大氣污染控制工程

1、大氣污染控制工程1 第六章 除塵裝置 教學(xué)內(nèi)容: 機(jī)械除塵器 電除塵器 濕式除塵器 過濾式除塵器 除塵器的選擇與發(fā)展 大氣污染控制工程2 除塵裝置概述除塵裝置概述 從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備稱為除塵裝置 濕式除塵裝置 干式除塵裝置 按分離原理分類 ： 重力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置） 慣性力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置） 離心力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置） 洗滌式除塵裝置 過濾式除塵裝置 電除塵裝置 重力除塵重力除塵 慣性除塵慣性除塵 袋式除塵袋式除塵 電除塵電除塵 濕式除塵濕式除塵 大氣污染控制工程3 1 機(jī)械除塵器機(jī)械除塵器 機(jī)械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力） 的作用使

2、顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有： 重力沉降室 慣性除塵器 旋風(fēng)除塵器 大氣污染控制工程4 一、重力沉降室一、重力沉降室 大氣污染控制工程5 一、重力沉降室一、重力沉降室 重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除 塵裝置 大氣污染控制工程6 氣流進(jìn)入重力沉降室后，流動(dòng)截面積擴(kuò)大，流速降 低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降 層流式和湍流式兩種 灰斗 大氣污染控制工程7 1.層流式重力沉降室 假定(1)沉降室內(nèi)氣流為柱塞流； (2)顆粒均勻分布于煙氣中 忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用 大氣污染控制工程8 沉降室的長(zhǎng)寬高分別為L(zhǎng)、W、H，處理煙氣量為Q 氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間

3、 在t時(shí)間內(nèi)粒子的沉降距離 該粒子的除塵效率 0 / LWH tL v Q 0 v s u 0 ss cs u Lu LWH hu t vQ 0 () css ic hu Lu LW hH Hv HQ 大氣污染控制工程9 對(duì)于stokes區(qū)域的粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子 的dpmin = ? 大氣污染控制工程10 對(duì)于stokes區(qū)域的粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子 的dpmin = ? c hH 2 18 pp s dg u 2 18 pp dg LWH H Q 即 min 18 p Q d gWL min 36 p Q d gWL n 由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的

4、影響，工程上一般用分由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分 級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率 Q LWHu h s c c hH Q LWHu h s c 2 18 pp s dg u c hH Q LWHu h s c 2 18 pp dg LWH H Q 即 2 18 pp s dg u c hH Q LWHu h s c min 18 p Q d gWL 2 18 pp dg LWH H Q 即 2 18 pp s dg u c hH Q LWHu h s c min 36 p Q d gWL n 由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般

5、用分由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分 級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率 min 18 p Q d gWL 2 18 pp dg LWH H Q 即 2 18 pp s dg u c hH Q LWHu h s c min 36 p Q d gWL n 由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分 級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率 min 18 p Q d gWL 2 18 pp dg LWH H Q 即 min 36 p Q d gWL n 由于沉降室內(nèi)的氣

6、流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分 級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率 min 18 p Q d gWL 2 18 pp s dg u 2 18 pp dg LWH H Q 即 min 36 p Q d gWL n 由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分 級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率 min 18 p Q d gWL c hH 2 18 pp s dg u 2 18 pp dg LWH H Q 即 min 36 p Q

7、 d gWL n 由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分 級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率 min 18 p Q d gWL Q LWHu h s c c hH 2 18 pp s dg u 2 18 pp dg LWH H Q 即 min 36 p Q d gWL n 由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般用分 級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率級(jí)效率公式的一半作為實(shí)際分級(jí)效率 min 18 p Q d gWL 大氣污染控制工程11 提高沉降室

8、效率的主要途徑： 降低沉降室內(nèi)氣流速度 增加沉降室長(zhǎng)度 降低沉降室高度 沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.32.0m/s 不同粉塵的最高允許氣流速度不同粉塵的最高允許氣流速度 大氣污染控制工程12 大氣污染控制工程13 多層沉降室： 使沉降高度減少為原來的1/ （n+1），其中n為水平隔 板層數(shù) 考慮清灰的問題，一般隔板 數(shù)在3以下 (1) s i u LW n Q 多層沉降室多層沉降室 1.錐形閥；錐形閥；2.清灰孔；清灰孔；3.隔隔 板板 大氣污染控制工程14 2.湍流式重力沉降室 湍流模式假定沉降室中氣流處于湍流狀態(tài)，垂 直于氣流方向的每個(gè)斷面上粒子完全混合 寬度為W、高度為H和長(zhǎng)度為dx的捕

9、集元，假定 氣體流過dx距離的時(shí)間內(nèi)，邊界層dy內(nèi)粒徑為dp 的粒子都將沉降而除去 大氣污染控制工程15 粒子在微元內(nèi)的停留時(shí)間 被去除的分?jǐn)?shù) 對(duì)上式兩邊積分得 邊界條件： 得 因此，其分級(jí)除塵效率 0 / s dtdx vdy u 0 p s p dN u dxdy NHv H 0 0 ; ppppL xNNxLNN 0 0 exp() s pLp u L NN v H )exp(1 )exp(11 00 , , Q LWu Hv Lu N N s s p Lp i C Hv xu N s p lnln 0 H dy N dN p p 大氣污染控制工程16 3.重力沉降室優(yōu)缺點(diǎn) 重力沉降室的

10、優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 投資少 壓力損失?。ㄒ话銥?0130Pa） 維修管理容易 缺點(diǎn) 體積大 效率低 僅作為高效除塵器的預(yù)除塵裝置，除去較大和 較重的粒子 大氣污染控制工程17 4.設(shè)計(jì)步驟 （1）確定重力沉降室內(nèi)的氣流速度； （2）確定欲100%去除的粒子的沉降速度； （3）確定重力沉降室的高度（寬度）； （4）計(jì)算重力沉降室的長(zhǎng)度和寬度（高度）。 大氣污染控制工程18 大氣污染控制工程19 大氣污染控制工程20 大氣污染控制工程21 大氣污染控制工程22 二、慣性除塵器 1.慣性除塵器機(jī)理 沉降室內(nèi)設(shè)置各種形式的擋板，含塵氣流沖擊在擋板 上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力 作用，使其

11、與氣流分離 No Image 大氣污染控制工程23 2.慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式 沖擊式氣流沖擊擋板捕集較粗粒子 沖擊式慣性除塵裝置沖擊式慣性除塵裝置 a單級(jí)型單級(jí)型 b多級(jí)型多級(jí)型 大氣污染控制工程24 反轉(zhuǎn)式改變氣流方向捕集較細(xì)粒子 反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置 a a 彎管型彎管型 b b 百葉窗型百葉窗型 c c 多層隔板型多層隔板型 大氣污染控制工程25 設(shè)備示意圖 彎管慣性除塵彎管慣性除塵 沖擊式?jīng)_擊式 反轉(zhuǎn)式反轉(zhuǎn)式 大氣污染控制工程26 3.慣性除塵器應(yīng)用 一般凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性 粉塵 凈化效率不高， 一般只用于多級(jí)除塵中的一級(jí)除塵， 捕集1020m以上的粗顆粒

12、壓力損失1001000Pa 大氣污染控制工程27 大氣污染控制工程28 大氣污染控制工程29 它利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從 氣流中分離的裝置 。 適用于小型鍋爐、退火爐和多級(jí)除塵的 預(yù)除塵。 其作用于粉塵上的離心力比重力大 5 2500倍。 用來分離粒徑大于510m以上的顆粒 物。 對(duì)10 m以上顆粒去除效率可達(dá)90%。 工業(yè)上已有100多年的歷史。 大氣污染控制工程30 三、旋風(fēng)除塵器三、旋風(fēng)除塵器 大氣污染控制工程31 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小，投資低， 操作維修方便，能用于高溫、高壓及腐蝕 性氣體，并可回收干顆粒物。 缺點(diǎn)：捕集 FD ，顆粒移向外壁 若 FC FD ，顆粒進(jìn)入內(nèi)

13、渦旋 當(dāng) FC = FD時(shí)，有50%的可能進(jìn)入外渦旋，既除塵效 率為50% ，此時(shí)對(duì)應(yīng)的顆粒的粒徑為分割粒徑，dc 計(jì)算分割直徑是確定除塵效率的基礎(chǔ) 大氣污染控制工程41 對(duì)于球形Stokes粒子 分割粒徑 dc確定后，可以根據(jù)雷思一利希特模式計(jì)算其它粒 子的分級(jí)效率 另一種經(jīng)驗(yàn)公式 2 3 T0 cpcr 0 3 6 V dd V r 1/2 r 0 c 2 pT0 18 V r d V 1 p 1 c 1exp 0.6931 () n i d d 2 pc 2 pc (/) 1(/) i i i dd dd 大氣污染控制工程42 ) b9 d (exp1 2 pc NV 大氣污染控制工程4

14、3 4.影響旋風(fēng)除塵器效率的因素 （1）二次效應(yīng)二次效應(yīng)被捕集粒子重新進(jìn)入氣流被捕集粒子重新進(jìn)入氣流 在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應(yīng)逸出的粒子由于聚集或被在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應(yīng)逸出的粒子由于聚集或被 較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實(shí)際效率較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實(shí)際效率 高于理論效率高于理論效率 在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒 被重新吹起，實(shí)際效率低于理論效率被重新吹起，實(shí)際效率低于理論效率 控制方法：通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器控制方法：通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器 內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應(yīng)內(nèi)壁上，能有效地控

15、制二次效應(yīng) 大氣污染控制工程44 （2）比例尺寸比例尺寸 在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大，在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大， 除塵效率愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效除塵效率愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效 率下降。率下降。 錐體適當(dāng)加長(zhǎng)，對(duì)提高除塵效率有利錐體適當(dāng)加長(zhǎng)，對(duì)提高除塵效率有利 排出管直徑愈小分割直徑愈小，即除塵效率愈高；排出管直徑愈小分割直徑愈小，即除塵效率愈高； 一般取排出管直徑一般取排出管直徑d de e= =（0.40.40.650.65）D D 旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)接近或等于旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)接近或等于 特征

16、長(zhǎng)度特征長(zhǎng)度l， 亞歷山大公式亞歷山大公式 筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。 2 1/3 e 2.3() D ld A 大氣污染控制工程45 No Image 大氣污染控制工程46 比例尺寸對(duì)性能的影響比例尺寸對(duì)性能的影響 比例變化比例變化 性能趨向性能趨向 投資趨向投資趨向壓力損失壓力損失效率效率 增大旋風(fēng)除塵器直徑增大旋風(fēng)除塵器直徑降低降低降低降低提高提高 加長(zhǎng)筒體加長(zhǎng)筒體稍有降低稍有降低提高提高提高提高 增大入口面積（流量不變）增大入口面積（流量不變）降低降低降低降低 增大入口面積（速度不變）增大入口面積（速度不變）提高提高降低

17、降低降低降低 加長(zhǎng)錐體加長(zhǎng)錐體稍有降低稍有降低提高提高提高提高 增大錐體的排出孔增大錐體的排出孔稍有降低稍有降低提高或降低提高或降低 減小錐體的排出孔減小錐體的排出孔稍有提高稍有提高提高或降低提高或降低 加長(zhǎng)排出管伸入器內(nèi)的長(zhǎng)度加長(zhǎng)排出管伸入器內(nèi)的長(zhǎng)度提高提高提高或降低提高或降低提高提高 增大排氣管管徑增大排氣管管徑降低降低降低降低提高提高 大氣污染控制工程47 除塵器下部的嚴(yán)密性 在不漏風(fēng)的情況下進(jìn)行正常排灰 鎖氣器鎖氣器 (a)(a)雙翻板式雙翻板式 (b)(b)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式 No Image 大氣污染控制工程48 （3）煙塵的物理性質(zhì)對(duì)除塵效率的影響煙塵的物理性質(zhì)對(duì)除塵效率的影響 氣體的

18、密度和粘度氣體的密度和粘度 塵粒的大小和比重塵粒的大小和比重 煙氣含塵濃度煙氣含塵濃度 大氣污染控制工程49 （4）操作變量對(duì)除塵效率的影響操作變量對(duì)除塵效率的影響 提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小，提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小， 除塵器性能改善除塵器性能改善 入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起， 重新卷入氣流中，除塵效率下降重新卷入氣流中，除塵效率下降 效率最高時(shí)的入口速度經(jīng)驗(yàn)公式效率最高時(shí)的入口速度經(jīng)驗(yàn)公式 1.2 p0.201 1 2 g ( / ) 3030(m/s (1/ ) ） b D vD b D 大氣污染控制工程50 a. 直入切向進(jìn)入式直入切向進(jìn)入式 b. 蝸殼切向進(jìn)入式蝸殼切向進(jìn)入式 c. 軸向進(jìn)入式軸向進(jìn)入式 5.旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)形式 （1）按進(jìn)氣方式分 切向進(jìn)入式 軸向進(jìn)入式 大氣污染控制工程51 大氣污染控制工程52 （2）按氣流組織分 回流式、直流式、平旋式和旋流式 （3）多管旋風(fēng)除塵器 由多個(gè)相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風(fēng)除塵器（又 叫旋風(fēng)子）組合在一個(gè)殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵器組 成 常見的多管除