第四章-通風(fēng)排氣中顆粒物的凈化

通風(fēng)排氣中顆粒物的凈化

第四章清潔的空氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境要素，但是，在人類的許多生產(chǎn)過(guò)程中，都會(huì)散發(fā)大量粉塵，如果任意向大氣排放，將污染大氣，危害人民健康，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此對(duì)顆粒物的控制技術(shù)是我國(guó)大氣污染治理的重點(diǎn)。為了保證室內(nèi)外空氣的清潔度，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)均需要凈化處理，凈化進(jìn)風(fēng)空氣稱為空氣過(guò)濾；凈化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排出的含塵氣體稱為工業(yè)除塵。這兩類凈化的基本原理是相同的，但采用的設(shè)備則各有不同。通風(fēng)排氣中顆粒物的凈化4顆粒物的特性4.64.14.3

4.2

4.44.54.74.94.8除塵器效率和除塵機(jī)理重力沉降室和慣性除塵器進(jìn)氣凈化用空氣過(guò)濾器旋風(fēng)除塵器電除塵器袋式除塵器濕式除塵器除塵器的選擇塊狀物料破碎成細(xì)小的粉狀微粒后，除了繼續(xù)保持原有的主要物理化學(xué)性質(zhì)外，還出現(xiàn)了許多新的特性，如爆炸性、荷電性等等。在這些特性中，與除塵技術(shù)關(guān)系密切的，有以下幾個(gè)方面：4.1顆粒物的特性4.1.1密度單位體積顆粒物的質(zhì)量稱為顆粒物的密度，單位為kg/m3。顆粒物的密度一般分為容積密度和真密度。我們把自然堆積狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的容積密度。粉塵在密實(shí)無(wú)孔狀態(tài)下的密度稱為真密度。兩種密度的應(yīng)用場(chǎng)合有所不同，研究單個(gè)塵粒在空氣中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)應(yīng)采用真密度，計(jì)算灰斗體積或灰場(chǎng)面積時(shí)則應(yīng)采用容積密度?？障堵省w粒物顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總體積之比。

4.1.2粘附性顆粒物附著在固體表面上或塵粒相互附著的現(xiàn)象稱為粘附性，顆粒物的粘附性是顆粒物與顆粒物之間或顆粒物與器壁之間的力的表現(xiàn)。這種力包括分子力、毛細(xì)粘附力及靜電力等。顆粒物相互間的凝聚與顆粒物在器壁上的附著都與顆粒物的粘附性有關(guān)。顆粒物的粘附是一種常見(jiàn)現(xiàn)象，既有有利的一面，也有有害的一面。就氣體除塵而言，許多除塵裝置依賴于顆粒物的粘附性，塵粒間的粘附會(huì)使塵粒增大，有利于提高除塵效率。但在含塵氣流管道和某些設(shè)備中，顆粒物與器壁間的粘附則會(huì)使除塵器或管道發(fā)生故障和堵塞。粘附性與顆粒物的形狀、大小以及吸濕等狀況有關(guān)。粒徑細(xì)、吸濕性大的粉塵，其粘附性也強(qiáng)。4.1.3潤(rùn)濕性

顆粒物顆粒能否與液體相互附著或附著難易的性質(zhì)稱為顆粒物的潤(rùn)濕性。當(dāng)塵粒與液體接觸時(shí)，接觸面能擴(kuò)大而相互附著，就是能潤(rùn)濕；反之，接觸面趨于縮小而不能附著，則是不能潤(rùn)濕。一般根據(jù)顆粒物被液體潤(rùn)濕的程度將顆粒物大致分為兩類：容易被水潤(rùn)濕的親水性顆粒物和難以被水潤(rùn)濕的疏水性顆粒物（或憎水性顆粒物）。濕潤(rùn)現(xiàn)象是分子力作用的一種表現(xiàn)，顆粒物的潤(rùn)濕性與液體的表面張力，塵粒與液體間粘附力有關(guān)。水滴內(nèi)部與水滴表面間的分子引力為水的表面張力，當(dāng)水的表面張力小于水與固體間的分子引力時(shí)，固體容易被濕潤(rùn)，反之，固體則不易被濕潤(rùn)。顆粒物潤(rùn)濕性還與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。例如1μm以下塵粒很難被水潤(rùn)濕，這是因?yàn)榧?xì)塵粒和水滴表面均附有一層氣膜，只有在兩者具有較高的相對(duì)速度的情況下，水滴沖破氣膜才能相互附著凝并。圖4.1

濕潤(rùn)接觸角（θ）粉塵的濕潤(rùn)性是濕式防塵、除塵的依據(jù)。各種濕式除塵裝置主要依靠粉塵與水的潤(rùn)濕作用捕集粉塵。

衡量濕潤(rùn)性的指標(biāo)是濕潤(rùn)接觸角（θ），如圖4.1所示。當(dāng)θ<50°時(shí)，表示濕潤(rùn)性好，為親水性；當(dāng)θ>90°時(shí)，濕潤(rùn)性差，屬于憎水性。

潤(rùn)濕性與粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性有關(guān)，還與液體的表面張力及塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式有關(guān)。粉塵的潤(rùn)濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降。粉塵的潤(rùn)濕性是選擇濕式除塵器的重要依據(jù)之一，親水性粉塵被液體濕潤(rùn)后會(huì)發(fā)生凝聚，有利于粉塵從空氣中分離，親水性粉塵可以選用濕式除塵器，而憎水性粉塵則不宜采用濕式除塵器。但在親水性粉塵中有的粉塵卻是遇水硬結(jié)，稱為水硬性粉塵，如水泥等，就不能采用濕式除塵器除塵。4.1.4粉塵的爆炸性能發(fā)生爆炸的粉塵稱為可爆粉塵，如煤塵、亞麻粉塵、鎂、鋁粉塵等。粉塵爆炸能產(chǎn)生高溫、高壓，同時(shí)生成大量的有毒有害氣體，對(duì)安全生產(chǎn)有極大的危害，應(yīng)注意采取防爆、隔爆措施。粉塵的許多物理、化學(xué)性質(zhì)實(shí)質(zhì)上與其表面積有很大關(guān)系。粉塵的比表面積

比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量粉塵的總表面積稱為比表面積（m2/kg）。比表面積與粒徑成反比，粒徑越小，比表面積越大。比表面積增大，強(qiáng)化了表面活性。它對(duì)粉塵的濕潤(rùn)、凝聚、附著以及燃燒和爆炸等性質(zhì)都有明顯的影響。

固體物料破碎后，總表面積大大增加，例如每邊長(zhǎng)1cm的立方體粉碎成每邊長(zhǎng)1μm的小粒子后，總表面積由6cm2增加到6m2，由于表面積增加，粉塵的化學(xué)活潑性大為加強(qiáng)。某些在堆積狀態(tài)下不易燃燒的可燃物如糖、面粉、煤粉等，當(dāng)它以粉末狀懸浮于空氣中時(shí)，與空氣中的氧有了充分的接觸機(jī)會(huì)，在一定的溫度和濃度下，可能發(fā)生爆炸。能夠引起爆炸的濃度范圍叫作爆炸極限，能夠引起爆炸的最高濃度叫作爆炸上限，最低的濃度叫作爆炸下限。低于爆炸濃度下限或高于爆炸濃度上限均無(wú)爆炸危險(xiǎn)。此外，有些粉塵與水接觸后會(huì)引起自燃或爆炸，如鎂粉、碳化鈣粉等；有些粉塵互相接觸或混合后也會(huì)引起爆炸，如溴與磷、鋅粉與鎂粉等。由此可見(jiàn)，在設(shè)計(jì)除塵系統(tǒng)時(shí)，必須高度注意。4.1.5粉塵的荷電性懸浮于空氣中的塵粒由于天然輻射、外界離子或電子的附著、塵粒間的摩擦等，都能使塵粒荷電。荷電性是指粉塵能被荷電的難易程度。在粉塵生成過(guò)程中也可能使其荷電。在這種狀況下粉塵荷電的極性不穩(wěn)定，荷電量也很小。因此，在電除塵器中，需要采用人工方法，使塵粒充分荷電。荷電量大小與粉塵的成分、粒徑、質(zhì)量、溫度、濕度等有關(guān)。粉塵荷電對(duì)其凝聚與沉積有影響。圖5.2粉塵的荷電性衡量粉塵荷電性的指標(biāo)為比電阻，它反映粉塵的導(dǎo)電性能，是粉塵的重要特性之一，對(duì)電除塵器的運(yùn)行具有重大影響。比電阻是指某種粉塵在橫斷面積為1cm2、厚度為1cm時(shí)所具有的電阻，是反映粉塵導(dǎo)電性的一個(gè)參數(shù)，它直接影響電除塵器的工作效果。粉塵比電阻受許多因素影響，如粉塵性質(zhì)、粉塵層的孔隙率、粉塵的粒徑、溫度和濕度等，由實(shí)驗(yàn)方法確定。粉塵的比電阻對(duì)電除塵器有很大影響，是除塵的依據(jù)。比電阻在104～1011Ω·cm范圍內(nèi)，電除塵的效果較好。4.1.5粉塵的堆積角和滑動(dòng)角堆積角(安息角、休止角、安置角)：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角?；瑒?dòng)角：自然堆積在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)，粉塵開始發(fā)生滑動(dòng)的平板傾角。粉塵的堆積角和滑動(dòng)角都是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，是設(shè)計(jì)除塵器灰斗或料倉(cāng)錐角、除塵管道或輸灰管道傾斜角以及計(jì)算灰渣場(chǎng)地的主要依據(jù)。許多粉塵的堆積角的平均值為35°～40°。粉塵的堆積角和滑動(dòng)角是粉狀物料特有的性質(zhì)，是評(píng)價(jià)粉塵流動(dòng)性的一個(gè)重要指標(biāo)，它們與物料的種類、粉塵的粒徑、含水率、塵粒形狀、塵粒表面光滑程度、粉塵粘附性等因素有關(guān)。對(duì)于同一種粉塵，粒徑大、接近球形、表面光滑、含水率低時(shí)，堆積角小。

磨損性:顆粒物流動(dòng)過(guò)程中對(duì)器壁的沖刷程度.

硬度大、密度高、粒徑大,帶有棱角的顆粒物磨損性大.

磨損性與氣流速度的2～3次方成正比,在高氣流速度下,顆粒物對(duì)器壁的磨損顯得更為嚴(yán)重.

為減少磨損,需選取適當(dāng)?shù)臍饬魉俣群捅诤?對(duì)磨損性大的顆粒物,最好在易于磨損部位,如管道彎頭、旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁采用耐磨材料作內(nèi)襯,或采用鑄石、鑄鐵等材料.4.1.6粉塵的磨損性4.1.7顆粒物的粒徑及粒徑分布顆粒物的粒徑1.定義:表示顆粒物顆粒大小的代表性尺寸.用”dc”表示.

顆粒物的粒徑對(duì)于球形塵粒來(lái)說(shuō),是指它的直徑.2.由于顆粒物產(chǎn)生原因、方式各不相同,因而形狀、大小各異,大多數(shù)是不規(guī)則的形狀.所以有各種不同的粒徑定義方法:(1)投影徑:用顯微鏡觀察得到的粒徑.a.定向粒徑:塵粒投影面上兩平行切線間的距離.(不唯一)b.長(zhǎng)軸粒徑:不考慮方向的最長(zhǎng)粒徑.c.短軸粒徑:不考慮方向的最短粒徑.d.面積等分徑:將顆粒物投影面積二等分的直線長(zhǎng)度.(不唯一)(2)幾何當(dāng)量徑:取與顆粒物的某一幾何量(面積、體積等)相同的圓球形塵粒的直徑.a.投影等面積徑:與顆粒物的投影面積相同的某一圓面積的直徑.b.等體積徑:與顆粒物體積相同的某一圓球體的直徑.(3)物理當(dāng)量徑:取與顆粒物的某一物理量相同時(shí)的圓球形塵粒的直徑.a.阻力徑

b.自由沉降徑(斯托克斯粒徑)

c.空氣動(dòng)力徑顆粒物的粒徑分布顆粒物的粒徑分布是指某種顆粒物中，各種粒徑的顆粒所占的比例，也稱顆粒物的分散度。以顆粒物的質(zhì)量所占的比例表示時(shí)稱為質(zhì)量分布。除塵技術(shù)中多采用質(zhì)量分布。

顆粒物的分散度一般是根據(jù)測(cè)定得到的，但在測(cè)定時(shí)由于顆粒物的粒徑有無(wú)窮多個(gè)，無(wú)論用什么方法都無(wú)法把各種粒徑顆粒物的質(zhì)量測(cè)出來(lái)。因此通常把顆粒物的粒徑分成若干組，如0~5μm、5~10μm、

10~20μm、20~40μm等等。測(cè)出的每組質(zhì)量與總質(zhì)量的比值就是該組的分散度。例：設(shè)某粉塵樣品中某一粒徑范圍的粉塵質(zhì)量為克，粉塵的總質(zhì)量為克，則該粒徑范圍粉塵的分散度為

=

且式中——第i種粒徑粉塵的分散度，%。

在某一粒徑間隔Δdc內(nèi)塵粒所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)也稱為塵粒的頻率分布。

表示方法:表格法、圖形法、函數(shù)法

相對(duì)頻率分布:

累計(jì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù):

分布函數(shù):正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、對(duì)數(shù)概率紙

4.2除塵器分類、機(jī)理和性能指標(biāo)4.2.1除塵器的除塵機(jī)理工程上常用的各種除塵器往往不是簡(jiǎn)單地依靠某一種除塵機(jī)理來(lái)完成除塵過(guò)程，而是綜合運(yùn)用幾種除塵機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)除塵過(guò)程的。目前常用除塵器的除塵機(jī)理主要有以下幾個(gè)方面：4.2.1.1重力作用氣流中的塵?？梢砸揽恐亓ψ匀怀两担瑥臍饬髦羞M(jìn)行分離，由于塵粒的沉降速度一般較小，這個(gè)機(jī)理只適用于粗大的塵粒。4.2.1.2離心力作用含塵氣流作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性離心力的作用，塵粒和氣流會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使塵粒從氣流中分離。它是旋風(fēng)除塵器工作的主要機(jī)理。4.2.1.3慣性碰撞作用含塵氣流在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到物體的阻擋時(shí)，氣流要改變方向進(jìn)行繞流，細(xì)小的塵粒會(huì)隨氣流一起流動(dòng)，而粗大的塵粒具有較大的慣性，它會(huì)脫離流線，保持自身的慣性運(yùn)動(dòng)，這樣塵粒就和物體發(fā)生了碰撞（如圖5.3所示），這種現(xiàn)象稱為慣性碰撞。慣性碰撞是過(guò)濾式除塵器、濕式除塵器和慣性除塵器的主要除塵機(jī)理。4.2.1.4接觸阻留作用細(xì)小的塵粒隨氣流一起繞流時(shí)，如果流線緊靠物體（纖維或液滴）表面，有些塵粒因與物體發(fā)生接觸而被阻留，這種現(xiàn)象稱為接觸阻留。另外當(dāng)塵粒尺寸大于纖維網(wǎng)眼而被阻留時(shí)，這種現(xiàn)象稱為篩濾作用。粗孔或中孔的泡沫塑料過(guò)濾器主要依靠篩濾作用進(jìn)行除塵。圖5.3慣性碰撞除塵機(jī)理示意圖

4.2.1.5擴(kuò)散作用小于1的微小粒子在氣體分子撞擊下，像氣體分子一樣作布朗運(yùn)動(dòng)。如果塵粒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中和物體表面接觸，就會(huì)從氣流中分離，這個(gè)機(jī)理稱為擴(kuò)散。對(duì)于≤0.3的塵粒，這是一個(gè)很重要的機(jī)理。從濕式除塵器和袋式除塵器的分級(jí)效率曲線可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)左右時(shí)，除塵器效率最低。這是因?yàn)樵冢?.3時(shí)，擴(kuò)散作用還不明顯，而慣性作用是隨的減小而減小的；當(dāng)≤0.3時(shí)，慣性已不起作用，主要依靠擴(kuò)散，布朗運(yùn)動(dòng)是隨粒徑的減小而加強(qiáng)的。圖5.4某袋式除塵器分級(jí)效率曲線4.2.1.6靜電力作用懸浮在氣流中的塵粒，如果帶有一定的電荷，可以通過(guò)異性電荷產(chǎn)生的靜電力使它從氣流中分離。由于自然狀態(tài)下塵粒的荷電量很小，因此要得到較好的除塵效果，必須設(shè)置專門的高壓電場(chǎng)，使所有的塵粒都充分荷電。4.2.1.7凝聚作用凝聚作用不是一種直接的除塵機(jī)理。通過(guò)超聲波、蒸汽凝結(jié)、加濕等凝聚作用，可以使微小的粒子凝聚性增大，然后再用一般的除塵方法去除。4.2.2除塵器的分類4.2.2.1不同機(jī)理分類根據(jù)除塵器主要除塵機(jī)理的不同，可以分為：（1）重力除塵，如重力沉降室；（2）慣性除塵，如慣性除塵器；（3）離心力除塵，如旋風(fēng)除塵器；（4）過(guò)濾除塵，如袋式除塵器、塵粒層除塵器、纖維過(guò)濾器；（5）洗滌除塵，如自激式除塵器、臥式旋風(fēng)水膜除塵器；（6）靜電除塵，如電除塵器。4.2.2.2不同凈化程度分類根據(jù)氣體凈化程度的不同，可以分為：（1）粗凈化，主要用于除掉粗大的塵粒，一般用作多級(jí)除塵的第一級(jí)。（2）中凈化，主要用于通風(fēng)除塵系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度不超過(guò)100～200mg/m3。（3）細(xì)凈化，主要用于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和再循環(huán)系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度不超過(guò)1～2mg/m3。（4）超凈化，主要用于除掉1以下的細(xì)小塵粒，適用于清潔度要求較高的潔凈房間，視工藝要求而定。

4.2.3除塵器的性能指標(biāo)除塵裝置性能用技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。技術(shù)指標(biāo)主要有處理能力、凈化效率和壓力損失等；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有設(shè)備費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)和占地面積等。此外，還應(yīng)考慮裝置的安裝、操作、檢修的難易等因素。4.2.3.1除塵器的處理能力除塵裝置的處理能力是指除塵裝置在單位時(shí)間內(nèi)所能處理的含塵氣體的流量，一般以體積流量L(m3/h或m3/s)表示。該數(shù)值由產(chǎn)品樣本直接給出。4.2.3.2除塵器的除塵效率除塵器效率是評(píng)價(jià)除塵器性能的重要指標(biāo)之一，是指除塵器從氣流中捕集粉塵的能力，可定義為被捕集的粉塵量與進(jìn)入裝置的總粉塵量之比。（1）全效率含塵氣體通過(guò)除塵器時(shí)所捕集的粉塵量占進(jìn)入除塵器的粉塵總量的百分?jǐn)?shù)稱為除塵器全效率，以η表示。

式中——進(jìn)入除塵器的粉塵量，g/s；

——從除塵器排出的粉塵量，g/s；

——除塵器所捕集的粉塵量，g/s。如果除塵器結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，沒(méi)有漏風(fēng)，上式可以改寫為(4.5)圖4.5全效率式中——處理空氣量，m3/s；

——進(jìn)口空氣含塵濃度，g/m3；

——出口空氣含塵濃度，g/m3。式(5.3)要通過(guò)稱重求得全效率，稱為質(zhì)量法。用這種方法測(cè)出的結(jié)果比較準(zhǔn)確，主要用于實(shí)驗(yàn)室。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定除塵器效率時(shí)，通常先同時(shí)測(cè)出除塵器前后的空氣含塵濃度，再按式（5.4）求得全效率，這種方法稱為濃度法。（2）除塵器多級(jí)串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的總除塵效率

在實(shí)際工程中，為了提高除塵效率，有時(shí)需要把兩種或多種不同型式的除塵器串聯(lián)起來(lái)使用，形成兩級(jí)或多級(jí)除塵系統(tǒng)。兩個(gè)除塵器串聯(lián)時(shí)的總除塵效率為式中——第一級(jí)除塵器效率；

——第二級(jí)除塵器效率。個(gè)除塵器串聯(lián)時(shí)的總除塵效率為（5.11）圖5.6總除塵效率（3）分級(jí)效率對(duì)同一種粉塵來(lái)說(shuō)，除塵器全效率的高低，往往與處理粉塵的粒徑大小有很大的關(guān)系，要正確評(píng)價(jià)除塵器的除塵效果，必須按粒徑大小標(biāo)定除塵器效率，這種效率稱為分級(jí)效率。除塵器的分級(jí)效率是除塵器除下的某一粒徑范圍粉塵的質(zhì)量與進(jìn)入除塵器的該粒徑范圍粉塵總質(zhì)量的比值，以表示。除塵器的分級(jí)效率是評(píng)定除塵器除塵效果高低的重要指標(biāo)。對(duì)于一種粉塵，粒徑越大，分級(jí)效率越高。分級(jí)效率和全效率的關(guān)系：大多數(shù)除塵器的分級(jí)效率可用下列經(jīng)驗(yàn)公式表示：常表示為：式中——粉塵的分散度，%。（4）穿透率所謂穿透率是指未被捕集的粉塵量占進(jìn)入除塵器的粉塵總量的百分?jǐn)?shù)，通常用P表示。

除塵器全效率和穿透率都是評(píng)價(jià)除塵器除塵效率高低的指標(biāo)，兩者分別從正反兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)除塵器的除塵效果，但是當(dāng)除塵效率很接近，采用穿透率更能具有說(shuō)服力。

4.2.3.3除塵器的壓力損失除塵器的壓力損失是代表除塵裝置能耗大小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是指裝置的進(jìn)口和出口氣流的全風(fēng)壓之差。除塵裝置壓力損失的大小，不僅取決于除塵裝置的種類和結(jié)構(gòu)型式，還與處理氣體流量大小有關(guān)。通常壓力損失與除塵裝置進(jìn)口氣流的動(dòng)壓成正比，即（5.12）式中——壓力損失，Pa；

——壓損系數(shù)，即局部阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得；

——進(jìn)口氣流速度，m/s；

——含塵氣體密度，kg/m3。4.3重力除塵器（重力沉降室）和慣性除塵器4.3.1重力除塵器

工作原理重力沉降室是通過(guò)重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置，它的結(jié)構(gòu)如圖所示。含塵氣流進(jìn)入重力沉降室后，由于突然擴(kuò)大了流動(dòng)截面積，氣流速度迅速下降，此時(shí)氣流處于層流狀態(tài)或接近層流狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，使較重塵粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。重力沉降室重力除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算重力沉降室的設(shè)計(jì)計(jì)算以如下假定為基礎(chǔ)：通過(guò)沉降室斷面的水平氣流速度分布是均勻的，并呈層流狀態(tài)；在沉降室入口斷面上粉塵分布是均勻的；在氣流流動(dòng)方向上，塵粒和氣流具有同一速度；粉塵是以沉降速度（沉降速度是指塵粒下落時(shí)所能達(dá)到的最大速度）在重力沉降室內(nèi)下降。氣流在重力沉降室內(nèi)的停留時(shí)間為

s式中——沉降室長(zhǎng)度，m；

——?dú)饬鬟\(yùn)動(dòng)速度，m/s。沉降速度為的塵粒從除塵器頂部降落到底部所需要的時(shí)間為

s（5.14）式中——沉降室高度，m。要把沉降速度為的塵粒在重力沉降室內(nèi)全部除掉，必須滿足≥，即≥（5.15）重力沉降室能100%捕集的最小粒徑為:重力沉降室長(zhǎng)度≥m(5.16)重力沉降室寬度m(5.17)式中——處理空氣量，m3/s。根據(jù)上述計(jì)算可知，重力沉降室應(yīng)該是一個(gè)扁長(zhǎng)形的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，有利于除塵。重力沉降室內(nèi)的氣流速度要根據(jù)塵粒的密度和粒徑確定，一般為0.3～2m/s。設(shè)計(jì)新的重力沉降室時(shí)，應(yīng)先根據(jù)計(jì)算出捕集塵粒的沉降速度，然后假設(shè)沉降室內(nèi)的氣流速度和沉降室的高度（或?qū)挾龋?，再求得沉降室的長(zhǎng)度和寬度（或高度）。在具體設(shè)計(jì)沉降室時(shí)，應(yīng)注意：①氣流速度盡可能低，以保持接近層流狀態(tài)；②為保證橫斷面上氣流分布均勻，一般將進(jìn)氣管設(shè)計(jì)成漸擴(kuò)形，若受場(chǎng)地限制，可裝設(shè)導(dǎo)流板、擴(kuò)散板等；③凈化高溫?zé)煔鈺r(shí)，由于熱壓作用，排氣口以下的空間可能氣流減弱，從而降低了容積利用率和除塵效率，此時(shí)，進(jìn)出口位置應(yīng)低些；④高度H應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，但應(yīng)盡量小些。重力沉降室具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，壓力損失小（一般約為50～150Pa），維修管理容易等優(yōu)點(diǎn)，一般作為第一級(jí)或預(yù)處理設(shè)備。其主要缺點(diǎn)是體積龐大，除塵效率低（一般約為40%～70%），清灰麻煩。因此主要用以凈化密度大、塵粒粗的粉塵，特別是磨損性很強(qiáng)的粉塵，能有效捕集50以上塵粒，但不宜捕集20以下塵粒。4.3.2慣性除塵器慣性除塵器是指含塵氣流沖擊在擋板上，使氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，利用塵粒本身的慣性力作用使其與氣流分離，并與擋板發(fā)生碰撞而被捕集的裝置，是低效除塵器。慣性除塵器的工作原理

如圖5.8所示，是含塵氣流沖擊在兩塊擋板上時(shí)的分離機(jī)理。當(dāng)氣流沖擊到擋板時(shí)，慣性大的粗塵粒（）首先被分離，被氣流帶走的塵粒（，且＜），由于擋板使氣流轉(zhuǎn)向，借助離心力作用也被分離。若設(shè)該點(diǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)半徑為，切向速度為，則塵粒所受離心力與成正比。顯然回旋氣流的曲率半徑愈小，愈能分離細(xì)小的粒子。這種慣性除塵器，除了借助慣性力的作用外，還利用了離心力和重力作用。圖5.8慣性除塵器分離機(jī)理示意圖慣性除塵器的形式慣性除塵器結(jié)構(gòu)型式多種多樣，主要分為碰撞式和反轉(zhuǎn)式兩類。碰撞式慣性除塵器是以氣流中粒子沖擊擋板而捕集較為粗大粒徑粉塵的除塵裝置，也稱為沖擊式慣性除塵器。當(dāng)含塵氣流流經(jīng)擋板時(shí)，塵粒借助慣性力作用撞擊在擋板上，失去動(dòng)能后的塵粒在重力作用下沿?fù)醢逑侣?，進(jìn)入灰斗。擋板可以是單級(jí)，也可以是多級(jí)，如圖5.9所示。多級(jí)擋板交錯(cuò)布置，一般可設(shè)置3～5排。實(shí)際應(yīng)用多采用多級(jí)擋板，目的是增加撞擊機(jī)會(huì)，提高除塵效率。這類除塵器阻力較小，一般在100Pa以內(nèi)。盡管使用多級(jí)擋板，但除塵效率也只能達(dá)到55%～75%。圖5.9碰撞式慣性除塵器（a）單級(jí)碰撞型；（b）多級(jí)碰撞型圖5.10反轉(zhuǎn)式慣性除塵器（a）彎管型；（b）百葉窗型；（c）多層隔板塔型

反轉(zhuǎn)式慣性除塵器是通過(guò)改變氣流流向而捕集較細(xì)粒徑粉塵的除塵裝置，也稱為氣流折轉(zhuǎn)式慣性除塵器。反轉(zhuǎn)式慣性除塵器分為彎管型、百葉窗型和多層隔板塔型三種，如圖5.10所示。慣性除塵器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻力損失較小，常適用于一級(jí)除塵或作為高效除塵器的前級(jí)除塵，其壓力損失因結(jié)構(gòu)形式的不同而差異較大，主要適用于捕集粒徑10～20以上的金屬或礦物性粉塵，對(duì)粘結(jié)性和纖維性粉塵，因容易堵塞，故不宜采用。一般慣性除塵器的氣流速度愈高，氣流方向轉(zhuǎn)變角度愈大，轉(zhuǎn)變次數(shù)愈多，除塵效率愈高，同時(shí)壓力損失也愈大。4.4旋風(fēng)除塵器

旋風(fēng)除塵器是利用氣流旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的離心力作用，使塵粒從氣流中分離的裝置。其優(yōu)點(diǎn)有：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；②無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，操作維護(hù)方便；③耐高溫、高壓，可用各種材料制造；④壓力損失中等，動(dòng)力消耗不大，除塵效率較高等。工程應(yīng)用中，一般用來(lái)捕集5～15的粉塵，作為多級(jí)除塵中的第一級(jí)。4.4.1旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)和工作原理普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣管等組成，如圖5.11所示。含塵氣流由切線方向進(jìn)口進(jìn)入除塵器，沿外壁由上向下作螺旋形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為外渦旋；外渦旋到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為內(nèi)渦旋；最后經(jīng)排氣管排出。外渦旋和內(nèi)渦旋的旋轉(zhuǎn)方向相同，軸向運(yùn)動(dòng)方向相反。氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受慣性離心力推動(dòng)作用，塵粒向外移動(dòng)，到達(dá)外壁面后在氣流和重力共同作用下，落入灰斗。

4.4.1.1氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)圖5.11風(fēng)除塵器示意圖4.4.1.2切向速度切向速度是決定氣流合速度的主要速度分量，也是決定氣流中質(zhì)點(diǎn)離心力和塵粒捕集效率的主要因素。如圖5.12所示，是某一斷面的速度分布和壓力分布?？梢钥闯?，外渦旋切向速度隨半徑減小而增加，反比于旋轉(zhuǎn)半徑的次方，最大值位于內(nèi)外渦旋交界面，該交界面的半徑（為排氣管的直徑）。內(nèi)渦旋切向速度隨半徑的減小而減小，正比于旋轉(zhuǎn)半徑，比例常數(shù)等于氣流的旋轉(zhuǎn)角速度。4.4.1.3徑向速度外渦旋徑向速度是向心的，內(nèi)渦旋徑向速度是向外的。氣流切向分速度和徑向分速度對(duì)塵粒的分離起著相反的影響，前者產(chǎn)生慣性離心力，使塵粒向外徑向運(yùn)動(dòng)，后者造成塵粒向心徑向運(yùn)動(dòng)。圖5.12旋風(fēng)除塵器內(nèi)渦旋氣流切向速度與壓力分布4.4.1.4軸向速度軸向速度視內(nèi)、外渦旋而定，外渦旋向下，內(nèi)渦旋向上。4.4.1.5壓力分布從氣流運(yùn)動(dòng)三個(gè)速度分量分析，可以看出旋風(fēng)除塵器內(nèi)壓力分布。軸向各斷面的速度分布差別較小，因此軸向壓力變化也較小；切向速度在徑向變化很大，因此徑向全壓和靜壓變化均很大，由外壁向軸心逐漸降低，軸心部分靜壓為負(fù)值。研究表明，即使在正壓下運(yùn)行，軸心處也是處于負(fù)壓狀態(tài)，該負(fù)壓一直延伸至灰斗。因此，旋風(fēng)除塵器下部如果不保持嚴(yán)密，會(huì)把已經(jīng)分離的粉塵重新卷入到內(nèi)渦旋中。4.4.2旋風(fēng)除塵器的計(jì)算篩分理論除塵效率的分析4.4.3除塵器阻力旋風(fēng)除塵器的壓力損失是評(píng)價(jià)旋風(fēng)除塵器性能的一個(gè)主要指標(biāo)。壓力損失是用氣體通過(guò)旋風(fēng)除塵器的總能量消耗表述，亦稱壓力降，一般約1～2。壓力降由氣流入口、出口和渦旋流場(chǎng)三部分組成，以渦旋流場(chǎng)能耗為主。壓力降與除塵器結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件等因素有關(guān)，其數(shù)值難以通過(guò)理論計(jì)算精確得到。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，壓力降與進(jìn)口氣流速度的平方成正比關(guān)系，即（5.18）式中——壓損系數(shù)，即局部阻力系數(shù),可參考產(chǎn)品樣本資料或通過(guò)實(shí)測(cè)求得；

——?dú)饬鞯娜肟谒俣?，m/s；

——?dú)怏w的密度，kg/m3。4.4.4影響旋風(fēng)除塵器性能的因素4.4.4.1進(jìn)口速度進(jìn)口速度對(duì)除塵效率和壓力降具有重大影響。除塵效率和壓力降都隨增大而提高，但若進(jìn)口速度過(guò)大，不僅使壓力降急劇加大，而且還會(huì)加劇返混，導(dǎo)致除塵效率下降。因此，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面綜合考慮，進(jìn)口風(fēng)速一般控制在12～25m/s，但不應(yīng)低于10m/s，以防進(jìn)氣管積塵。4.4.4.2結(jié)構(gòu)比例尺寸旋風(fēng)除塵器各部件均有一定的尺寸比例，比例尺寸變化影響除塵效率和壓力降等。在結(jié)構(gòu)上，影響性能的因素有筒體直徑、排氣管直徑、筒體和錐體高度及除塵器底部的嚴(yán)密性等。（1）筒體直徑D

在相同轉(zhuǎn)速下，筒體直徑越小，塵粒受到的離心力越大，除塵效率越高。但筒體直徑越小，處理風(fēng)量也越少，并且筒體直徑過(guò)小還會(huì)引起粉塵堵塞。在需要處理大風(fēng)量時(shí)，可采用同型號(hào)旋風(fēng)除塵器并聯(lián)組合運(yùn)行，或采用多管型旋風(fēng)除塵器。（2）排氣管直徑Dp

減小排氣管直徑可以減小內(nèi)渦旋直徑，有利于提高除塵效率，但減小排氣管直徑會(huì)加大出口阻力，一般取DP=(0.5~0.6)D。（3）筒體和錐體高度由于在外渦旋內(nèi)有氣流的向心運(yùn)動(dòng)，外渦旋在下降時(shí)，氣流會(huì)不斷流入內(nèi)渦旋，不一定能達(dá)到除塵器底部。因此，筒體和錐體的總高度過(guò)大，對(duì)除塵效率影響不大，反而使阻力增加。實(shí)踐證明，筒體和錐體的總高度以不大于5倍筒體直徑為宜。4.4.4.3除塵器底部的嚴(yán)密性由于旋風(fēng)式除塵器底部總是處于負(fù)壓狀態(tài)，如果不嚴(yán)密，會(huì)造成返混現(xiàn)象，使除塵效率顯著下降。因此在不漏風(fēng)的情況下，進(jìn)行正常排塵是保證正常運(yùn)行的重要條件。對(duì)間歇工作的除塵器，可在排塵口下設(shè)置固定灰斗，定期排放；對(duì)收塵量大且連續(xù)工作的除塵器，可設(shè)置雙翻板式或回轉(zhuǎn)式鎖氣室，如圖5.13所示。圖5.13鎖氣室（a）雙翻板式；（b）回轉(zhuǎn)式優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件,維護(hù)管理方便;

可以適應(yīng)多種操作條件,既能耐高溫,又能耐高壓,可以耐磨、耐酸;效率比較高,

對(duì)于10μm左右的顆粒物,效率可達(dá)90%左右。缺點(diǎn):對(duì)微細(xì)顆粒物的效率不高,單個(gè)旋風(fēng)除塵器的處理風(fēng)量有一定的局限性。4.4.5旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn)4.5袋式除塵器

袋式除塵器是一種干式高效除塵器，利用纖維織物的過(guò)濾作用進(jìn)行除塵。對(duì)于1.0的粉塵，效率高達(dá)98%～99%。濾袋通常做成圓柱形（直徑為125～500mm），有時(shí)也做成扁長(zhǎng)方形，濾袋長(zhǎng)度一般為2m左右。袋式除塵器的除塵效率高，且性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單，因而應(yīng)用廣泛。4.5.1袋式除塵器的工作原理常用濾料由棉、毛、人造纖維等加工而成，濾料本身網(wǎng)孔較大，一般為20～50，表面起絨的濾料約為5~10，新用濾料的除塵效率不高，對(duì)于1的塵粒除塵效率只有40%左右,如圖5.19所示。含塵氣體通過(guò)濾料時(shí)，粉塵因篩濾、截留、慣性碰幢、靜電、擴(kuò)散和重力沉降等作用，逐漸深入濾料內(nèi)部，使纖維間空間逐漸減小，最終形成附著在濾料表面的粉塵層（稱為初層）。圖5.20機(jī)械振動(dòng)袋式除塵器粉塵初層形成后，成為袋式除塵器的主要過(guò)濾層，使過(guò)濾效率劇增，而濾布只是起著形成粉塵初層和支撐它的骨架作用，如圖5.18所示。但隨著粉塵在濾袋上積聚，濾袋兩側(cè)壓力差增大，會(huì)把有些已附在濾料上的細(xì)小粉塵擠壓過(guò)去，使除塵效率下降。另外，若除塵器阻力過(guò)高，會(huì)使除塵系統(tǒng)處理氣體量顯著下降，影響生產(chǎn)系統(tǒng)的排風(fēng)效果，因此除塵器阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰。圖5.18濾料的過(guò)濾作用圖5.19某袋式除塵器分級(jí)效率曲線

4.5.2袋式除塵器的阻力袋式除塵器阻力與除塵器結(jié)構(gòu)、濾袋布置、粉塵層特性、清灰方法、過(guò)濾風(fēng)速、粉塵濃度等因素有關(guān)?？勺鞫ㄐ苑治龃匠龎m器阻力為

Pa（5.20）式中——除塵器結(jié)構(gòu)阻力，Pa；

——濾料本身的阻力，Pa；

——粉塵層阻力，Pa。通常袋式除塵器阻力由產(chǎn)品樣本給出。袋式除塵器的濾料袋式除塵器的濾料應(yīng)滿足以下幾個(gè)要素:1.容塵量應(yīng)較大,清灰后能保留完好的初塵層,使之能以較高的效率除去較細(xì)的顆粒物;2.在均勻容塵狀態(tài)下透氣性要好,阻力要低;3.抗折、耐磨、耐溫和耐腐蝕性能要好,機(jī)械強(qiáng)度要高,性能要穩(wěn)定;4.吸濕性小,易于清除沉積在除塵層上的顆粒物;5.使用壽命長(zhǎng),造價(jià)低廉,4.5.3袋式除塵器清灰方式清灰是袋式除塵器運(yùn)行中十分重要的一環(huán)，實(shí)際上許多袋式除塵器是按清灰方式命名和分類的。最早的清灰方式是振動(dòng)濾料以便使沉積的粉塵脫落，稱為機(jī)械振動(dòng)式清灰，如圖5.20所示。另外兩種是利用氣流把沉積粉塵吹走，即用低壓氣流反吹或用壓縮空氣噴吹，分別稱為逆氣流清灰和脈沖噴吹清灰。此外，還有一些其他清灰方式，對(duì)于難以清除的粉塵．也有同時(shí)并用兩種清灰方法的。圖5.20機(jī)械振動(dòng)袋式除塵器1簡(jiǎn)易清灰簡(jiǎn)易清灰是借助濾料表面粉塵的自重和風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，使濾袋變形，粉塵自行脫落而清灰，有時(shí)還需要輔以人工敲打和抖動(dòng)濾袋的方法使清灰效果達(dá)到最佳。如圖5.21所示，是兩種簡(jiǎn)易清灰袋式除塵器結(jié)構(gòu)示意圖，該袋式除塵器不適宜凈化含塵濃度過(guò)高的氣體。這種袋式除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資省、易上馬，但體積龐大、操作條件差，目前已較少使用。圖5.21簡(jiǎn)易清灰袋式除塵器（a）上進(jìn)氣內(nèi)濾式；（b）下進(jìn)氣內(nèi)濾式2機(jī)械振動(dòng)清灰機(jī)械振動(dòng)清灰方式常用三種：①水平振動(dòng)，即濾袋沿水平方向擺動(dòng)；②垂直振動(dòng)，即濾袋沿垂直方向振動(dòng)；③扭曲振動(dòng)，即靠機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)定期將濾袋扭轉(zhuǎn)一定的角度，使沉積于濾袋的粉塵層破碎而落入灰斗。機(jī)械振動(dòng)清灰，能及時(shí)清除附著在濾袋上的塵粒，工作性能穩(wěn)定、清灰效果較好，耗能低。過(guò)濾風(fēng)速一般取1.0～2.0m/min，壓力損失約為800～1200Pa。但由于機(jī)械作用，濾袋壽命較短，濾袋檢漏、維修和更換工作量大。3逆氣流清灰逆氣流清灰是指清灰時(shí)的氣流與過(guò)濾時(shí)氣流方向相反。如圖5.22所示，是逆氣流清灰袋式除塵器簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。清灰時(shí)，關(guān)閉含塵氣流，開啟逆氣流反吹風(fēng)，使濾袋變形，沉積在濾袋內(nèi)表面（或外表面）的粉塵層被破壞而脫落入灰斗。該種袋式除塵器系統(tǒng)常采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，多濾袋室組合使用，用于連續(xù)工藝過(guò)程，特別適用于粉塵粘性小及采用玻璃纖維濾袋的情況。逆氣流吹風(fēng)清灰袋式除塵器的過(guò)濾速度一般取0.5m/s左右為宜。逆氣流吸風(fēng)清灰袋式除塵器的過(guò)濾速度通常取0.4~0.5m/min，最大不超過(guò)1.0m/min。氣環(huán)反吹清灰袋式除塵器的過(guò)濾速度一般取4~5m/min，濾塵效率達(dá)99%以上，壓力損失為1000～1200Pa。圖5.22逆氣流清灰袋式除塵器4脈沖噴吹清灰袋式除塵器

脈沖清灰也包括逆流反吹過(guò)程。這種清灰方法是利用500~600Pa的壓縮空氣反吹，產(chǎn)生強(qiáng)度較大的清灰效果。壓縮空氣的脈沖產(chǎn)生沖擊波，使濾袋振動(dòng)，導(dǎo)致積附在濾袋上的粉塵層脫落。這種清灰方式有可能使濾袋清灰過(guò)度，繼而使粉塵通過(guò)率上升，因此必須選擇適當(dāng)壓力的壓縮空氣和適當(dāng)?shù)拿}沖持續(xù)時(shí)間。脈沖清灰的控制參數(shù)為脈沖壓力、頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間和清灰次序。如圖5.23所示，是脈沖噴吹清灰袋式陳塵器結(jié)構(gòu)示意圖，這種高效除塵器，凈化效率高，過(guò)濾負(fù)荷高，濾袋磨損較輕，使用壽命較長(zhǎng)，運(yùn)行安全可靠，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但耗電量較大，對(duì)高濃度、含濕量較大的含塵氣體的除塵效果較差。圖5.23脈沖噴吹清灰袋式除塵器

1-進(jìn)氣口；2-控制儀；3-濾袋；4-濾架；5-氣包；6-排氣閥；7-脈沖閥；8-噴吹管；9-凈箱；10-凈氣出口；11-文氏管；12-檢修口；13-U形壓力計(jì)；14-灰斗；15-卸塵閥

5回轉(zhuǎn)反吹扁袋式除塵器

如圖5.24所示，為其結(jié)構(gòu)示意圖。這種除塵器采用圓筒外殼，梯形扁袋沿圓筒呈輻射狀布置，反吹風(fēng)管由軸心向上與懸臂管連接，懸臂管下面正對(duì)濾袋導(dǎo)口設(shè)有吹風(fēng)口，懸臂管由專用馬達(dá)及減速機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)反吹扁袋式除塵器在相同過(guò)濾面積的條件下占用的空間體積小，可提高單位體積的過(guò)濾面積。扁形濾袋性能好，壽命長(zhǎng)，清灰自動(dòng)化且效果好，運(yùn)行安全可靠，維修方便。過(guò)濾風(fēng)速一般取1.0~1.5m/min，粘性小的粗塵?？扇?.0～2.5m/min，，凈化效率一般可達(dá)99%以上。

圖5.24回轉(zhuǎn)反吹扁袋式除塵器1-懸臂風(fēng)管；2-濾袋；3-灰斗；4-反吹風(fēng)機(jī)；5-反吹風(fēng)口；5-花板；7-反吹風(fēng)管。6聯(lián)合清灰袋式除塵器這種除塵器是將上面介紹的兩個(gè)或三個(gè)不同類型的除塵器有機(jī)地連接起來(lái)，已達(dá)到最佳凈化效率。聯(lián)合清灰袋式除塵器的清灰時(shí)間約為30～50s，時(shí)間間隔約為3～8min，過(guò)濾風(fēng)速一般取2～3m/min，壓力損失為800～1000Pa，，清灰效果好，凈化效率約為98%左右。1袋式除塵器的濾料選擇濾料是組成袋式除塵器的核心部分，其性能對(duì)袋式除塵器操作有很大影響，選擇濾料時(shí)必須考慮含塵氣體的特征。性能良好的濾料應(yīng)具有容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低、使用壽命長(zhǎng)，且耐溫、耐磨、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。4.5.4袋式除塵器的應(yīng)用和選擇濾料特性除與纖維本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與濾料表面結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。表面光滑的濾料容塵量小，清灰方便，適用于含塵濃度低，粘性大的粉塵，此時(shí)采用的過(guò)濾速度不宜過(guò)高。表面起毛（絨）的濾料容塵量大，粉塵能深入濾料內(nèi)部，可以采用較高的過(guò)濾速度，但清灰周期短。袋式除塵器的濾料種類較多。按濾料材質(zhì)分，有天然纖維、無(wú)機(jī)纖維和合成纖維等；按濾料結(jié)構(gòu)分，有濾布和毛氈兩類。棉毛織物屬天然纖維，價(jià)格較低，適用于凈化沒(méi)有腐蝕性、溫度在300～350K以下的含塵氣體。無(wú)機(jī)纖維濾料主要指玻璃纖維濾料，具有過(guò)濾性能好、阻力低、化學(xué)穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。用硅酮樹脂處理玻璃纖維濾料能提高其耐磨性、疏水性和柔軟性，還可使其表而光滑，易于清灰，可在523K下長(zhǎng)期使用，但玻璃纖維較脆，使用上有一定的局限性。2袋式除塵器的結(jié)構(gòu)型式袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。①按濾袋的形狀可分為圓筒形和扁形。圓筒形濾袋應(yīng)用最廣，它受力均勻，連接簡(jiǎn)單，成批換袋容易。扁袋除塵器和圓袋除塵器相比，在同樣體積內(nèi)可多布置20%～40%過(guò)濾面積的布袋，占地面積較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但清灰維修困難，應(yīng)用較少。②按進(jìn)氣方式可分為上進(jìn)氣和下進(jìn)氣。上進(jìn)氣時(shí)，過(guò)濾性能較好，但除塵器高度增加，且濾袋安裝復(fù)雜。下進(jìn)氣時(shí)，濾袋磨損小，但清灰效率降低，阻力增加，然而設(shè)計(jì)合理、構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜，較多使用。③按含塵氣流進(jìn)入濾袋的方向可分為內(nèi)濾式和外濾式兩種。內(nèi)濾式時(shí)，含塵氣流進(jìn)入濾袋內(nèi)部，凈化氣體通過(guò)濾袋逸向袋外。外濾式時(shí)，粉塵阻留于濾袋外表面，凈化氣體由濾袋內(nèi)部排出。④按清灰方式的不同可分為簡(jiǎn)易清灰袋式除塵器、機(jī)械振動(dòng)清灰袋式除塵器、逆氣流清灰袋式除塵器、氣環(huán)反吹清灰袋式除塵器、脈沖噴吹清灰袋式除塵器、脈沖順噴噴射袋式除塵器及聯(lián)合清灰袋式除塵器。3袋式除塵器的應(yīng)用袋式除塵器是一種高效除塵器，應(yīng)用廣泛。它比電除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行穩(wěn)定，還可以回收高比電阻粉塵；與文丘里洗滌器相比，動(dòng)力消耗小，回收的干粉塵便于綜合利用。因此對(duì)于微細(xì)的干燥粉塵，采用袋式除塵器捕集是適宜的，但不適于凈化有爆炸危險(xiǎn)或帶有火花的含塵氣體。使用時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1）由于濾料使用溫度的限制，處理高溫?zé)煔鈺r(shí)，必須冷卻到濾料可能承受的溫度。（2）處理高溫、高濕氣體時(shí)，為防止水蒸氣在濾袋上凝結(jié)，應(yīng)對(duì)管道及除塵器保溫，必要時(shí)還可以進(jìn)行加熱。（3）不能用于帶有火花的煙氣。（4）處理含塵濃度高的氣體，為減輕袋式除塵器負(fù)擔(dān)，最好采用兩級(jí)除塵，用低效除塵器進(jìn)行預(yù)處理。4.6濕式除塵器

濕式除塵器是通過(guò)含塵氣體與液滴或液膜的接觸使塵粒從氣流中分離的。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資低，占地面積小，除塵效率高，能同時(shí)進(jìn)行有害氣體的凈化，適宜處理有爆炸危險(xiǎn)或同時(shí)含有多種有害物的氣體。其缺點(diǎn)是有用物料不能干法回收，泥漿需要處理，有時(shí)要設(shè)置專門的廢水處理設(shè)備；高溫?zé)煔庀礈旌螅瑴囟认陆?，?huì)影響煙氣在大氣的擴(kuò)散。4.6.1濕式除塵器的除塵機(jī)理除塵機(jī)理主要有：（1）通過(guò)慣性碰撞、接觸阻留，塵粒與液滴、液膜發(fā)生接觸，使塵粒加濕、增重、凝聚;（2）細(xì)小塵粒通過(guò)擴(kuò)散與液滴、液膜接觸；（3）由于煙氣增濕，塵粒的凝聚性增加；（4）高溫?zé)煔庵械乃魵饫鋮s凝結(jié)時(shí)，要以塵粒為凝結(jié)核，形成一層液膜包圍在塵粒表面，增強(qiáng)了粉塵的凝聚性，能改善疏水性粉塵的可濕性。粒徑為1～5的粉塵主要利用第一個(gè)機(jī)理，粒徑在1以下的粉塵主要利用后三種機(jī)理。4.6.2濕式除塵器的類型濕式除塵器種類很多，按照氣液接觸方式，分為兩大類：（1）塵粒隨氣流一起沖入液體內(nèi)部，塵粒加濕后被液體捕集，其作用是液體洗滌含塵氣體。屬于這類的濕式除塵器有自激式除塵器、臥式旋風(fēng)水膜除塵器、泡沫塔除塵器。（2）用各種方式向氣流中噴入水霧，使塵粒與液滴、液膜發(fā)生碰撞。屬于這類的濕式除塵器有文丘里除塵器、噴淋塔除塵器等。1自激式除塵器自激式除塵器內(nèi)先要貯存一定量的水，它利用氣流與液面的高速接觸，激起大量水滴，使塵粒從氣流中分離，水浴除塵器、沖激式除塵器等屬于這種類型。（1）水浴除塵器

如圖5.25所示，是水浴除塵器示意圖，含塵空氣以8～12m/s的速度從噴頭高速噴出，沖入液體中，激起大量的泡沫和水滴。粗大的塵粒直接在水池內(nèi)沉降，細(xì)小的塵粒在上部空間和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。除塵效率一般為80%～95%，噴頭埋水深度，阻力約為400～700Pa?？稍诂F(xiàn)場(chǎng)用磚或鋼筋混凝土構(gòu)筑，適合中小型工廠采用，其缺點(diǎn)是泥漿清理比較困難。圖5.25水浴除塵器（a）除塵器；（b）噴頭1-擋水板；2-進(jìn)氣管；3-排氣管；4-噴頭；5-溢流管（2）沖激式除塵器

如圖5.26所示，是沖激式除塵器示意圖，含塵氣體進(jìn)入除塵器后轉(zhuǎn)彎向下，沖激在液面上，部分粗大的塵粒直接沉降在泥漿內(nèi)。隨后含塵氣體高速通過(guò)S型通道，激起大量水滴，使粉塵與水滴充分接觸。下部裝有刮板運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)刮泥漿，也可以人工定期排放。在正常情況下，阻力為1500Pa左右，對(duì)5的粉塵，效率為93%，處理風(fēng)量在20%范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)除塵效率幾乎沒(méi)有影響，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、維護(hù)管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但洗滌廢水直接排放，會(huì)造成水系污染，目前大都采用循環(huán)水，也稱為水內(nèi)循環(huán)的濕式除塵器。其缺點(diǎn)是，與其它的濕式除塵器相比，金屬消耗量大，阻力較高，價(jià)格較貴。圖5.26沖激式除塵器1-含塵氣體進(jìn)口；2-凈化氣體出口；3-擋水板；4-溢流箱；5-溢流口；5-泥漿斗；7-刮板運(yùn)輸機(jī)；8-S型通道2臥式旋風(fēng)水膜除塵器

如圖5.27所示，是臥式旋風(fēng)水膜除塵器示意圖，它由橫臥外筒和內(nèi)筒構(gòu)成，內(nèi)外筒之間設(shè)有導(dǎo)流葉片。含塵氣體由一端沿切線方向進(jìn)入，沿導(dǎo)流片旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在氣流帶動(dòng)下液體在外壁形成水膜，同時(shí)產(chǎn)生大量水滴。塵粒在慣性離心力作用下向外壁移動(dòng)，到達(dá)壁面后被水膜捕集，部分塵粒與液滴發(fā)生碰撞而被捕集。氣體連續(xù)流經(jīng)幾個(gè)螺旋形通道，絕大部分塵粒分離下來(lái)。當(dāng)供水比較穩(wěn)定，風(fēng)量變化范圍一定，有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，水位能自動(dòng)保持平衡。為了出口氣液分離，小型除塵器采用重力脫水，大型除塵器用擋板或旋風(fēng)脫水。圖5.27臥式旋風(fēng)水膜除塵器1-外筒；2-螺旋導(dǎo)流片；3-內(nèi)筒；4-灰斗；5-溢流筒；5-檐式擋水板3立式旋風(fēng)水膜除塵器

如圖5.28所示，是立式旋風(fēng)水膜除塵器示意圖，進(jìn)口氣流沿切線方向進(jìn)入除塵器，水在上部由噴嘴沿切線方向噴出，筒體內(nèi)壁形成液膜，粉塵在離心力作用下被甩到筒壁，與液膜接觸而被捕集，通?？蛇_(dá)90%～95%。除塵器筒體內(nèi)壁形成穩(wěn)定、均勻水膜是保證正常工作的必要條件。為此必須要求：①均勻布置噴嘴，間距不宜過(guò)大，一般約為300～400mm；②入口氣流速度不能太高，通常為15～22m/s；③保持供水壓力穩(wěn)定，一般要求為30～50kPa，最好能設(shè)置恒壓水箱；④筒體內(nèi)表面要求平整光滑，不允許有凸凹不平及突出的焊縫等。圖5.28立式旋風(fēng)水膜除塵器

4文氏管除塵器

如圖5.29所示，是典型的文氏管除塵器示意圖，主要由三部分組成：引水裝置（噴霧器）、文氏管、及脫水器，分別在其中實(shí)現(xiàn)霧化、凝聚和除塵三個(gè)過(guò)程。含塵氣體由風(fēng)管1進(jìn)入漸縮管2，氣流速度逐漸增加，靜壓降低。在喉部3中，氣流速度達(dá)到最高。由于高速氣流的沖擊，使噴嘴7噴出的水滴進(jìn)一步霧化。在喉管中氣液兩相充分混合，塵粒與水滴不斷碰撞凝聚，成為更大的塵粒。在漸擴(kuò)管4氣流速度逐漸降低，靜壓增高。最后含塵氣流經(jīng)風(fēng)管5進(jìn)入脫水器5，將塵粒和水滴一起除下。圖5.29文氏管除塵器1-入口風(fēng)管；2-漸縮管；3-喉管；4-漸擴(kuò)管；5-風(fēng)管；5-脫水器；7-噴嘴4.7電除塵器

電除塵器是含塵氣體在通過(guò)高壓電場(chǎng)進(jìn)行電離的過(guò)程中，使塵粒荷電，并在電場(chǎng)力的作用下使塵粒沉積在集塵極上，將塵粒從含塵氣體中分離出來(lái)的一種除塵設(shè)備。電除塵過(guò)程與其他除塵過(guò)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(gè)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(diǎn)。由于作用在粒子上的靜電力相對(duì)較大，所以對(duì)亞微米級(jí)粒子也能有效捕集。4.7.1電除塵器的工作原理電除塵器種類和結(jié)構(gòu)型式繁多，但基本工作原理相同，包括氣體電離和電暈放電、塵粒的荷電、收塵等基本過(guò)程。1氣體電離與電暈放電由于輻射摩擦等原因，空氣中含有少量的自由離子，單靠這些自由離子是不可能使含塵空氣中的塵粒充分荷電的。因此，電除塵器內(nèi)必須設(shè)置如圖5.14所示的高壓電場(chǎng)。放電極接高壓直流電源的負(fù)極，集塵極接地為正極，集塵極可以采用平板，也可以采用圓管。在電場(chǎng)作用下，空氣中的自由離子要向兩極移動(dòng)，電壓愈高、電場(chǎng)強(qiáng)度愈高，離子的運(yùn)動(dòng)速度越快。由于離子的運(yùn)動(dòng)，極間形成了電流。開始時(shí)，空氣中的自由離子少，電流較小。電壓升高到一定數(shù)值后，放電極附近的離子獲得了較高的能量和速度，他們撞擊空氣中的中性原子時(shí)，中性原子會(huì)分解成正、負(fù)離子，這種現(xiàn)象稱為空氣電離。空氣電離后，由于聯(lián)鎖反應(yīng)，在極間運(yùn)動(dòng)的離子數(shù)大大增加，表現(xiàn)為極間的電流（這個(gè)電流稱為電暈電流）急劇增加，空氣成了導(dǎo)體。放電極周圍的空氣全部電離后，在放電極周圍可以看見(jiàn)一圈淡藍(lán)色的光環(huán)，這個(gè)光環(huán)稱為電暈。因此，這個(gè)放電的導(dǎo)線被稱為電暈極。

圖5.14電除塵器的工作原理

在離電暈極較遠(yuǎn)的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度小，離子的運(yùn)動(dòng)速度也較小，那里的空氣還沒(méi)有被電離。如果進(jìn)一步提高電壓，空氣電離（電暈）的范圍逐漸擴(kuò)大，最后極間空氣全部電離，這種現(xiàn)象稱為電場(chǎng)擊穿。電場(chǎng)擊穿時(shí)，發(fā)生火花放電，電路短路，電除塵器停止工作。電除塵器的電暈電流與電壓的關(guān)系如圖5.15所示。為了保證電除塵器的正常運(yùn)行，電暈的范圍不宜過(guò)大，一般應(yīng)局限于電暈極附近。如果電場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是不相等的，這個(gè)電場(chǎng)稱為非勻強(qiáng)電場(chǎng)。電場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都是相等的電場(chǎng)稱為勻強(qiáng)電場(chǎng)。例如，用兩塊平板組成的電場(chǎng)就是勻強(qiáng)電場(chǎng)，在均勻電場(chǎng)內(nèi)，只要某一點(diǎn)的空氣被電離，極間空氣便全部電離，電除塵器發(fā)生擊穿。因此電除塵器內(nèi)必須設(shè)置非均勻電場(chǎng)。開始產(chǎn)生電暈放電的電壓稱為起暈電壓。

電除塵器達(dá)到火花擊穿的電壓稱為擊穿電壓。

圖5.15電除塵器的電暈電流變化曲線

2塵粒的荷電

電除塵器的電暈范圍（也稱電暈區(qū)）通常局限于電暈線周圍幾毫米處，電暈區(qū)以外的空間稱為電暈外區(qū)。電暈區(qū)內(nèi)的空氣電離后，正離子很快向負(fù)（電暈）極移動(dòng)，只有負(fù)離子才會(huì)進(jìn)入電暈外區(qū)，向陽(yáng)極移動(dòng)。含塵空氣通過(guò)電除塵器時(shí)，由于電暈區(qū)的范圍很小，只有少量的塵粒在電暈區(qū)通過(guò)，或得正電荷，沉積在電暈極上。大多數(shù)塵粒在電暈外區(qū)通過(guò)，獲得負(fù)電荷，最后沉積在陽(yáng)極板上，這就是陽(yáng)極板稱為集塵極的原因。在電除塵器電暈電場(chǎng)中存在兩種截然不同的粒子荷電機(jī)理。一種是離子在靜電力作用下做定向運(yùn)動(dòng)，與粒子碰撞而使粒子荷電，稱為電場(chǎng)荷電或碰撞荷電，該機(jī)理依賴于電場(chǎng)強(qiáng)度；另一種是由離子擴(kuò)散而使粒子荷電，稱為擴(kuò)散荷電，該機(jī)理依賴于離子熱能。粒子荷電過(guò)程取決于粒徑，當(dāng)，以電場(chǎng)荷電為主；當(dāng)，以擴(kuò)散荷電為主；介于之間，則同時(shí)考慮兩種機(jī)理。在電場(chǎng)荷電時(shí)，通過(guò)離子與塵粒的碰撞使其荷電，隨塵粒上電荷的增加，在塵粒周圍形成一個(gè)與外加電場(chǎng)相反的電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越強(qiáng)，最后導(dǎo)致離子無(wú)法到達(dá)塵粒表面。此時(shí)，塵粒上的電荷以達(dá)到飽和。3荷電粉塵的沉積階段電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積，應(yīng)及時(shí)清除。因?yàn)榉蹓m沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性；集塵極板上粉塵層較厚時(shí)，會(huì)導(dǎo)致火花放電，電壓降低，電暈電流減小。集塵極清灰方法有濕式和干法兩種方式。在濕式電除塵器中，集塵極板表面經(jīng)常保持一層水膜，粉塵沉降在水膜上而隨水膜流下，從而達(dá)到清灰目的，該方式優(yōu)點(diǎn)是粉塵無(wú)二次塵化，同時(shí)也可凈化部分有害氣體，其缺點(diǎn)是極板腐蝕結(jié)垢和污泥處理。干法電除塵器一般通過(guò)機(jī)械撞擊、電磁振打或錘式振打清除。干法振打清灰需要合適的振打強(qiáng)度，太小難以清除積塵，太大可能引起二次塵化，合適的振打強(qiáng)度和振打頻率通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)確定。4.7.2電除塵器的結(jié)構(gòu)集塵極基本要求形式:平板式型板式箱式2放電極（電暈極）基本要求形式:圓形星形鋸齒形芒刺形4.7.3電除塵器的形式和構(gòu)造1按集塵極的型式可分為管式和板式電除塵器兩類

如圖5.16所示，管式電除塵器的集塵極一般為直徑150～300mm的圓形金屬管，管長(zhǎng)為3～5m，通常采用多根圓管并列的結(jié)構(gòu)，放電極極線（電暈線）用重錘懸吊在集塵極圓管中心。其缺點(diǎn)為清灰較困難，多用于凈化氣量較小或含霧滴的含塵氣體。板式電除塵器的集塵極由多塊經(jīng)軋制成不同斷面形狀的鋼板組合而成，放電極（電暈線）均布在平行集塵極間，集塵極極板間距一般為200～400mm，極板高度為2～5m，極板總長(zhǎng)可根據(jù)要求的除塵效率來(lái)定。其缺點(diǎn)為電場(chǎng)強(qiáng)度變化不均勻，但清灰方便，制作安裝較容易。圖5.16電除塵器結(jié)構(gòu)示意圖（a）管式；（b）板式1-絕緣瓶；2-集塵極表面上的粉塵；3-放電極；4-吊錘；5-捕集的粉塵；5-高壓母線；7-電暈極；8-擋板；9-集塵擋板；10-重錘；11-高壓電極2按氣流流動(dòng)方向可分為立式和臥式電除塵器兩類立式電除塵器的氣流通常是自下而上流動(dòng)。管式電除塵器都是立式的，具有占地面積小，捕集效率高的優(yōu)點(diǎn)。臥式電除塵器的氣流是沿水平方向運(yùn)動(dòng)來(lái)完成凈化過(guò)程的，臥式電除塵器的電場(chǎng)供電，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)不同粒徑粉塵的分離，有利于提高總除塵效率，且安裝高度低，操作維修方便，在工業(yè)廢氣除塵中應(yīng)用廣泛。3按集塵極和電暈極在除塵器空間配置不同分為單區(qū)和多區(qū)電除塵器兩類單區(qū)電除塵器的集塵極和電暈極裝在同一區(qū)域內(nèi)，粒子荷電和捕集在同一區(qū)域內(nèi)完成，當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛。雙區(qū)電除塵器中，粒子荷電和捕集不在同一區(qū)域內(nèi)完成，如圖5.17所示，在放電極區(qū)域里使粒子荷電，在集塵極區(qū)域里使粒子被捕集。圖5.17雙區(qū)電除塵器結(jié)構(gòu)示意圖1-連接高壓電源；2-潔凈氣體出口；3-不放電的高壓電極；4-集塵極；5-放電極；5-放電極線；7-連接高壓電源；8-集塵極板4按沉積粉塵的清灰方式可分為濕式和干法電除塵器兩類濕式電除塵器是用噴水或溢流水等方式使集塵極表面形成一層水膜，將沉積的粉塵沖走，可以達(dá)到很高的除塵效率，因無(wú)振打裝置，運(yùn)行較穩(wěn)定。但與其它濕式除塵器一樣，存在腐蝕、污泥和污水的處理問(wèn)題，只有在氣體含塵濃度較低、要求除塵效率較高時(shí)使用。干式電除塵器是最常見(jiàn)的一種型式，是用機(jī)械振打等方法實(shí)現(xiàn)極板清灰，回收的干粉塵便于處置和利用，但存在二次塵化問(wèn)題，導(dǎo)致除塵效率降低。4.7.4影響電除塵器除塵效率的因素影響電除塵器效率的因素很多，如氣體參數(shù)（溫度、粘度、流速、含塵濃度等）、粉塵特性（粉塵真密度、分散度、帶電性等）、操作條件及除塵器本體結(jié)構(gòu)部件等。下面介紹其中的幾個(gè)主要因素。1粉塵的比電阻某物質(zhì)的比電阻是長(zhǎng)度和橫斷面積各為1的電阻，也就是電阻率，它是評(píng)定粉塵導(dǎo)電性能的一個(gè)指標(biāo)?？捎孟率奖硎荆?/p>

（5.19）式中——粉塵的比電阻，Ω·cm；

——粉塵層和極板間的電壓降，V；

——粉塵層厚度，cm；

——通過(guò)粉塵層的電暈電流密度，A/cm2。沉積在集塵極上的粉塵層的比電阻對(duì)電除塵器的除塵效率有顯著影響。比電阻R過(guò)大（R>1011~1012Ω·cm），或R過(guò)?。≧<104Ω·cm），都將導(dǎo)致電除塵器效率降低。粉塵比電阻為104~1011Ω·cm時(shí)，除塵效率最高。在實(shí)際工程中可以采用以下途徑來(lái)降低粉塵的比電阻：（1）選擇合適的操作溫度；（2）增加煙氣的含濕量；（3）在煙氣中加入調(diào)節(jié)劑。2電場(chǎng)風(fēng)速如果電場(chǎng)風(fēng)速