沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程概論P(yáng)PT課件

1、第一節(jié) 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)除塵器第1頁(yè)/共151頁(yè)第2頁(yè)/共151頁(yè)阻力的方向總是和速度向量方向相反，其大小為：式中：CD由實(shí)驗(yàn)確定的阻力系數(shù)（無(wú)因次）；Ap顆粒在其運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積，m2。對(duì)球型顆粒Ap=dp2/4；流體的密度，kg/m3； u 顆粒與流體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，m/s)(212NuACFpDD第3頁(yè)/共151頁(yè)n當(dāng)Rep 1時(shí)，顆粒運(yùn)動(dòng)處于層流狀態(tài)，CD與Rep近似呈直線關(guān)系pCDRe24 這就是著名的斯托克斯（Stokes）阻力定律。通常把Rep 1的區(qū)域稱(chēng)

2、為斯托克斯區(qū)域。udFPD321 (N)2(Re ) ReDDppDppFC AuduCf第4頁(yè)/共151頁(yè)二、重力沉降室 重力沉降室是通過(guò)重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置 由于加速運(yùn)動(dòng)階段非常短，往往可以忽略，認(rèn)為整個(gè)沉降過(guò)程可看作在恒定的速度下進(jìn)行。 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。 第5頁(yè)/共151頁(yè)（一）層流式重力沉降室 3點(diǎn)假設(shè) 水平氣流速度是均勻的，并呈層流狀態(tài) 在沉降室入口斷面上的粉塵分布是均勻的 在氣流流動(dòng)方向上塵粒與氣流具有同一速度縱剖面示意圖第6頁(yè)/共151頁(yè)層流式重力沉降室 沉降室的長(zhǎng)寬高分別為L(zhǎng)、W、H，處理煙

3、氣量為Q 氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間 在t時(shí)間內(nèi)粒子的沉降距離 該粒子的除塵效率0/LWHtL vQ0vsu0sscsu Lu LWHhutvQ 0 ()cssichu Lu LWhHHv HQ1.0 ()ichH第7頁(yè)/共151頁(yè) 靜止流體中的單個(gè)球形顆粒，在重力作用下沉降時(shí)，所受作用力有重力FG、流體浮力FB和流體阻力FD，三力平衡關(guān)系式為：gdFFFppBGD)(63 討論：對(duì)于斯托斯區(qū)域的顆粒， Stokes顆粒的重力沉降末端速度：smgdupps/)(182第8頁(yè)/共151頁(yè)層流式重力沉降室 對(duì)于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?chH218ppsd

4、gu2 18ppdgLWHHQ即min18pQdgWLmin36pQdgWLn 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 第9頁(yè)/共151頁(yè)（二）層流式重力沉降室的設(shè)計(jì) 提高沉降室效率的主要途徑 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)的氣流速度一般為不同粉塵的最高允許氣流速度0 ()cssichu Lu LWhHHv HQ0.32.0m/s第10頁(yè)/共151頁(yè) 多層沉降室：使沉降高度減少為原來(lái)的 1/（n+1） 其中n為水平隔板層數(shù) 考慮清灰的問(wèn)題，一般隔板數(shù)在3以下(1)siu LW nQ多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3

5、.隔板第11頁(yè)/共151頁(yè)（三）重力沉降室的優(yōu)缺點(diǎn) 重力沉降室的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 投資少 壓力損失?。ㄒ话銥?0-100Pa） 維修管理容易 缺點(diǎn) 體積大 效率低（4070%） 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第12頁(yè)/共151頁(yè) 沉降室適宜凈化密度大、顆粒粗的粉塵，特別是磨損性很強(qiáng)的粉塵。 經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，能有效的50m以上的塵粒，不宜捕集小于20m的粉塵。第13頁(yè)/共151頁(yè) 例題1：設(shè)計(jì)一鍋爐煙氣除塵用的沉降室。已知：煙氣量Q=2800m3/h，煙氣溫度t=150，煙塵真密度p=2100kg/m3，要求能去除掉粒徑為50m以上的煙塵。 （150 時(shí)，煙氣粘度近似取空氣粘度值

6、 =2.410-5Pa.s）第14頁(yè)/共151頁(yè) 1、根據(jù)p、 dp、求us； 2、假設(shè)沉降室內(nèi)的氣流水平速度v0（0.22m/s）；（0.5m/s） 3、假定沉降室的高度H（或?qū)挾萕），尺寸過(guò)大則分層；（1.5m） 4、計(jì)算確定長(zhǎng)度L和寬度W（或高H），獲得沉降室尺寸：LWH= 5、驗(yàn)算粒徑dmin。 H/us=L/v0 第15頁(yè)/共151頁(yè)三、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，使其與氣流分離 第16頁(yè)/共151頁(yè)慣性除塵器 結(jié)構(gòu)形式 碰撞式氣流沖擊擋板捕集較粗粒子 回轉(zhuǎn)式改變氣流方向捕集較細(xì)粒子第17頁(yè)/共1

7、51頁(yè)碰撞式慣性除塵裝置a單級(jí)型 b多級(jí)型第18頁(yè)/共151頁(yè)回轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a 彎管型 b 百葉窗型 c 多層隔板型第19頁(yè)/共151頁(yè)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 壓力損失1001000Pa第20頁(yè)/共151頁(yè)四、旋風(fēng)除塵器 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，一般用來(lái)捕集515m以上的塵粒，除塵效率可達(dá)80 旋風(fēng)除塵器的工作原理 含塵氣體由進(jìn)口切向進(jìn)入后，沿筒體內(nèi)壁由上向下作圓周運(yùn)動(dòng)，并有少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)內(nèi)。這股向下的氣流大部分到達(dá)錐體頂部附近時(shí)折轉(zhuǎn)向上，在中

8、心區(qū)域旋轉(zhuǎn)上升，最后由排氣管排出。這股氣流作向上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，也同時(shí)進(jìn)行著徑向的離心運(yùn)動(dòng)。第21頁(yè)/共151頁(yè) 旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：外渦旋 旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋 內(nèi)、外渦流旋轉(zhuǎn)方向相同切向速度決定氣流質(zhì)點(diǎn)離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗上渦旋：氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出第22頁(yè)/共151頁(yè)n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，壓力損失中等，動(dòng)力消耗不大，可用于各種材

9、料制造，能用于高溫、高壓及腐蝕性氣體，并可回收干顆粒物。n缺點(diǎn)： 除塵效率在80%左右，捕集 FD ，顆粒移向外壁 若 FC 10m）的場(chǎng)合； 除塵效率不太高； 濃度較高時(shí)作為初級(jí)處理； 可串聯(lián)使用。第33頁(yè)/共151頁(yè)n（一）旋風(fēng)除塵器的分類(lèi)n1按氣體流動(dòng)狀況分：n切流返轉(zhuǎn)式旋風(fēng)除塵器：常用的型式為直入式和螺殼式。含塵氣體由筒體沿側(cè)面沿切線方向?qū)?。n軸向式旋轉(zhuǎn)除塵器：軸向直流式和軸向反旋式。n2按結(jié)構(gòu)形式分：圓筒體、長(zhǎng)錐體、旁通式、擴(kuò)散式。第34頁(yè)/共151頁(yè)a. 直入切向進(jìn)入式 b. 蝸殼切向進(jìn)入式 c. 軸向進(jìn)入式第35頁(yè)/共151頁(yè) 高效旋風(fēng)除塵器高流量旋風(fēng)除塵器通用旋風(fēng)除塵器筒體直

10、徑較?。?5%。K=613.5直徑較大（1.23.6m），處理流量大。除塵效率：5080%。K3K=46，除塵效率：8090%相對(duì)截面比（K）： 筒體截面面積和進(jìn)氣口截面面積之比。第36頁(yè)/共151頁(yè) 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。具有處理風(fēng)量大, 除塵效率較高的特點(diǎn)。 多管旋風(fēng)除塵器第37頁(yè)/共151頁(yè)第38頁(yè)/共151頁(yè) 設(shè)有旁路分離室, 利用上旋渦分離粉塵, 從而提高除塵效率. 為了使除塵器頂部空間形成明顯的上旋渦, 進(jìn)氣口上沿離頂蓋要相距一定的距離。第39頁(yè)/共151頁(yè)5、按旋風(fēng)除塵器排灰裝置： (a)雙翻板式 (b)回轉(zhuǎn)式第40頁(yè)/共

11、151頁(yè)第二節(jié) 濕式除塵器 使含塵氣體與液體 （一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵粒或使粒徑增大的裝置 可以有效地除去直徑為0.120m的液態(tài)或固態(tài)粒子，亦能脫除氣態(tài)污染物 高能和低能濕式除塵器 低能濕式除塵器的壓力損失為0.251.5kPa，對(duì)10m以止粉塵的凈化效率可達(dá)9095% 高能濕式除塵器的壓力損失為2.59.0kPa，凈化效率可達(dá)99.5以上第41頁(yè)/共151頁(yè)濕式除塵器旋風(fēng)洗滌器重力噴霧洗滌器第42頁(yè)/共151頁(yè)濕式除塵器泡沫（板式）洗滌器文丘里洗滌器第43頁(yè)/共151頁(yè) 根據(jù)濕式除塵器的凈化機(jī)理，大致分為a重力噴霧洗滌器 b旋風(fēng)洗滌器 c自激噴霧洗滌器

12、 d泡沫（板式）洗滌器 e填料洗滌器 f文丘里洗滌器 g機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器 第44頁(yè)/共151頁(yè)濕式除塵器 主要濕式除塵裝置的性能和操作范圍裝置名稱(chēng)氣體流速（m/s）液氣比（l/m3）壓力損失（Pa）分割直徑（m）噴淋塔0.12231005003.0填料塔0.5123100025001.0旋風(fēng)洗滌器15450.51.5120015001.0轉(zhuǎn)筒洗滌器（300750r/min） 0.7250015000.2沖擊式洗滌器1020105001500.2文丘里洗滌器60900.31.5300080000.1第45頁(yè)/共151頁(yè)濕式除塵器的優(yōu)點(diǎn) 在耗用相同能耗時(shí)，比干式機(jī)械除塵器高。高能耗濕式除塵器清除

13、0.1m以下粉塵粒子，仍有很高效率 可與靜電除塵器和布袋除塵器相比，而且還可適用于它們不能勝任的條件，如能夠處理高溫，高濕氣流，高比電阻粉塵，及易燃易爆的含塵氣體 在去除粉塵粒子的同時(shí)，還可去除氣體中的水蒸氣及某些氣態(tài)污染物。既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用第46頁(yè)/共151頁(yè)濕式除塵器的缺點(diǎn) 排出的污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應(yīng)重復(fù)回用 凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時(shí)，洗滌水具有一定程度的腐蝕性，因此要特別注意設(shè)備和管道腐蝕問(wèn)題 不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體 寒冷地區(qū)使用濕式除塵器，容易結(jié)凍，應(yīng)采取防凍措施 第47頁(yè)/共151頁(yè)n濕式除塵器的除塵方式主要有四種：液體介質(zhì)與塵粒

14、之間的慣性碰撞和攔截；微細(xì)塵粒與液滴之間的擴(kuò)散接觸；加濕的塵粒相互凝并；飽和態(tài)高溫?zé)煔饨禍貢r(shí)，以塵粒為凝結(jié)核凝結(jié)。第48頁(yè)/共151頁(yè)n 濕式除塵機(jī)理涉及各種機(jī)理中的一種或幾種。主要是慣性碰撞、擴(kuò)散效應(yīng)、粘附、擴(kuò)散漂移和熱漂移、凝聚等作用。 1.慣性碰撞參數(shù)與除塵效率 慣性碰撞是濕式除塵的一個(gè)主要機(jī)理?，F(xiàn)討論塵粒、液滴和氣流性質(zhì)對(duì)碰撞的影響問(wèn)題，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，現(xiàn)考慮下述模型： 第49頁(yè)/共151頁(yè)氣體流線停滯流線Xd氣流方向d0vpoXs12345液滴 簡(jiǎn)化模型 含塵氣體與液滴相遇，在液滴前xd處開(kāi)始繞過(guò)液滴流動(dòng)，慣性較大的塵粒繼續(xù)保持原來(lái)的直線運(yùn)動(dòng)。塵粒從脫離流線到慣性運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)所移動(dòng)的直線距

15、離為粒子的停止距離xs，若xs大于xd；塵粒和液滴就會(huì)發(fā)生碰撞第50頁(yè)/共151頁(yè)慣性碰撞參數(shù)與除塵效率 定義慣性碰撞參數(shù)NI：停止距離xs與液滴直徑Dc的比值 對(duì)球形斯托克斯粒子，慣性碰撞參數(shù)又叫做斯托克斯準(zhǔn)數(shù)：馳豫時(shí)間，dp2p/18u0：未被擾動(dòng)的上游氣流相對(duì)捕集體的流速，m/sup：在流動(dòng)方向上粒子的運(yùn)動(dòng)速度，m/suD：液滴運(yùn)動(dòng)速度，m/sDc：液滴直徑 對(duì)于粒徑小于5m的粒子，必須考慮坎寧漢修正系數(shù) CcDpppccstDcuudDcuDxNS18)(201第51頁(yè)/共151頁(yè)慣性碰撞參數(shù)與除塵效率 除塵效率：NI值越大，粒子慣性越大，則II越高 第52頁(yè)/共151頁(yè) 攔截作用 攔

16、截是指塵粒在水滴上直接被阻截，塵粒被水潤(rùn)濕進(jìn)入水滴內(nèi)部，或粘附在水滴表面，使塵粒與含塵氣流分離。被攔截的塵粒必須質(zhì)量很小，且具有一定尺寸，當(dāng)流線繞過(guò)水滴拐彎時(shí)，它不會(huì)離開(kāi)流線。這時(shí)只要塵粒中處在圍繞捕集物（水滴）流過(guò)而相距捕集物不超過(guò)dp/2的流線上，塵粒就與捕集物（水滴）接觸而被攔截。 塵粒在水滴上的攔截作用可用直接攔截比描述，該比值稱(chēng)為攔截參數(shù)Kp，可表示為 攔截作用主要取決于塵粒的粒徑與水滴DL大小，dp越大， DL越小，攔截參數(shù)Kp越大，攔截效率越高。 LppDdK第53頁(yè)/共151頁(yè)n假定所有液滴具有相同直徑液滴進(jìn)入洗滌器后立刻以終末速度沉降液滴在斷面上分布均勻、無(wú)聚結(jié)現(xiàn)象第54頁(yè)/

17、共151頁(yè)第55頁(yè)/共151頁(yè)n噴霧塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力損失小，操作穩(wěn)定，經(jīng)常與高效洗滌器聯(lián)用捕集粒徑較大的粉塵n嚴(yán)格控制噴霧的組成，保證液滴大小均勻，對(duì)有效的操作是很有必要第56頁(yè)/共151頁(yè)n立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集粉塵的效率可以用下式預(yù)估ut 一液滴的終末沉降速度，m/sVG空塔斷面氣速，m/sz氣液接觸的總塔高度，md單個(gè)液滴的碰撞效率LtdGDtg31 exp2() Q u zQ duV第57頁(yè)/共151頁(yè)n優(yōu)點(diǎn)噴霧塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單壓力損失小（500Pa）操作穩(wěn)定n工程中一般主要用于廢氣的預(yù)處理。嚴(yán)格控制噴霧的過(guò)程，保證液滴大小均勻，對(duì)有效的操作很有必要。缺點(diǎn)缺點(diǎn)除塵效率低，對(duì)10m粉塵的

18、除塵效率僅70%左右。第58頁(yè)/共151頁(yè) 干式旋風(fēng)分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴，就構(gòu)成一種最簡(jiǎn)單的旋風(fēng)洗滌器 噴霧作用發(fā)生在外渦旋區(qū)，并捕集塵粒，攜帶塵粒的液滴被甩向旋風(fēng)洗滌器的濕壁上，然后沿壁面沉落到器底。在出口處通常需要安裝除霧器。第59頁(yè)/共151頁(yè)n噴霧沿切向噴向筒壁，使壁面形成一層很薄的不斷下流的水膜n含塵氣流由筒體下部導(dǎo)入，旋轉(zhuǎn)上升，靠離心力甩向壁面的粉塵為水膜所粘附，沿壁面流下排走 第60頁(yè)/共151頁(yè) 文丘里除塵器是一種高效濕式除塵洗滌器，常用在高溫?zé)煔饨禍睾统龎m上，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖，由收縮管、喉管和擴(kuò)散組成。第61頁(yè)/共151頁(yè)n通常假定微細(xì)塵粒以氣流相同的速度進(jìn)入喉管洗滌

19、液滴的軸向初速度為零，由于氣流曳力在喉管部分被逐漸加速。在液滴加速過(guò)程中，由于液滴與粒子之間慣性碰撞，實(shí)現(xiàn)微細(xì)塵粒的捕集n碰撞捕集效率隨相對(duì)速度增加而增加，因此氣流入口速度必須較高 第62頁(yè)/共151頁(yè)第63頁(yè)/共151頁(yè)gLTQQvp231003. 1 gLTgQQvAp2133. 0863. 0第64頁(yè)/共151頁(yè)2229101 . 6expgppLpfCdp和 分別為洗滌液和粉塵的密度，g/cm3；氣體粘度， 101Pa.s ；文丘里洗滌器壓力損失，cmH2O。粉塵粒徑， m；一經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，在該表達(dá)式中為0.1 0.4 。LPgPpdf和 分別為洗滌液和粉塵的密度， g/cm3氣體粘度，

20、101Pa.s ；文丘里洗滌器壓力損失，cmH 。粉塵粒徑， m；一經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，在該表達(dá)式中為0.1 0.4。LPgPpdf O2第65頁(yè)/共151頁(yè)n例題：以液氣比為1.0L/m3的速率將水噴入文丘里洗滌器的喉部，氣體流速為122m/s，密度和粘度分別為1.15kg/ m3和 2.08105Pas ，喉管橫斷面積為0.08 m2，參數(shù)f 取為0.25，對(duì)于粒徑為1.0m、密度為1.5g/ m3的粒子，試確定氣流通過(guò)該洗滌器的壓力損失和粒子的通過(guò)率。n解:由式 現(xiàn)在運(yùn)用海斯凱茨提出的公式得 33221.0 101.03 10122001153.3 cmH O （） （）P30.13320.781

21、.0 100.863 1.150.08122112567Pa（）（） （）P第66頁(yè)/共151頁(yè)估算粒子的通過(guò)率：Cp0.17211.172 Cd093. 0)375. 2exp(1008. 23 .15325. 01172. 15 . 11101 . 6exp24229）（）（P第67頁(yè)/共151頁(yè) 由具有一定動(dòng)能的氣流直接沖擊到液體表面上以形成霧滴的洗滌器稱(chēng)為“自激噴霧式”洗滌器。 優(yōu)點(diǎn)：高含塵濃度時(shí)能維持高的氣流量，耗水量小。第68頁(yè)/共151頁(yè)第69頁(yè)/共151頁(yè)第70頁(yè)/共151頁(yè)第三節(jié) 過(guò)濾式除塵器 使含塵氣流通過(guò)過(guò)濾材料將粉塵分離捕集的裝置 分類(lèi)空氣過(guò)濾器濾紙或玻璃纖維顆粒層除塵

22、器砂、礫、焦炭等顆粒物袋式除塵器纖維織物第71頁(yè)/共151頁(yè)除塵器工作原理 工作原理 截留、慣性碰撞第72頁(yè)/共151頁(yè)n工作原理 擴(kuò)散、電沉積第73頁(yè)/共151頁(yè)n工作原理 篩分 第74頁(yè)/共151頁(yè)袋式除塵器 采用纖維織物作濾科的袋式除塵器（主要討論），在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣 除塵效率一般可達(dá)99%以上 效率高，性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單，因而獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用第75頁(yè)/共151頁(yè)袋式除塵器的工作原理 含塵氣流從下部進(jìn)入圓筒形濾袋，在通過(guò)濾料的孔隙時(shí)，粉塵被捕集于濾料上 沉積在濾料上的粉塵，可在機(jī)械振動(dòng)的作用下從濾料表面脫落，落人灰斗中 粉塵因截留、慣性碰撞、靜電和擴(kuò)散等作 用，在濾袋

23、表面形成粉塵層，常稱(chēng)為粉層初層第76頁(yè)/共151頁(yè)第77頁(yè)/共151頁(yè)袋式除塵器的工作原理 新鮮濾料的除塵效率較低 粉塵初層形成后，成為袋式除塵器的主要過(guò)濾層，提高了除塵效率 隨著粉塵在濾袋上積聚，濾袈兩側(cè)的壓力差增大，會(huì)把己附在濾料上的細(xì)小粉塵擠壓過(guò)去，使除塵效率下降n 除塵器壓力過(guò)高，還會(huì)使除塵系統(tǒng)的處理氣體量顯著下降，因此除塵器阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰n 清灰不應(yīng)破壞粉塵初層第78頁(yè)/共151頁(yè)袋式除塵器的工作原理 袋式除塵器的分級(jí)效率曲線 第79頁(yè)/共151頁(yè)袋式除塵器除塵效率的影響因素 粉塵負(fù)荷 過(guò)濾速度 煙氣實(shí)際體積流量與濾布面積之比，也稱(chēng)氣布比 過(guò)濾速度是一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)

24、指標(biāo)。選用高的過(guò)濾速度，所需要的濾布面積小，除塵器體積、占地面積和一次投資等都會(huì)減小，但除塵器的壓力損失卻會(huì)加大。 一般來(lái)講，除塵效率隨過(guò)濾速度增加而下降 過(guò)濾速度的選取還與濾料種類(lèi)和清灰方式有關(guān)第80頁(yè)/共151頁(yè)袋式除塵器的除塵效率 丹尼斯 （Dennis）和克萊姆（Klemm）提出了一系列方程，以預(yù)測(cè)袋式除塵器的粉塵出口濃度和穿透率 RawnsnsCCePPC12)1 . 0()1 (7 .12exp105 . 103. 17ePns094. 0106 . 343 粉塵出口濃度，g/m3無(wú)量綱常數(shù)表面過(guò)濾速度，m/s粉塵入口濃度，g/m3脫落濃度 （常數(shù)），g/m3粉塵負(fù)荷，g/m2 2

25、CnsP1CWRCRCDennis and Klemm 取 =0.5第81頁(yè)/共151頁(yè)袋式除塵器的壓力損失 壓力損失：重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，不僅決定著能量消耗，而且決定著除塵效率和清灰間隔時(shí)間等。 袋式除塵器的壓力損失p由通過(guò)清潔濾料的壓力損失 pf 和通過(guò)顆粒層的壓力損失 pp組成。對(duì)于相對(duì)清潔的濾袋 pf大約為100130Pa。當(dāng)顆粒層形成后，壓力損失為500570Pa時(shí)，除塵效率達(dá)99%;當(dāng)壓力損失接近1000Pa，一般需要對(duì)濾袋清灰。第82頁(yè)/共151頁(yè)Kvxpg 滲透率K 是沉積粉塵層性質(zhì)，如孔隙率、比表面積、孔隙大小分布和粉塵粒徑分布等的函數(shù)。第83頁(yè)/共151頁(yè)根據(jù)達(dá)西方程，則總

26、壓力損失為： 對(duì)于給定的濾料和操作條件，濾料的壓力損失 基本上是一個(gè)常數(shù) 通過(guò)袋式除塵器的壓力損失主要由 決定PgPfgfPfKxKxPPPfPPP第84頁(yè)/共151頁(yè) 由于袋式除塵器一般過(guò)濾速度很小，濾布上的網(wǎng)孔也小，氣體流動(dòng)處在層流狀態(tài)，因而根據(jù)達(dá)西定理其阻力可以表示為： Pf =0 g vf 0清潔濾布的阻力系數(shù)，m-1，各種濾料的值可由實(shí)驗(yàn)求得； g氣體粘度，Pas； v過(guò)濾氣速，m/s。第85頁(yè)/共151頁(yè)粉塵層的阻力Pp，可用類(lèi)似的公式表示 Pp= m g vf所以壓力損失可表示為： P = P0+Pp=0 g vf+ m g vf =(0 + m)g vf = g vf 總阻力系

27、數(shù)，m-1 m濾料上的粉塵負(fù)荷，kg/m2， m= Ga/A粉塵層的平均比阻力，m/kg，10101011Ga濾料上粘附的粉塵量，kg A濾料的有效過(guò)濾面積，m2第86頁(yè)/共151頁(yè) 假設(shè)進(jìn)氣口的含塵濃度為Ci（kg/m3），出口處粉塵濃度忽略不計(jì)，過(guò)濾時(shí)間為t，濾布上粘附的粉塵量Ga和粉塵負(fù)荷m分別為： Ga=Ci A vf t m=Ci vf t 所以t秒后粉塵層的壓力損失為： Pp= m g vf = g Ci vf 2 t第87頁(yè)/共151頁(yè) 例題：以袋式除塵器處理常溫常壓的含塵氣體，過(guò)濾速度uf =1m/min，濾布阻力系數(shù)0=2107m-1，粉塵層平均比阻力=51010m/kg，堆

28、積粉塵負(fù)荷m=0.1kg/m2，試求壓力損失。=1.8 10-5Pas P = P0+Pp=(0 + m)g vf =(2107+ 51010 0.1) 1.8 10-5 1/60第88頁(yè)/共151頁(yè)第89頁(yè)/共151頁(yè)n濾料種類(lèi) 按濾料材質(zhì)分 天然纖維棉毛織物，適于無(wú)腐蝕、350360K以下氣體 無(wú)機(jī)纖維主要指玻璃纖維，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫；質(zhì)地脆 合成纖維性能各異，滿足不同需要，擴(kuò)大除塵器的應(yīng)用領(lǐng)域第90頁(yè)/共151頁(yè)n濾料種類(lèi) 按濾料結(jié)構(gòu)分 濾布（編織物） 毛氈工藝簡(jiǎn)單；致密，除塵效率高；容塵量小，易于清灰第91頁(yè)/共151頁(yè)濾料名稱(chēng)濾料名稱(chēng)直徑直徑/ m 耐溫耐溫/K吸水性吸水性/%耐

29、酸耐酸性性耐堿耐堿性性強(qiáng)強(qiáng)度度長(zhǎng)期長(zhǎng)期最高最高棉織物（植物短棉織物（植物短纖維）纖維）10-20348-3583688很差很差稍好稍好1蠶絲（動(dòng)物長(zhǎng)纖蠶絲（動(dòng)物長(zhǎng)纖維）維）18353-36337316-22-羊毛（動(dòng)物短纖羊毛（動(dòng)物短纖維）維）5-15353-36337310-15稍好稍好很差很差0.4尼龍尼龍348-3583684.0-4.5稍好稍好好好2.5奧綸奧綸398-4084236好好差差1.6滌綸（聚臘）滌綸（聚臘）4134336.5好好差差1.6玻璃纖維玻璃纖維(用硅酮用硅酮樹(shù)脂處理樹(shù)脂處理)5-8523-4.0好好差差1芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺(諾諾梅克斯梅克斯)4935334

30、.5-5.0差差好好2.5聚四氟乙烯聚四氟乙烯493-523-0很好很好很好很好2.5第92頁(yè)/共151頁(yè)第93頁(yè)/共151頁(yè) 清灰是袋式除塵器運(yùn)行中十分重要的一環(huán)，多數(shù)袋式除塵器是按清灰方式命名和分類(lèi)的 常用的清灰方式有三種 機(jī)械振動(dòng)式 逆氣流清灰 脈沖噴吹清灰第94頁(yè)/共151頁(yè)n機(jī)械振動(dòng)清灰 機(jī)械振動(dòng)袋式除塵器的過(guò)濾風(fēng)速一般取1.02.0m/min，壓力損失為8001200Pa三種方式：水平振動(dòng)、垂直振動(dòng)和扭曲振動(dòng)第95頁(yè)/共151頁(yè)第96頁(yè)/共151頁(yè)n機(jī)械振動(dòng)清灰n此類(lèi)型袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn)是工作性能穩(wěn)定，清灰效果較好n缺點(diǎn)是濾袋常受機(jī)械力作用損壞較快，濾袋檢修與更換工作量大清潔氣清潔氣

31、體出口體出口灰斗灰斗濾袋濾袋清潔氣清潔氣體一側(cè)體一側(cè)固定固定孔板孔板典型機(jī)械振動(dòng)式布袋除塵器含塵氣含塵氣體入口體入口第97頁(yè)/共151頁(yè)n逆氣流清灰 過(guò)濾風(fēng)速一般為0.52.0m/min，壓力損失控制范圍10001500Pa 這種清灰方式的除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清灰效果好，濾袋磨損少，特別適用于粉塵粘性小，玻璃纖維濾袋的情況第98頁(yè)/共151頁(yè)n脈沖噴吹清灰 慮速一般為24m/min利用47atm的壓縮空氣反吹，壓縮空氣的脈沖產(chǎn)生沖擊波，使濾袋振動(dòng)，粉塵層脫落必須選擇適當(dāng)壓力的壓縮空氣和適當(dāng)?shù)拿}沖持續(xù)時(shí)間 （通常為0.10.2s）每清灰一次，叫做一個(gè)脈沖，全部濾袋完成一個(gè)清灰循環(huán)的時(shí)間稱(chēng)為脈沖周期，

32、通常為60s 第99頁(yè)/共151頁(yè)第100頁(yè)/共151頁(yè) 例題：用脈沖噴吹袋式除塵器凈化常溫氣體，采用0=4.8107m-1的滌綸絨布，過(guò)濾風(fēng)速u(mài)f=3.0m/min，粉塵層比阻力=1.51010m/kg，堆積粉塵負(fù)荷m=0.1kg/m2，試求壓力損失；若Ci=7.5g/m3，且Pd1200Pa，則所需清灰的最大周期Tmax。第101頁(yè)/共151頁(yè)第四節(jié) 電除塵器 主要作用過(guò)程：使塵粒荷電并在電場(chǎng)力的作用下移動(dòng)沉積在集塵極上 與其他除塵器的根本區(qū)別在于，除塵過(guò)程的分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上，而不是作用在整個(gè)氣流上，因此具有耗能低、氣流阻力小的特點(diǎn)第102頁(yè)/共151頁(yè)n直接作用的結(jié)

33、果使得電除塵器比其它除塵器所直接作用的結(jié)果使得電除塵器比其它除塵器所需功率最少，氣流阻力最小。需功率最少，氣流阻力最小。n它既不象重力沉降法或慣性法那樣只限于回收它既不象重力沉降法或慣性法那樣只限于回收粗粒子，也不象介質(zhì)過(guò)濾法或洗滌法那樣受到粗粒子，也不象介質(zhì)過(guò)濾法或洗滌法那樣受到氣體運(yùn)動(dòng)阻力的限制，氣體運(yùn)動(dòng)阻力的限制，。（。（1m左右的）左右的）第103頁(yè)/共151頁(yè) 電除塵是何種裝置呢？概括而言，電除塵是利用強(qiáng)電場(chǎng)使氣體發(fā)生電離，氣體中的粉塵荷電在電場(chǎng)力的作用下，使氣體中的懸浮粒子分離出來(lái)的裝置。第104頁(yè)/共151頁(yè)第105頁(yè)/共151頁(yè)第106頁(yè)/共151頁(yè)第107頁(yè)/共151頁(yè)第10

34、8頁(yè)/共151頁(yè) 在工業(yè)廢氣除塵中，臥式板式電除塵器是應(yīng)用最廣泛的一種，我國(guó)1972年提出的系列化設(shè)計(jì)SHWB型就屬此類(lèi)。第109頁(yè)/共151頁(yè) 電除塵器外觀圖第110頁(yè)/共151頁(yè)第111頁(yè)/共151頁(yè)第112頁(yè)/共151頁(yè) 壓力損失小，一般為200500Pa 處理煙氣量大，可達(dá)105106m3/h 能耗低，大約0.20.4kWh/1000m3 對(duì)細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高于99 可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作第113頁(yè)/共151頁(yè)三、電除塵器的工作原理 四個(gè)基本過(guò)程第114頁(yè)/共151頁(yè)第115頁(yè)/共151頁(yè)1cm3一億個(gè)以上起始電暈電壓火花放電電壓第116頁(yè)/共151頁(yè)第117頁(yè)/共15

35、1頁(yè)第118頁(yè)/共151頁(yè)第119頁(yè)/共151頁(yè)第120頁(yè)/共151頁(yè)第121頁(yè)/共151頁(yè)在兩個(gè)曲率半徑相差較在兩個(gè)曲率半徑相差較大的金屬陽(yáng)極和陰極上，大的金屬陽(yáng)極和陰極上，通以高壓直流電，維持一通以高壓直流電，維持一個(gè)足以使氣體電離的靜電個(gè)足以使氣體電離的靜電場(chǎng)。含塵氣體在電暈極周場(chǎng)。含塵氣體在電暈極周?chē)鷱?qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)生電離，圍強(qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)生電離，形成氣體離子和電子使粒形成氣體離子和電子使粒子荷電。荷電粒子在電場(chǎng)子荷電。荷電粒子在電場(chǎng)力作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)并力作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)并在集塵極上沉積，從而達(dá)在集塵極上沉積，從而達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。到粉塵和氣體分離的目的。當(dāng)集塵極上粉塵達(dá)到一

36、定當(dāng)集塵極上粉塵達(dá)到一定厚度時(shí)，借助振打機(jī)構(gòu)使厚度時(shí)，借助振打機(jī)構(gòu)使粉塵落入下部灰斗。可見(jiàn)，粉塵落入下部灰斗?？梢?jiàn)，電除塵器的工作原理包括電除塵器的工作原理包括電暈放電、氣體電離、粒電暈放電、氣體電離、粒子荷電、荷電粒子的遷移子荷電、荷電粒子的遷移和捕集，以及清灰等過(guò)程。和捕集，以及清灰等過(guò)程。第122頁(yè)/共151頁(yè) 起始電暈電壓與煙氣性質(zhì)和電極形狀、幾何尺寸等因起始電暈電壓與煙氣性質(zhì)和電極形狀、幾何尺寸等因素有關(guān)，起始電暈所需要電場(chǎng)強(qiáng)度（皮克經(jīng)驗(yàn)公式）素有關(guān)，起始電暈所需要電場(chǎng)強(qiáng)度（皮克經(jīng)驗(yàn)公式）006)/03.0(103PPTTafEc 第123頁(yè)/共151頁(yè))/ln()(abrVrE第1

37、24頁(yè)/共151頁(yè) 在r=a時(shí) （電暈電極表面上），Ea=Ec，則管式電除塵器的起始電暈電壓：abaEVccln第125頁(yè)/共151頁(yè) 例題：管式電除塵器P=0.1MPa，T=300，電暈線半徑a=2mm，圓筒集塵極半徑b=200mm，f取0.7，試求起始電暈電場(chǎng)強(qiáng)度和起始電暈電壓。006)/03. 0(103PPTTafEcabaEVccln第126頁(yè)/共151頁(yè)電場(chǎng)荷電或碰撞荷電 擴(kuò)散荷電 粒子的主要荷電過(guò)程取決于粒徑大于0.5m的微粒，以電場(chǎng)荷電為主小于0.15m的微粒，以擴(kuò)散荷電為主介于之間的粒子，需要同時(shí)考慮這兩種過(guò)程。第127頁(yè)/共151頁(yè)（1）電場(chǎng)荷電）電場(chǎng)荷電 在電場(chǎng)中氣體離子

38、沿電力線運(yùn)動(dòng)時(shí)與粉塵粒子碰撞在電場(chǎng)中氣體離子沿電力線運(yùn)動(dòng)時(shí)與粉塵粒子碰撞使其荷電。隨著粉塵粒子荷電量的增加，粉塵粒子自身使其荷電。隨著粉塵粒子荷電量的增加，粉塵粒子自身將產(chǎn)生局部電場(chǎng)，結(jié)果使附近的電力線向外偏轉(zhuǎn)，于是將產(chǎn)生局部電場(chǎng)，結(jié)果使附近的電力線向外偏轉(zhuǎn)，于是減少了離子向粉塵粒子運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)，直至最后完全偏離減少了離子向粉塵粒子運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)，直至最后完全偏離粉塵粒子，這時(shí)粉塵粒子的電荷不再增加，達(dá)到飽和。粉塵粒子，這時(shí)粉塵粒子的電荷不再增加，達(dá)到飽和。 單個(gè)球形顆粒的飽和荷電量單個(gè)球形顆粒的飽和荷電量：2320Edqps第128頁(yè)/共151頁(yè) 影響電場(chǎng)荷電的因素 粒徑dp和介電常數(shù) 電場(chǎng)強(qiáng)度E

39、0和離子密度N0 一般粒子的荷電時(shí)間僅為0.1s，相當(dāng)于氣流在除塵器內(nèi)流動(dòng)1020cm所需要的時(shí)間，一般可以認(rèn)為粒子進(jìn)入除塵器后立刻達(dá)到了飽和電荷粒子荷電電荷累積粒子場(chǎng)強(qiáng)增加沒(méi)有氣體分子能夠到達(dá)粒子表面，電荷飽和第129頁(yè)/共151頁(yè)2/1020881ln2mkTukTNteudekTdqPPP第130頁(yè)/共151頁(yè)kTNteudekTdeEdqPpPt0202081ln223第131頁(yè)/共151頁(yè)3.荷電粒子的遷移和捕集 進(jìn)入電場(chǎng)后的加速過(guò)程時(shí)間很短，可以忽略不計(jì) 驅(qū)進(jìn)速度電場(chǎng)靜電力與氣體阻力相等時(shí)達(dá)到終末沉降速度：pp/(3)qEd第132頁(yè)/共151頁(yè)n驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系n當(dāng)顆粒

40、直徑為250m時(shí)，與粒徑成正比第133頁(yè)/共151頁(yè))exp(1112iiiiQAA總集塵板面積，總集塵板面積，m2；Q氣體流量，氣體流量， m3/s。第134頁(yè)/共151頁(yè)第135頁(yè)/共151頁(yè) 當(dāng)粒子的粒徑相同且驅(qū)進(jìn)速度不超過(guò)氣流速度的1020時(shí)，德意希方程理論上才是成立的 作為除塵總效率的近似估算，應(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進(jìn)速度 有效驅(qū)進(jìn)速度實(shí)際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件下測(cè)得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以e 表示德意西方程的計(jì)算值大于實(shí)際值，故使用中采用有效驅(qū)進(jìn)速度：安德遜德意西方程：)(exp1?eQA第136頁(yè)/共151頁(yè)粉塵種類(lèi)驅(qū)進(jìn)速度（m/s）粉塵種類(lèi)驅(qū)進(jìn)速度（m/s）煤粉（飛灰）0.100.14沖天爐（鐵焦比10）0.030.04紙漿及選紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）0.060.07平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）0.100.11酸霧（H2SO4）0.060.08多層床式焙燒爐0.08酸霧（TiO2）0.060.08紅磷0.03飄旋焙燒爐0.08石膏0.160.20催化劑粉塵0.08二級(jí)高爐（80生鐵）0.125第137頁(yè)/共151頁(yè)n電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積 n粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，一般方法采取振打清灰方式清除