第06章 除塵裝置

第六章除塵裝置

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

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聲波除塵裝置

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

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慢向灰斗沉降

層流式和湍流式兩種

層流式重力沉降室假定沉降室內(nèi)氣流為柱塞流；顆粒均勻分布于煙氣中在垂直方向，忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用縱剖面示意圖層流式重力沉降室層流：流體在管內(nèi)流動時，其質(zhì)點沿著與管軸平行的方向作平滑直線運動。此種流動稱為層流或滯流，亦有稱為直線流動的。流體的流速在管中心處最大，其近壁處最小。管內(nèi)流體的平均流速與最大流速之比等于0.5，根據(jù)雷諾實驗，當(dāng)雷諾準(zhǔn)數(shù)Re<2320時，流體的流動狀態(tài)為層流。柱塞流：氣體速度的進(jìn)一步增加使氣、液界面的波達(dá)到一定幅度,以致氣泡塞以較高的速度沿著流動通道傳播,這種流動方式稱為柱塞流。在垂直通道里,氣塞大小和管的直徑差不多,氣塞和管壁被一層液膜隔開。層流式重力沉降室沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為Q

氣流在沉降室內(nèi)的停留時間在t時間內(nèi)粒子的沉降距離該粒子的除塵效率層流式重力沉降室對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?用36替代18，這樣理論和實踐就符合得更好。層流式重力沉降室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度降低沉降室高度沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.3～2.0m/s不同粉塵的最高允許氣流速度層流式重力沉降室多層沉降室：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以下多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板湍流式重力沉降室湍流模式1－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斷面上粒子完全混合寬度為W、高度為H和長度為dx的捕集元，假定氣體流過dx距離的時間內(nèi)，邊界層dy內(nèi)粒徑為dp的粒子都將沉降而除去湍流式重力沉降室粒子在微元內(nèi)的停留時間被去除的粒子分?jǐn)?shù)對上式積分得兩個邊界條件：得因此，其分級除塵效率湍流式重力沉降室湍流模式2－完全混合模式，即沉降室內(nèi)未捕集顆粒完全混合單位時間排出：（為除塵器內(nèi)粒子濃度，均一）單位時間捕集：總分級效率ni·usWL湍流式重力沉降室三種模式的分級效率均可用歸一化對Stokes顆粒，分級效率與dp成正比重力沉降室歸一化的分級效率曲線a層流－無混合b湍流－垂直混合c湍流－完全混合重力沉降室重力沉降室的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單投資少壓力損失?。ㄒ话銥?0～100Pa）維修管理容易缺點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

慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式?jīng)_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)粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a彎管型

b百葉窗型

c多層隔板型慣性除塵器應(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，一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集10～20μm以上的粗顆粒壓力損失100～1000Pa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

旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣管等組成

氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋

少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域

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

氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度

旋風(fēng)除塵器氣流與塵粒的運動旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）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，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二節(jié)電除塵器旋風(fēng)除塵器對于

dp<5μm的粒子效率低，必須借助外力（電場力等）捕集更小的粒子

原理：使塵粒荷電并在電場力的作用下沉積在集塵極上與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上具有耗能小、氣流阻力小的特點電除塵器集塵器控制器四點支持系統(tǒng)內(nèi)部分流裝置卸載鋼架集塵板放電板集塵器電除塵器電除塵器的主要優(yōu)點壓力損失小，一般為200～500Pa能耗低，大約0.2～0.4kWh/1000m3處理煙氣量大，可達(dá)105～106m3/h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工作原理三個基本過程懸浮粒子荷電－用高壓直流電暈帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集－使帶電粒子通過延續(xù)的電暈電場（單區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）捕集物從集塵表面上清除－通過振打除去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗電除塵器的工作原理正極是收集極荷電粒子負(fù)極是放電極粒子吸引到收集極上并形成灰塵層未荷電粒子含塵氣流電除塵器的工作原理單區(qū)和雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器放電極電離場或電暈第三節(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0.1～20μm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0.2～1.5kPa，對10μm以上粉塵的凈化效率可達(dá)90％～95%高能濕式除塵器的壓力損失為2.5～9.0kPa，凈化效率可達(dá)99.5％以上濕式除塵器噴霧劑消霧器噴霧塔旋風(fēng)噴霧塔噴霧管氣體分流板切向入口濕式除塵器碰撞洗滌器文丘里洗滌器碰撞擋板濕式除塵器根據(jù)濕式除塵器的凈化機(jī)理，大致分為重力噴霧洗滌器旋風(fēng)洗滌器自激噴霧洗滌器板式洗滌器填料洗滌器文丘里洗滌器機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器

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氣體流速/m?s-1液氣比/l?m-3壓力損失/Pa分割直徑/μm噴淋塔0.1～22～3100～5003.0填料塔0.5～12～31000～25001.0旋風(fēng)洗滌器15～450.5～1.51200～15001.0轉(zhuǎn)筒洗滌器（300～750r/min）0.7～2500～15000.2沖擊式洗滌器10～2010～500～1500.2文丘里洗滌器60～900.3～1.53000～80000.1濕式除塵器的優(yōu)點

在耗用相同能耗時，比干式機(jī)械除塵器高。高能耗濕式除塵器清除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，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、凈化的作用濕式除塵器的缺點

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，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

濕式除塵器的除塵機(jī)理慣性碰撞參數(shù)與除塵效率

簡化模型含塵氣體與液滴相遇，在液滴前xd處開始繞過液滴流動，慣性較大的塵粒繼續(xù)保持原來的直線運動。塵粒從脫離流線到慣性運動結(jié)束時所移動的直線距離為粒子的停止距離xs，若xs大于xd；塵粒和液滴就會發(fā)生碰撞慣性碰撞參數(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dD的比值對斯托克斯粒子up：粒子運動速度uD：液滴運動速度dD：液滴直徑

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ηII越高對于勢流和粘性流，ηII=f(NI)有理論解，一般情況下，JohnStone等人的研究結(jié)果

K—關(guān)聯(lián)系數(shù)，其值取決于設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)操作條件L—液氣比，L/1000m3

接觸功率與除塵效率

根據(jù)接觸功率理論得到的經(jīng)驗公式，能夠較好地關(guān)聯(lián)濕式除塵器壓力損失和除塵效率之間的關(guān)系接觸功率理論：假定洗滌器除塵效率僅是系統(tǒng)總能耗的函數(shù)，與洗滌器除塵機(jī)理無關(guān)接觸功率與除塵效率

總能耗Et:氣流通過洗滌器時的能量損失EG+霧化噴淋液體過程中的能量消耗EL

ΔPG:氣體壓力損失，Pa

PL:液體入口壓力，PaQL,QG:液體和氣體流量，m3/s接觸功率與除塵效率除塵效率其中，傳質(zhì)單元數(shù)－除塵器的特性參數(shù)（見下頁）

接觸功率與除塵效率

粉塵和塵源類型1L－D轉(zhuǎn)爐粉塵4.4500.46632滑石粉3.6260.35063磷酸霧2.3240.63124化鐵爐粉塵2.2550.62105煉鋼平爐粉塵2.0000.56886滑石粉2.0000.65667從硅鋼爐升華的粉塵1.2260.45008鼓風(fēng)爐粉塵0.9550.89109石灰窯粉塵3.5671.052910從黃銅熔爐排出的氧化鋅2.1800.531711從石灰窯排出的堿2.2001.229512硫酸銅氣溶膠1.3501.067913肥皂生產(chǎn)排出的霧1.1691.414614從吹氧平爐升華的粉塵0.8801.619015沒有吹氧的平爐粉塵0.7951.5940除塵器的特性參數(shù)分割粒徑與除塵效率分割粒徑法：基于分割粒徑能全面表示從氣流中分離粒子的難易程度和洗滌器的性能多數(shù)慣性分離裝置的分級通過率可以表示為da:粒子的空氣動力學(xué)直徑Ae，Be:均為常數(shù)對填充塔和篩板塔，Be=2；離心式洗滌器，Be=0.67；文丘里洗滌器（當(dāng)NI=0.5～5），Be=2分割粒徑與除塵效率通過率與分割粒徑的關(guān)系dac為洗滌器的空氣動力學(xué)分割直徑，da50為空氣動力學(xué)中位直徑。分割粒徑與除塵效率分割直徑與壓力降的關(guān)系（分割－功率關(guān)系）第四節(jié)過濾式除塵器使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置分類空氣過濾器濾紙或玻璃纖維顆粒層除塵器砂、礫、焦炭等顆粒物袋式除塵器纖維織物除塵器工作原理工作原理截留、慣性碰撞纖維織物攔截慣性碰撞流線除塵器工作原理工作原理擴(kuò)散、電沉積電動力擴(kuò)散除塵器工作原理工作原理篩分袋式除塵器采用纖維織物作濾料的袋式除塵器（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、操作簡單，因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用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，在通過濾料的孔隙時，粉塵被捕集于濾料上。（濾料一般是棉、毛、人造纖維。）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，落入灰斗中粉塵因截留、慣性碰撞、靜電和擴(kuò)散等作

用，在濾袋表面形成粉塵層，常稱為粉層初層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，會把已附在濾料上的細(xì)小粉塵擠壓過去，使除塵效率下降

除塵器壓力過高，還會使除塵系統(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，要及時清灰

清灰不應(yīng)破壞粉塵初層袋式除塵器的工作原理袋式除塵器的分級效率曲線

袋式除塵器除塵效率的影響因素粉塵負(fù)荷濾布表面顆粒層的厚度，它代表單位面積濾布上的積塵量。

過濾速度煙氣實際體積流量與濾布面積之比，也稱氣布比過濾速度是一個重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。選用高的過濾速度，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減小，但除塵器的壓力損失卻會加大。一般來講，除塵效率隨過濾速度增加而下降過濾速度的選取還與濾料種類和清灰方式有關(guān)第五節(jié)除塵器選擇與發(fā)展

除塵器的比較某標(biāo)準(zhǔn)粉塵的粒徑分布除塵器的比較續(xù)1各種除塵器對標(biāo)準(zhǔn)粉塵的除塵效率——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————除塵器的比較續(xù)2費用與除塵效率的關(guān)系除塵器的比較費用與除塵效率的關(guān)系續(xù)31.Inertialcollector 10.Electronicprecipitator2.Mediumefficiencycyclone 11.Irrigatedelectrostaticprecipitator3.Lowresistancecyclone 12.Floodeddisc-lowenergy4.Highefficiencycyclone 13.Floodeddisc-mediumenergy5.Impingementscrubber 14.Venturi-mediumenergy6.Selfinducedtower 15.HighefficiencyESP7.Voidspraytower 16.Venturi-highenergy8.Fluidizedbedscrubber 17.Shakerfabricfilter9.Irrigatedtarget 18ReversefabricfilterRepoducedbypermissionfromFiltration/Separation除塵器的比較高除塵量旋風(fēng)除塵器高效旋風(fēng)除塵器靜電除塵器噴淋塔沖板洗滌器除塵器的比較（略）除塵器的合理選擇1.選用的除塵器必須滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放濃度

2.粉塵的物理性質(zhì)對除塵器性能具有較大的影響

除塵器名稱全效率/％不同粒徑（μm）時的分級效率/％0～55～10