第4章 機(jī)械除塵

1、授課院系：機(jī)械學(xué)院建環(huán)系 授課教師：袁艷平電 話：138 808 71068電子郵箱: 第四章 機(jī)械除塵n機(jī)械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心機(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：力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有：重力沉降室重力沉降室慣性除塵器慣性除塵器旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器n重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離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的除塵裝置 n氣流進(jìn)入重力沉降室后，流動截面積擴(kuò)大，流速降低，較重顆粒在重力氣流進(jìn)入重力沉降室后，流動截面積擴(kuò)大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩

2、慢向灰斗沉降作用下緩慢向灰斗沉降 n沉降室的沉降室的長寬高分別為長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為，處理煙氣量為Q n氣流在沉降室內(nèi)的停留時間氣流在沉降室內(nèi)的停留時間n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n該粒子的除塵效率該粒子的除塵效率0/LWHtL vQ0vsu0sscsu Lu LWHhutvQ 0 ()cssichu Lu LWhHHv HQ1.0 ()ichHn對于對于stokes粒子，重力沉降室能粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的捕集的最小粒子的dmin = ?n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由于沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混的影響，工程上一

3、般用分級效率公式的一半作為實(shí)際分級效率公式的一半作為實(shí)際分級效率 218ppsdgv2 18ppdgLWHHQ即min18pQdgWLn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L降低沉降室高度降低沉降室高度Hn沉降室內(nèi)的氣流速度一般為沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.32.0m/sn多層沉降室：使沉降高度減多層沉降室：使沉降高度減少為原來的少為原來的1/（n+1），其），其中中n為水平隔板層數(shù)為水平隔板層數(shù) n考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在3以下以下(1)siu LW nQn重力沉降室的優(yōu)點(diǎn)重力沉降

4、室的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單投資少投資少壓力損失?。ㄒ话銥閴毫p失小（一般為50-100Pa）維修管理容易維修管理容易n缺點(diǎn)缺點(diǎn)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粒子設(shè)計重力沉降室的步驟設(shè)計重力沉降室的步驟根據(jù)需要確定捕集的最小塵粒根據(jù)需要確定捕集的最小塵粒的粒徑的粒徑根據(jù)粉塵的密度計算出該塵粒的沉降速根據(jù)粉塵的密度計算出該塵粒的沉降速度度選取沉降室內(nèi)氣流速度選取沉降室內(nèi)氣流速度u，并根據(jù)現(xiàn)場，并根據(jù)現(xiàn)場情況確定沉降室高度情況確定沉降室高度H（或（或W），再計），再計算出算出L和寬度和寬度W（或（或H）重力沉降室

5、寬度重力沉降室寬度W 和長度和長度L的計算公式的計算公式sHLuv3600QWHuQ_沉降室處理的空氣量沉降室處理的空氣量重力沉降室設(shè)計計算實(shí)例工況重力沉降室設(shè)計計算實(shí)例工況設(shè)計鍋爐重力沉降室，已知煙氣量為設(shè)計鍋爐重力沉降室，已知煙氣量為2800，煙氣溫度為煙氣溫度為150，煙氣真密度為，煙氣真密度為2100，要求能，要求能去除去除dp不小于不小于30的煙塵的煙塵先查表確定粘性系數(shù)，然后先查表確定粘性系數(shù)，然后26 25(30 10 )2100 9.80.0428()1818 24 10PPsdgvm s0.25/1.58.8( )0.0428sLH u vm0.25/1.52.34( )0.

6、0428sLH u vm 2800/3600 (3 1) 0.4 0.252.0( )3600(1)QWmnH u取沉降室內(nèi)流速為取沉降室內(nèi)流速為0.25,H為為1.5，則，則取四層隔板，每層高取四層隔板，每層高0.4,總高調(diào)整為總高調(diào)整為1.6，則，則取取L為為2.5,則沉降室寬度為則沉降室寬度為能收集的最小粒徑為能收集的最小粒徑為55min1818(2800/3600) (2.4 10 )2.86 1028.6(1)2100 9.8 2.0 2.5(3 1)PQ udmmg W L n每層的氣量每層的氣量32800/4700/qmhn機(jī)理機(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

7、上，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，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用，使其與氣流分離使其與氣流分離 n結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式?jīng)_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)粒子沖擊式慣性除塵裝置沖擊式慣性除塵裝置 反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a單級型單級型 b多級型多級型 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n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

8、高，一般只用于多級除塵中的一級除塵，凈化效率不高，一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集捕集1020m以上的粗顆粒以上的粗顆粒壓力損失壓力損失1001000Pan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 n旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、筒普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣管等組成體、錐體和排氣管等組成 氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：外渦旋外渦旋 少量氣體沿徑向運(yùn)動到中心區(qū)域少量氣體沿徑向運(yùn)動到中心區(qū)域 旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上

9、沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋 氣流運(yùn)動包括切向、軸向和徑向：氣流運(yùn)動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度切向速度、軸向速度和徑向速度 n旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動（續(xù)）旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動（續(xù)）切向速度決定氣流質(zhì)點(diǎn)離心力大小，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用下沿壁面落入灰斗上渦旋氣流從除塵器頂部向下高速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，到達(dá)頂部后，

10、再沿沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出排出n旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布 n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：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)212inPV216eAd旋風(fēng)除塵器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8n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，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

11、力損失基本不變幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不變 含塵濃度增高，壓力降明顯下降含塵濃度增高，壓力降明顯下降 操作運(yùn)行中可以接受的壓力損失一般低于操作運(yùn)行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa 2kPa n旋風(fēng)除塵器的除塵效率旋風(fēng)除塵器的除塵效率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) 在交界面上，離心力在交界面上，離心力FC，向心運(yùn)動氣流作用于塵粒上，向心運(yùn)動氣流作用于塵粒上的阻力的阻力FD 若若 FC FD ，顆粒移向外壁，顆粒移向外壁 若若 FC FD ，顆粒進(jìn)入內(nèi)渦旋，顆粒進(jìn)入內(nèi)渦旋 當(dāng)當(dāng) FC = FD時，有時，有50%的可能進(jìn)入外渦旋，既除塵效率為的可能進(jìn)入外

12、渦旋，既除塵效率為50% n旋風(fēng)除塵器的除塵效率（續(xù)）旋風(fēng)除塵器的除塵效率（續(xù)）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 另一種經(jīng)驗公式另一種經(jīng)驗公式230036TcpcrVdd Vr1/202018rcpTV rdV )(6931. 0exp11nVcpidd22(/)1(/)picipicddddn旋風(fēng)除塵器分級效率曲線旋風(fēng)除塵器分級效率曲線 n影響旋風(fēng)除塵器效率的因素影響旋風(fēng)除塵器效率的因素 二次效應(yīng)二次效應(yīng)被捕集粒子的重新進(jìn)入氣流被捕集粒子的重新進(jìn)入氣流 在

13、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)際效率高于理論效率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 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吹起，實(shí)際效率低于理論效率 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)控制二次效應(yīng) n影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）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

14、愈大，除塵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。效率愈高；筒體直徑過小，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，一般取排出管直徑小，壓力降增加，一般取排出管直徑d de e= =（0.40.650.40.65）D D。 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 ，筒筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。體和錐體的總

15、高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。 ln影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸對性能的影響比例尺寸對性能的影響比例變化性能趨向投資趨向壓力損失效率增大旋風(fēng)除塵器直徑降低降低提高加長筒體稍有降低提高提高增大入口面積（流量不變）降低降低增大入口面積（速度不變）提高降低降低加長錐體稍有降低提高提高增大錐體的排出孔稍有降低提高或降低減小錐體的排出孔稍有提高提高或降低加長排出管伸入器內(nèi)的長度提高提高或降低提高增大排氣管管徑降低降低提高n影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）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

16、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 n影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)） 煙塵的物理性質(zhì)煙塵的物理性質(zhì) 氣體的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 n影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)） 操作變量操作變量 提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小，除塵器提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小，除塵器性能改善性能改善 入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新卷入氣流中，除塵效率下降卷入氣流中，

17、除塵效率下降 效率最高時的入口速度效率最高時的入口速度 n結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式進(jìn)氣方式分進(jìn)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 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 n結(jié)構(gòu)代號結(jié)構(gòu)代號CC或代表除塵器或代表除塵器離心式離心式 T筒式筒式 K擴(kuò)散式擴(kuò)散式 AB產(chǎn)品代號產(chǎn)品代號 常見的有常見的有CLT, CLT/A,CLP,XLK or CLK n結(jié)構(gòu)形式（續(xù)）結(jié)構(gòu)形式（續(xù)）氣流分布?xì)饬鞣植?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)除塵器組合

18、在一個由多個相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風(fēng)除塵器組合在一個殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵器組殼體內(nèi)并聯(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 n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、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允許的阻力和制造條件等因素 n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 12-25 m/s12-25 m/sn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

19、 h n確定各部分幾何尺寸確定各部分幾何尺寸 12 pv1QAbhvn旋風(fēng)除塵器的比例尺寸旋風(fēng)除塵器的比例尺寸3/A2/A5 . 2/A75. 1/AA3A2A5 . 2A75. 1尺寸名稱XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口寬度，b入口高度，h筒體直徑，D上3.85b下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直徑，de上0.6D下0.60.6D0.6D0.58D筒體長度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D錐體長度，H上0.50D下1.002.3D2.0D1.3D灰口直徑，d10.0296D0.43D0.3D0.145D進(jìn)口速度為右值時的壓力損失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）n也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)遵循以下原則也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)遵循以下原則 為為防止