2月20日，星期四粉尘比电阻粉尘比电阻对场强分布的影响

第89页，共176页，2023年，2月20日，星期四粉尘比电阻克服高比电阻影响的方法

保持电极表面尽可能清洁采用较好的供电系统烟气调质增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3

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发展新型电除尘器

第90页，共176页，2023年，2月20日，星期四烟气调质S含量对粉尘比电阻的影响第91页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法

参数符号取值范围板间距S23－28cm驱进速度ω3－18cm/s比集尘极表面积A/Q300－2400m2（1000m3/min）气流速度v1－2m/s长高比L/H0.5－1.5比电晕功率Pc/Q1800－18000W/1000m3/min电晕电流密度Ic/A0.05－1.0A/m2平均气流速度

烟煤锅炉v1.1－1.6m/s褐煤锅炉v1.8－2.6m/s第92页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的选择和设计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ωe按德意希方程求得比集尘表面积A/Q长高比的确定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要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.0－1.5。第93页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的选择和设计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，计算烟气的平均流速平均流速高于某一临界速度时，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加气体的含尘浓度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第94页，共176页，2023年，2月20日，星期四电除尘器的选择和设计电除尘器的辅助设计因素

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：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、可靠性气体入口和出口管道的排列需要的建筑和地基获得均匀的低湍流气流分布的措施第95页，共176页，2023年，2月20日，星期四第96页，共176页，2023年，2月20日，星期四第四节过滤式除尘器使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置分类空气过滤器滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物,耐高温袋式除尘器纤维织物第97页，共176页，2023年，2月20日，星期四除尘器工作原理工作原理截留、惯性碰撞第98页，共176页，2023年，2月20日，星期四除尘器工作原理工作原理扩散、电沉积第99页，共176页，2023年，2月20日，星期四除尘器工作原理工作原理截留，筛分此外，重力沉降等第100页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器采用纤维织物作滤科的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广

除尘效率一般可达99%以上效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用第101页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的工作原理含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落人灰斗中粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作

用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层第102页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的工作原理新鲜滤料的除尘效率较低粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把己附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰清灰不应破坏粉尘初层第103页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器除尘效率的影响因素运行状态的影响：袋式除尘器的分级效率曲线

第104页，共176页，2023年，2月20日，星期四过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称“气布比”过滤速度是一个重要的技术经济指标。

(1)高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。(2)低过滤速度效率高、阻力低，但过滤气体量减小。一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关第105页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的压力损失

压力损失：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等

—粉尘或滤料的渗透率（permeability），由实验测定—粉尘或滤料的厚度

—

通过洁净滤料的压力损失，100~130Pa;

—

通过粉尘层（dustcake）的压力损失；—结构阻力损失两者均可以达西定律表示第106页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的压力损失渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失基本上是一个常数通过袋式除尘器的压力损失主要由决定第107页，共176页，2023年，2月20日，星期四粉尘的比阻力系数第108页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的压力损失过滤阻力与粉尘负荷第109页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料滤料的特性：过滤效率容尘量透气率和阻力耐高温力学性能，耐磨性造价第110页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料对滤料的要求容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰

第111页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料滤料种类

按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、350-360K以下气体合成纤维性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域无机纤维主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆第112页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料滤料种类

按滤料结构分滤布（编织物）毛毡－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰第113页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料滤料名称直径（μm）耐温性能（K）吸水率（％）耐酸性耐碱性强度长期最高棉织物（植物短纤维）10－20348－3583688很差稍好1蚕丝（动物长纤维）18353－36337316－22

羊毛（动物短纤维）5－15353－36337310－15稍好很差0.4尼龙

348－3583684.0－4.5稍好好2.5奥纶

398－4084236好差1.6涤纶（聚脂）

4134336.5好差1.6玻璃纤维（用硅酮树脂处理）5－8523

4.0好差1芳香族聚酰胺（诺梅克斯）

4935334.5－5.0差好2.5聚四氟乙烯

493－523

0很好很好2.5

第114页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用设计流程选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质相适应选择清灰方式：与滤布相适应计算气布比计算穿透率计算需要的过滤面积和袋室数目提出风机和管道的技术要求经济核算第115页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用

选择与设计

（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定货的情况等，选定除尘器类型根据含尘气体特性，选择合适的滤料根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等便可初步确定清灰方式第116页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计清灰方式应用气布比主要清灰方式主要滤布种类粉尘粒径密度谷物加工12-14RAF大低石灰石（采石场）6-8PJF大中氧化铅1.5-2SW小高煤飞灰（采暖锅炉）2-3RAW小中煤飞灰（工业锅炉）4-5PJW/F中中水泥（窑炉）2-3RAW中中注：RA——空气反吹；PJ——脉冲喷吹；S——振打清灰；F——毡制；W——纺织第117页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计滤料的比较

滤料相对费用（US$）温度（℉）聚酯6275诺梅克斯14400特氟隆45450玻璃纤维布25500Hugglas30500*除玻璃纤维布(G/C=2:1)外,假定G/C=5:1第118页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计气布比对穿透率的影响某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系第119页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计（2）计算过滤面积一般情况下的过滤气速归纳如下简易清灰:vF=0.20－0.75m/min机械振动清灰:vF=1.0－2.0m/min逆气流反吹清灰:vF=0.5－2.0m/min脉冲喷吹清灰:vF=2.0－4.0m/min第120页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计（3）除尘器设计确定滤袋尺寸:直径d和高度l计算每条滤袋面积:a=πdl计算滤袋条数:n=A/a在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组，每组内相邻两滤袋之间的净距一般取50－70mm第121页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用应用袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电阻粉尘与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合利用对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜

第122页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器和静电除尘器对细粒子的捕集性能比较第123页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的测定

测定除尘器的性能穿透性压力损失：U型管压力计测量位置：系统的总压降（为风机技术条件所需要）法兰盘连接袋滤器的压降滤袋两侧的压降滤袋出现孔洞时的检验对滤袋或小块过滤介质进行测试透气性耐腐蚀性抗张试验等第124页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的运行

最佳操作

最佳费用，即长期的最低费用

建设投资费用运行费用项目投资比例（%）项目所占比例（%）袋滤室33.6电力15.6管道27.3劳务39.0基建和安装11.8厂内杂项开支32.5风机和马达10.5滤布13.0处理设备4.2

设计4.2

试车4.2

测试仪表2.1

运输费2.1

第125页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的运行费用与清灰频率之间的关系第126页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的结构按滤袋：园袋和扁袋按气流进入滤袋方式：内滤式和外滤式清灰：

机械振动清灰逆气流清灰

脉冲喷吹清灰

第127页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰机械振动清灰此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好缺点是滤袋常受机械力作用损坏较快，滤袋检修与更换工作量大清洁气体出口灰斗滤袋清洁气体一侧含尘气体入口固定孔板典型机械振动式布袋除尘器第128页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰逆气流清灰

过滤风速一般为0.5－2.0m/min，压力损失控制范围1000－1500Pa

这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况第129页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰脉冲喷吹清灰

利用4一7atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间

（通常为0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s第130页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰脉冲喷吹清灰脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99%；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠清洁气体脉冲气体集流箱脉冲管滤袋含尘气体入口隔膜阀管板进气栅板支撑框典型脉冲喷灰式布袋除尘器第131页，共176页，2023年，2月20日，星期四颗粒层除尘器

颗粒层除尘器是利用颗粒状物料

（如硅石、砾石、焦炭等）作填料层的一种内部过滤式除尘装置颗粒层除尘器的除尘机理与袋式除尘器类似，主要靠惯性截留及扩散作用等第132页，共176页，2023年，2月20日，星期四第133页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料对滤料的要求容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰

第134页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料滤料种类

按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、350-360K以下气体无机纤维主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆合成纤维性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域第135页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料滤料种类

按滤料结构分滤布（编织物）毛毡－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰第136页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的滤料滤料名称直径（μm）耐温性能（K）吸水率（％）耐酸性耐碱性强度长期最高棉织物（植物短纤维）10－20348－3583688很差稍好1蚕丝（动物长纤维）18353－36337316－22

羊毛（动物短纤维）5－15353－36337310－15稍好很差0.4尼龙

348－3583684.0－4.5稍好好2.5奥纶

398－4084236好差1.6涤纶（聚脂）

4134336.5好差1.6玻璃纤维（用硅酮树脂处理）5－8523

4.0好差1芳香族聚酰胺（诺梅克斯）

4935334.5－5.0差好2.5聚四氟乙烯

493－523

0很好很好2.5

第137页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰

清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的常用的清灰方式有三种机械振动式

逆气流清灰脉冲喷吹清灰第138页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰机械振动清灰

机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.0－2.0m/min，压力损失为800－1200Pa第139页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰机械振动清灰此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好缺点是滤袋常受机械力作用损坏较快，滤袋检修与更换工作量大清洁气体出口灰斗滤袋清洁气体一侧含尘气体入口固定孔板典型机械振动式布袋除尘器第140页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰逆气流清灰

过滤风速一般为0.5－2.0m/min，压力损失控制范围1000－1500Pa

这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况第141页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰脉冲喷吹清灰

利用4一7atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间

（通常为0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s第142页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰脉冲喷吹清灰清洁气体脉冲气体集流箱脉冲管滤袋含尘气体入口隔膜阀管板进气栅板支撑框典型脉冲喷灰式布袋除尘器第143页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的清灰脉冲喷吹清灰

脉冲喷吹耗用压缩空气量脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99%；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠一滤袋总数，条一脉冲周期，min一安全系数，取1.5一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量

第144页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用设计流程选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质相适应选择清灰方式：与滤布相适应计算气布比计算穿透率计算需要的过滤面积和袋室数目提出风机和管道的技术要求经济核算第145页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用

选择与设计

（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定货的情况等，选定除尘器类型根据含尘气体特性，选择合适的滤料根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等便可初步确定清灰方式第146页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计清灰方式应用气布比主要清灰方式主要滤布种类粉尘粒径密度谷物加工12-14RAF大低石灰石（采石场）6-8PJF大中氧化铅1.5-2SW小高煤飞灰（采暖锅炉）2-3RAW小中煤飞灰（工业锅炉）4-5PJW/F中中水泥（窑炉）2-3RAW中中注：RA——空气反吹；PJ——脉冲喷吹；S——振打清灰；F——毡制；W——纺织第147页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计滤料的比较

滤料相对费用（US$）温度（℉）聚酯6275诺梅克斯14400特氟隆45450玻璃纤维布25500Hugglas30500*除玻璃纤维布(G/C=2:1)外,假定G/C=5:1第148页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计气布比对穿透率的影响某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系第149页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计（2）计算过滤面积一般情况下的过滤气速归纳如下简易清灰:vF=0.20－0.75m/min机械振动清灰:vF=1.0－2.0m/min逆气流反吹清灰:vF=0.5－2.0m/min脉冲喷吹清灰:vF=2.0－4.0m/min第150页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计（3）除尘器设计确定滤袋尺寸:直径d和高度l计算每条滤袋面积:a=πdl计算滤袋条数:n=A/a在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组，每组内相邻两滤袋之间的净距一般取50－70mm第151页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用应用袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电阻粉尘与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合利用对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜

第152页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器和静电除尘器对细粒子的捕集性能比较第153页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的测定

测定除尘器的性能穿透性压力损失：U型管压力计测量位置：系统的总压降（为风机技术条件所需要）法兰盘连接袋滤器的压降滤袋两侧的压降滤袋出现孔洞时的检验对滤袋或小块过滤介质进行测试透气性耐腐蚀性抗张试验等第154页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的运行

最佳操作

最佳费用，即长期的最低费用

建设投资费用运行费用项目投资比例（%）项目所占比例（%）袋滤室33.6电力15.6管道27.3劳务39.0基建和安装11.8厂内杂项开支32.5风机和马达10.5滤布13.0处理设备4.2

设计4.2

试车4.2

测试仪表2.1

运输费2.1

第155页，共176页，2023年，2月20日，星期四袋式除尘器的运行费用与清灰频率之间的关系第156页，共176页，2023年，2月20日，星期四颗粒层除尘器

颗粒层除尘器是利用颗粒状物料

（如硅石、砾石、焦炭等）作填料层的一种内部过滤式除尘装置颗粒层除尘器的除尘机理与袋式除尘器类似，主要靠惯性截留及扩散作用等第157页，共176页，2023年，2月20日，星期四第三节湿式除尘器使含尘气体与液体