第六章-20170303 (1)

1、1.顆粒污染物控制原理3.電除塵器4.袋式除塵器5.濕式除塵器6.除塵設(shè)備的比較和選擇第六章 顆粒污染物控制技術(shù)除塵裝置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。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。 按分離原理分類按分離原理分類 ： 機械式除塵裝置機械式除塵裝置 電除塵裝置電除塵裝置 布袋式除塵裝置布袋式除塵裝置 濕式除塵裝置濕式除塵裝置機械除塵器機械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力）的機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：作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有： 重力沉降室重力沉降室 慣性除塵器慣性除

2、塵器 旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器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 氣流進(jìn)入重力沉降室后，流動截面氣流進(jìn)入重力沉降室后，流動截面積擴大，流速降低，較重顆粒在重積擴大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降力作用下緩慢向灰斗沉降 重力沉降室 假定顆粒均勻分布于煙氣中假定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忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用縱剖面示意圖縱剖面示意圖 沉降室的長寬高分別為沉降室的長寬高分別為L L、WW、H H，處理煙氣量為，處理煙氣量為QQ 氣流在沉降室內(nèi)的停留時間氣

3、流在沉降室內(nèi)的停留時間 在在t時間內(nèi)粒子的沉降距離時間內(nèi)粒子的沉降距離 該粒子的除塵效率該粒子的除塵效率0/LWHtL vQsscs0 u Lu LWHhutvQcssc0 ()ihu Lu LWhHHv HQc1.0 ()ihH重力沉降室重力沉降室對于對于stokesstokes粒子，重力沉降室能粒子，重力沉降室能100%100%捕集的最小粒子的捕集的最小粒子的d dmin min = = ？chH2pps18dgu2pp 18即dgLWHHQminp18QdgWLminp36QdgWL由由于于沉沉降降室室內(nèi)內(nèi)的的氣氣流流擾擾動動和和返返混混的的影影響響，工工程程上上一一般般用用分分級級效效

4、率率公公式式的的一一半半作作為為實實際際分分級級效效率率minp36QdgWL由由于于沉沉降降室室內(nèi)內(nèi)的的氣氣流流擾擾動動和和返返混混的的影影響響，工工程程上上一一般般用用分分級級效效率率公公式式的的一一半半作作為為實實際際分分級級效效率率由于沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混由于沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混的影響，工程上一般用分級效率的影響，工程上一般用分級效率公式的一半作為實際分級效率公式的一半作為實際分級效率或t = L/V0 =LWH/Q gLHv18=dp0min重力沉降室 提高沉降室效率的主要途徑提高沉降室效率的主要途徑 降低沉降室內(nèi)氣流速度降低沉降室內(nèi)氣流速度 增加沉降室長度增加沉降室長度 降

5、低沉降室高度降低沉降室高度 沉降室內(nèi)的氣流速度一般沉降室內(nèi)的氣流速度一般為為0.30.32.0 m/s2.0 m/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重力沉降室 多層沉降室：使沉降高度多層沉降室：使沉降高度減少為原來的減少為原來的1/1/（n+1n+1），），其中其中n n為水平隔板層數(shù)為水平隔板層數(shù) 考慮清灰的問題，一般隔考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在板數(shù)在3 3以下以下多層沉降室多層沉降室1.1.錐形閥；錐形閥；2.2.清灰孔；清灰孔；3.3.隔板隔板s(1)iu LW nQ重力沉降室重力沉降室 重力沉降室的優(yōu)點重力沉降室的優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單 投資少投資少 壓力損失小（

6、一般為壓力損失小（一般為5050100 Pa100 Pa） 維修管理容易維修管理容易 缺點缺點 體積大體積大 效率低效率低 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例題在在298 K298 K的空氣中，的空氣中，NaOHNaOH飛沫用重力沉降室收集。其尺寸為寬飛沫用重力沉降室收集。其尺寸為寬914 cm914 cm，高，高457 cm457 cm，長，長1219 cm1219 cm。空氣的體積流速為?？諝獾捏w積流速為1.2 m1.2 m3 3/s. /s. 計算能被計算能被100%100%捕集的最捕集的最小霧滴的直徑。假設(shè)霧滴的密度為

7、小霧滴的直徑。假設(shè)霧滴的密度為1.21 g/cm1.21 g/cm3 3，且霧滴處于，且霧滴處于StokesStokes區(qū)域，取區(qū)域，取黏度黏度解：解：氣流水平速度為氣流水平速度為smAQv/1087. 257. 414. 92 . 120sPa51082. 1mmgLHvdp2 .17102 .1719.1281. 91021. 157. 41087. 21082. 1181863250min即為能被即為能被100%100%捕集的最小霧滴直徑。捕集的最小霧滴直徑。課堂練習(xí)有一沉降室長有一沉降室長7.0 m7.0 m，高，高12 m12 m，氣速，氣速30 cm/s30 cm/s，空氣溫度，空

8、氣溫度300 K300 K，塵粒密度，塵粒密度2.5 g/cm2.5 g/cm3 3，空氣粘度，空氣粘度1.861.861010-5-5 Pas, Pas, 假設(shè)塵粒處于假設(shè)塵粒處于StokesStokes區(qū)域，求該沉區(qū)域，求該沉降室能降室能100%100%捕集的最小粒徑。捕集的最小粒徑。解：m84=m104 . 8=781. 9105 . 2123 . 01086. 118=gLHv18=d5-35-p0min慣性除塵器機理機理沉降室內(nèi)設(shè)置各種形式的擋板，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，借助塵粒本身向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本

9、身的慣性力作用，使其與氣流分離的慣性力作用，使其與氣流分離 沖擊式氣流沖擊擋板捕集較粗粒子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 a 單級型單級型 b b 多級型多級型反轉(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反轉(zhuǎn)式改變氣流方向捕集較細(xì)粒子反轉(zhuǎn)式改變氣流方向捕集較細(xì)粒子慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式u應(yīng)用應(yīng)用一般凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵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凈化效率不高一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集101020 m20 m以

10、上的粗顆粒以上的粗顆粒壓力損失壓力損失1001001000 Pa1000 Pa慣性除塵器的應(yīng)用旋風(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 由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣管等組成由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣管等組成 氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：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 少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域 氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速

11、度向速度 旋風(fēng)除塵器氣流與塵粒的運動u切向速度決定氣流質(zhì)點離心力大小，顆粒在離切向速度決定氣流質(zhì)點離心力大小，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氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗u上渦旋氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，上渦旋氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，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，最后從排出管排出從排出管排出u切向速度切向速度 外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的外渦旋的切向速

12、度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n n次方次方 V Vt t=V=V0 0* *（D/dD/d0 0）n n 此處此處n n 1 1，稱為渦流指數(shù)，稱為渦流指數(shù) 內(nèi)渦旋的切向速度正比于半徑內(nèi)渦旋的切向速度正比于半徑 內(nèi)外渦旋的界面上氣流切向速度最大內(nèi)外渦旋的界面上氣流切向速度最大 交界圓柱面直徑交界圓柱面直徑 d d0 0= ( 0.6= ( 0.60.7 ) 0.7 ) d de e , , d de e 為排氣管直徑為排氣管直徑 T.nV Rconst0.30.14110.67283TnDT/ 角速度VRw旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流切向速度分布 旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流切向速度分布 徑向速度徑向速度 假定外渦旋氣流

13、均勻地經(jīng)過交界圓柱面進(jìn)入內(nèi)渦旋假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進(jìn)入內(nèi)渦旋 平均徑向速度平均徑向速度 r r0 0和和h h0 0分別為交界圓柱面的半徑和高度，分別為交界圓柱面的半徑和高度，m m 軸向速度軸向速度 外渦旋的軸向速度向下外渦旋的軸向速度向下 內(nèi)渦旋的軸向速度向上內(nèi)渦旋的軸向速度向上 在內(nèi)渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底部達(dá)到最大值在內(nèi)渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底部達(dá)到最大值 r002QVr h旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流速度分布 在交界面上，離心力在交界面上，離心力F FCC，向心運動氣流作用于塵粒上的阻力，向心運動氣流作用于塵粒上的阻力F FD D 若若 F FCC F

14、FD D ，顆粒移向外壁，顆粒移向外壁 若若 F FCC F FD D ，顆粒進(jìn)入內(nèi)渦旋，顆粒進(jìn)入內(nèi)渦旋 當(dāng)當(dāng) F FCC = = F FD D時，有時，有50%50%的可能進(jìn)入外渦旋，即除塵效率為的可能進(jìn)入外渦旋，即除塵效率為50%50% 計算分割直徑是確定除塵效率的基礎(chǔ)計算分割直徑是確定除塵效率的基礎(chǔ) 旋風(fēng)除塵器的除塵效率對于球形對于球形StokesStokes粒子粒子分割粒徑分割粒徑d dc c確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率23T0cpcr036Vdd Vr1/2r 0c2pT018V rdV1p1c1exp 0.6931 (

15、) nidd旋風(fēng)除塵器的除塵效率旋風(fēng)除塵器分級效率曲線旋風(fēng)除塵器分級效率曲線 旋風(fēng)除塵器的壓力損失旋風(fēng)除塵器的壓力損失 ：局部阻力系數(shù)：局部阻力系數(shù) A A：旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積：旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積 局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)旋風(fēng)除塵器型式XLT XLTA XLPA XLPB5.3 6.5 8.0 5.82in12PV2e16Adu旋風(fēng)除塵器的壓力損失旋風(fēng)除塵器的壓力損失相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時，幾相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時，幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不變何相似放大或縮小，壓力損失基本不變 含塵濃度增高，壓力損失明顯下降含塵濃度增高，壓力損失明顯

16、下降 操作運行中可以接受的壓力損失一般低于操作運行中可以接受的壓力損失一般低于2 kPa 2 kPa 例題：已知例題：已知XZTXZT一一9090型旋風(fēng)除塵器在選取入口速度型旋風(fēng)除塵器在選取入口速度v v1 1=13m/s=13m/s時，處理氣體量時，處理氣體量QQ=1.37m=1.37m3 3/s/s。試確定凈。試確定凈化工業(yè)鍋爐煙氣（溫度為化工業(yè)鍋爐煙氣（溫度為423K423K）時的分割直徑和壓力損失。已知該除塵器筒體直徑）時的分割直徑和壓力損失。已知該除塵器筒體直徑0.9m0.9m，排氣管直，排氣管直徑為徑為0.45m0.45m，排氣管下緣至錐頂?shù)母叨葹?，排氣管下緣至錐頂?shù)母叨葹?.58

17、m2.58m，423K423K時煙氣的粘度時煙氣的粘度 （近似取空氣的值）（近似取空氣的值） =2.4=2.410105 5papas s。 解解: :假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流的入口速度，即假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流的入口速度，即v v1 1=13m/s=13m/s，取內(nèi)、外渦旋交界圓柱的直徑取內(nèi)、外渦旋交界圓柱的直徑d d0 0=0.7 =0.7 d de e，根據(jù)式，根據(jù)式 （6 65858）由式由式 （6 6一一5757）得氣流在交界面上的切向速度）得氣流在交界面上的切向速度由式（由式（6 66060）計算）計算 62. 0283423)9 . 0(67

18、. 01 1283)(67. 01 13 . 014. 03 . 014. 0TDn0.62T00.9130.70.4524.92m/s（）vr001.370.54m/s220.70.225 2.58Qvrh 根據(jù)式（根據(jù)式（6 66161） 此時旋風(fēng)除塵器的分割直徑為此時旋風(fēng)除塵器的分割直徑為5.31 m5.31 m。 根據(jù)式（根據(jù)式（6 66363）計算旋風(fēng)除塵器操作條件下的壓力損失：）計算旋風(fēng)除塵器操作條件下的壓力損失：423 K423 K時煙氣密度可近似取為時煙氣密度可近似取為51/2r 0c22pT061818 2.4 100.54 0.7 0.2252100 24.925.31 1

19、0 m5.31mv rdv32c222T12731.2930.834kg/m4231.3716/168.33130.45118.330.8341322547Pa（）A dPv二二次效應(yīng)被捕集粒子的重新進(jìn)入氣流次效應(yīng)被捕集粒子的重新進(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較大塵粒撞向壁面而脫離氣流在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應(yīng)逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實際效率高于理論效率獲得捕集，實際效率高于理論效率 在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實際效率低于理在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實際效率低于理論效率論效率 通過

20、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)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) 影響旋風(fēng)除塵器效率的因素 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，除塵效率愈高；筒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，效率下降。體直徑過小，粒子容易逃逸，效率下降。 錐體適當(dāng)加長，對提高除塵效率有利錐體適當(dāng)加長，對提高除塵效率有利 排出管直徑愈少分割直徑愈小，即除塵效率愈高；直徑太小，壓力降增排出管直徑愈少分割直徑愈小，即除塵效率愈高；直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑加，一般取排出管直徑d d

21、e e= =（0.40.40.650.65）D D。 特征長度特征長度- -亞歷山大公式亞歷山大公式 旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長度應(yīng)當(dāng)接近或等于旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長度應(yīng)當(dāng)接近或等于ll，筒體和錐體的總高，筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。度以不大于五倍的筒體直徑為宜。 21/3e2.3()DldA影響旋風(fēng)除塵器效率的因素 比例尺寸對性能的影響比例尺寸對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筒體加長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

22、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）提高提高降低降低降低降低加長錐體加長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排出管伸入器內(nèi)的長度加長排出管伸入器內(nèi)的長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影響旋風(fēng)除塵器效率的因素 除塵器下部的嚴(yán)密性除塵器下部的嚴(yán)密性在不漏風(fēng)的情況下進(jìn)行正常排灰在不漏風(fēng)的情況下進(jìn)行正常排灰 鎖氣器 (a)雙翻板式 (b)回轉(zhuǎn)式 影響旋風(fēng)除塵器效率的

23、因素 a.a.直入切向進(jìn)入式直入切向進(jìn)入式 b.b.蝸殼切向進(jìn)入式蝸殼切向進(jìn)入式 c.c.軸向進(jìn)入式軸向進(jìn)入式進(jìn)進(jìn)氣方式分氣方式分 切向進(jìn)入式切向進(jìn)入式 軸向進(jìn)入式軸向進(jìn)入式 旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)形式氣流組織分氣流組織分 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 多管旋風(fēng)除塵器多管旋風(fēng)除塵器 由多個相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風(fēng)除由多個相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風(fēng)除塵器（又叫旋風(fēng)子）組合在一個殼體內(nèi)并塵器（又叫旋風(fēng)子）組合在一個殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵器組聯(lián)使用的除塵器組常見的多管除塵器有回流式和直流式兩種常見的多管除塵器有回流式和直流式兩種 回流式多管旋風(fēng)除塵器回流式多管旋風(fēng)除塵器

24、旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)形式旋風(fēng)除塵器的設(shè)計 選擇除塵器的型式選擇除塵器的型式 根據(jù)含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征，及除塵要求、允許的阻力和制造條根據(jù)含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征，及除塵要求、允許的阻力和制造條件等因素件等因素 根據(jù)允許的壓力降確定進(jìn)口氣速，或取為根據(jù)允許的壓力降確定進(jìn)口氣速，或取為 121225 m/s25 m/s 確定入口截面確定入口截面A A，入口寬度，入口寬度b b和高度和高度h h 確定各部分幾何尺寸確定各部分幾何尺寸 12 pv1QAbhv旋風(fēng)除塵器的比例尺寸3/A2/A5 . 2/A75. 1/AA3A2A5 .2A75.1尺寸名稱尺寸名稱XLP/AXLP/AXLP/BXLP/BXLT/AXLT/AXLTXLT入口寬度，入口寬度，b b入口高度，入口高度，h h筒體直徑，筒體直徑，D D上上3.853.85b b下下0.70.7D D3.333.33b b（b=0.3b=0.3D D）3.853.85b b4.94.9b b排出筒直徑，排出筒直徑，d de e上上0.60.6D D下下0.60.6D D0.60.6D D0.60.6D