第六章-除塵裝置01機械除塵器課件

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第六章除塵裝置

機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)展掌握各類除塵器的工作原理、結(jié)構(gòu)及性能

能夠進行簡單除塵器的選擇和設(shè)計

了解目前除塵器的研究和發(fā)展情況2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（機械式除塵裝置）

慣性力除塵裝置（機械式除塵裝置）離心力除塵裝置（機械式除塵裝置）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

3第一節(jié)機械除塵器機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4一、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

氣流進入重力沉降室后，流動截面積擴大，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

51.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忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用縱剖面示意圖61.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t在t時間內(nèi)粒子的沉降距離hc該粒子的除塵效率71.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。假定粒子沉降處于斯托克斯區(qū)域，則重力沉降室能100%捕集的最小粒子直徑為：由于沉降室內(nèi)氣流擾動和返混的影響，工程上一般用分級效率的一半作為實際分級效率。8不同粉塵的最高允許氣流速度沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.3～2.0m/s91.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102.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。112.湍流式重力沉降室粒子在微元內(nèi)的停留時間被去除的分數(shù)對上式積分得邊界條件：得因此，其分級除塵效率122.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：

132.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率曲線a層流－無混合b湍流－垂直混合

c湍流－完全混合14一、重力沉降室優(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15二、慣性除塵器1.慣性除塵器除塵機理沉降室內(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。16二、慣性除塵器2.慣性除塵器的結(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粒子反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a彎管型

b百葉窗型

c多層隔板型沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型17二、慣性除塵器3.慣性除塵器的應(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100～1000Pa18水平折板除塵器19垂直折板除塵器2021三、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

1.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

221.旋風(fēng)除塵器氣流與塵粒的運動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，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出23三、旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布

24三、旋風(fēng)除塵器切向速度外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n次方此處n

1，稱為渦流指數(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

dI=(0.6～1.0)de,de

為排氣管直徑

外旋:隨直徑增大而切向速度變小，自由旋渦

內(nèi)旋:隨直徑增大而切向速度增大，強制旋渦25三、旋風(fēng)除塵器徑向速度

假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進入內(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，m

軸向速度外渦旋的軸向速度向下內(nèi)渦旋的軸向速度向上在內(nèi)渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底部達到最大值

26三、旋風(fēng)除塵器2.旋風(fēng)除塵器的壓力損失

：局部阻力系數(shù)

A：旋風(fēng)除塵器進口面積

局部阻力系數(shù)旋風(fēng)除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ5.36.58.05.827三、旋風(fēng)除塵器2.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，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

操作運行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa

28三、旋風(fēng)除塵器3.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)

在交界面上，離心力FC，向心運動氣流作用于塵粒上的阻力FD

若

FC>FD

，顆粒移向外壁若

FC<FD

，顆粒進入內(nèi)渦旋當(dāng)

FC=FD時，有50%的可能進入外渦旋，既除塵效率為50%

29三、旋風(fēng)除塵器3.旋風(fēng)除塵器的除塵效率（續(xù)）對于球形Stokes粒子分割粒徑dc確定后，雷思-利希特模式計算其它粒子的分級效率

另一種經(jīng)驗公式30三、旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器分級效率曲線

31三、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，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）32由式（6－12）計算由式

（6一9）得氣流在交界面上的切向速度例題（續(xù)）33例題（續(xù)）根據(jù)式（6－16）

此時旋風(fēng)除塵器的分割直徑為5.31μm。1/2三、旋風(fēng)除塵器34根據(jù)式（5－13）計算旋風(fēng)除塵器操作條件下的壓力損失：423K時煙氣密度可近似取為例題（續(xù)）354.影響旋風(fēng)除塵器效率的因素

（1）二次效應(yīng):被捕集粒子的重新進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)364.影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）（2）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，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；直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑de=（0.4～0.65）D。特征長度（naturallength）:亞歷山大公式旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長度應(yīng)當(dāng)接近或等于l，筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。

374.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384.影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）除塵器下部的嚴密性在不漏風(fēng)的情況下進行正常排灰

鎖氣器(a)雙翻板式(b)回轉(zhuǎn)式

394.影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）（3）煙塵的物理性質(zhì)氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度

a、b氣體粘度的變化a、b氣體密度的變化a、b粉塵密度的變化404.影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（續(xù)）（4）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的入口速度

41a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式5.結(jié)構(gòu)形式進氣方式分

:切向進入式和軸向進入式

三、旋風(fēng)除塵器425.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

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（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

43446.旋風(fēng)除塵器的設(shè)計選擇除塵器的型式

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

456.旋風(fēng)除塵器的設(shè)計旋風(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筒體長度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D錐體長度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直徑，d10.296D0.43D0.3D0.145D進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）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）46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為排氣管插入深度；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，錐角＝7o～8o；⑤為獲得最大的除塵效率，