第5章_機械式除塵

1、 機械除塵器機械除塵器通常指利用質量力（重力、慣性力和通常指利用質量力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有：用的有：n重力沉降室重力沉降室n慣性除塵器慣性除塵器n旋風除塵器旋風除塵器第一節(jié)第一節(jié) 重力沉降室重力沉降室p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是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置分離的除塵裝置 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降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降 層流式層流式和和湍流湍流式兩種式

2、兩種 第一節(jié)第一節(jié) 重力沉降室重力沉降室層流式重力沉降室層流式重力沉降室n假定沉降室內氣流為柱塞流；顆粒均勻分布假定沉降室內氣流為柱塞流；顆粒均勻分布于煙氣中于煙氣中n忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用縱剖面示意圖縱剖面示意圖第一節(jié)第一節(jié) 重力沉降室重力沉降室層流式重力沉降室層流式重力沉降室n 沉降室的長寬高分別為沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為，處理煙氣量為Q n 氣流在沉降室內的停留時間氣流在沉降室內的停留時間n 在在t時間內粒子的沉降距離時間內粒子的沉降距離n 該粒子的除塵效率該粒子的除塵效率0/LWHtL vQsscs0 u Lu

3、LWHhutvQcssc0 ()ihu Lu LWhHHv HQc1.0 ()ihH第一節(jié)第一節(jié) 重力沉降室重力沉降室層流式重力沉降室層流式重力沉降室n 對于對于stokes粒子，重力沉降室能粒子，重力沉降室能100%捕集的捕集的最小粒子的最小粒子的dmin = ?chH2pps18dgu2pp 18即dgLWHHQminp18QdgWLminp36QdgW Ln由由于于沉沉降降室室內內的的氣氣流流擾擾動動和和返返混混的的影影響響，工工程程上上一一般般用用分分級級效效率率公公式式的的一一半半作作為為實實際際分分級級效效率率minp36QdgW Ln由由于于沉沉降降室室內內的的氣氣流流擾擾動動和

4、和返返混混的的影影響響，工工程程上上一一般般用用分分級級效效率率公公式式的的一一半半作作為為實實際際分分級級效效率率第一節(jié)第一節(jié) 重力沉降室重力沉降室層流式重力沉降室層流式重力沉降室n 提高沉降室效率的主要途徑提高沉降室效率的主要途徑降低沉降室內氣流速度降低沉降室內氣流速度增加沉降室長度增加沉降室長度降低沉降室高度降低沉降室高度n 沉降室內的氣流速度一般為沉降室內的氣流速度一般為0.32.0m/s不同粉塵的最高允許氣流速度不同粉塵的最高允許氣流速度第一節(jié)第一節(jié) 重力沉降室重力沉降室層流式重力沉降室層流式重力沉降室n 多層沉降室：使沉降多層沉降室：使沉降高度減少為原來的高度減少為原來的1/（n+

5、1），其中），其中n為水為水平隔板層數(shù)平隔板層數(shù) n 考慮清灰的問題，一考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在般隔板數(shù)在3以下以下多層沉降室多層沉降室1.錐形閥；錐形閥；2.清灰孔；清灰孔；3.隔板隔板s(1)iu LW nQ第一節(jié)第一節(jié) 重力沉降室重力沉降室n重力沉降室的優(yōu)點重力沉降室的優(yōu)點結構簡單結構簡單投資少投資少壓力損失?。ㄒ话銥閴毫p失小（一般為50100Pa）維修管理容易維修管理容易n缺點缺點p體積大體積大p效率低效率低p僅作為高效除塵器的預除塵裝置，除去較大僅作為高效除塵器的預除塵裝置，除去較大和較重的粒子和較重的粒子機理機理 沉降室內設置各種形式的擋板，含塵氣流沖擊在沉降室內設置各種形式

6、的擋板，含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉變，借助塵粒本身擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉變，借助塵粒本身的慣性力作用，使其與氣流分離的慣性力作用，使其與氣流分離 第二節(jié)第二節(jié) 慣性除塵器慣性除塵器結構形式結構形式?jīng)_擊式?jīng)_擊式氣流沖擊擋板捕集較粗粒子氣流沖擊擋板捕集較粗粒子反轉式反轉式改變氣流方向捕集較細粒子改變氣流方向捕集較細粒子沖擊式慣性除塵裝置沖擊式慣性除塵裝置a單級型單級型 b多級型多級型反轉式慣性除塵裝置反轉式慣性除塵裝置a a 彎管型彎管型 b b 百葉窗型百葉窗型 c c 多層隔板型多層隔板型第二節(jié)第二節(jié) 慣性除塵器慣性除塵器應用應用一般凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵一般凈

7、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凈化效率不高，一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集除塵，捕集1020m以上的粗顆粒以上的粗顆粒壓力損失壓力損失1001000Pa第二節(jié)第二節(jié) 慣性除塵器慣性除塵器n 利用旋轉氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離利用旋轉氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置的裝置 第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器一、工作原理一、工作原理1 、旋風除塵器內氣流與塵粒的運動、旋風除塵器內氣流與塵粒的運動氣流從宏觀上看可歸結為三個氣流從宏觀上看可歸結為三個運動：運動：外渦旋、內渦旋、上渦外渦旋、內渦旋、上渦旋。旋。含塵氣流由進口沿切線方向進入

8、含塵氣流由進口沿切線方向進入除塵器后，沿器壁由上而下作旋除塵器后，沿器壁由上而下作旋轉運動，這股旋轉向下的氣流稱轉運動，這股旋轉向下的氣流稱為為外渦旋（外渦流）。外渦旋（外渦流）。第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器外渦旋到達錐體底部轉而沿軸外渦旋到達錐體底部轉而沿軸心向上旋轉，最后經(jīng)排出管排心向上旋轉，最后經(jīng)排出管排出。這股向上旋轉的氣流稱為出。這股向上旋轉的氣流稱為內渦旋（內渦流）內渦旋（內渦流）。外渦旋和內渦旋的外渦旋和內渦旋的旋轉方向相同旋轉方向相同，含塵氣流作旋轉運動時，塵粒在慣含塵氣流作旋轉運動時，塵粒在慣性離心力推動下移向外壁，到達外性離心力推動下移向外壁，到達外壁的塵粒在氣流和重

9、力共同作用下壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。沿壁面落入灰斗。1 、旋風除塵器內氣流與塵粒的運動（續(xù)）、旋風除塵器內氣流與塵粒的運動（續(xù)）第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器氣流從除塵器頂部向下高速旋氣流從除塵器頂部向下高速旋轉時，頂部壓力下降，一部分轉時，頂部壓力下降，一部分氣流會帶著細塵粒沿外壁面旋氣流會帶著細塵粒沿外壁面旋轉向上，到達頂部后，在沿排轉向上，到達頂部后，在沿排出管旋轉向下，從排出管排出。出管旋轉向下，從排出管排出。這股旋轉向上的氣流稱為這股旋轉向上的氣流稱為上渦上渦旋旋。1 、旋風除塵器內氣流與塵粒的運動（續(xù)）、旋風除塵器內氣流與塵粒的運動（續(xù)）第三節(jié)第三節(jié) 旋風

10、除塵器旋風除塵器2 、旋風除塵器內氣流的速度、旋風除塵器內氣流的速度為方便，常把內外旋流氣體的運動分解為三個速度為方便，常把內外旋流氣體的運動分解為三個速度分量：分量：切向速度切向速度VcVc、徑向速度徑向速度VrVr、軸向速度軸向速度VzVz。u切向速度切向速度切向速度是決定氣流合速度大小的主要速度分量，切向速度是決定氣流合速度大小的主要速度分量，也是決定也是決定氣流質點離心力氣流質點離心力和和顆粒捕集效率顆粒捕集效率的主要因的主要因素。素。n 旋風除塵器內氣流的切向速度分布旋風除塵器內氣流的切向速度分布 第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器外筒壁 速度分布 氣流中心 Di D Di De 外

11、渦旋 內渦旋 u切向速度切向速度外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉半徑的外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉半徑的n次方次方 此處此處n 1，稱為渦流指數(shù)，稱為渦流指數(shù) 內渦旋的切向速度正比于半徑內渦旋的切向速度正比于半徑 內外渦旋的界面上氣流切向速度最大內外渦旋的界面上氣流切向速度最大 交界圓柱面直徑交界圓柱面直徑 dI = ( 0.61.0 ) de , de 為排氣管直徑為排氣管直徑 T.nV Rconst0.30.14110.67283TnDT/ 角速度VRw第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器u徑向速度徑向速度 假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進入內假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進入內

12、渦旋渦旋平均徑向速度平均徑向速度 r r0 0和和h h0 0分別為交界圓柱面的半徑和高度，分別為交界圓柱面的半徑和高度，m m u軸向速度軸向速度外渦旋的軸向速度向下外渦旋的軸向速度向下內渦旋的軸向速度向上內渦旋的軸向速度向上在內渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底在內渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底部達到最大值部達到最大值 r002QVr h第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器二、旋風除塵器的壓力損失二、旋風除塵器的壓力損失 第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器壓力分布 全壓 靜壓 除塵器內的壓力除塵器內的壓力 分布分布二、旋風除塵器的壓力損失二、旋風除塵器的壓力損失 ：局部阻力系數(shù)：

13、局部阻力系數(shù) 缺乏實驗數(shù)據(jù)時，可用下式表示：缺乏實驗數(shù)據(jù)時，可用下式表示： A：旋風除塵器進口面積：旋風除塵器進口面積 局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)旋風除塵器型式旋風除塵器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.82in12PV第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器HLdDKA2二、旋風除塵器的壓力損失二、旋風除塵器的壓力損失相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結構型式相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結構型式相同時，幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不相同時，幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不變變 含塵濃度增高，壓力降明顯下降含塵濃度增高，壓力降明顯下降 操作運行中可以接受

14、的壓力損失一般低于操作運行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa 2kPa 第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器三、旋風除塵器的除塵效率三、旋風除塵器的除塵效率計算分割直徑是確定除塵效率的基礎計算分割直徑是確定除塵效率的基礎 分級效率為分級效率為50%50%的粉塵粒徑為的粉塵粒徑為臨界粒徑或分臨界粒徑或分割直徑割直徑dcdc5050。 臨界粒徑臨界粒徑d dcpcp愈小，除塵效率愈高愈小，除塵效率愈高。第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器三、旋風除塵器的除塵效率三、旋風除塵器的除塵效率第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器塵粒在旋風器中受到兩個力的作用塵粒在旋風器中受到兩個力的作用：a.離心力b.向心力

15、 Fc fd Fc fd Vt Vr 三、旋風除塵器的除塵效率三、旋風除塵器的除塵效率第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器 離心力離心力f fc c： 向心力fd： (Rep1時)球形rVdrVmfcpcc2326prddVf3三、旋風除塵器的除塵效率三、旋風除塵器的除塵效率第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器 在交界面上塵粒有三種情況：在交界面上塵粒有三種情況： fcfd 移向外壁 fdfc 移向內壁 fc=fd 進去50%，出來50%，即除塵效率為50%。 一般而言：dp(100%)2-3dp(50%)三、旋風除塵器的除塵效率三、旋風除塵器的除塵效率第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器 臨界粒徑

16、臨界粒徑d dcp cp 根據(jù)假想圓筒理論求取 由 ft=fd 得： r0假想圓柱面半徑 當處理氣量為Q(m3/s)時，則 代入上式得： 21200018trcpVyVd2129VLQdpicp三、旋風除塵器的除塵效率（續(xù)）三、旋風除塵器的除塵效率（續(xù)）D Dcpcp確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率級效率 另一種經(jīng)驗公式另一種經(jīng)驗公式11)(6931. 0exp1ncppidd第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器22)/(1)/(cppicppiiddddu影響旋風除塵器效率的因素影響旋風除塵器效率的因素進口速度進口速度V Vi i V Vi

17、 i增大，則切向速度增大，則切向速度V V增大，增大，d dcpcp減小，效率增大。減小，效率增大。但不能過大，過大會影響氣流運動的方向（劇烈、但不能過大，過大會影響氣流運動的方向（劇烈、方向混亂），破壞了正常的渦流運動，另外阻力方向混亂），破壞了正常的渦流運動，另外阻力會加大，故常選用會加大，故常選用V V2 2=1225m/s=1225m/s。第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器u影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸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

18、率下降。塵效率愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率下降。錐體適當加長，對提高除塵效率有利錐體適當加長，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，一般取排出管直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑d de e= =（0.40.40.650.65）D D。特征長度（特征長度（natural length）- -亞歷山大公式亞歷山大公式旋風除塵器排出管以下部分的長度應當接近或等于旋風除塵器排出管以下部分的長度應當接近或等于l，筒筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直

19、徑為宜。 21/3e2.3()DldA第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器u影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸對性能的影響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第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器u影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）除塵器下部的

20、嚴密性 在不漏風的情況下進行正常排灰在不漏風的情況下進行正常排灰 鎖氣器鎖氣器 (a)(a)雙翻板式雙翻板式 (b)(b)回轉式回轉式 第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器u影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）煙塵的物理性質煙塵的物理性質 氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度 0.5aabb100()100bgb0.5abaga100()1000.182a1bb1a100()1000.5aabb100()100bgb0.5abaga100()1000.182a1bb1a100()100cd1/210.013(2.

21、291)PP第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器a. 直入切向進入式直入切向進入式 b. 蝸殼切向進入式蝸殼切向進入式 c. 軸向進入式軸向進入式四、結構形式四、結構形式進氣方式分進氣方式分 切向進入式切向進入式軸向進入式軸向進入式 第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器四、結構形式（續(xù)）四、結構形式（續(xù)）氣流組織分 回流式、直流式、平旋式和旋流式 多管旋風除塵器 由多個相同構造形狀和尺寸的小型旋風除塵器（又叫旋風子）組合在一個殼體內并聯(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 回流式多管旋風除塵器回流式多管旋風除塵器 第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器五、選擇除塵器的型式五、選擇除塵器

22、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 1225 m/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 12 pv1QAbhv第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵器旋風除塵器 旋風除塵器的比例尺寸3/A2/A5 . 2/A75. 1/AA3A2A5 . 2A75. 1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