大氣污染控制工程第4章機(jī)械式除塵器

第四章機(jī)械式除塵器重力沉降室慣性(guànxìng)除塵器旋風(fēng)除塵器共五十三頁(yè)機(jī)械式除塵器重力沉降室通過(guò)重力作用使塵粒從氣流中分離的一種除塵裝置。含塵氣流進(jìn)入重力沉降室后，由于擴(kuò)大(kuòdà)了流動(dòng)截面積而使氣流流速大大降低，使較重的顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。

慣性除塵器使含塵氣流與擋板相撞，或使氣流急劇地改變方向，借助其中粉塵粒子的慣性力使粒子分離并捕集的一種裝置。旋風(fēng)除塵器離心力除塵器是利用離心力從含塵氣體中將塵粒分離的設(shè)備。共五十三頁(yè)簡(jiǎn)單的重力(zhònglì)沉降室重力沉降室主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、耗能小，適用(shìyòng)于凈化密度大、粒徑粗的粉塵，去除30一50m的粉塵，效率達(dá)60一80％，但對(duì)小于5m的粉塵凈化效率幾乎等于0。共五十三頁(yè)沖擊式慣性除塵(chúchén)裝置a－單級(jí)型b－多級(jí)型共五十三頁(yè)反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a－彎管(wānɡuǎn)型b－百葉窗型c－多層隔板型慣性力除塵器一般多作為高效除塵器的前級(jí)除塵．用它先除去較粗的塵?；驘霟釥顟B(tài)的粒子(lìzǐ)。這類除塵裝置通?？沙チ?0-30um的塵粒。共五十三頁(yè)普通(pǔtōng)旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部氣流旋風(fēng)除塵器對(duì)小直徑、高阻力的旋風(fēng)除塵器離心力比重力(zhònglì)大2500倍。對(duì)大直徑、低阻力旋風(fēng)除塵器離心力比重力大5倍。這類除塵器不能捕集小于5um的粉塵粒子，主要有離心式旋風(fēng)除風(fēng)器、離心式旋流除塵器和離心式動(dòng)力除塵器。共五十三頁(yè)共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室簡(jiǎn)單的重力(zhònglì)沉降室共五十三頁(yè)共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室重力沉降(chénjiàng)室

▼通過(guò)重力作用使塵粒從氣流中分離的一種除塵裝置。

▼含塵氣流進(jìn)入重力沉降室后，由于擴(kuò)大了流動(dòng)截面積而使氣流流速大大降低，使較重的顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。

▼分類層流式重力沉降室湍流式重力沉降室共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室層流(cénɡliú)式重力沉降室層流式重力沉降室縱斷面圖共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室層流式重力沉降室模式(móshì)假定

▼沉降室內(nèi)的氣流為柱塞流，流速為v（m/s）；

▼流動(dòng)狀態(tài)保持在層流范圍內(nèi)；

▼顆粒均勻的分布在煙氣中；

▼忽略氣體的浮力，顆粒僅受重力和氣體阻力的作用；

▼顆粒和氣體具有相同的速度。共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室層流式重力沉降室

▼設(shè)沉降室的長(zhǎng)、寬、高分別是L、B和H，處理煙氣(yānqì)量為Q（m3/s）。

▼氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間：

▼在t時(shí)間內(nèi)，粒徑為dp的粒子的沉降距離：共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室層流式重力沉降(chénjiàng)室

▼當(dāng)時(shí)，粒子的分級(jí)除塵效率：

▼總除塵效率：共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室層流式重力沉降室

▼假定粒子處于(chǔyú)斯托克斯區(qū)，則重力沉降室能100%捕集的最小粒子的直徑為：共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室層流式重力沉降室

▼考慮到沉降室內(nèi)的擾動(dòng)會(huì)引起粒子運(yùn)動(dòng)速度和方向發(fā)生偏差及返混現(xiàn)象，工程上對(duì)上述公式進(jìn)行(jìnxíng)修正：

共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室層流式重力沉降室

▼提高沉降室除塵效率的主要途徑：降低沉降室內(nèi)的氣流速度(sùdù)增加沉降室長(zhǎng)度降低沉降室高度

▼多層沉降室n－隔板層數(shù)。共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室湍流式重力(zhònglì)沉降室湍流式重力沉降室粒子分離示意圖共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降室湍流(tuānliú)式重力沉降室

粒子的分級(jí)除塵效率為共五十三頁(yè)慣性(guànxìng)除塵器慣性除塵器的除塵機(jī)理為了改善(gǎishàn)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。慣性除塵器的結(jié)構(gòu)形式

▼沖擊式：捕集較粗的粒子

▼反轉(zhuǎn)式：捕集較細(xì)的粒子

共五十三頁(yè)慣性(guànxìng)除塵器慣性(guànxìng)除塵器的分離機(jī)理共五十三頁(yè)慣性(guànxìng)除塵器沖擊式慣性(guànxìng)除塵裝置a－單級(jí)型b－多級(jí)型共五十三頁(yè)慣性(guànxìng)除塵器反轉(zhuǎn)式慣性除塵(chúchén)裝置a－彎管型b－百葉窗型c－多層隔板型共五十三頁(yè)慣性(guànxìng)除塵器慣性除塵器的應(yīng)用

▼多用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵；

▼不宜凈化粘結(jié)性粉塵和纖維性粉塵；

▼多用于多級(jí)除塵器中的第一級(jí)除塵，捕集10～20μm以上(yǐshàng)的粗塵粒。慣性除塵器的壓力損失

▼一般為100～1000Pa共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)除塵器的工作原理普通的旋風(fēng)除塵器由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣筒等組成。含塵氣流進(jìn)入旋風(fēng)除塵器后，沿外壁由上向下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)有少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域(qūyù)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的大部分達(dá)到錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出。氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，塵粒在離心力作用下逐步移向外壁，到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)除塵器的工作原理

▼旋風(fēng)除塵器中的含塵氣流外旋流（外渦旋）內(nèi)旋流（內(nèi)渦旋）上旋流（上渦旋）

▼內(nèi)外渦旋氣體(qìtǐ)的運(yùn)動(dòng)分解切向速度徑向速度軸向速度共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器普通旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部(nèibù)氣流共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器切向速度

▼外旋流的切向速度:準(zhǔn)自由渦（分界面以外(yǐwài)）內(nèi)旋流的切向速度:強(qiáng)制渦（分界面以內(nèi)）

n－渦流指數(shù)，n≤1；D－旋風(fēng)除塵器的直徑，m；T－氣體的溫度，K。ω－氣流的旋轉(zhuǎn)角速度。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器徑向速度根據(jù)塔林登（TerLinden）的測(cè)量結(jié)果，近似的認(rèn)為外渦氣流均勻的經(jīng)過(guò)內(nèi)、外渦旋的交界圓柱面進(jìn)入內(nèi)渦旋，認(rèn)為氣流通過(guò)圓柱面時(shí)的平均速度就是(jiùshì)外渦旋氣流的平均徑向速度：Q－旋風(fēng)除塵器處理氣量，m3/s；rc－交界圓柱面（篩網(wǎng)）半徑，m；hc－交界圓柱面（篩網(wǎng)）高度，m。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器軸向速度

▼外渦旋：軸向速度向下。

▼內(nèi)渦旋：軸向速度向上，其大小隨氣流的上升(shàngshēng)而不斷增大。旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力分布全壓和靜壓的徑向變化顯著，由外壁向軸心逐漸降低，軸心處?kù)o壓為負(fù)壓，直至錐體底部均處于負(fù)壓狀態(tài)。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)除塵器的除塵效率在旋風(fēng)除塵器內(nèi)，粒子的沉降主要取決于離心力Fr和向心運(yùn)動(dòng)氣流(qìliú)作用于塵粒上的阻力FD。

▼當(dāng)Fr﹥FD

時(shí)，粒子在離心力的推動(dòng)下移向外壁而被捕集；

▼當(dāng)Fr﹤FD

時(shí)，粒子在向心氣流的帶動(dòng)下進(jìn)入內(nèi)渦旋，之后由排氣筒排出；

▼當(dāng)Fr

＝FD

時(shí)，作用在粒子上的外力之和等于零，粒子在交界面上不停的旋轉(zhuǎn)。

共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器分割粒徑當(dāng)Fr

＝Fc

時(shí)，處于平衡狀態(tài)的粒子有50%的可能進(jìn)入(jìnrù)內(nèi)渦旋，也有50%的可能移向外壁，它的除塵效率為50%，此時(shí)的粒徑稱為分割粒徑。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器的分級(jí)效率經(jīng)驗(yàn)公式共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)除塵器的壓力(yālì)損失Shephend-Lapple公式：Alexander公式：ρ－氣體的密度，kg/m3；v1－氣體入口速度，m/s；ξ－局部阻力系數(shù)。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)除塵器型式XLTXLT/AXLP/AXLP/Bξ5.36.58.05.8在缺少(quēshǎo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可用一下式估算ξ

：A－旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積，m2。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器影響旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器的因素

▼二次效應(yīng)控制：通過(guò)環(huán)狀霧化器將水噴啉在旋風(fēng)除塵器的內(nèi)壁上。

▼比例尺寸

de

－排出管長(zhǎng)度，m；l－特征長(zhǎng)度，m；D－筒體直徑，m。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器影響(yǐngxiǎng)旋風(fēng)除塵器的因素

▼煙塵的物理性質(zhì)氣體的密度和粘度塵粒的大小和比重?zé)煔獾暮瑝m濃度

共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器的因素(yīnsù)

▼煙塵的物理性質(zhì)壓力損失與含塵量之間的關(guān)系

－隨含塵濃度變化的壓力損失；－干凈空氣時(shí)的壓力損失；－入口含塵濃度，g/m3。共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器影響旋風(fēng)除塵器的因素

▼操作變量除塵效率與處理氣量(qìliàng)之間的關(guān)系：除塵效率最大時(shí)入口速度的經(jīng)驗(yàn)公式：共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器的結(jié)構(gòu)型式

▼按進(jìn)氣方式：切向進(jìn)入式軸向進(jìn)入式

▼按氣流組織：回流式直流式平旋式旋流式

▼多管旋風(fēng)除塵器共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器進(jìn)口型式示意圖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

共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器回流(huíliú)式多管旋風(fēng)除塵器共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)選型

▼選擇旋風(fēng)除塵器的型式；

▼確定進(jìn)口速度v；

▼確定旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口截面積A、入口(rùkǒu)寬度b、高度a；

▼確定各部分的幾何尺寸。共五十三頁(yè)旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)(shèjì)原則▼D在（150～1000）mm范圍內(nèi)取值；▼類型系數(shù)K在（0.07～0.30）之間，一般a/b=1～4；▼為防止粒子短路漏到出口管，a≤s，其中s為排氣管插入深度；▼為避免過(guò)高的壓力損失，b≥(D-de)/2▼為保持渦流的終端在錐體內(nèi)部，(h1+h2)≥3D；▼為利于粉塵易于滑動(dòng)，錐角＝20°～30°；▼為獲得最大的除塵效率：h1/D≈0.8～2de/D≈0.4～0.7，(h1+h2)/D≈3～4

s/de≈1,d0/D≈0.15～0.4共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器旋風(fēng)除塵發(fā)級(jí)效率(xiàolǜ)曲線共五十三頁(yè)旋風(fēng)(xuànfēng)除塵器鎖氣器a.雙翻板式(bǎnshì)

b.回轉(zhuǎn)式

共五十三頁(yè)重力(zhònglì)沉降靜止流體中的單個(gè)顆粒，在重力作用下沉降時(shí)，受三個(gè)力的作用：

▼顆粒重力FG

▼流體浮力FB

▼流體阻力(zǔlì)

FD三力的平衡關(guān)系：共五十三頁(yè)重