第06章顆粒物污染控制技術課件

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計

了解目前除塵器的研究和發(fā)展情況第六章除塵裝置除塵裝置從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設備稱為除塵裝置

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除塵裝置從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設備稱為除塵裝置第一節(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這種除塵器構(gòu)造簡單、投資少、動力消耗低，除塵效率一般在40-90％之間，是國內(nèi)常用的一種除塵設備常用的有：重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器第一節(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

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重力沉降室

適用于捕集密度大、顆粒大的粉塵，特別是磨損性很強的粉塵優(yōu)點構(gòu)造簡單、造價低、耗能小、便于維護管理可以處理高溫氣體：處理最高煙氣溫度一般為350-550℃，其阻力一般為50-130Pa

缺點沉降室體積較大，除塵效率較低（一般40-60％）只能去除大于40-50μm的大顆粒，一般作為預除塵器使用

層流式和湍流式兩種重力沉降室適用于捕集密度大、顆粒大的粉塵，特別是磨損層流式重力沉降室假定通過沉降室斷面的水平氣流分布是均勻的，并呈層流狀態(tài)；沉降室入口斷面上，顆粒分布是均勻的，且在氣流流動方向上，塵粒和氣流具有同一速度；忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用；縱剖面示意圖層流式重力沉降室假定縱剖面示意圖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)的停留時間在t時間內(nèi)粒子的沉降距離該粒子的除塵效率層流式重力沉降室沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為層流式重力沉降室對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin？層流式重力沉降室對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕討論你覺得下面關于增加粉塵被捕獲率的措施，哪些是有效的？（1）除塵室加長；（2）減小除塵室高度；（3）將除塵室做得更寬；（4）除塵室內(nèi)增設多層隔板；（5）將除塵室向上傾斜放置；（6）將除塵室向下傾斜放置。討論根據(jù)分級除塵效率公式，（1）在其他條件不變的情況下，延長除塵室長度L，則顆粒停留時間延長，沉降距離增加，分級除塵效率和總效率都會提高；（2）減少除塵室高度，則在沉降距離不變的情況下，更多的顆粒被捕獲，因此提高了分級效率和總效率。（3）將除塵室做寬，除塵器截面積增加，相同氣體流量時，氣流速度更慢，在除塵器內(nèi)停留時間更長，除塵效率增加；（4）除塵器內(nèi)增加水平隔板，相當于把除塵高度縮短，則在沉降距離不變的情況下，增加了除塵效率；（5）將除塵室向上傾斜，則在氣流仍然保持水平的條件下，使相同顆粒沉降所需要的沉降距離逐漸減少，有利于提高除塵效率；（6）將除塵室向下傾斜，相同顆粒所需要的沉降距離逐漸增加，則除塵效率減少。根據(jù)分級除塵效率公式，層流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途徑沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.2～2.0m/s，常取0.3~0.5m/s不同粉塵的最高允許氣流速度

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層流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途徑不同粉塵的最高允許氣層流式重力沉降室─多層沉降室

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)

多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板層流式重力沉降室─多層沉降室多層沉降室：使沉降高度減少為層流式重力沉降室─多層沉降室

多層沉降室：考慮清灰問題，一般隔板數(shù)在3以下。層流式重力沉降室─多層沉降室多層沉降室：考慮清灰問題，一層流式重力沉降室─多層沉降室注意清灰比較困難，因此，不宜處理高濃度的含塵氣體，且要設置清掃刷，定期掃灰或用水清洗隔板之間的間距很小時，易引起二次揚塵，一般不小于40mm在處理高溫煙氣時，應考慮防止隔板變形的措施層流式重力沉降室─多層沉降室注意重力沉降室設計①根據(jù)給定的密度和粒徑計算出沉降速度②根據(jù)粉塵的特點確定沉降室內(nèi)氣流流動速度③根據(jù)現(xiàn)場情況確定沉降室高度H（或?qū)挾萕）④計算沉降室的長度L和寬度W（或高度H）重力沉降室設計①根據(jù)給定的密度和粒徑計算出沉降速度重力沉降室設計注意事項①氣流速度盡可能選低些，以保持接近層流狀態(tài)②為保證沉降室橫斷面上氣流分布均勻，一般將進氣管設計成漸擴管形。③用于凈化高溫煙氣，由于熱壓作用，沉降室的進出口位置應低些重力沉降室設計注意事項①氣流速度盡可能選低些，以保持接近層例題某石棉廠擬建一臺重力沉降室凈化含石棉塵的氣體。原始的設計條件為：待凈化的石棉塵氣量：Q=3000m3/h；石棉塵氣體的溫度為：T=20℃；石棉塵的真密度為：ρp=2200kg/m3；在車間附近可建造重力沉降室用地的條件為：長10m，寬2m，空間不受限制。要求對dp>30μm的石棉塵凈化效率達到100%。例題某石棉廠擬建一臺重力沉降室凈化含石棉塵的氣體。原始的設計慣性除塵器機理沉降室內(nèi)設置各種形式的擋板，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

特點可用于處理高溫氣體為了提高效率，可在擋板上淋水，形成水膜（濕式慣性除塵器）慣性除塵器機理慣性除塵器分離機理示意圖慣性除塵器分離機理示意圖慣性除塵器應用一般凈化密度和粒徑較大或熾熱狀態(tài)的金屬或礦物性粉塵，對于黏結(jié)性和纖維性粉塵，易堵塞而不宜采用凈化效率不高，在50%-70%，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100～1000Pa制約慣性除塵器效率提高的主要原因是“二次揚塵”現(xiàn)象，因此現(xiàn)有的慣性除塵器的設計流速通常不超過15m/s慣性除塵器應用慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式－氣流沖擊擋板捕集較粗粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式慣性除塵裝置慣性除塵器反轉(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多層隔板型慣性除塵器反轉(zhuǎn)式－改變氣流方向捕集較細粒子反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置慣性除塵器彎管型、百葉窗型反轉(zhuǎn)式慣性除塵器和沖擊式慣性除塵器一樣，常用于煙道除塵塔型除塵裝置主要用于煙霧分離，它能捕集幾個微米粒徑的霧滴，為了進一步提高捕集更細小霧滴的捕集效率，可在凈化氣體出口端，塔的頂部裝設一層填料層性能：沖擊式除塵器，沖擊擋板的氣流速度愈大，流出裝置的凈化氣體的氣流速度愈低，粉塵的攜帶量就越小，捕集效率就愈高對于反轉(zhuǎn)式除塵器，氣流轉(zhuǎn)換力的曲率半徑愈小，就愈能分離細小塵粒慣性除塵器彎管型、百葉窗型反轉(zhuǎn)式慣性除塵器和沖擊式慣性除塵器旋風除塵器利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置特點用來分離粒徑大于5-10μm以上的顆粒物。工業(yè)上已有100多年的歷史。結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，投資低，操作維修方便，壓力損失較大，動力消耗也較大，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。效率80%左右，捕集<5μm顆粒的效率不高，一般作預除塵用。旋風除塵器利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風除塵器是由進氣管、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

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

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旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風除塵器是由進氣旋風除塵器氣流與塵粒的運動旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）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，最后到達排出管下端，被上升的內(nèi)旋流帶走，從排出管排出—細塵逃逸問題外旋流在運動到錐體下部向上折轉(zhuǎn)時帶走灰斗中的粉塵—二次返混問題氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度旋風除塵器氣流與塵粒的運動旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）旋風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)，由實驗確定，一般n=0.5~0.8，也可由下式估算內(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

旋風除塵器切向速度旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布

旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布旋風除塵器徑向速度

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

旋風除塵器徑向速度旋風除塵器旋風除塵器的壓力損失

：局部阻力系數(shù)

A：旋風除塵器進口面積

局部阻力系數(shù)旋風除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ5.36.58.05.8旋風除塵器旋風除塵器的壓力損失旋風除塵器型式XLTX旋風除塵器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(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旋風除塵器旋風除塵器的壓力損失旋風除塵器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

在交界面上，離心力FC，阻力FD

若

FC>FD

，顆粒移向外壁若

FC<FD，顆粒進入內(nèi)渦旋當

FC=FD時，有50%的可能進入外渦旋，即除塵效率為50%

旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率（續(xù)）對于球形Stokes粒子分割粒徑dc確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率

另一種經(jīng)驗公式旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率（續(xù)）旋風除塵器例題：已知XZT一90型旋風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）計算旋風除塵器例題：已知XZT一90型旋風除塵器在選取入口速度v旋風除塵器例題（續(xù)）根據(jù)式（6－16）

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

二次效應－被捕集的粒子重新進入氣流在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應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除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應。旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（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。因此，通常取D在150mm～1000mm。氣量過大，并聯(lián)組合。

排出管直徑愈小分割直徑愈小，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。

錐體適當加長，對提高除塵效率和降低阻力均有利，但需要和筒體高度一起綜合考慮。常用的錐體高度為（1～3）D，多為2D左右。而錐體和筒體的總高度多?。?～4）D，不超過5D為宜。旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸特征長度（naturallength）-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。排塵口直徑d一般為（0.7~1）de

。d過小會影響粉塵沉降，再次被上升氣流帶走，同時易被粉塵堵塞，特別是黏性粉塵。旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）旋風除塵器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(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旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）比例變化性能趨向投資旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）除塵器下部的嚴密性在不漏風的情況下進行正常排灰

鎖氣器(a)雙翻板式(b)回轉(zhuǎn)式

旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）鎖氣器(a)雙翻旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）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

PP旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）PP旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）操作變量提高煙氣入口流速，旋風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

旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式旋風除塵器結(jié)構(gòu)形式進氣方式分

切向進入式軸向進入式

a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式第06章顆粒物污染控制技術課件旋風除塵器結(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

多管旋風除塵器

由多個相同構(gòu)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(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

回流式多管旋風除塵器

旋風除塵器結(jié)構(gòu)形式（續(xù)）回流式多管旋風除塵器多管旋風除塵器效率高、處理氣量大、有利于布置和煙道連接方便等特點，但是對旋風子制造、安裝和裝配的質(zhì)量要求較高。目前國內(nèi)定型生產(chǎn)的多管除塵器的旋風子筒體直徑有150mm和250mm兩種，管數(shù)有9、12和16三種。多管旋風除塵器效率高、處理氣量大、有利于布置和煙道連接方便等旋風除塵器的選擇設計收集設計資料1、處理氣體量2、氣體性質(zhì)種類、成分、溫度、濕度、密度、粘度、壓力、露點、毒性、腐蝕性及燃燒爆炸性等3、粉塵性質(zhì)種類、成分、粒徑分布、濃度、密度、比電阻、含水率、潤濕性、吸濕性、粘附性及燃燒爆炸性4、凈化要求凈化效率、壓力損失、廢氣排放標準及環(huán)境質(zhì)量標準等5、裝置的經(jīng)濟性包括裝置占地面積在內(nèi)的設備費和運行費，以及安裝費、設備使用壽命和回收綜合利用情況等。旋風除塵器的選擇設計收集設計資料旋風除塵器的設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，合理選擇除塵器形式

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

由進口截面積A和入口寬度b及高度h確定各部分幾何尺寸

旋風除塵器的設計選擇除塵器的型式旋風除塵器的設計旋風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）旋風除塵器的設計旋風除塵器的比例尺寸尺寸名稱XLP/AXLP第06章顆粒物污染控制技術課件旋風除塵器的設計也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應遵循以下原則

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，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；旋風除塵器的設計也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應遵循以下原則旋風除塵器的設計例題：

已知煙氣處理量Q=5000m3/h，煙氣密度ρ=1.2kg/m3，允許壓力損失為900Pa。若選用XLP/B型旋風除塵器，試求其主要尺寸。解：由式（6－26）根據(jù)表6－1，ζ＝5.8

v1

的計算值與表6－3的氣速與壓力降基本數(shù)據(jù)一致。參考XLP/B品系列；取D=700mm，旋風除塵器的設計例題：已知煙氣處理量Q=5000m3/h，演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！

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計

了解目前除塵器的研究和發(fā)展情況第六章除塵裝置除塵裝置從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設備稱為除塵裝置

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除塵裝置從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設備稱為除塵裝置第一節(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這種除塵器構(gòu)造簡單、投資少、動力消耗低，除塵效率一般在40-90％之間，是國內(nèi)常用的一種除塵設備常用的有：重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器第一節(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

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重力沉降室

適用于捕集密度大、顆粒大的粉塵，特別是磨損性很強的粉塵優(yōu)點構(gòu)造簡單、造價低、耗能小、便于維護管理可以處理高溫氣體：處理最高煙氣溫度一般為350-550℃，其阻力一般為50-130Pa

缺點沉降室體積較大，除塵效率較低（一般40-60％）只能去除大于40-50μm的大顆粒，一般作為預除塵器使用

層流式和湍流式兩種重力沉降室適用于捕集密度大、顆粒大的粉塵，特別是磨損層流式重力沉降室假定通過沉降室斷面的水平氣流分布是均勻的，并呈層流狀態(tài)；沉降室入口斷面上，顆粒分布是均勻的，且在氣流流動方向上，塵粒和氣流具有同一速度；忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用；縱剖面示意圖層流式重力沉降室假定縱剖面示意圖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)的停留時間在t時間內(nèi)粒子的沉降距離該粒子的除塵效率層流式重力沉降室沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為層流式重力沉降室對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin？層流式重力沉降室對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕討論你覺得下面關于增加粉塵被捕獲率的措施，哪些是有效的？（1）除塵室加長；（2）減小除塵室高度；（3）將除塵室做得更寬；（4）除塵室內(nèi)增設多層隔板；（5）將除塵室向上傾斜放置；（6）將除塵室向下傾斜放置。討論根據(jù)分級除塵效率公式，（1）在其他條件不變的情況下，延長除塵室長度L，則顆粒停留時間延長，沉降距離增加，分級除塵效率和總效率都會提高；（2）減少除塵室高度，則在沉降距離不變的情況下，更多的顆粒被捕獲，因此提高了分級效率和總效率。（3）將除塵室做寬，除塵器截面積增加，相同氣體流量時，氣流速度更慢，在除塵器內(nèi)停留時間更長，除塵效率增加；（4）除塵器內(nèi)增加水平隔板，相當于把除塵高度縮短，則在沉降距離不變的情況下，增加了除塵效率；（5）將除塵室向上傾斜，則在氣流仍然保持水平的條件下，使相同顆粒沉降所需要的沉降距離逐漸減少，有利于提高除塵效率；（6）將除塵室向下傾斜，相同顆粒所需要的沉降距離逐漸增加，則除塵效率減少。根據(jù)分級除塵效率公式，層流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途徑沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.2～2.0m/s，常取0.3~0.5m/s不同粉塵的最高允許氣流速度

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層流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途徑不同粉塵的最高允許氣層流式重力沉降室─多層沉降室

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)

多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板層流式重力沉降室─多層沉降室多層沉降室：使沉降高度減少為層流式重力沉降室─多層沉降室

多層沉降室：考慮清灰問題，一般隔板數(shù)在3以下。層流式重力沉降室─多層沉降室多層沉降室：考慮清灰問題，一層流式重力沉降室─多層沉降室注意清灰比較困難，因此，不宜處理高濃度的含塵氣體，且要設置清掃刷，定期掃灰或用水清洗隔板之間的間距很小時，易引起二次揚塵，一般不小于40mm在處理高溫煙氣時，應考慮防止隔板變形的措施層流式重力沉降室─多層沉降室注意重力沉降室設計①根據(jù)給定的密度和粒徑計算出沉降速度②根據(jù)粉塵的特點確定沉降室內(nèi)氣流流動速度③根據(jù)現(xiàn)場情況確定沉降室高度H（或?qū)挾萕）④計算沉降室的長度L和寬度W（或高度H）重力沉降室設計①根據(jù)給定的密度和粒徑計算出沉降速度重力沉降室設計注意事項①氣流速度盡可能選低些，以保持接近層流狀態(tài)②為保證沉降室橫斷面上氣流分布均勻，一般將進氣管設計成漸擴管形。③用于凈化高溫煙氣，由于熱壓作用，沉降室的進出口位置應低些重力沉降室設計注意事項①氣流速度盡可能選低些，以保持接近層例題某石棉廠擬建一臺重力沉降室凈化含石棉塵的氣體。原始的設計條件為：待凈化的石棉塵氣量：Q=3000m3/h；石棉塵氣體的溫度為：T=20℃；石棉塵的真密度為：ρp=2200kg/m3；在車間附近可建造重力沉降室用地的條件為：長10m，寬2m，空間不受限制。要求對dp>30μm的石棉塵凈化效率達到100%。例題某石棉廠擬建一臺重力沉降室凈化含石棉塵的氣體。原始的設計慣性除塵器機理沉降室內(nèi)設置各種形式的擋板，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

特點可用于處理高溫氣體為了提高效率，可在擋板上淋水，形成水膜（濕式慣性除塵器）慣性除塵器機理慣性除塵器分離機理示意圖慣性除塵器分離機理示意圖慣性除塵器應用一般凈化密度和粒徑較大或熾熱狀態(tài)的金屬或礦物性粉塵，對于黏結(jié)性和纖維性粉塵，易堵塞而不宜采用凈化效率不高，在50%-70%，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100～1000Pa制約慣性除塵器效率提高的主要原因是“二次揚塵”現(xiàn)象，因此現(xiàn)有的慣性除塵器的設計流速通常不超過15m/s慣性除塵器應用慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式－氣流沖擊擋板捕集較粗粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式慣性除塵裝置慣性除塵器反轉(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多層隔板型慣性除塵器反轉(zhuǎn)式－改變氣流方向捕集較細粒子反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置慣性除塵器彎管型、百葉窗型反轉(zhuǎn)式慣性除塵器和沖擊式慣性除塵器一樣，常用于煙道除塵塔型除塵裝置主要用于煙霧分離，它能捕集幾個微米粒徑的霧滴，為了進一步提高捕集更細小霧滴的捕集效率，可在凈化氣體出口端，塔的頂部裝設一層填料層性能：沖擊式除塵器，沖擊擋板的氣流速度愈大，流出裝置的凈化氣體的氣流速度愈低，粉塵的攜帶量就越小，捕集效率就愈高對于反轉(zhuǎn)式除塵器，氣流轉(zhuǎn)換力的曲率半徑愈小，就愈能分離細小塵粒慣性除塵器彎管型、百葉窗型反轉(zhuǎn)式慣性除塵器和沖擊式慣性除塵器旋風除塵器利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置特點用來分離粒徑大于5-10μm以上的顆粒物。工業(yè)上已有100多年的歷史。結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，投資低，操作維修方便，壓力損失較大，動力消耗也較大，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。效率80%左右，捕集<5μm顆粒的效率不高，一般作預除塵用。旋風除塵器利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風除塵器是由進氣管、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

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

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旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風除塵器是由進氣旋風除塵器氣流與塵粒的運動旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）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，最后到達排出管下端，被上升的內(nèi)旋流帶走，從排出管排出—細塵逃逸問題外旋流在運動到錐體下部向上折轉(zhuǎn)時帶走灰斗中的粉塵—二次返混問題氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度旋風除塵器氣流與塵粒的運動旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）旋風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)，由實驗確定，一般n=0.5~0.8，也可由下式估算內(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

旋風除塵器切向速度旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布

旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布旋風除塵器徑向速度

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

旋風除塵器徑向速度旋風除塵器旋風除塵器的壓力損失

：局部阻力系數(shù)

A：旋風除塵器進口面積

局部阻力系數(shù)旋風除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ5.36.58.05.8旋風除塵器旋風除塵器的壓力損失旋風除塵器型式XLTX旋風除塵器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(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旋風除塵器旋風除塵器的壓力損失旋風除塵器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

在交界面上，離心力FC，阻力FD

若

FC>FD

，顆粒移向外壁若

FC<FD，顆粒進入內(nèi)渦旋當

FC=FD時，有50%的可能進入外渦旋，即除塵效率為50%

旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率（續(xù)）對于球形Stokes粒子分割粒徑dc確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率

另一種經(jīng)驗公式旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率（續(xù)）旋風除塵器例題：已知XZT一90型旋風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）計算旋風除塵器例題：已知XZT一90型旋風除塵器在選取入口速度v旋風除塵器例題（續(xù)）根據(jù)式（6－16）

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

二次效應－被捕集的粒子重新進入氣流在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應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除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應。旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（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。因此，通常取D在150mm～1000mm。氣量過大，并聯(lián)組合。

排出管直徑愈小分割直徑愈小，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。

錐體適當加長，對提高除塵效率和降低阻力均有利，但需要和筒體高度一起綜合考慮。常用的錐體高度為（1～3）D，多為2D左右。而錐體和筒體的總高度多?。?～4）D，不超過5D為宜。旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸特征長度（naturallength）-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。排塵口直徑d一般為（0.7~1）de

。d過小會影響粉塵沉降，再次被上升氣流帶走，同時易被粉塵堵塞，特別是黏性粉塵。旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）旋風除塵器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(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旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）比例變化性能趨向投資旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）除塵器下部的嚴密性在不漏風的情況下進行正常排灰

鎖氣器(a)雙翻板式(b)回轉(zhuǎn)式

旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）鎖氣器(a)雙翻旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）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

PP旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）PP旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）操作變量提高煙氣入口流速，旋風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

旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式旋風除塵器結(jié)構(gòu)形式進氣方式分

切向進入式軸向進入式

a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式第06章顆粒物污染控制技術課件旋風除塵器結(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

多管旋風除塵器

由多個相同構(gòu)造形狀和尺寸的