第06章顆粒物污染控制技術(shù)1

第六章除塵裝置

教學(xué)內(nèi)容: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1.教學(xué)要求：

要求了解除塵器的類型，包括各種干式和濕式除塵器，理解和掌握電除塵器、過濾式除塵器設(shè)計(jì)等。2.教學(xué)重點(diǎn)

掌握機(jī)械除塵器作原理、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；電除塵器的工作原理，了解其選型和設(shè)計(jì)；掌握過濾式除塵器的工作原理，了解其選型和設(shè)計(jì)；了解除塵系統(tǒng)的選擇設(shè)計(jì)與除塵器的發(fā)展。3.教學(xué)難點(diǎn)電除塵器的工作原理，過濾式除塵器的工作原理及設(shè)計(jì)。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

重力除塵慣性除塵濕式除塵袋式除塵電除塵第一節(jié)機(jī)械除塵器（1）概念：利用重力、慣性力、離心力等作用將顆污染物與氣體分離的設(shè)備稱為機(jī)械式除塵器，如重力沉降室、慣性力除塵器及離心力除塵器即屬于這一類。（2）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、價(jià)格低廉、便于維護(hù)等，對(duì)大顆粒顆粒物具有較高的去除率。（3）缺點(diǎn)：對(duì)小粒徑的顆粒物去除率較低。因此它們一般作為多級(jí)收塵系統(tǒng)的前置預(yù)收塵器。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(dòng)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

垂直氣流沉降室（沉降速度〉氣流速度）煙管擴(kuò)張式屋頂式沉降室重力沉降室（1）已知尺寸的重力沉降室的分級(jí)除塵效率如何？對(duì)實(shí)際待處理氣體能否達(dá)到處理要求？（預(yù)測(cè)型問題）（2）對(duì)實(shí)際待處理氣體（已知粉塵的粒徑和粒徑分布）需要設(shè)計(jì)多大的重力沉降室才能達(dá)到處理要求？（設(shè)計(jì)型問題）重力沉降室層流式重力沉降室1.層流沉降原理

υ0uS沉降室寬度為W重力沉降室縱斷面圖粒子的運(yùn)動(dòng)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(gè)粒子以其沉降速度us(m/s)獨(dú)立沉降，在煙氣流動(dòng)方向，粒子和氣流具有相同的速度。υ0uSθ重力沉降室假定：①在沉降室內(nèi)氣流為柱塞流，流速為υ0(m/s)；②流動(dòng)狀態(tài)保持在層流范圍內(nèi)；

③顆粒均勻地分布在煙氣中。層流式重力沉降室沉降室的長(zhǎng)寬高分別為L(zhǎng)、W、H，處理煙氣量為Q

氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間在t時(shí)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(duì)于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?給定重力沉降室的結(jié)構(gòu)，可求出不同粒徑粒子的分級(jí)效率；根據(jù)沉降室入口粉塵的粒徑分布，可求總效率影響重力沉降室除塵效率的因素沉降室高度H，減小H，ηi增大，dmin減小。因此可設(shè)計(jì)多層沉降室來提高除塵效率，去除更小的顆粒物；沉降室長(zhǎng)度L，增大L，ηi增大，dmin減小。因此可設(shè)計(jì)帶擋板的沉降室；氣速v，一般取0.2~2.0m/s，依粒子大小和密度定。要防止二次飛灰，淀粉等較輕物料，氣速應(yīng)取較小；重力沉降室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(zhǎng)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

水平氣流沉降室的設(shè)計(jì)計(jì)算及注意事項(xiàng)（1）設(shè)計(jì)步驟例：某石棉廠擬建一重力沉降室處理含石棉塵的氣體，已知待凈化的石棉塵氣量為8000m3/h，石棉塵氣體溫度為30℃，此溫度下的空氣粘度為1.864×10-5Pa·s，石棉塵真密度為2200kg/m3。在車間附近可建造重力沉降室的用地為：長(zhǎng)5m，寬2m，空間不受限制。要求能除去50微米以上的煙塵。解：①計(jì)算vs：②選擇水平氣流速度v(0.2~2m/s)，假設(shè)H或L

取沉降室內(nèi)氣速為2m/s，H=1.5m重力沉降室③計(jì)算L或H，并根據(jù)Q=BHv計(jì)算B。由于沉降室過長(zhǎng)，可采用五層水平隔板，即6通道（n＝6）沉降室，取每層高△H＝0.25m，則此時(shí)所需沉降室長(zhǎng)度若取L=2.5m，則沉降室寬度B為重力沉降室重力沉降室根據(jù)流體力學(xué)原理，當(dāng)沉降室內(nèi)流體雷諾數(shù)Re＜2300時(shí)，流體處于層流狀態(tài)。矩形沉降室的流體雷諾數(shù)Re由下式計(jì)算：式中：n－多層沉降室的通道數(shù)；

γ—流體的運(yùn)動(dòng)粘度（m2/s）。除非沉降室體積非常龐大，一般沉降室內(nèi)氣流很難處于層流狀態(tài)。沉降室內(nèi)存在的氣流擾動(dòng)會(huì)引起粒子運(yùn)動(dòng)速度和方向發(fā)生偏差，同時(shí)還存在返混現(xiàn)象，工程上常用36代替式中的18進(jìn)行計(jì)算。

湍流式重力沉降室A.湍流沉降機(jī)理提出的原因：根據(jù)層流沉降原理設(shè)計(jì)的重力沉降室體積較大或者隔板數(shù)較多，因此提出了湍流沉降機(jī)理的設(shè)計(jì)方法。B有關(guān)的假設(shè)(一）

①緊貼底板處有一層流邊界層，進(jìn)入該邊界層的粉塵顆粒均被捕集分離。②由于紊流作用，邊界層以上流動(dòng)區(qū)內(nèi)的粉塵顆粒均勻分布。寬度為W、高度為H和長(zhǎng)度為dx的捕集元，假定氣體流過dx距離的時(shí)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(shí)間根據(jù)前述假設(shè)，對(duì)于某一粒徑被捕集顆粒的數(shù)目（-dN）與總顆粒數(shù)目（N）的比值恰為層流層斷面積與總斷面積之比，即式中負(fù)號(hào)表示隨x增加粒子數(shù)目減少。對(duì)上式積分得邊界條件：得湍流式重力沉降室因此，其分級(jí)除塵效率多層沉降室H′=H/(n+1)此時(shí)ηd=1-exp[-(n+1)Bρpdp2g/（18μQ）]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(shí)間排出：（為除塵器內(nèi)粒子濃度，均一）單位時(shí)間捕集：總分級(jí)效率湍流式重力沉降室三種模式的分級(jí)效率均可用歸一化對(duì)Stokes顆粒，分級(jí)效率與dp成正比重力沉降室歸一化的分級(jí)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沉降室的實(shí)際性能幾乎從不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量或測(cè)試，在最好的情況下，這種裝置也只能作為氣體的初級(jí)凈化，除去最大和最重的顆粒。沉降室的除塵效率約為40—70%，僅用于分離dp>50μm的塵粒。穿過沉降室的顆粒物必須用其它的裝置繼續(xù)捕集。重力沉降室的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單投資少壓力損失?。ㄒ话銥?0～100Pa）維修管理容易缺點(diǎn)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重力沉降室優(yōu)缺點(diǎn)重力沉降室的設(shè)計(jì)假設(shè)通過重力沉降室斷面的水平氣流的速度V分布是均勻的，呈層流狀態(tài)；入口斷面上粉塵分布均勻（即每個(gè)顆粒以自己的沉降末端速度沉降，互不影響）；在氣流流動(dòng)方向上塵粒和氣流速度相等，就可得到除塵設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單模式。（1）沉降時(shí)間和（最小粒徑時(shí)的）沉降速度塵粒的沉降速度為us，沉降室的長(zhǎng)、寬、高分別為L(zhǎng)、W、H，要使沉降速度為us的塵粒在沉降室內(nèi)全部去除，氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間t（）應(yīng)大于或等于塵粒從頂部沉降到灰斗的時(shí)間（），即：重力沉降室的設(shè)計(jì)將代入，可求出沉降室能100%捕集的最小粒徑dmin

上式是在理想狀況下得到的，實(shí)際中常出現(xiàn)反混現(xiàn)象，工程上常用36代替式中的18，這樣理論和實(shí)踐更接近。室內(nèi)的氣流速度v0應(yīng)根據(jù)塵粒的密度和粒徑確定。一般取0.3—2m/s。沉降室的設(shè)計(jì):

1).沉降時(shí)間;2).沉降速度(按要求沉降的最小顆粒)3).沉降室尺寸

重力沉降室的設(shè)計(jì)沉降室尺寸先按算出捕集塵粒的沉降速度us，假設(shè)沉降室內(nèi)的氣流速度V0和沉降室高度H（或?qū)挾萕），而后求沉降室的長(zhǎng)度和寬度（或高度）。Q=WHV0=WLus沉降室長(zhǎng)度：沉降室寬度：Q為處理氣流量，m3/s設(shè)計(jì)要求1．保證粉塵能沉降，L足夠長(zhǎng)；2．氣流在沉降室的停留時(shí)間要大于塵粒沉降所需的時(shí)間。

3．能100%沉降的最小粒徑設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：根據(jù)粒徑dp算出1）us；2）初步確定了V0、H，根據(jù)求長(zhǎng)度L。3）根據(jù)進(jìn)氣量Q求寬度W，Q=V0WH.注意事項(xiàng)：1.進(jìn)出口形狀：進(jìn)口－漸擴(kuò)管出口－漸縮管當(dāng)場(chǎng)地受限制時(shí)，可加擴(kuò)散板或?qū)Я靼濉?.為防止底部產(chǎn)生二次飛灰，可加水封或加噴霧裝置3.重力沉降室應(yīng)以長(zhǎng)、寬、矮為原則。4.風(fēng)機(jī)應(yīng)放在沉降室的后面。5.重力沉降室內(nèi)可適當(dāng)設(shè)置擋板，提高除塵效率。6.處理高溫氣體時(shí)，進(jìn)、出口位置應(yīng)低一些。1、定義利用障礙及壓差，使含塵氣流中的顆碰撞失速或急劇改變運(yùn)動(dòng)方向，從而依靠慣性實(shí)現(xiàn)氣固分離的一種低效除塵裝置。2、工作機(jī)理含塵氣流水平進(jìn)入除塵器后，粒徑較大的顆在慣性力作用下與擋板碰撞后失速沉降，粒徑較小的顆粒則隨氣流作曲線運(yùn)動(dòng)，在重力及離心力的作用下離開氣體軌跡并與另一擋板碰撞后沉降。慣性除塵器慣性除塵器結(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(jí)型b多級(jí)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，對(duì)于粘結(jié)性和纖維性粉塵，因易堵塞，不宜采用。由于氣流方向改變的次數(shù)有限，凈化效率不高，一般只用于多級(jí)除塵中的一級(jí)除塵，捕集10～20μm以上的粗顆粒壓力損失100～1000Pa

慣性除塵器性能的影響因素含塵氣體在沖擊或改變方向前的速度愈高，流出裝置的氣流速度越低，除塵效率越高。2.

對(duì)反轉(zhuǎn)式慣性除塵器，氣流轉(zhuǎn)換方向的曲率半徑越小，轉(zhuǎn)變的次數(shù)越多，則凈化效率越高，但阻力也越大。

旋風(fēng)除塵器定義利用設(shè)備結(jié)構(gòu)形狀及流體自身動(dòng)力促使含塵氣流高速旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)氣固分離的一種中效除塵器。主要用于粉體、煙塵的單級(jí)分離裝置或多級(jí)收集系統(tǒng)的預(yù)分離裝置。用來分離粒徑大于5—10μm以上的的顆粒物。工業(yè)上已有100多年的歷史。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小，投資低，操作維修方便，壓力損失較大，動(dòng)力消耗也較大，可用于各種材料制造，能用于高溫、高壓及腐蝕性氣體，并可回收干顆粒物。缺點(diǎn)：效率80%左右，捕集<5μm顆粒的效率不高，一般作預(yù)除塵用。旋風(fēng)除塵器

進(jìn)氣管、筒體、錐體、排氣管旋風(fēng)除塵圖氣流動(dòng)圖胖子型圖實(shí)物圖并行圖除塵原理：旋風(fēng)除塵器是利用含塵氣體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力從氣體中分離塵粒的裝置?；窘Y(jié)構(gòu)：

進(jìn)氣管、圓柱體、圓錐體、儲(chǔ)灰斗和排出管。旋風(fēng)除塵器

旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)含塵氣流氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：外渦旋

同時(shí)少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域

當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流大部分到達(dá)錐體底部后轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋氣流運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)（續(xù)）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(shí)，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，最后從排出管排出旋風(fēng)除塵器內(nèi)的速度場(chǎng)是一個(gè)三元流場(chǎng)，通常把內(nèi)、外旋流的全速度分解成為三個(gè)速度分量：切向速度vθ、徑向速度vr和軸向速度vz旋風(fēng)除塵器氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)（1）切向速度：其值的大小決定了流體承載粉塵顆粒并產(chǎn)生離心效應(yīng)的能力，它決定著臨界分離粒徑的大小。根據(jù)“渦旋定律”，外渦旋的切向速度反比于旋轉(zhuǎn)半徑R的n次方此處n

1，稱為渦流指數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)確定。

式中：VT——切向速度，m/s；R——半徑，m；D-旋風(fēng)除塵器直徑，m；n——旋渦指數(shù)。

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交界圓柱面直徑d0=(0.6～1.0)de,de

為排氣管直徑旋風(fēng)除塵器氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)（2）徑向速度

內(nèi)旋流：由里向外的流動(dòng)，與源流（在平面流中，從中心點(diǎn)徑向向外的流動(dòng)稱為源流）類似，稱為類源流；外旋流：由外向心的流動(dòng)，稱為類匯流。前者對(duì)分離粉塵有利，后者對(duì)分離粉塵不利，使有些細(xì)小粉塵在類匯流的作用下，進(jìn)入內(nèi)旋流而被帶走。

旋風(fēng)除塵器氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)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

r0和h0分別為交界圓柱面的半徑和高度，m2）徑向速度（3）軸向速度基本變化規(guī)律：在靠近旋風(fēng)筒邊壁處，氣流向下運(yùn)動(dòng)，之后逐步沿徑向變化為上升流，平緩過渡至強(qiáng)制渦附近時(shí)，上升速度提高，在渦核半徑處達(dá)到最大，之后的變化取決于旋風(fēng)筒排氣管的直徑。旋風(fēng)除塵器氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)★三個(gè)速度的比較：速度值大小：切向速度＞徑向速度＞軸向速度復(fù)雜程度：切向速度＜徑向速度＜軸向速度旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的壓力分布

旋風(fēng)器內(nèi)的壓力分布如下圖曲線所示，全壓和靜壓沿徑向變化較大，由外壁向軸心逐漸降低，內(nèi)旋流區(qū)域靜壓為負(fù)值，并且一直延伸至灰斗。氣流壓力沿徑向的這種變化，不是因摩擦而主要是由離心力引起的。旋風(fēng)除塵器評(píng)價(jià)旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)與性能時(shí)的一個(gè)主要指標(biāo)是氣流通過旋風(fēng)器的壓力損失-壓力降

旋風(fēng)除塵器的壓力損失-與氣體入口速度的平方成正比，即：局部阻力系數(shù)

A：旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積；

de——排氣管直徑，m局部阻力系數(shù)旋風(fēng)除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ5.36.58.05.8旋風(fēng)除塵器影響壓損的主要因素同一結(jié)構(gòu)型式旋風(fēng)除塵器的相似放大或縮小，ξ值相同。若進(jìn)口氣速vi相同，壓力損失基本不變。因ΔP∝vi2，故處理氣量Q增大時(shí)，ΔP隨之增大。

ξ值隨進(jìn)口斷面A=hb的增大和排氣管直徑d的減少而增大，隨筒體長(zhǎng)L和錐體長(zhǎng)H的增加而減少。隨氣體密度的增大而增大，即隨氣體溫度的降低或壓力的增高而增大。除塵器內(nèi)部有葉片、突起和支持物等障礙物時(shí)，使氣體旋轉(zhuǎn)速度降低，離心力減少，從而使壓損降低；但除塵器內(nèi)壁粗糙會(huì)使增大。由于氣體與塵粒間的摩擦作用可使氣流的旋轉(zhuǎn)速度降低，因而隨進(jìn)口氣體含塵濃度Ci增大而降低。旋風(fēng)除塵器含塵濃度增高，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2kPa

思考題：一個(gè)進(jìn)口面積為0.36m2，排氣管直徑0.6m的旋風(fēng)除塵器，和另一個(gè)進(jìn)口面積為4m2，排氣管直徑2m的旋風(fēng)除塵器，在氣體入口速度相同時(shí)，壓力損失哪個(gè)大？為什么？理論推導(dǎo)：多以臨界粒徑為參數(shù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定：常用方法。假想圓筒理論和轉(zhuǎn)圈理論30年代篩分理論50年代湍流連續(xù)徑向混合的分離理論1972年旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器能捕集分離到的具有50％或100％分級(jí)效率的最小粒徑稱為臨界粒徑或分割粒徑，分別記為dc50和dc100。除塵效率旋風(fēng)除塵器計(jì)算分割直徑是確定除塵效率的基礎(chǔ)，因假設(shè)條件和選用系數(shù)不同，所得計(jì)算分割直徑的公式亦不同假想旋風(fēng)除塵器內(nèi)外旋流交界面附近一半徑為r2的圓周上，塵粒受到方向相反的兩個(gè)力－離心力FC和阻力FD相等，塵粒受力平衡，理論上塵粒將在半徑為r2的圓周上不停地旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于氣流處于湍流狀態(tài)，塵粒受力有時(shí)FC>FD，有時(shí)FC<FD。從概率統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)可以認(rèn)為，粒徑為dc的粒子有50％可能進(jìn)入中心隨氣流帶走，有50％可能移向壁面沉降分離。因此，在FC＝FD時(shí)，粒徑為dc的粒子群的分級(jí)效率為50％，此dc即為臨界粒徑dc50。若

FC>FD

，顆粒移向外壁若

FC<FD

，顆粒進(jìn)入內(nèi)渦旋當(dāng)

FC=FD時(shí)，有50%的可能進(jìn)入外渦旋，既除塵效率為50%

為什麼忽略了粉塵的質(zhì)量呢？因?yàn)橹亓Φ扔趍g，離心力設(shè)Vt=30m/s，r=0.1m，

離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力，故重力可忽略。旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器的除塵效率（續(xù)）對(duì)于球形Stokes粒子式中：VT0-交界處氣流的切向速度，m/s,可根據(jù)計(jì)算Vr-氣流的平均徑向速度，m/s分割粒徑dc確定后，雷思一利希特模式計(jì)算其它粒子的分級(jí)效率式中：dc50——臨界分離粒徑,m；dp——顆粒粒徑,m；n——旋渦指數(shù)另一種經(jīng)驗(yàn)公式或由的關(guān)系圖查取旋風(fēng)除塵器例題：已知XZT一90型旋風(fēng)除塵器在選取入口速度v1=13m/s時(shí)，處理氣體量Q=1.37m3/s。試確定凈化工業(yè)鍋爐煙氣（溫度為423K，煙塵真密度為2.1g/cm3）時(shí)的分割直徑和壓力損失。已知該除塵器筒體直徑0.9m，排氣管直徑為0.45m，排氣管下緣至錐頂?shù)母叨葹?.58m，423K時(shí)煙氣的粘度（近似取空氣的值）μ=2.4×10－5pa﹒s。

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v1=13m/s，

取內(nèi)、外渦旋交界圓柱的直徑d0=0.7de，根據(jù)式（6－10）由式（6一9）得氣流在交界面上的切向速度

由式（6－12）計(jì)算

旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器例題（續(xù)）

根據(jù)式（6－16）

此時(shí)旋風(fēng)除塵器的分割直徑為5.31μm。根據(jù)式（6-13）計(jì)算旋風(fēng)除塵器操作條件下的壓力損失：423K時(shí)煙氣密度可近似取為旋風(fēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器效率的因素

二次效應(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，能有效地控制二次效應(yīng)

臨界入口速度旋風(fēng)除塵器由臨界粒徑計(jì)算式可見，入口風(fēng)速vT增大，dc50降低，因而除塵效率提高。但風(fēng)速過大時(shí)，器內(nèi)氣流過于強(qiáng)烈，會(huì)把已分離下來的部分粉塵重新帶走，影響效率的提高。實(shí)驗(yàn)證明，入口速度超過12m/s以后，效率變化不大，而阻力卻增加很多（ΔP∝vi2）。因此，實(shí)用的入口風(fēng)速一般為12～20m/s，不宜低于10m/s，以防入口管道積灰。旋風(fēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）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；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率下降。錐體適當(dāng)加長(zhǎng)，對(duì)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，壓力降增加，一般取排出管直徑de=（0.4～0.65）D。特征長(zhǎng)度（naturallength）-亞歷山大公式旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)接近或等于l，筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。

旋風(fēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸在其它條件相同時(shí)，筒體直徑愈小，塵粒所受離心力愈大，除塵效率愈高。筒體高度的變化，對(duì)除塵效率影響不明顯；適當(dāng)增大錐體長(zhǎng)度，有利于提高除塵效率。減少排氣管直徑，對(duì)提高效率有利。若將旋風(fēng)除塵器各部分的尺寸進(jìn)行幾何相似放大時(shí)，除塵效率會(huì)有降低。旋風(fēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)排出管伸入器內(nèi)的長(zhǎng)度提高提高或降低提高增大排氣管管徑降低降低提高旋風(fēng)除塵器粉塵密度和粒徑因?yàn)镕C∝dp3，F(xiàn)D∝dp，所以大粒子受離心力FC大，捕集效率高。又由于dC50∝（1/ρp）1/2，所以ρp愈小，愈難分離。

影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）a代表實(shí)驗(yàn)b代表實(shí)際壓力損失與含塵量的關(guān)系可表示為：△pd-隨含塵量濃度而變化的壓力損失；△pc-干凈空氣時(shí)的壓力損失；

ρ1-入口含塵濃度，mg/m3.氣體溫度

溫度會(huì)引起氣體密度和粘度的變化。氣體密度變化對(duì)除塵效率的影響可忽略不計(jì)，但溫度增加時(shí)，氣體粘度增大，而dC50∝μ1/2，故溫度升高，dc50增大，除塵效率降低。

旋風(fēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）旋風(fēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）除塵器下部的嚴(yán)密性

鎖氣器(a)雙翻板式(b)回轉(zhuǎn)式

除塵器內(nèi)部靜壓是從筒體壁向中心逐漸降低的，即使除塵器在正壓下工作，錐體底部也可能處于負(fù)壓狀態(tài)。若除塵器下部不嚴(yán)，漏入空氣，會(huì)把已經(jīng)落入灰斗的粉塵重新帶走，使效率直線下降。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)漏氣量達(dá)到除塵器處理氣量的15％時(shí)，效率幾乎為零。因此旋風(fēng)除塵器應(yīng)在不漏氣的情況下進(jìn)行正常排灰。旋風(fēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）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，重新卷入氣流中，除塵效率下降效率最高時(shí)的入口速度

a.直入切向進(jìn)入式b.蝸殼切向進(jìn)入式c.軸向進(jìn)入式旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)形式按進(jìn)氣方式分類：

切向進(jìn)入軸向進(jìn)入逆轉(zhuǎn)式正交式直入式:進(jìn)氣管外壁與筒體相切蝸殼式:進(jìn)氣管內(nèi)壁與筒體相切,進(jìn)氣管外壁采用漸開線形式

這種除塵器是利用固定倒流葉片使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在壓力損失相同的情況下,其處理氣量大,且氣流分布均勻,但除塵效率低一些。多個(gè)除塵器并聯(lián)布置時(shí)主要用于多管旋風(fēng)除塵器和處理氣流量大的場(chǎng)合。根據(jù)氣體在旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流動(dòng)情況,可分為軸流反轉(zhuǎn)式和軸流直流式。旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)形式（續(xù)）氣流組織分

回流式、直流式、平旋式和旋流式工業(yè)鍋爐運(yùn)用較多的是回流式、直流式多管旋風(fēng)除塵器由多個(gè)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(gè)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

回流式多管旋風(fēng)除塵器

旋風(fēng)除塵器的選型一般選用計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法。旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)選型（1）計(jì)算法①由入口含塵濃度和出口含塵濃度（或排放標(biāo)準(zhǔn)）計(jì)算出要求達(dá)到的除塵效率η；②結(jié)合流體性質(zhì)和安裝場(chǎng)所等選定旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)形式；③根據(jù)所選除塵器的分級(jí)效率和粉塵的顆粒分散度，計(jì)算所選除塵器能夠達(dá)到的除塵效率ηT，若η＜ηT

，說明設(shè)計(jì)滿足要求，否則應(yīng)選擇更高性能的旋風(fēng)除塵器或改變運(yùn)行參數(shù)；④計(jì)算運(yùn)行條件下的阻力損失ΔP旋風(fēng)除塵器的選型（2）經(jīng)驗(yàn)法：①計(jì)算所要求的除塵效率η；②選定除塵器的結(jié)構(gòu)形式；③根據(jù)所選除塵器的η-υi試驗(yàn)曲線，確定入口風(fēng)速υ；④根據(jù)處理氣體量Q和入口風(fēng)速υ計(jì)算出所需除塵器的進(jìn)口面積A；⑤由旋風(fēng)除塵器的類型系數(shù)K=A/D2算出旋風(fēng)除塵器的筒體直徑D，然后從手冊(cè)中可查到所需除塵器的型號(hào)規(guī)格。旋風(fēng)除塵器的選型尺寸比例1．筒體直徑D：D愈小，愈能分離細(xì)小顆粒，但過小易引起堵塞。為此，有人用作為限制指標(biāo)。D：150-200mm～800-1100mm

若處理氣量大，可并聯(lián)使用或采用多管式旋風(fēng)器。2．入口尺寸（圓形和矩形）為減小顆粒的入射角，一般采用矩形（長(zhǎng)H、寬B、面積A、）

類型系數(shù)k一般取0.07-0.3，蝸殼型入口的k較大，D較小，處理氣量Q大，H/B為2-4。旋風(fēng)除塵器的選型3．排氣管：多為圓形，且與筒體同心，一般d=(0.4-0.6)D0。排氣管插入深度s:略低于入口下沿4．筒體L1

、錐體L2：L1=（1.4-2.0）DL2=（2.0-3.0）DL1+L2≤5D≈（3-4）DL1/L2≈1.5/2.5較宜。5．圓錐角α：一般取20?-30?6．排塵口直徑Dc：Dc=(0.25-0.5)D0，一般Dc≥70mm旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)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件等因素

根據(jù)允許的壓力降確定進(jìn)口氣速，或取為12～25m/s確定入口截面A，入口寬度b和高度h

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定出各部分的幾何尺寸也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)遵循以下原則

①為防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s為排氣管插人深度；②為避免過高的壓力損失，b≤（D－de）/2；③為保持渦流的終端在錐體內(nèi)部，（H+L）≥3D；④為利于粉塵易于滑動(dòng)，錐角＝7o～8o；⑤為獲得最大的除塵效率，de/D≈0.4～0.5，（H+L）/de≈8～10；s/de≈1；旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器的比例尺寸尺寸名稱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0.6D0.6D0.6D0.58D筒體長(zhǎng)度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D錐體長(zhǎng)度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直徑，d10.296D0.43D0.3D0.145D進(jìn)口速度為右值時(shí)的壓力損失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）除塵器的命名第二、三位字母以表示結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為主，也可表示工作原理。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：如：L－立式、S－雙級(jí)、P－旁路式

W－臥式、C－長(zhǎng)錐體、T－筒體工作原理：如：P－平旋、G－多管、C－沖擊、MC－脈沖

K－擴(kuò)散、Z－直流、M－水膜（1）除塵器型式代號(hào)編制原則用漢語拼音字母表示工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；用阿拉伯?dāng)?shù)字表示系列規(guī)格。第一位字母表示工作原理：旋風(fēng)－X，電除塵－D，過濾（袋式）－L，濕式－S除塵器的命名除塵器的命名(1)XLT型旋風(fēng)除塵器最原始的旋風(fēng)除塵器類型，現(xiàn)已被淘汰。幾種常見的旋風(fēng)除塵器幾種常見的旋風(fēng)除塵器(2)XLT/A型旋風(fēng)除塵器排氣管頂端有螺旋形導(dǎo)向板，可以消除因氣流向上流動(dòng)而形成的小渦旋氣流。此類型除塵器細(xì)而長(zhǎng)，錐角小，阻力較標(biāo)準(zhǔn)性較大，但分離效率較高，得到廣泛應(yīng)用。幾種常見的旋風(fēng)除塵器XLP-BXLP-A旁路式旋風(fēng)除塵器主要特點(diǎn)是：有一個(gè)粉塵分離室，將上灰環(huán)處的粉塵引入灰斗，提