第六章除尘装置

第六章除尘装置第六章除尘装置/第六章除尘装置机械除尘器机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。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含尘气流从入口管道进入比管道横截面积大得多的沉降室时，气体流速大为降低，较大的尘粒在沉降室内有足够的时间因重力作用而沉降下来。层流式重力沉降室沉降原理：假定：①在沉降室内气流为柱塞流，流速为υ0()；②流动状态保持在层流范围内；③颗粒均匀地分布在烟气中。粒子的运动由两种速度组成，在垂直方向，忽略气体的浮力，仅在重力和气体阻力的作用下，每个粒子以其沉降速度()独立沉降，在烟气流动方向，粒子和气流具有相同的速度。层流式重力沉降室纵截面示意图设沉降室的长、宽、高分别为L、B、H，处理烟气量为Q(m3)。气流在沉降室内停留时间为：在时间t内，粒径为的粒子的沉降距离为：沉降室对粒径为的粒子的分级效率为:根据假定2，沉降室内为层流状态，沉降速度为：得层流式重力沉降室分级效率的计算公式为：则重力沉降室能100％捕集的最小粒子直径为：给定重力沉降室的结构，可求出不同粒径粒子的分级效率；根据沉降室入口粉尘的粒径分布，可求总效率由分级效率计算公式可以看出，提高沉降室除尘效率的主要途径为，降低沉降室内的気流速度，增加沉降室长度或降低沉降室的高度。例题：某石棉厂拟建一重力沉降室处理含石棉尘的气体，已知待净化的石棉尘气量为8000m3，石棉尘气体温度为30℃，此温度下的空气粘度为1.864×10-5·s，石棉尘真密度为22003。在车间附近可建造重力沉降室的用地为：长5m，宽2m，空间不受限制。要求能除去50微米以上的烟尘。解：①计算：②选择水平气流速度v(0.2~2)，假设H或L取沉降室内气速为2，1.5m③计算L或H，并根据计算B。由于沉降室过长，可采用五层水平隔板，即6通道（n＝6）沉降室，取每层高△H＝0.25m，则此时所需沉降室长度若取2.5m，则沉降室宽度B为湍流式重力沉降室右图为多层沉降室中的一个通道，气流从图示方向流过由上、下隔板构成的空间。根据边界层理论作如下假设：①紧贴底板处有一层流边界层，进入该边界层的粉尘均被捕集；②由于紊流作用，边界层以上流动区内的粉尘分布均匀。设颗粒在x方向移动距离为＝，同时在y方向移动距离为＝，消去后，得到：根据前述假设，对于某一粒径被捕集颗粒的数目（）与总颗粒数目（N）的比值恰为层流层断面积与总断面积之比，即：式中负号表示随x增加粒子数目减少。将上式积分后得到：当x＝0时，0，故0；当x＝L时，，故：在x方向气流流经L后粒径为的粒子的分级效率为：将层流边界层中颗粒沉降速度式代入上式，得：其中：重力沉降室的优点是阻力小（50~130），动力费用低；结构简单，投资少；性能可靠，维修管理容易。缺点是设备庞大，效率低。适于净化密度和粒径大的粉尘，特别是磨损强的粉尘。设计好时，能捕集50μm以上粉尘，不适用净化20μm以下粉尘。一般作为多级除尘系统的第一级处理设备。惯性除尘器1.惯性除尘器的除尘原理和结构类型。1）惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上，或让气流方向急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离的一种除尘装置。2）结构类型。冲击式惯性除尘器反转式惯性除尘器2.惯性除尘器性能的影响因素：1）含尘气体在冲击或改变方向前的速度愈高，流出装置的气流速度越低，除尘效率越高。2）对反转式惯性除尘器，气流转换方向的曲率半径越小，转变的次数越多，则净化效率越高，但阻力也越大。惯性除尘器的特点惯性除尘器宜用于净化密度和粒径较大的金属或矿物粉尘，对于粘结性和纤维性粉尘，因易堵塞，不宜采用。由于气流方向改变的次数有限，净化效率不高，也多用于多级除尘的第一级，捕集10~20μm以上的粗尘粒。其压力损失依型式而异，一般为100～1000。旋风除尘器1.除尘原理：旋风除尘器是利用含尘气体旋转运动产生的离心力从气体中分离尘粒的装置。基本结构：进气管、圆柱体、圆锥体、储灰斗和排出管。3.主要特点：a.结构简单，体积小；b.不需特殊的附属设备；c.造价低，并可用于高温高腐含尘气体的处理；d.除尘效率属中效除尘器。旋风器内气流与尘粒的运动含尘气流进入除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到区域中心。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。通常将旋转向下的外围气流称为外漩涡，旋转而上的中心气流称为内漩涡，两者的旋转方向是相同的。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。气流从除尘器顶部向下高速旋转时，颈部的压力下降，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转而上，达到顶部后，在沿排出管外壁旋转而下，最后达到排出管下端附近被上升的内涡漩带走，从排出管排出，这股旋转气流称上涡漩。旋风器内的速度场和压力分布旋风除尘器内的速度场是一个三元流场，通常把内、外旋流的全速度分解成为三个速度分量：切向速度vθ、径向速度和轴向速度切向速度式中n－由流型决定的常数，11，通过实验确定。当1时，为理想流体的有势的自由涡旋；外旋流：准自由涡旋，0.5~0.9，vθ随半径r的减小而增加；0时，vθ=常数，即处于内外旋流交界面（大约d0=（0.6~0.65）d，d为排气管直径）上，vθ到达最大值；内旋流：－1，vθ＝rω（ω为旋转角速度），流体的旋转类同于刚体的转动，是强制涡旋。径向速度内旋流：由里向外的流动，与源流（在平面流中，从中心点径向向外的流动称为源流）类似，称为类源流；外旋流：由外向心的流动，称为类汇流。前者对分离粉尘有利，后者对分离粉尘不利，使有些细小粉尘在类汇流的作用下，进入内旋流而被带走。轴向速度外旋流的轴向速度分量是向下的，内旋流的轴向速度是向上的，因而在内、外旋流之间必然存在一个轴向速度为零的交界面。在内旋流中，随着气流的逐渐上升，轴向速度不断增大，在排气管底部达到最大值。向下的外旋流轴向分速产生下灰环，它推动已分离在筒体内壁的粉尘向下移动，最后进入灰斗，对除尘有利。正因为有下灰环的存在，可以使旋风器卧装。(4)旋风器内的压力分布旋风器内的压力分布如图曲线所示，全压和静压沿径向变化较大，由外壁向轴心逐渐降低，内旋流区域静压为负值，并且一直延伸至灰斗。气流压力沿径向的这种变化，不是因摩擦而主要是由离心力引起的。压力损失.压力损失的计算：井伊谷冈一提出的公式：式中K—常数，20~40，可近似取30；b，h－分别为进口管的宽度和高度（m）；D，L—分别为筒体的直径和长度（m）；d——排气管直径（m）；H——锥体长度（m）。（2）影响压损的主要因素a.同一结构型式旋风除尘器的相似放大或缩小，ξ值相同。若进口气速相同，压力损失基本不变。b.因ΔP∝2，故处理气量Q增大时，ΔP随之增大。c.ξ值随进口断面的增大和排气管直径d的减少而增大，随筒体长L和锥体长H的增加而减少。d.随气体密度的增大而增大，即随气体温度的降低或压力的增高而增大。e除尘器内部有叶片、突起和支持物等障碍物时，使气体旋转速度降低，离心力减少，从而使压损降低；但除尘器内壁粗糙会使增大。f由于气体与尘粒间的摩擦作用可使气流的旋转速度降低，因而随进口气体含尘浓度增大而降低。几种旋风除尘器的局部阻力系数值旋分除尘器类型ξ5.36.58.05.8旋风除尘器的除尘效率理论推导：多以临界粒径为参数。实验测定：常用方法。假想圆筒理论和转圈理论30年代筛分理论50年代紊流连续径向混合的分离理论1972年旋风除尘器能捕集分离到的具有50％或100％分级效率的最小粒径称为临界粒径或分割粒径，分别记为50和100。计算分割直径是确定除尘效率的基础。在旋风除尘器内，粒子的沉降主要取决于离心力和向心运动气流作用于尘粒上的阻力.若.粒子在交界面上不停的旋转，实际上由于各种随机因素的影响，处于这种平衡状态的尘粒有50%的可能性进入内涡旋，也有50%的可能性移向外壁。它的除尘效率为50%，此时的粒径称为除尘器的分割直径，用表示。因为对于球形粒子，由斯托克斯公式得到：式中：0——交界面处气流的切向速度，，——外涡旋气流的平均径向速度，则：愈小，说明除尘效率愈高，性能愈好。当确定后，可以根据雷思-利希特模式计算其他粒子的分级效率：式中：n为涡流指数另一种广泛采用的分级效率公式是分析大量实验数据后提出的经验公式，其精度完全可以满足工程设计需要：5、影响旋风除尘器除尘效率的因素影响旋风除尘器效率的因素有：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量。二次效应在旋风除尘器操作中得到的实际效率曲线与理论操作曲线是不一致的。造成差异的原因主要是二次效应，即被捕集粒子重新进入气流。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，实际效率低于理论效率，是因为理论沉降入灰斗的尘粒随净化后的气流一起排走，其起因主要为粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起。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。比例尺寸a进气口

旋风除尘器的进气口是形成旋转气流的关键部件，是影响除尘效率和压力损失的主要因素。切向进气的进口面积对除尘器有很大的影响，进气口面积相对于筒体断面小时，进人除尘器的气流切线速度大，有利于粉尘的分离。

b圆筒体直径和高度

圆筒体直径是构成旋风除尘器的最基本尺寸。旋转气流的切向速度对粉尘产生的离心力与圆筒体直径成反比，在相同的切线速度下，简体直径D越小，气流的旋转半径越小，粒子受到的离心力越大，尘粒越容易被捕集。筒体总高度是指除尘器圆筒体和锥筒体两部分高度之和。增加筒体总高度，可增加气流在除尘器内的旋转圈数，使含尘气流中的粉尘与气流分离的机会增多，但筒体总高度增加，外旋流中向心力的径向速度使部分细小粉尘进入内旋流的机会也随之增加，从而又降低除尘效率。

c排出管

排出管的直径和插入深度对旋风除尘器除尘效率影响较大。排出管直径必须选择一个合适的值，排出管直径减小，可减小内旋流的旋转范围，粉尘不易从排出管排出，有利提高除尘效率，但同时出风口速度增加，阻力损失增大；若增大排出管直径，虽阻力损失可明显减小，但由于排出管与圆筒体管壁太近，易形成内、外旋流“短路”现象，使外旋流中部分未被清除的粉尘直接混入排出管中排出，

从而降低除尘效率。烟尘的物理性质下列各种物理性质都影响旋风除尘器的效率：气体的密度和粘度、尘粒的相对密度、烟气含尘浓度等。在流量不变的情况下，下式可估算它们的影响：(100―ηa)/(100－ηb)=

（μμb）½

(100―ηa)/(100－ηb)=

[（ρb－ρ）/(ρa－ρ)

]

½

(100―ηa)/(100－ηb)=(ρ1b－ρ1a)0.182压力损失与含尘量之间的关系为：ΔΔ[0.013﹙2.29ρ1＋1﹚½]式中：Δ——随含尘浓度变化而变化的压力损失；

Δ——干净空气的压力损失；ρ1——入口含尘浓度，

³。操作变量旋风除尘器是利用离心力来除尘的，离心力愈大，除尘效果愈好。在圆周运动(或曲线运动)中粉尘所受到的离心力为

所以，。可见，在旋风除尘器的结构固定(R不变)、粉尘相同(m稳定)的情况下，增加旋风除尘器人口的气流速度，旋风除尘器的离心力就愈大。6.旋风除尘器的结构形式按进气方式分类：可分为切向进入式和轴向进入式两类。按气流组织分类：回流式、直流式、平旋式和旋流式等多种，工业锅炉用较多的是回流式和直流式两种，全国除尘器评价优选的旋风除尘器大都属于这两种类型。多管旋风除尘器：多管旋风除尘器是由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器组合在一个壳体内并联使用的除尘器组。多管旋风除尘器具有效率高、处理气量大、有利于布置和烟道连接方便等优点，但是，对旋风子制造、安装和装配的质量要求较高。下面是几种常见的旋风除尘器：型旋风除尘器，最原始的旋风除尘器类型，现已被淘汰型旋风除尘器排气管顶端有螺旋形导向板，可以消除因气流向上流动而形成的小涡旋气流。此类型除尘器细而长，锥角小，阻力较标准性较大，但分离效率较高，得到广泛应用。型旋风除尘器型旋风除尘器扩散式旋风除尘器主要特点是：有一个圆锥形的反射屏，可大大减少粉尘的二次飞扬。多管旋风除尘器旋风除尘器的设计选型现在多用经验法来选择除尘器的型号规格，其基本步骤如下：根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的压力损失和制造条件等因素全面分析，合理的选择旋风除尘器的类型。根据使用时允许的压力降确定进口气速v1，如果制造厂已经提供各种操作温度下进口气速与压力降的关系，则根据工艺条件允许的压力降就可以选定气速V1，若没有气速与压力降的数据，则根据允许的压力降计算进口气速，可得：若没有提供允许的压力损失数据，一般取进口气速为12~25。3）确定旋风除尘器的进口截面A、入口宽度b和高度h。根据处理烟气量，有下式决定进口截面积A：式中：——旋风除尘器处理烟气量，m34)确定各部分几何尺寸：由进口截面积A和入口宽度b及高度h定出各部分的几何尺寸。几种常用旋风除尘器的主要尺寸比例列于下表。设计者可按要求选择其他的结构，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为排气管插入深度；2）为避免过高的压力损失，b≤（）/2；3）为保持涡流的终端在锥体内部，（）≥3D；4）为利于粉尘易于滑动，锥角=7°~8°；5）为获得最大的除尘效率，≈0.4－0.5，（）≈8—10；≈1;电除尘器电除尘器（)是利用静电力实现粒子与气体分离沉降的除尘设备。主要优点：压力损失小，一般为200～500；处理烟气量大，可达105～106m3；能耗低，0.2～0.41000m3捕集效率高，特别是对亚微米的粒子有很大的优势可用于高温、高压和高湿的场合，能连续运行，并能完全实现自动化。一、电除尘器的工作原理1．电除尘器的工作原理三个基本过程1）悬浮粒子荷电－高压直流电晕2）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）3）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图5－1电除尘器工作原理示意1－电晕极；2－电子；3－离子；4－粒子；5－集尘极；6－供电装置；7－电晕区电晕放电电晕放电机理电晕放电是一种不完全的电击穿，只是在放电极周围很薄的一气层中出现电击穿，两电极间的电流很小。而火花放电则是在放电极到收尘极之间有多条火花电击穿，传导电流较大。a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b气体分子离子化的过程又产生大量电子－雪崩过程c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d气体离子化区域－电晕区e自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源起始电晕电压开始发生电晕现象的电压称为起始电晕电压。皮克（)通过大量实验提出空气中圆形极线上的起始电晕电场强度的经验公式为：式中：P为气体的压力，；P0为标准大气压101300；T为气体温度；T0为标准状况下的气体温度,298K；a为放电极半径；m为导线光滑修正系数,清洁光滑的圆极线1,实际可取0.6-0.7。为空气相对密度。正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线a电晕区范围逐渐扩大至使极间空气全部电离－电场击穿；相应的电压－击穿电压b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c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；d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影响电晕特性的因素1）电极的形状、电极间距离2）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3）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4）电压的波形电压波形对电晕特征的影响粒子荷电两种荷电机制：一种是气体离子在电场力的作用下做定向运动与粉尘粒子碰撞，使其荷电，这种荷电称为电场荷电，>0.5m。另一种是气体离子作不规则热运动时与粉尘粒子碰撞，使其荷电，这种荷电称为扩散荷电，<0.15m。粒子介于0.15-0.5m的粒子，两种荷电机制均存在。电场荷电（1）在电场中气体离子沿电力线运动时与粉尘粒子碰撞使其荷电。随着粉尘粒子荷电量的增加，粉尘粒子自身将产生局部电场，结果使附近的电力线向外偏转，于是减少了离子向粉尘粒子运动的机会，直至最后完全偏离粉尘粒子，这时粉尘粒子的电荷不再增加，达到饱和。单个球形颗粒的饱和荷电量：——粉尘粒子饱和荷电量——粉尘粒子的相对介电常数,无量纲——真空介电常数,8.8510-12，C212或E0——电场强度——颗粒粒径可见，电场强度越高，颗粒越大，饱和荷电量越大。（2）影响电场荷电的因素a.粒径和介电常数εb.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10-20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.2.扩散电荷a.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）b.荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间c.扩散荷电理论方程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的研究，简单地将电场荷电的饱和电荷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，与实验值基本一致异常荷电现象A.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B.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C.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.荷电粒子的运动和捕集1、驱进速度(电场作用在荷电粉尘粒子上的静电力）=(粉尘粒子向集尘极迁移时受到的介质阻力）式中：粉尘颗粒的荷电量，C;粉尘颗粒所出位置的电场强度，；气体介质的动力粘度；粉尘粒子的粒径，m;荷电粉尘粒子在电场中的驱进速度（终末沉降速度），。驱进速度与粒径和场强的关系当颗粒直径为2～50m时，与粒径成正比捕集效率德意希假设：除尘器中气流为湍流状态，在垂直于集尘表面的任一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。气体流向x，气体和粉尘在x方向的流速皆为u，气体流量为方向上每单位长度的集尘版面积为a，总集尘板面积为A；电场长度为L，气体流动截面积为F；直径为的颗粒，其驱进速度，在气体中的浓度p。时间内在长度为的空间所捕集的粉尘量为：由＝积分最终得3、有效驱进速度A.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B.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C.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，代入德意希方程式中反算出的相应驱进速度值，以ωe表式D.工业电除尘器的有效驱进速度为0.2-2被捕集粉尘的清除1、电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积2、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3、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4、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5、常用的振打器有电磁型和挠臂锤型电除尘器的结构除尘器类型电除尘器一般分为单区和双区，双区除尘器主要用在通风空气的净化和某些轻工业部门。为控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染，则主要用单区除尘器。单区电除尘器的两种主要形式为管式和板式。管式电除尘器单管电除尘器结构如图所示。集尘极为150-300的圆形金属管，管长为3-5m。放电极线（电晕线）用重锤悬吊在集尘极园管的中心。管式电除尘器电场强度高且变化均匀，但清灰比较困难。常用于处理含尘气体量小或含雾滴的气体。板式电除尘器集尘极由多块一定形状的钢板组合而成。放电极（电晕极）均布在两平行集尘极间。两平行集尘极的距离一般为0.2-0.4m，极板长10-20m，高10-15m。板式电除尘器电场强度变化不均匀，清灰方便，制作安装容易。电晕电极常用的有直径3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。电晕线固定方式a重锤悬吊式b管框绷线式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：（1）振打时粉尘的二次扬起少（2）单位集尘面积消耗金属量低（3）极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形（4）振打时易于清灰，造价低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。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l000，电流为100－2000。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气流分布板a电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响b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c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d对气流分布的具体要求是（1）任何一点的流速不得超过该断面平均流速的土40%（2）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%。e气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数：粉尘电阻率1、粉尘的导电性a通常所需要的粉尘的最小导电率是10－10（Ω）－1b高比电阻粉尘－导电率低于大约10－10（Ω）－1，即电阻率大于1010Ω的粉尘c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d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烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响高电阻率粉尘对电除尘器性能的影响a高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降b低于10Ω时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响c比电阻介于1010－1011Ω之间时，火花率增加，操作电压降低d高于1011Ω时，产生明显反电晕粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响粉尘比电阻对有效驱进速度的影响克服高电阻率影响的方法a保持电极表面尽可能清洁b采用较好的供电系统c烟气调质增加烟气湿度，或向烟气中加入3、3，及23等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是3d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e发展新型电除尘器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1、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。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电除尘器的辅助设计因素热端电除尘器热端电除尘器的主要优点是可避免使用低硫煤时，在大约150°的烟气温度下经常遇到的高电阻率飞灰，这个温度是空气预热器之后烟气的典型温度。在选择安装选择性催化还原氮氧化物控制单元的系统内，催化剂可以在低飞灰浓度下运行，避免了高浓度飞灰对催化剂的不良影响。它也存在严重的缺点，在高温下气体流量大约增加50%；由于高温，气体密度低，电除尘器运行电压显著降低，气体黏度随气体温度上升而增加，因而降低了粉尘的驱进速度；还会出现一些结构和机械方面的问题，如除尘器壳体和支撑构件热膨胀程度不同，会导致壳体的破坏和支撑构件的变形。袋式除尘器过滤式除尘器，又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气过滤器，主要用于通风及空气调节方面的净化。采用织物等薄层滤料，以粉尘初层为过滤层。如袋式过滤器，主要用于工业尾气的除尘。袋式除尘器的工作原理含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体从排出口排出。滤料上的粉尘可在机械振动的作用下从表面脱落，落入灰斗中。1、粉尘初层：颗粒因截留、惯性碰撞静电和扩散作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘层。提高了除尘效率。新鲜滤料的除尘效率较低，粉尘在滤袋表面形成粉尘初层后，成为除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率。滤布起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用。但随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把一些已经附着在滤料上的细小粉尘挤压过去，造成除尘效率下降。因此，除尘器阻力达到一定数值后要及时清灰。但不能破坏粉尘初层。图6-42214典型滤袋在清洁状态和形成粉尘层后的除尘分级效率曲线2、粉尘负荷w:表示滤布表面粉尘层的厚度，代表单位面积滤布上的积尘量。3、过滤速度：定义为烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称为气布比。高过滤速度，需要滤布面积小，则除尘器体积、占地面积和一次投资都减小。但压力损失增大，除尘效率随之下降。过滤速度的选取应当考虑欲捕集粉尘的粒径分布、滤料种类和清灰方式。也会影响袋式除尘器效率。丹尼斯和克莱姆提出，预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率：这些方程是为了运用迭代的计算机程序，针对玻璃纤维滤袋和飞灰而提出的。丹尼斯和克莱姆采用的ρR为0.53。袋式除尘器的压力损失压力损失：表示气流通过滤袋所需要的能量。它决定能量消耗、除尘效率和清灰时间间隔。是一个技术经济指标。包括通过清洁滤料的压力损失△（100~130)和通过颗粒层的压力损失△(500~570)。除尘效率为99%。粉尘层压力损失接近1000时需要对滤袋清灰。假设通过滤袋和粉尘层的气流为粘滞流，△、△可用达西方程表示：根据达西方程，袋式除尘器的压力损失：其中，下标f和P分别表示清洁滤料和粉尘层。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。对于给定的操作条件（气体粘度和过滤速度），通过粉尘层的压力损失主要由粉尘层渗透率和厚度决定。厚度又是操作时间的函数。比阻力系数主要有粉尘特征决定，由实验测定。如果已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以由下述方程来估算：对于，经常用滤料的比阻力系数S表示，定义为压力损失与过滤速度之比。清灰后滤袋仍残留部分粉尘，以表示有效残留阻力系数。应由试验确定，可近似取为＝3503袋式除尘器的滤料1、对滤料的要求滤料是组成袋式除尘器的核心部分,其性能对袋式除尘器操作有很大的影响。（1）选择滤料时必须考虑含尘气体的特征。（2）性能良好的滤料容尘量大,吸湿性小,效率高,阻力低,使用寿命长,同时具有耐温,耐磨,耐腐蚀,机械强度高等优点。（3）滤料特性除与纤维本身的性质有关,还与滤料的表面结构有很大的关系。表面光滑的滤料容尘量小,清灰方便,适用于含尘浓度低,粘度大的粉尘,采用的过滤速度不宜过高。表面起毛(绒)的滤料(如羊毛毡)容尘量大,粉尘不能深入滤料内部,可以采用较高的过滤速度,但必须及时清灰。2、滤料的种类按滤料材质分：天然纤维,无机纤维和合成纤维等按滤料结构分：滤布和毛毡两类。无机纤维滤料主要是指玻璃纤维滤料,具有过滤性能好,阻力低,化学稳定性好,价格便宜等优点。但较脆,经不起揉折和摩擦,使用上有一定局限性。许多新型滤料如尼龙织布,奥伦,涤纶绒布,针刺呢,及耐高温滤料。国外还出现了耐720K以上高温的金属纤维毡,但价格昂贵,不便大量采用。几种常用滤料的性能袋式除尘器的清灰常用的清灰方式有三种：机械振动式、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰。有时逆气流和振动结合式。机械振动的清灰

机械振动袋式除尘器的工作过程：含尘气体通过除尘器底部的花板进入滤袋内部，当气体通过滤料时，粉尘颗粒沉积在滤袋内部，净化后的气体经风机由烟囱排出。振动方式大致有三种：（1）滤袋沿水平方向摆动。（2）沿垂直方向振动。（3）靠机械转动定期将滤袋扭转一定的角度，使沉积于滤袋的粉尘层破碎而落入灰斗中。机械振动袋式除尘器的过滤风速：1.0～2.0，压力损失为800～1200。优点：工作性能稳定，清灰效果较好。缺点：滤袋易损坏，检修和更换工作量大。逆气流清灰逆气流清灰：清灰时气流方向与正常过滤时相反，形式有反吹风和反吸风两种。图6－45，P220。逆气流清灰式除尘器的过滤风速一般为0.5-2.0，压力损失1000～1500。常采用标准化设计，许多滤袋室组合起来，用于连续工艺工程。多数专门安装提供逆气流的风机，逆气压通常为几百。优点：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。脉冲喷吹清灰脉冲清灰也包括逆流反吹过程。利用4~7的压缩空气反吹，产生强度较大的清灰效果。清灰过度，使粉尘通过率上升。因此，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0.1～0.2s）。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。优点：全自动清灰、净化效率达99％，过滤负荷较高，滤袋磨损减轻，运行安全可靠。袋式除尘器的选择、设计和应用1、选择和设计（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式。根据除尘效率要求、场地面积、投资和设备，选除尘器型式。根据含尘气体特性，选择滤料。根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等可初步确定清灰方式。（2）计算过滤面积根据含尘浓度、滤料种类及清灰方式等，可确定过滤气速。并算出总过滤面积。过滤气速选择：过大，减小总过滤面积，降低投资，但压力损失提高，增多清灰次数，缩短滤袋寿命，使运行费用增加；过小，设备费增加。简易清灰0.2-0.75，机械振动1-2，逆气流反吹0.5-2.0脉冲喷吹清灰2-4。（3）除尘器设计如果选择定型产品，则根据处理烟气量和总过滤面积，即可选定除尘器型号规格。自行设计的主要步骤：a确定滤袋尺寸：直径d和高度lb计算每条滤袋面积πc计算滤袋条数滤袋条数较多时分组。两滤袋之间净距一般为50-70检修、换袋。简易清灰，距离为600-800。2、应用高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘。它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比，动力消耗小、回收的干粉尘便于综合利用。因此对于微细的干燥粉尘，适于采用袋式除尘器捕集。为了适应高温和大烟气量净化的需要，袋式除尘器还有不少问题有待解决。运行最佳压力降、布袋寿命、清灰条件、布袋样式或其他参数，在特定的条件下都可能成为重要的因素。电袋除尘器电袋除尘器是将电除尘技术和袋式除尘技术结合起来的一种新型高效除尘器，收尘效率一般可达99.9％以上。目前电袋除尘技术种类较多，在工业领域获得应用的主要有串联式电袋除尘器和混合式电袋除尘器两种形式。串联式电除尘器串联式电袋除尘器是将前级电除尘和后级式除尘串联成一体的电袋结合形式。根据电除尘和袋式除尘的连接方式，串联式电袋除尘器又可分为分体式和一体式两种结构形式。分体式结构的基本构思比较简单，就是在电除尘器的下游加一台袋式除尘器。来捕集电除尘器未能捕集的微细粉尘，使粉尘排放浓度能满足相关的要求，如图所示一体式结构如图所示，含尘气体首先进入进口喇叭，经过气流分布板均流后进入电除尘区，在高压电场作用下，尘粒荷电，并在电场力的作用下使大部分的尘粒沉积在收尘极上；余下的少量荷电粉尘进入袋式除尘区通过滤袋的过滤作用而被收集下来。在电除尘区与袋式除尘区之间的过渡区设有气流调节装置；该装置既要保证电除尘区气流分布均匀，避免因后置袋式除尘区的设置，影响电除尘区得气流分布，降低电除尘区的收尘效率；又要引导气流在袋式除尘区合理分布，避免局部气流流速过高，冲刷滤袋，降低滤袋使用寿命。混合式电袋除尘器混合式电除尘器内部构造如图6-41所示。电除尘的放电极和收尘极与袋式除尘的滤袋交错排列，放电极、收尘极和滤袋布置在同一个单元内含尘气体首先被导向除尘区，将90％左右的粉尘去除，然后含有剩余粉尘的气体通过多孔收尘极板上的小孔流向袋式除尘区的滤袋，经滤袋的过滤作用，捕集剩余的粉尘。在滤袋清灰时，脱离滤袋的部分粉尘经过多孔收尘极板的小孔进入电除尘区，在该区域被再次捕集，这样就大大减少了粉尘重返滤袋的机会；同样，收尘极板振打清灰时的次扬尘也会经过小孔进入袋式除尘区，被滤袋捕集；多孔收尘极板除了捕集电荷的尘粒外，还能保护滤袋免受电晕放电的危害。混合式电除尘器的主要技术特点和收尘原理与串联式相似，但前者结构更为紧凑，在降低滤袋清灰时的粉尘再吸附等方面也要优于后者，但后者结构较为复杂。电袋除尘器的技术特点（1）由于电除尘捕集大部分的粉尘，一般在80％以上，进入滤袋捕集的粉尘量仅为常规袋式除尘的1/5，使滤袋的粉尘负荷量大大降低，可以提高袋式除尘的过滤速度，从而减少滤袋和配件数量；电袋除尘器在燃煤电厂应用时，国外一般选用过滤速度2.4～4.7，国内多选取1.2～2.0（常规袋式除尘器的过滤速度一般为0.9～1.2）。（2）当荷电粉尘随气流趋近滤袋纤维时，使纤维感应带电，在静电力作用下，使尘粒向纤维表面沉降，故粉尘的荷电增强了纤维层的过滤效率；特别是对于0.15～0.5ųm粒径段的尘粒，过滤效率有很大的提高；实践表明：电袋除尘器的除尘效率可达99.99％以上，高于电除尘器和袋式除尘器。（3）荷电粉尘再滤袋表面形成的粉尘层结构疏松，有着良好的透气性，从而降低了过滤阻力；且剥落性好，易于清灰。（4）烟气最后经过袋式除尘后排放，可以回收高电阻率的粉尘，且处理烟气量和粉尘负荷的波动对粉尘排放影响不大，运行稳定。4．电袋除尘器的选择与设计一体式电袋除尘器在我国的应用实例较多，以应用于燃煤电厂的该类除尘器为例加以说明。在选型计算前，先收集设计所需的主要参数，包括处理烟气量、烟气温度（包括正常温度、波动范围）、入口气体含尘浓度、气体的露点或含湿量、气体化学成分、粉尘粒径分布及化学成分、除尘器阻力和漏风率的要求、出口粉尘排放要求、滤袋寿命要求等。（1）确定电除尘区的规格：①确定收尘面积：电除尘区的收尘效率一般按照80％左右考虑，根据德意希分级效率方程，并参考类似工程的有效趋近速度，计算出所需的收尘面积。式中：A——收尘面积，m2；Ų——收尘效率，％；——处理的烟气量，m3；——有效地趋近速度，。②确定气流速度：气流速度是决定电除尘规格的重要参数，根据电力行业的经验，电厂风速一般小于1.2。③确定电除尘区的流通截面积：根据处理风量和气流速度即可计算出流通截面积：式中：A——过滤面积，m2；——处理的烟气量，m3;——过滤速度，。④计算结构尺寸：确定上述袋式除尘主要技术参数后，结合电除尘区得电厂宽度和高度，即可进行袋式除尘区的滤袋规格、结构尺寸等的选型和设计。电除尘区和袋式除尘区的结合：在电除尘区与袋式除尘区之间的过渡区设置气流调节装置，包括气流分布板及导流板等；可以通过模型试验确定气流分布板的开孔、导流板的结构与布置，或通过计算流体动力学软件进行数值模拟加以确定；气流调节装置既要保证电除尘区气流分布均匀，又要引导气流在袋式除尘区合理分布。5.电袋除尘器的应用电袋除尘器近年来已开始应用于燃煤电厂、水泥厂等工业部门的烟气除尘；多用于对已有的电除尘器的改造，由于烟气条件、粉尘特性的变化、设备老化，或采用新的排放标准，已有的电除尘器满足不了排放要求，采用电袋除尘技术进行改造；国内也有少量的新建燃煤电厂采用电袋除尘装置。采用分体式串联电袋除尘技术改造已有的电除尘器的主要措施如下：直接在现有的电除尘器后设置袋式除尘器，需要现场提供额外的场地，有学者认为：采用该结构，由于从电除尘器出口到袋式除尘器有一段距离，从电除尘器排出的荷电粉尘在进入袋式除尘器前会失去电荷。采用一体式串联电袋除尘技术改造已有的电除尘器的主要措施如下：保留原电除尘器箱体外壳。保留一电厂的电晕线、收尘极板、振打清灰装置及高压供电设备等，在二、三或四电场内部布置袋式除尘的滤袋，清灰装置等，在电除尘区与袋式除尘区之间的过渡区设置气流调节装置，无需占用额外场地。采用混合式电袋除尘改造已有的电除尘器的主要措施如下：保留原电除尘器箱体外壳，保留一定的电晕线、收尘极板、振打清灰装置及高压供电设备等，拆除其后二、三或四电场内部的极板、极线、振打清灰装置、高压供电设备等，在二、三或四电场内部布置电除尘的极板、极线、振打清灰装置、高压供电设备以及带式除尘的滤袋、清灰装置等，无需占用额外场地。湿式除尘器概述湿式除尘器是使含尘气体与液体（通常用水）密切接触，利用重力、惯性碰撞、拦截、扩散、静电力等作用捕集颗粒或使粒径增大的装置，又称湿式气体洗涤器。（1）可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，（2）亦能脱除气态污染物根据湿式除尘器的净化机制，可将其分为7类:重力喷雾洗涤器离心洗涤器冲击水浴除尘器泡沫除尘器（板式塔）填料塔文丘里洗涤器机械诱导喷雾洗涤器主要湿式除尘装置的性能和操作范围湿式除尘器的除尘机理惯性碰撞参数和除尘效率湿式除尘机理涉及各种机理中的一种或几种。主要是惯性碰撞、拦截作用、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前处气流开始改变方向，绕过液滴运动，而惯性较大的尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势。尘粒运动主要受两个力支配，即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。定义：尘粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离称为粒子的停止距离，为原始距离，即气流改变方向时，液滴距尘粒的距离。若≥时发生碰撞,一般用碰撞参数φ来反映除尘效率的大小。定义与液滴直径的比值为准数(即惯性碰撞数)，对粒子的除尘效率有：式中：粒子运动速度：液滴运动速度：液滴直径可见，尘粒直径和密度确定以后，碰撞参数与粒子和液滴之间的相对速度成正比，而与液滴直径成反比。所以对于给定的烟气系统，要提高值，必须提高气液相对运动速度和减小液滴直径。目前，工业上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这两个因素发展起来的。但液滴直径并非愈小愈好，直径过小，液滴容易随气流一起运动，减小了气液相对运动速度。气体的粘度越大则效率愈低。除尘效率：值越大，粒子惯性越大，则η越高，对于势流和粘性流：K—关联系数，其值取决于设备几何结构和系统操作条件L—液气比，1000m3接触功率与除尘效率3、分割粒径与除尘效率分割粒径法：基于分割粒径能全面表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能多数惯性分离装置的分