大氣污染控制學(xué)

1、PAGE PAGE 39第六章 除塵裝置從氣體中去除或捕集固態(tài)或液態(tài)微粒的設(shè)備稱為除塵裝置，或除塵器；根據(jù)主要除塵機(jī)理，目前常用的除塵器可分為：機(jī)械除塵器、電除塵器、袋式除塵器和濕式除塵器；根據(jù)除塵效率可分為：高效（90%-99.9%）除塵器，如過濾式除塵器、電除塵器；中效（70%-90%）除塵器，如旋風(fēng)除塵器、濕式除塵器；低效（40%-70%）除塵器，如重力沉降室、慣性除塵器等。6.1 機(jī)械除塵器目的要求：掌握重力、慣性和旋風(fēng)除塵器的除塵機(jī)理、性能特點及設(shè)計選型；重點：重力、慣性和旋風(fēng)除塵器的除塵機(jī)理；授課方式：講授、自學(xué)機(jī)械除塵器是指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣流分

2、離的裝置，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器。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。結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。圖 6-1含塵氣流進(jìn)入重力沉降室后，由于擴(kuò)大了流動截面積而使氣體流速大大降低，使較重的顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。重力沉降室的設(shè)計有兩種模式：層流式和湍流式；1、重力沉降室的捕集效率（1）層流式重力沉降室沉降室設(shè)計的簡單模式的假定是在沉降室內(nèi)氣流為柱塞流，流速為v0（m/s），流動狀態(tài)保持在層流范圍內(nèi)；顆粒均勻分布在煙氣中。粒子的運動由兩種速度組成。在垂直方向，忽略氣體的浮力，僅在重力和氣體阻力的作用下，每個粒子以其沉降速度us（m/s）獨立沉降，在

3、煙氣流動方向，粒子和氣流具有相同的速度。設(shè)沉降室的長、寬、高分別為L、W和H，處理煙氣量為Q（m3/s）,氣流在沉降室內(nèi)停留時間：（6-1）在時間t內(nèi)，粒徑為的粒子的沉降距離為： （6-2）因此，對于粒徑為的粒子，只有在高度以下進(jìn)入沉降室才能沉降到灰斗。當(dāng)H時，粒子的分級除塵效率： （6-3）給定沉降室的結(jié)構(gòu)，便可按式（6-3）求出不同粒徑粒子的分級效率或作出分級效率曲線。根據(jù)沉降室入口粉塵的粒徑分布，按式（5-54）或（5-55）即可計算出沉降室的總除塵效率。假定粒子沉降運動處于斯托克斯區(qū)域，則重力沉降室能100%捕集的最小粒子直徑為：（6-4）工程中常采用公式（6-3）計算值的一半取為分級

4、效率，用36代替（6-4）中的18，這樣理論和實踐符合的更好。由上述計算公式可見，為提高沉降室捕集效率，可從以下三個方面入手：（1）降低沉降室內(nèi)氣流速度；（2）降低沉降室高度H；（3）增長沉降室長度L。沉降室內(nèi)的氣流速度根據(jù)粒子的大小和密度確定，一般為0.3 m/s -2.0 m/s。為提高沉降室捕集效率和容積利用率，從降低高度出發(fā)，在總高度不變的情況下，在沉降室內(nèi)增設(shè)幾塊水平隔板，形成多層沉降室，此時沉降室的分級效率變?yōu)椋?（6-5）但這樣做清理積灰較困難，還有難以使各層隔板間氣流均勻分布以及處理高溫氣體時金屬隔板容易翹曲等缺點。實際上一般限制隔板層數(shù)n在3以下。沉降室內(nèi)氣流速度過低或沉降室

5、長度過大，會使沉降室體積過于龐大，因而需從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上綜合考慮比較。（2）湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室假定沉降室內(nèi)氣流為湍流狀態(tài)，在垂直于氣流方向的每個橫斷面上粒子完全混合，即各種粒徑的粒子都均勻分布于氣流中。為了確定對粒徑為的粒子的分級效率，需要尋求沉降室內(nèi)任意位置x與留在氣流中的粒徑為的粒子數(shù)目之間的關(guān)系。圖6-3為湍流式重力沉降室內(nèi)粒子分離示意圖?？紤]寬度為W、高度為H和長度為dx的捕集元，假如dy代表邊界層的厚度，在氣流流過距離dx的時間內(nèi)，邊界層內(nèi)粒徑為的粒子完全沉降，被除去的粒子分?jǐn)?shù)可以簡單地表示為。在時間內(nèi)，粒徑為的粒子以其沉降速度沉降，在垂直方向上沉降的最大距離，因此。對于

6、粒子完全混合系統(tǒng)，比率是進(jìn)入邊界層且被從氣流中除去粒子所占的分?jǐn)?shù)。因此： （6-6）對（6-6）積分得：此方程有兩個邊界條件，即x=0處，；在x=L處，。因此，因此，粒徑為的粒子的分級除塵效率： （6-8）根據(jù)分級除塵效率可以容易求得沉降室的總除塵效率。完全混合的設(shè)計模式（自學(xué)了解）。2、重力沉降室的設(shè)計步驟根據(jù)上述有關(guān)公式和給定的粉塵粒徑等物理性質(zhì)，重力沉降室的設(shè)計步驟是：首先根據(jù)粉塵的真密度和粒徑計算出沉降速度，在假設(shè)沉降室內(nèi)的氣流水平速度u和沉降室高度H（或?qū)挾萕），然后計算確定沉降室的長度L和寬度W（或高度H）。例6-1重力沉降室的設(shè)計計算；3、重力沉降室的特點（1）適宜于凈化密度大、

7、顆粒粗的粉塵（能有效地捕集50以上的塵粒）；（2）主要缺點：占地面積大、除塵效率低，因此只能作為高效除塵的預(yù)除塵裝置，除去較大和較重的粒子；（3）主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、投資少、維修管理容易、壓力損失小（一般為50-150Pa）；二、慣性除塵器1、慣性除塵器的除塵機(jī)理為了改善沉降室的除塵效果，可在沉降室內(nèi)設(shè)置各種形式的擋板，使含塵氣流沖擊到擋板上，氣流方向發(fā)生急劇變化，借助塵粒本身的慣性力作用，使其與氣流分離。圖6-5所示是含塵氣流沖擊在兩塊擋板上時塵粒分離的機(jī)理。當(dāng)含塵氣流沖擊到擋板B1上時，慣性大的粗塵粒（d1）首先被分離下來。被氣流帶走的塵粒（d2，且d2d1），由于擋板B2使氣流方向發(fā)生轉(zhuǎn)

8、變，借助離心力作用也被分離下來。若設(shè)該點氣流的旋轉(zhuǎn)半徑為R2，切向速度為ut，則塵粒d2所受離心力與d22ut2/ R2成正比。2、慣性除塵器的結(jié)構(gòu)形式慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式可分為沖擊式和反轉(zhuǎn)式兩種。沖擊式以氣流中粒子沖擊擋板捕集較粗粒子；反轉(zhuǎn)式通過改變氣流流動方向而捕集較細(xì)的粒子；3、慣性除塵器的應(yīng)用慣性除塵器用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵具有較高的除塵效率。對粘結(jié)性和纖維性粉塵，則因易堵塞而不易使用。由于慣性除塵器的凈化效率不高，因此一般只用于多級除塵中的第一級除塵，捕集10-20以上的粗塵粒。三、旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器是使含塵氣體作旋轉(zhuǎn)運動，借作用于塵粒上的離心力把塵粒從氣體中分離出

9、來的裝置。旋風(fēng)除塵器的特點是：結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜、體積小、操作維修方便；壓力損失中等，動力消耗不大，除塵效率較高；可用各種材料制造，適用于粉塵負(fù)荷變化大的含塵氣體，性能較好，能用于高溫、高壓及腐蝕性氣體的除塵，可直接回收干粉塵；無運動部件，運行管理簡便等。旋風(fēng)除塵器歷史較久，現(xiàn)在一般用來捕集515以上的塵粒，除塵效率可達(dá)80左右。對于旋風(fēng)除塵器的運行機(jī)理雖然做了大量的研究工作，但由于內(nèi)部流態(tài)復(fù)雜準(zhǔn)確地測定有關(guān)參數(shù)比較困難。因而至今理論上仍不完善；捕集小于5塵粒的效率不高。下面僅對旋風(fēng)除塵器的基本原理及常用結(jié)構(gòu)型式和性能特點作簡要介紹。1、旋風(fēng)除塵器的工作原理普通旋風(fēng)除塵器由簡體、錐體和進(jìn)氣管、

10、排氣管等組成，其構(gòu)造如圖6-8所示。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動，并有少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)內(nèi)。這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流大部分到達(dá)錐體頂部附近時折轉(zhuǎn)向上。在中心區(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)運動時，也同時進(jìn)行著徑向的離心運動。一般將旋轉(zhuǎn)向下的外團(tuán)氣流稱為外旋流，將旋轉(zhuǎn)向上的內(nèi)因氣流稱為內(nèi)旋流，把外旋流變?yōu)閮?nèi)旋流的錐頂附近區(qū)域稱為回流區(qū)。內(nèi)旋流與外旋流兩者旋轉(zhuǎn)方向相同，在整個流場中起主導(dǎo)作用。氣流作旋轉(zhuǎn)運動時，塵粒在離心力作用下，逐漸向外壁移動。到達(dá)外壁的塵粒，在外旋流的推力和重力的共同作用下，沿器壁落至灰斗中，實現(xiàn)與氣流的分離。 圖6-8

11、普通旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部氣流1、筒體；2、錐體；3、排氣管；4、外旋流；5、內(nèi)漩流；6、上旋流；7、回流區(qū)；此外，當(dāng)氣流從除塵器頂向下高速旋轉(zhuǎn)時，頂部壓力下降，使一部分氣流帶著微細(xì)塵粒沿簡體內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂蓋后再沿排氣管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后匯入排氣管排走。通常將這股旋轉(zhuǎn)氣流稱為上旋流。上旋流攜帶細(xì)塵匯人內(nèi)旋流排走。對于旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運動流場的測定發(fā)現(xiàn)，由于進(jìn)入的氣體不是理想氣體，且具有粘性，所以實際氣流的運動是很復(fù)雜的。外旋流內(nèi)部及其與塵粒之間存在著磨擦損失，因而外旋流不是純凈的自由渦，而是所謂的準(zhǔn)自由渦，它具有向下低速向心的徑向運動。內(nèi)旋流類似于剛體圓柱的轉(zhuǎn)動，稱為強(qiáng)制渦，它具有向上高

12、速向外的徑向運動。為研究方便，通常把內(nèi)部流場看成復(fù)雜的三元流動體系，把全速分解為三個速度分量：即切向速度、徑向速度和軸向速度。（1）切向速度切向速度是決定氣流合速度大小的主要速度分量，也是決定氣流質(zhì)點離心力和塵粒捕集效率的主要因素。實測旋風(fēng)賒塵器內(nèi)氣流的切向速度分布如圖6-9所示.。根據(jù)“渦流”定律，外渦旋的切向速度反比于旋轉(zhuǎn)半徑R的n次方，即 （6-9）其中：n為渦流指數(shù)。n1；內(nèi)渦旋的切向速度正比于旋轉(zhuǎn)半徑R，比例常熟等于氣流的旋轉(zhuǎn)角速度，即 （6-11）n=0時，=常數(shù)，處在內(nèi)外旋流的交界面上，達(dá)到最大值；（2）徑向速度旋流氣體的徑向速度，內(nèi)旋流是指向上方的高速向外的，而外旋流是指向下方

13、的低速向心的。前者對分離塵粒有利，后者對分離塵粒不利，使有些細(xì)小塵較在向心氣流的帶動下進(jìn)入內(nèi)旋流而被排出。 （6-12）（3）軸向速度外旋流區(qū)軸向速度向下，內(nèi)旋流區(qū)軸向速度向上，因而在內(nèi)、外旋流之間必然存在一個軸向速度為零的交界面。在內(nèi)旋流中，隨著氣流的逐漸上升，軸向速度不斷增大。在排氣管底部達(dá)到最大值。2、旋風(fēng)除塵器的壓力損失旋風(fēng)除塵器的壓力損失與其結(jié)構(gòu)和運行條件等有關(guān)，主要靠實驗確定。實驗表明，旋風(fēng)除塵器的壓力損失一般與氣體入口流速的平方成正比，即 （6-13）局部阻力系數(shù)在缺少實驗數(shù)據(jù)的時候，可用下式估算： （6-14）此式表明，除塵器的相對尺寸對壓力損失影響較大，當(dāng)除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時

14、，幾何放大或縮小，壓力損失基本不變。其他操作因素對壓力損失也有影響，如入口含塵濃度、內(nèi)部構(gòu)件等。3、旋風(fēng)除塵器的除塵性能（1）塵粒的分割粒徑對旋風(fēng)除塵器除塵性能的研究，過去和現(xiàn)在都為許多學(xué)者所關(guān)注。但由于在除塵器內(nèi)氣、固兩相流動非常復(fù)雜，影響因素很多，通過假設(shè)提出的除塵效率計算公式，還不能進(jìn)行較準(zhǔn)確的計算?，F(xiàn)在仍用實驗確定其性能，依據(jù)某些假設(shè)條件導(dǎo)出近似計算公式，以說明其工作原理，估算除塵效率，分析影響效率的重要因素。這對旋風(fēng)除塵器的發(fā)展及其性能的改善具有重要作用。在旋風(fēng)除塵器內(nèi)，粒子的沉降主要取決于離心力和向心運動氣流作用于塵粒上的阻力。在內(nèi)外渦旋界面上，如果，粒子在離心力的推動下移向外壁而

15、被捕集；如果，粒子在向心氣流的帶動下進(jìn)入內(nèi)渦旋，最后由排出管排出；如果=，作用在塵粒上的外力之和等于零，粒子在交界面上不停旋轉(zhuǎn)；實際上，由于各種隨機(jī)因素的影響，處于這種平衡狀態(tài)的塵粒有50%的可能性進(jìn)入內(nèi)渦旋，也有50%的可能性移向外壁，它的除塵效率為50%。此時的粒徑即為除塵器的分割粒徑，用表示。旋風(fēng)除塵器的除塵效率與塵粒的粒徑有關(guān)。粒徑越大，效率愈高，當(dāng)粒徑大到某一值時，其除塵效率可100，此時的塵粒粒徑稱為全分離粒徑，或稱為臨介粒徑。除塵效率為50時相應(yīng)的塵粒粒徑稱為分割粒徑。評定旋風(fēng)除塵器的分離性能時，采用分割粒徑比全分離粒徑更方便，因而使用較多。作用于粒徑為的球形塵粒上的離心力可用牛

16、頓公式表示為：向心阻力，假設(shè)氣流處于層流狀態(tài)，即雷諾數(shù)小于1，徑向氣流阻力用斯托克斯公式表示：二者相等，即： （6-15）則： （6-16）式中：交界面處氣流的切向速度，根據(jù)式（6-9）計算；渦旋氣流的平均切向速度，由式（6-12）計算；分割粒徑越小，表明除塵器的分離性能愈好。（2）除塵效率當(dāng)分割粒徑確定后，可以根據(jù)雷思-利希特模式計算其他粒子的分級效率： （6-17）其中渦流指數(shù)n可有公式（6-10）計算；另一種計算分級效率的公式是在實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出的經(jīng)驗公式，可以滿足工程設(shè)計的需要： （6-18） 例6-2 旋風(fēng)除塵器分割粒徑和壓力損失的計算；4、影響旋風(fēng)除塵器除塵效率的因素影響旋風(fēng)除

17、塵器效率的因素有：二次效應(yīng)、比例尺寸、煙塵的物理性質(zhì)和操作變量；（1）二次效應(yīng)二次效應(yīng)即被捕集的粒子的重新進(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被捕集，實際效率高于理論效率；在較大粒徑區(qū)間，由于粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，理應(yīng)沉降入灰斗的塵粒卻隨凈化后的氣流一起排走，實際效率低于理論效率。（2）比例尺寸由離心力公式可知，在相同的切向速度下，筒體直徑越小，粒子所受的慣性離心力越大，除塵效率越高，但若筒體直徑過小，粒子容易逃逸，使效率下降。筒體高度的變化對除塵效率影響不明顯。適當(dāng)加長錐體長度對提高除塵效率有利。排出管直徑越小，也有利提高除塵效率

18、，但太小會導(dǎo)致壓力降的增加，一般取排出管直徑為（0.4-0.65）D。（3）煙塵的物理性質(zhì) 粉塵粒徑與密度 由于塵粒所受離心力與粒徑的三次方成正比，而所受徑向氣體阻力僅與粒徑的一次方成正比，因而大粒子比小粒子更易捕集。除塵效率隨著塵粒真密度的增大而提高，密度小，難分離，除塵效率下降。氣體溫度和粘度氣體粘度隨溫度升高而增大，而分割粒徑又與粘度的平方根成正比，因而旋風(fēng)除塵器的除塵效率隨氣體溫度或粘度的增加而降低。（4）操作變量在一定范圍內(nèi)提高進(jìn)氣管流速，可以提高除塵效率。但入口流速太高，會把已分離的某些塵粒卷入內(nèi)旋流重新帶走，導(dǎo)致除塵效率下降。另外，壓力損失與入口速度的平方成正比，入口流速過大，壓

19、力損失上升。因而，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合考慮，入口流速的合適范圍，一般取1220m/s，不宜低于10m/s，以防止入口管道積灰。除塵器下部的嚴(yán)密性也是影響除塵效率的一個重要因素。從圖6-9可知，除塵器內(nèi)部靜壓從外壁向中心逐漸降低，即使除塵在正壓下運行，錐體底部也可能處于負(fù)壓狀態(tài)。若除塵器下部不嚴(yán)而漏人空氣，會把已落入灰斗的粉塵重新帶走，使除塵效率顯著下降。實驗證明，當(dāng)漏氣量達(dá)到除塵器處理氣量的15，除塵效率幾乎降為零。因此，在不漏氣的情況下正常排灰是旋風(fēng)除塵器運行中必須重視的問題。收塵量不大的除塵器可在下部設(shè)置固定灰斗，定期排灰。收塵量較大要求連續(xù)排灰時，可設(shè)雙翻板式或回轉(zhuǎn)式鎖氣器。5、旋風(fēng)除塵器的

20、結(jié)構(gòu)型式旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)型式，取決于含塵氣體的入口型式和除塵器內(nèi)部的流動狀態(tài)。（1）按進(jìn)氣方式分類切向進(jìn)入式和軸向進(jìn)入式兩類；切向進(jìn)入式又分為直入式和蝸殼式，前者進(jìn)氣管外壁與筒體相切，后者進(jìn)氣管內(nèi)壁與筒體相切；軸向進(jìn)入式是利用固定的導(dǎo)流葉片促進(jìn)氣流的旋轉(zhuǎn)，處理氣量較大且氣流分布較均勻，主要用于多管旋風(fēng)除塵器和處理氣量大的場合。（2）按氣流組織分類有回轉(zhuǎn)式、直流式、平旋式和旋流式等多種，工業(yè)鍋爐較多運用回流式和直流式兩種。（3）多管旋風(fēng)除塵器多管旋風(fēng)除塵器是由多個甚至多達(dá)數(shù)千個相同構(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)并聯(lián)使用的除塵器組。適合用于處理煙氣量較大的場合。常用的

21、多管除塵器有回流式和直流式兩種。多管除塵器能夠有效捕集5-10，含塵濃度很高（100g/m3）的氣體，具有效率高，處理氣量大，有利于布置和煙道連接方便等特點。但旋風(fēng)子的制造、安裝和裝配的質(zhì)量要求較高。6、旋風(fēng)除塵器的設(shè)計選型在除塵系統(tǒng)中選用什么型號的旋風(fēng)除塵器，使除塵效率滿足要求，壓力損失較小，型式的各部分尺寸合理等，是選型的基本依據(jù)。下面介紹選型資料收集，選擇設(shè)計和應(yīng)注意的事項。（1）資料收集主要資料包括：含塵氣體特性(成分、溫度、濕度、腐蝕性、流量等)；eq oac(,2)被分離的塵粒特性(濃度、成分、密度、粒徑分布、粘度、含水率、纖維性和爆炸性等)；除塵要求(除塵效率和壓力損失等)；塵粒

22、回收利用的方式和經(jīng)濟(jì)價值；各種除塵器的特征(除塵效率、壓力損失、價格、金屬耗量、運行費及維修管理難易程度等)；其他資料(如水源、電源、通風(fēng)機(jī)、冷卻裝置、安裝現(xiàn)場及有關(guān)設(shè)備材料的供應(yīng)情況等)。（2）選型設(shè)計eq oac(,1)由含塵濃度、粒徑分布、密度等煙氣特征及除塵要求（出口濃度）計算除塵效率；eq oac(,2)選擇確定旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)型式；eq oac(,3)根據(jù)使用時允許的壓力降確定進(jìn)口氣流速度；eq oac(,4)確定旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積A，入口寬度和高度；A=bh=Q/v1；eq oac(,5)確定各部分幾何尺寸，由進(jìn)口截面積A和入口寬度b及高度h定出各部分幾何尺寸，然后從手冊中查

23、出所需除塵器的型號規(guī)格；（3）注意事項依據(jù)旋風(fēng)除塵器的特點，選型應(yīng)特別注意：eq oac(,1)適用于凈化密度較大，粒度較粗的粉塵，其中高效旋風(fēng)除塵器對細(xì)塵也有一定的凈化效率；一般用于凈化非纖維性粉塵及溫度在400以下的非腐蝕性氣體；eq oac(,3)不宜用于氣量波動大的場合，一般入口風(fēng)速為1220m/s；除塵器內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流速度高，應(yīng)注意加耐磨襯，防止磨損；不宜凈化粘結(jié)性粉塵；設(shè)計和運行應(yīng)特別注意防止除塵器底部漏風(fēng)，以免效率下降；一般不宜串聯(lián)使用；在并聯(lián)使用旋風(fēng)除塵器時，要盡可能使每臺除塵器的處理氣量相等。6.2 電除塵器目的要求：了解電除塵器的性能特點，掌握其除塵機(jī)理及設(shè)計選型；重點：電除塵

24、器的除塵機(jī)理；授課方式：講授、自學(xué)電除塵器是含塵氣體在通過高壓電場進(jìn)行電離的過程中，使塵粒荷電，并在電場力的作用下使塵粒沉積在集塵板上，將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設(shè)備；電除塵過程與其他除塵過程的根本區(qū)別在于，分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上，這就決定了它具有分離粒子耗能小、氣流阻力小的特點。電除塵器的優(yōu)點：壓力損失小，一般為200-500Pa；處理煙氣量大，可達(dá)105-106m3/h；能耗低，大約0.2-0.4kWh/1000 m3；對細(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。電除塵器的主要缺點：一次性投資費用高，占地面積大，應(yīng)

25、用范圍受粉塵比電阻限制，難以適應(yīng)操作條件的變化，此外對制造、安裝質(zhì)量要求較高。一、電除塵器的工作原理電除塵器的工作原理涉及懸浮粒子荷電，帶電粒子在電場中遷移與捕集，將捕集物從集塵表面上清除三個基本過程；1、氣體電離和電暈放電通常氣體中只含有極其微量的自由電子和氣體離子，可視為絕緣體。在電除塵器中，當(dāng)兩電極之間的電壓達(dá)到一定值時，兩電極間的氣體將發(fā)生電離由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)，即產(chǎn)生氣體電離或電擊穿如電暈放電、輝光放電、火花放電及電弧放電等。（1）電暈放電機(jī)理電暈放電發(fā)生在細(xì)金屬電暈線和集塵板之間，電暈機(jī)理可以借助于電暈放電示意圖來解釋。假如電暈電極為負(fù)極，從金屬絲表面或附近放出的電子迅速向接

26、地極即正極運動，與氣體分子發(fā)生撞擊并使之離子化，結(jié)果又產(chǎn)生了大量電子，通常稱這種過程為雪崩過程。隨著電子離開金屬絲表面距離的增加，電場迅速減弱。假如存在電負(fù)性氣體，如氧氣、水蒸汽和二氧化硫等，則電暈產(chǎn)生的自由電子被這些氣體的分子俘獲并產(chǎn)生負(fù)離子，它們也和電子一樣向正極運動。這些負(fù)離子和自由電子就構(gòu)成了使顆粒荷電的電荷來源。自由電子能引起氣體分子離子化的區(qū)域，常稱為電暈區(qū)。電子雪崩過程產(chǎn)生的正離子移向放電金屬絲，與金屬絲表面碰撞并產(chǎn)生新電子。正離子使金屬絲釋放新電子的“再生”作用確保了電暈過程的持續(xù)進(jìn)行。（2）起始電暈電壓在電除塵器內(nèi)，許多因素影響電暈的發(fā)生和施加電壓與電暈電流之間的關(guān)系。開始產(chǎn)

27、生電暈電流時所施加的電壓常稱為起始電暈電壓。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)。在r=a時（電暈電極表面上），起始電暈電壓：式中：a電暈線半徑； m導(dǎo)線光滑修正系數(shù)；空氣的相對密度； b管式電除塵器的半徑；由上式可見，起始電暈電壓可以通過調(diào)整電極的幾何尺寸來實現(xiàn)。電暈線越細(xì)，起始電暈所需要的電壓越小。（3）影響電暈特性的因素電暈特性取決于許多因素，包括電極的形狀，電極間距離，氣體組成、壓力、溫度，氣流中要捕集的粉塵濃度、粒度、比電阻以及他們在電暈極和集塵板上的沉積等。氣體組成影響電暈特征主要是因為不同氣體對電子的親和力不同。氣體溫度和壓力的不同導(dǎo)致氣體密度改變，進(jìn)而影響電子平

28、均自由程和加速電子及能產(chǎn)生碰撞電離所需要的電壓。2、粒子荷電粒子荷電是電除塵過程的第一步。兩種粒子荷電機(jī)理：電場荷電或碰撞荷電：離子在靜電力作用下做定向運動，與粒子碰撞而使粒子荷電；擴(kuò)散荷電：離子的擴(kuò)散現(xiàn)象導(dǎo)致的粒子荷電過程。依賴于離子的熱能，而不是電場。粒子的荷電過程取決于粒徑，對于大于0.5微米的微粒，以電場荷電為主，小于0.15微米的微粒，則以擴(kuò)散荷電為主，粒徑介于二者之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程；（1）電場荷電1）荷電量的計算粒子能夠獲得的飽和電荷： （6-31）2）影響電場荷電的因素粒子特性：粒徑和介電常數(shù)；電暈電場：電場強(qiáng)度和離子密度；一般電場荷電所需的時間小于0.1秒，相當(dāng)

29、于氣流在除塵器內(nèi)流動10-20cm所需要的時間，所以對于一般的電除塵器，可以認(rèn)為粒子進(jìn)入除塵器后立刻達(dá)到了飽和電荷。（2）擴(kuò)散荷電離子熱運動引起它們通過氣體擴(kuò)散，并于存在于氣體中的粒子碰撞，使粒子荷電。與電場荷電過程相反，不存在擴(kuò)散荷電的最大極限值，因為根據(jù)分子運動理論，并不存在離子動能的上限。粒子在這些條件下的荷電量取決于離子熱運動的動能、粒子大小和荷電時間。利用分子熱運動理論可以導(dǎo)出擴(kuò)散荷電的理論方程： （6-32）（3）電場荷電和擴(kuò)散荷電的綜合作用對于粒徑處于中間范圍（0.15-0.5微米）的粒子，同時考慮電場荷電和擴(kuò)散荷電。描述這兩種過程同時作用的微分方程不能用解析方法求解，必須借助于

30、近似解法或數(shù)值解法。電場荷電、擴(kuò)散荷電和兩種過程綜合作用時荷電量的理論值隨粒徑的變化如圖6-18.例6-5 電場荷電和擴(kuò)散荷電綜合作用下粒子荷電量隨時間的變化；（4）異常荷電現(xiàn)象三種情況：1）塵板表面的高比電阻粒子導(dǎo)致在低電壓下發(fā)生火花放電或在集塵板發(fā)生反電暈現(xiàn)象；2）微小粒子的濃度高時，雖然荷電塵粒所形成的電暈電流不大，可是所形成的空間電荷卻很大，嚴(yán)重地抑制著電暈電流的產(chǎn)生，使塵粒不能獲得足夠的電荷；3）當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時，電暈現(xiàn)象消失，顆粒在電場中根本得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用，即電暈閉塞。3、荷電粒子的運動和捕集（1）驅(qū)進(jìn)速度電除塵器中荷電粉塵粒子的運動主要受兩種

31、力的支配，電場作用在荷電粉塵粒子上的靜電力，粉塵粒子向集塵板遷移時受到的介質(zhì)阻力。當(dāng)二力平衡時，粒子便達(dá)到了終末沉降速度，及驅(qū)進(jìn)速度。 （6-33）由上式可見粒子的驅(qū)進(jìn)速度與粒子的荷電量、粒徑、電場強(qiáng)度及氣體介質(zhì)的粘度有關(guān)。（2）粒子的捕集效率德意希公式德意希（Deutsch）在1922年推導(dǎo)出除塵效率與集塵板面積、氣體流量和驅(qū)進(jìn)速度之間的關(guān)系。在推到該公式時做了如下假定：除塵器中氣流為湍流狀態(tài)；在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的；進(jìn)入除塵器后立刻荷電；忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻及被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等的影響。如圖6-21所示，設(shè)含塵氣流流向為x軸方向，氣體和粉塵在x方向

32、的流速皆為u（m/s），氣體流量為Q（m3/s）；x方向上每單位長度的集塵板面積為a（m2/m），總集塵板面積為A（m2）；電場長度為L（m），氣體流動截面積為F（m2）；直徑為dpi的顆粒其驅(qū)進(jìn)速度為（m/s），在氣體中的濃度為（g/ m3）；在dt時間內(nèi)于長度為dx的空間所捕集的粉塵量為：由于，帶入上式得：從除塵器入口到出口進(jìn)行積分，并考慮，aL=A，得：則理論分級捕集效率 （6-34）此即德意希分級效率方程；概括了分級效率與集塵板面積、氣體流量和顆粒驅(qū)進(jìn)速度之間的關(guān)系，指明了提高電除塵器捕集效率的途徑，因而在除塵器性能分析和設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。（3）有效驅(qū)進(jìn)速度實際中根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)

33、形式和運行條件下測得的總捕集效率值帶入德意希方程反算出相應(yīng)的驅(qū)進(jìn)速度值，并稱之為有效驅(qū)進(jìn)速度，以表示?？衫糜行?qū)進(jìn)速度表示工業(yè)電除塵器的性能，并作為類似除塵器設(shè)計的基礎(chǔ)。4、被捕集粉塵的清除電暈極和集塵極上都會有粉塵沉積，粉塵層厚度為幾毫米，甚至幾厘米。粉塵沉積在電暈極上會影響電暈電流的大小和均勻性。保持電暈極表面清潔的最一般方法是對電極采取振打清灰方式，使電暈極上的粉塵很快被振打干凈。集塵極板上粉塵層較厚時，會導(dǎo)致火花電壓降低，電暈電流減小。為了保持和集塵極表面清潔，應(yīng)及時清除沉積的粉塵。集塵極清灰方法有濕式和干式兩種不同的方法。濕式電除塵器中，集塵極板表面經(jīng)常保持一層水膜，粉塵沉降在水膜

34、上隨水膜流下。濕法清灰的優(yōu)點是無二次揚塵，同時可凈化部分有害氣體，如二氧化硫、氟化氫等；主要缺點是腐蝕結(jié)垢問題較嚴(yán)重，污泥需要處理。干式電除塵器由機(jī)械撞擊或電磁振打產(chǎn)生的振動力清灰。干式振打清灰需要合適的振打強(qiáng)度，振打強(qiáng)度太小難以清除積塵，太大可能引起二次揚塵。合適的振打強(qiáng)度和振打頻率一般在運行中通過現(xiàn)場調(diào)試確定。二、電除塵器的結(jié)構(gòu)與供電電除塵器的型式雖然多種多樣，但都由電除塵器本體和高壓直流供電裝置兩大部分組成。1、電除塵器結(jié)構(gòu)電除塵器本體一般包括以下幾個主要部分：放電電極、集塵電極、振打清灰裝置、氣流分布裝置、支撐殼體和灰斗的鋼梁結(jié)構(gòu)以及引入高壓直流電的絕緣箱等。（1）放電電極放電電極又稱

35、電暈極。電暈線是產(chǎn)生電暈放電的主要部件，對電暈線的一般要求是：起暈電壓低，電暈電流大，機(jī)械強(qiáng)度高，能維持準(zhǔn)確的極距以及易清灰等；（2）集塵電極集塵電極的結(jié)構(gòu)對粉塵的二次飛揚、金屬消耗量和造價有很大影響。對集塵電極的一般要求是：有利于粉塵在板面上沉積，二次揚塵?。灰子谇寤?，形狀簡單易于制作并有足夠的剛度和強(qiáng)度；集塵極型式有板式、管式二大類。管式集塵極小型管式除塵器的集塵極為直徑約15cm，長3m左右的圓管。大型的直徑可達(dá)40cm，長6m。每臺除塵器的集塵極數(shù)目少則幾個，多則100個以上：2）板式集塵極板式電極形式很多。極板二側(cè)通常設(shè)有溝槽和擋板，既能加強(qiáng)板的剛性，又能防止氣流直接沖刷極板的表面，

36、產(chǎn)生二次揚塵。極板之間的間距，對電除塵器的電場性能和除塵效率影響較大。間距太小(200mm以下)電壓升不高，間距太大又受供電設(shè)備允許電壓的限制。采用60一72kv變壓器時極板間距一般取200一350mm。近午來板式電除塵器一個引人注目的變化是發(fā)展寬間距超高壓電除塵器。寬間距電除塵器制作、安裝、維修等較方便，而且設(shè)備小，能量消耗也小。（3）電極清灰裝置及時清除集塵極和電暈極上的積灰，是保證電除塵器高效運行的重要環(huán)節(jié)之一。干式電除塵器的清灰方式有機(jī)械振打、電磁振打、刮板清灰及壓縮空氣振打等。撓臀錘振打電極框架的錘擊機(jī)構(gòu)機(jī)械清灰方式，是目前普遍采用的清灰方式。濕式電除塵器采用噴霧或溢流方式，在集塵極

37、表面形成一層水膜，使沉積在集塵板上的粉塵和水一起流到除塵器的下部而排出。（4）氣流分布裝置電除塵器內(nèi)氣流分布對除塵效率具有較大影響。對氣流分布裝置的要求是分布均勻性好、阻力損失小。為了減少渦流，保證氣流分布均勻，在進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)漸擴(kuò)管和漸縮管。進(jìn)口漸擴(kuò)管內(nèi)應(yīng)設(shè)23層氣流分布板。多孔板使用最為廣泛，通常采用厚度為33.5mm鋼板制作，孔徑3050mm，開孔率約為25一50，需要通過試驗確定。（5）除塵器外殼除塵器外殼必須保證嚴(yán)密，盡量減小漏風(fēng)。漏風(fēng)量大，不但風(fēng)機(jī)負(fù)荷加大，也會因電場風(fēng)速提高使除塵效率降低。在處理高濕煙氣時，冷空氣的漏入將使局部煙氣溫度降至露點以下，導(dǎo)致除塵器構(gòu)件積灰和腐蝕。除塵器外

38、殼材料，要根據(jù)處理煙氣的性質(zhì)和操作溫度來選擇。通常使用的材料有鋼板、鉛板(捕集硫酸霧)、鋼筋混凝土及磚等。2、電除塵器的供電高壓供電設(shè)備提供粒子荷電和捕集所需要的高場強(qiáng)和電暈電流。為滿足現(xiàn)場需要，供電設(shè)備操作必須十分穩(wěn)定，希望工作壽命在20年以上，通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70-100KV，電流為100-2000mA。為使電除塵器能在較高電壓下運行，避免過大的火花損失。高壓電源容量不能太大，必須分組供電。增加供電機(jī)組數(shù)目，減少每臺機(jī)組供電的電暈線數(shù)，能改善電除塵器的性能。但是，增加供電機(jī)組數(shù)和電場分組數(shù)，必定增加投資。因此供電機(jī)組數(shù)的確定，應(yīng)同時考慮保證除塵效和減少投資兩方面的因素。三、

39、電除塵器的選擇和設(shè)計1、選型電除塵器型式和工藝配置，要根據(jù)處理的含塵氣體性質(zhì)及處理要求決定，其中粉塵比電阻是最重要的因素。比電阻在l0421010cm范圍可采用普通干式電除塵器，若比電阻偏高，則要采用特殊的電除塵器(如寬極距電除塵器、高溫電除塵器等)，或在煙氣中加入一定量的NH3、SO2、水分等進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。對于低比電阻粉塵，一般干式除塵器難以捕集，但若荷電顆粒凝聚后變?yōu)榇箢w粒，在其后加一旋風(fēng)除塵器或過濾式除塵器，則可獲得較高的除塵效率。濕式電除塵器既能捕集高比電阻顆粒，也能捕集低比電阻顆粒，除塵效率較高。但除塵器的積垢和腐蝕問題比較嚴(yán)重，污泥需要處理。2、設(shè)計（1）集塵板面積的確定根據(jù)運行和

40、設(shè)計經(jīng)驗，確定有效驅(qū)進(jìn)速度，按德意希方程就集塵板面積A。 （6-36）式中：A集塵板面積； Q處理氣體流量；有效驅(qū)進(jìn)速度；預(yù)期達(dá)到的除塵效率；（2）長高比的確定長高比為集塵板有效長度和高度之比。當(dāng)要求除塵效率大于99%時，除塵器的長高比至少要1.0-1.5；確定了常高比，就確定了電除塵器本體的大小，對于板式電除塵器A=2nhl；（n為電除塵器通道數(shù)）；（3）氣流速度的確定設(shè)收塵極間寬度，即通道寬度為2b，則除塵器斷面風(fēng)速為6.3濕式除塵器目的要求：了解濕式除塵器的分類及性能，掌握濕式除塵器的除塵機(jī)理、性能特點及設(shè)計選型，掌握文丘里洗滌器的除塵過程及技術(shù)尺寸；重點：濕式除塵器的除塵機(jī)理、文丘里洗

41、滌器的除塵過程；授課方式：講授、自學(xué)濕式除塵器是使含塵氣體與液體（一般為水）密切接觸，利用水滴和顆粒的慣性碰撞及其他作用捕集顆?；蚴沽皆龃蟮难b置。這種裝置除用于氣體除塵外，還可用于氣體吸收、降溫和加濕等。本章主要介紹濕式除塵器的除塵機(jī)理、除塵效率和常見的幾種除塵器，特別是文丘里除塵器。一、概述1、濕式除塵器的分類和性能（1）分類濕式除塵器的型式很多，根據(jù)能耗可分為低能耗和高能耗除塵器兩大類。低能耗除塵器對于10微米的塵粒凈化效率可達(dá)90%-95%，壓力損失為0.25-1.5KPa。一般運行條件下的耗水量（水氣比）為0.4-0.8L/m3，如噴霧塔和旋風(fēng)洗滌塔等。常用于焚燒爐、化肥生產(chǎn)、石灰窖

42、和化鐵爐等煙氣除塵，但一般不能滿足這些煙氣直接排放要求。高能耗除塵器，如文丘里除塵器，其除塵效率可達(dá)99.5以上，壓力損失為259kPa，耗水量為0.31.5Lm3。常用于煉鐵、煉鋼、造紙和化鐵爐的煙氣除塵，排煙中的塵粒粒徑可低于0.25微米。根據(jù)濕式除塵器的除塵機(jī)理，可將其分為7類。重力噴霧洗滌塔、旋風(fēng)除塵器、自激噴霧洗滌器、板式洗滌器、填料洗滌器、文丘里洗滌器和機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器。結(jié)合表6-7了解各種濕式除塵器的性能。操作范圍。我們主要討論應(yīng)用廣泛的三類濕式除塵器，噴霧塔洗滌器、旋風(fēng)洗滌器和文丘里洗滌器。（2）濕式除塵器的優(yōu)缺點濕式除塵器與其他除塵器相比具有如下優(yōu)點：1）在耗能相同情況下，

43、濕式除塵器比干式機(jī)械除塵器的除塵效率高。2）濕式除塵器的除塵效率不僅能與布袋和電除塵器相比，而且適用于這些除塵器難以勝任的條件。3）濕式除塵器在去除含塵氣體中粉塵的同時，還可去除氣體中的水蒸氣及某些有毒有害的氣態(tài)污染物。濕式除塵器的缺點有：1）濕式除塵器排出的廢水和泥漿會造成二次污染，必須進(jìn)行處理，洗滌水才能重復(fù)回用。2）因為濕法凈化含塵氣體往往具有腐蝕性，所以濕式除塵系統(tǒng)的設(shè)備均應(yīng)采取防腐措施。3）濕式防塵器不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體；4）在低溫寒冷地區(qū)，濕式除塵器容易結(jié)凍，因此，要采用防凍措施。2、濕式除塵器的除塵機(jī)理（1）慣性碰撞參數(shù)濕式除塵器可用采用前面第五章討論的幾種或

44、全部的除塵機(jī)理，但主要的除塵機(jī)制是液滴和顆粒之間的慣性碰撞和攔截作用。因此，討論顆粒、液滴和氣流性質(zhì)對碰撞的影響成為一個重要問題。含塵氣流在運動過程中遇到障礙物(水滴)，氣流會改變方向，繞過水滴運動，但塵粒因慣性力作用，將保持原有運動方向，脫離氣流與水滴相撞。該效應(yīng)稱之為慣性碰撞。塵粒的慣性越大，氣流曲率半徑越小，塵粒脫離流線而被水滴捕集的可能性越大。慣性碰撞作用可以用斯托克斯準(zhǔn)數(shù)(即慣性碰撞參數(shù))描述，即 （6-37）對于粒徑小于5微米的粒子，必須考慮坎寧漢修正；上式可以看出，慣性碰撞主要取決于塵粒質(zhì)量及其與水滴之間的相對運動速度；也與水滴大小有重要關(guān)系，一般說水滴小時，慣性碰撞作用增強(qiáng)，有

45、利于從含塵氣體中分離塵粒。但水滴直徑不是愈小愈好，直徑太小的水滴容易隨氣流一起運動，降低氣液相對運動速度，不利于從含塵氣體中把塵粒分離出來。這是因為慣性碰撞參數(shù)St與塵粒和水滴之間的相對運動速度u成正比，而與水滴直徑D成反比。所以，對于給定的含塵系統(tǒng)。要提高St值，必須提高氣液(水)之間的相對運動速度并減少水滴直徑。目前除塵工程中常用的各種濕式除塵器都是圍繞著這個因素研究而發(fā)展的。（2）濕式除塵器的總效率濕式除塵器的除塵效率是各種單個液(水)滴的捕集效率總和。它包括慣性碰撞、攔截作用，擴(kuò)散效應(yīng)和其他作用對塵粒的捕集效率。對一定特性的粉塵來說，除塵效率愈高，濕式除塵器的能耗也愈大(用于輸送氣體、

46、霧化、噴淋液體所需的能耗)。除塵器的總能耗（單位：對于氣體）應(yīng)為含塵氣體和液體(水)能耗之和，即 （6-39）式中：氣體通過除塵器的壓力損失，單位：Pa；加入液體（水）壓力損失，單位：Pa； L液（水）氣比，單位：L/m3；除塵器的總除塵效率是氣液兩相能耗（壓損或接觸率）的函數(shù)，可以用氣相總傳質(zhì)單元或除塵器的總能耗Ei表示，即：式中、是特性參數(shù)，取決于要凈化的粉塵和濕式除塵器的型式，其數(shù)值是經(jīng)驗數(shù)據(jù)。（3）濕式除塵器的除塵效率計算濕式除塵器的除塵效率計算，因除塵器型式多樣，數(shù)學(xué)運算過程繁瑣，一般可用分級通過率和總通過率表示。濕式除塵器的分級通過率表示為： （6-43）式中：濕式除塵器分級通過率

47、，單位：%；除塵器的分級效率，單位：%； A、B常數(shù)，填料塔和篩板塔B=2，旋風(fēng)洗滌器B0.67空氣動力學(xué)粒徑。對于粒徑大于1或粒徑遵循對數(shù)正態(tài)分布的情況，可用塵粒的實際粒徑代替，做近似計算；任何濕式除塵器對給定粉塵的總通過率為：式中：入口粉塵篩下累計分布；入口粉塵的頻率分布； m入口粉塵的總質(zhì)量；粒徑為的粒子分級通過率。二、噴霧塔洗滌器1、工作原理一種最簡單的濕式除塵器，如圖6-36；在逆流式噴霧塔中，含塵氣體向上運動，液滴由噴嘴噴出向下運行。因顆粒和液滴之間的慣性碰撞、攔截和凝聚等作用，使較大的粒子被液滴捕集。加入氣體流速較小，夾帶了顆粒的液滴將因重力作用而沉于塔底。為保證塔內(nèi)氣流分布均勻

48、，常采用孔板型氣流分布板。通常在塔的頂部安裝除霧器，以除去那些十分小的液滴。噴霧塔的除塵效率取決于液滴的大小、顆粒的空氣動力學(xué)直徑、液氣流量比以及氣體性質(zhì)。2、除塵效率假定所有液滴具有相同直徑，且進(jìn)入洗滌器后立刻以終末沉降速度沉降；液滴在整個過氣斷面上分布均勻，無聚結(jié)現(xiàn)象；立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集粉塵的效率可以用下式表示： （6-44）式中：液滴的終末沉降速度，m/s；空塔斷面氣速，m/s；氣液接觸的總塔高度，m；單個液滴的碰撞效率。 （6-45）3、壓力損失三、旋風(fēng)洗滌器1、工作原理在干式旋風(fēng)分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴，就構(gòu)成了一種最簡單的旋風(fēng)洗滌器。噴霧作用發(fā)生在外渦旋區(qū)，并捕集

49、顆粒，攜帶顆粒的液滴被甩向旋風(fēng)洗滌器的濕壁上，然后沿壁面降落到器底。進(jìn)水噴嘴也可安裝在旋風(fēng)洗滌器入口處。在出口處通常需要安裝除霧器。圖6-37所示為中心噴霧的旋風(fēng)洗滌器；6-38為旋風(fēng)水膜除塵器，在我國應(yīng)用廣泛。2、操作參數(shù)與除塵效率旋風(fēng)洗滌器氣體入口速度范圍一般為15-45 m/s。3、壓力損失旋風(fēng)洗滌器的壓力損失范圍一般為0.5-1.5kPa，可用（6-47）進(jìn)行估算；4、適用場合適合于處理煙氣量大和含塵濃度高的場合。可單獨采用，也可以安裝在文丘里洗滌器之后作為脫水器。四、文丘里洗滌器1、除塵過程文丘里洗滌器是一種高效濕式洗滌器，常用在高溫?zé)煔饨禍睾统龎m上。其結(jié)構(gòu)如圖6-39所示，由收縮管

50、、喉管和擴(kuò)散管組成。含塵氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，在喉管入口處，氣速達(dá)到最大，一般為50-180 m/s。洗滌液（一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進(jìn)入，液滴被高速氣流霧化和加速。充分的霧化是實現(xiàn)高效除塵的基本條件。通常假定：（1）微細(xì)顆粒以與氣流相同的速度進(jìn)入喉管；（2）洗滌液滴的軸向初速度為零，由于氣流的曳力在喉管部分被逐漸加速；在液滴加速過程中，由于液滴與粒子之間慣性碰撞，實現(xiàn)微細(xì)顆粒的捕集。當(dāng)液滴速度接近氣流速度時，液滴與顆粒之間相對速度接近零。在喉管下游，慣性碰撞的可能性迅速減小。因為碰撞捕集效率隨相對速度增加而增加，因此，氣流入口速度必

51、須提高。在擴(kuò)散管中，氣流速度減小也壓力的回升，使以顆粒為凝結(jié)核的凝聚速度加快，形成直徑較大的含塵液滴，以便于被低能洗滌器或除霧器捕集下來。2、幾何尺寸主要包括收縮管、喉管和擴(kuò)散管的長度、直徑以及收縮管和擴(kuò)散管的張開角等。3、壓力損失文丘里洗滌器內(nèi)高速氣流的動能要用于霧化和加速液滴，因而氣流的壓力損失自然高于其他濕式和干式除塵器。 （6-53） （6-54）4、除塵效率文丘里洗滌器的除塵過程尚缺乏可靠的計算除塵效率的方程式。計算文丘里洗滌器的通過率： （6-55）例6-6 計算洗滌器的壓力損失和粒子的通過率；6.4 過濾式除塵器目的要求：了解袋式除塵器的除塵效率影響因素，壓力損失，清灰方式；掌握

52、濾料的要求，袋式除塵器的工作原理、性能特點及設(shè)計選型；重點：濾料的要求，袋式除塵器的除塵機(jī)理；授課方式：講授、自學(xué)過濾式除塵器是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置。采用濾紙或玻璃纖維作濾料的空氣過濾器主要用于通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)方面的氣體凈化；砂、礫、焦炭等顆粒作為濾料的顆粒層除塵器用于高溫?zé)煔獾某龎m；采用纖維織物作為濾料的袋式除塵器在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣，本節(jié)主要討論袋式除塵器。袋式除塵器是一種干式高效除塵器，可用于凈化粒徑大于0.1微米的含塵氣體，除塵效率一般可達(dá)99%以上，效率高，性能穩(wěn)定可靠，操作簡單。但由于所用濾布收到溫度、腐蝕性等限制，只適用于凈化腐蝕性小，溫度低于300度

53、的含塵氣體。不適用于粘結(jié)性強(qiáng)，吸濕性強(qiáng)的含塵氣體凈化。一、袋式除塵器的工作原理袋式除塵器如圖6-41所示；含塵氣流從下部進(jìn)入圓筒形濾袋，在通過濾料的空隙時，粉塵被捕集于濾料上，透過濾料的清潔氣體由排氣口排出。沉積在濾料上的粉塵，可在機(jī)械振動的作用下從濾料表面脫落，落入灰斗。顆粒因截留、慣性碰撞、靜電和擴(kuò)散等作用，逐漸在濾袋表面形成粉塵層，常稱為粉塵初層。初層形成后，它成為袋式除塵器的主要過濾層，提高了除塵效率。濾布只不過起著形成顆粒初層和支撐它的骨架作用，但隨著顆粒在濾袋上積聚，濾袋兩側(cè)的壓力差增大，會把有些以附著在濾料上的細(xì)小粉塵擠壓過去，使除塵效率下降。因此，除塵器阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及

54、時清灰。清灰不能過分，即不應(yīng)破壞顆粒初層，否則會引起除塵效率顯著下降。二、影響除塵效率的主要因素1、濾布及粉塵層的影響濾布是袋式除塵器的主要部件，濾布的特性不僅直接影響除塵效率，而且對壓力損失，操作維修等影響也很大。濾布上粉塵層的厚度，對除塵效率影響很大。如圖640所示。清潔濾布上無粉塵層，濾塵效率最低。積塵后效率逐漸提高至最大值，振打清灰后效率有所降低。當(dāng)濾布上的粉塵負(fù)荷m(每單位濾布面積上粘附的粉塵量)增大時，除塵效率提高。但濾布的積塵量太大，即粉塵層太厚，濾塵效率反而降低，壓力損失增大，氣體處理量減少。2、濾布結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響實踐證明，不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的濾布，濾塵效率不同。素布結(jié)構(gòu)的濾布濾

55、塵效率最低，清灰后的效率，急劇下降；起絨濾布除塵效率較高，清灰后的效率降低較少。絨布優(yōu)于素布，是由于絨布的容塵量比素布大，能形成強(qiáng)度較大和較厚的多孔過濾層，在清灰后保存一部分粉塵成為永久性過濾層。采用細(xì)羊毛或其他纖維制成毛氈作濾料，由于毛氈的整個厚度上容塵量均勻，永久性容塵量大，過濾在毛氈內(nèi)進(jìn)行，濾塵效率高，清灰后也能保持較高的濾塵效率。3、過濾速度的影響袋式除塵器的過濾速度定義為煙氣實際體積流量與濾布面積的比，也稱氣布比。過濾速度還可用比負(fù)荷的概念表示，它是指沒平方米濾布每小時所過濾的氣體量，這是工程設(shè)計表示法，即；過濾速度與比負(fù)荷兩個概念在本質(zhì)上是同樣的。過濾速度主要影響慣性碰撞和擴(kuò)散作用

56、。選取過濾速度時應(yīng)考慮欲捕集的粉塵粒徑及其分布，另外還與濾料種類和清灰方式有關(guān)。如采用脈沖噴吹清灰時，細(xì)粉塵取=2-2.5m/min，對粗粉塵取=3-6m/min；三、袋式除塵器的壓力損失含塵氣體通過濾袋消耗的能量，通常用壓力損失表示，它是袋式除塵器的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。壓力損失不僅決定著能量消耗，而且決定著清灰周期等。袋式除塵器的壓力損失由通過清潔濾料的壓力損失和通過顆粒層的壓力損失組成。假設(shè)通過濾袋和顆粒層的氣流為粘滯流，和均可以用達(dá)西方程表示。達(dá)西方程的一般形式為： （6-59）式中：K顆粒層或濾料的滲透率； x顆粒層或濾料厚度；滲透率K由實驗求得，量綱為長度的平方；根據(jù)達(dá)西方程，則有：

57、（6-60）濾料的壓力損失基本為一常數(shù)，因此通過袋式除塵器的壓力損失主要由決定。對于給定的操作條件（氣體粘度和過濾速度），主要由顆粒層滲透率K和厚度決定。進(jìn)而又直接是操作時間t的函數(shù)。在時間t內(nèi)，沉積在濾袋上的顆粒物質(zhì)量m可以表示為： （6-61）其中為煙氣中粉塵的濃度；上式表明，其中是顆粒層的密度。因此氣流通過新沉積顆粒層的壓力損失： （6-62）對于給定的含塵氣體，、和的值是常量，令顆粒的比阻力系數(shù)，則上式變?yōu)?（6-63）對于給定的煙氣特征和顆粒層滲透率，與顆粒物濃度和過濾時間t成線性關(guān)系，而與過濾速度的平方成正比。比阻力系數(shù)主要由顆粒物特征決定，假如已知顆粒的粒徑分布、堆積密度和真密度，可以用丹尼斯和克萊姆提出的下述方程式估算： （6-64）式中：比表面參數(shù)；粒子的真密度，g/cm3；坎寧漢校正系數(shù)；四、袋式除塵器的濾料1、對濾料的要求濾布是袋式除塵器制作濾袋的材料，除塵器的性能在很大程度上取決于濾布的特性。如除塵效率，壓力損失清灰周期等都與濾布性能有關(guān)。因此，選探濾布必需考慮如下要求：濾布的容塵旦要大，清灰后濾布上要保留一定量的容塵，以保證較高的濾塵效率。濾布網(wǎng)孔直徑適中，透氣性好，過濾阻力小。濾布強(qiáng)度好、耐磨、耐溫和耐腐蝕，使用壽命長。吸濕性小，容易