大氣污染控制工程第4章機械式除塵器

第四章機械式除塵器重力沉降室慣性(guànxìng)除塵器旋風除塵器共五十三頁機械式除塵器重力沉降室通過重力作用使塵粒從氣流中分離的一種除塵裝置。含塵氣流進入重力沉降室后，由于擴大(kuòdà)了流動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備。共五十三頁簡單的重力(zhònglì)沉降室重力沉降室主要優(yōu)點是結構簡單、造價低廉、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60一80％，但對小于5m的粉塵凈化效率幾乎等于0。共五十三頁沖擊式慣性除塵(chúchén)裝置a－單級型b－多級型共五十三頁反轉式慣性除塵裝置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。共五十三頁普通(pǔtōng)旋風除塵器的結構及內(nèi)部氣流旋風除塵器對小直徑、高阻力的旋風除塵器離心力比重力(zhònglì)大2500倍。對大直徑、低阻力旋風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，主要有離心式旋風除風器、離心式旋流除塵器和離心式動力除塵器。共五十三頁共五十三頁重力(zhònglì)沉降室簡單的重力(zhònglì)沉降室共五十三頁共五十三頁重力(zhònglì)沉降室重力沉降(chénjiàng)室

▼通過重力作用使塵粒從氣流中分離的一種除塵裝置。

▼含塵氣流進入重力沉降室后，由于擴大了流動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。共五十三頁重力(zhònglì)沉降室層流式重力沉降室

▼設沉降室的長、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)的停留時間：

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

▼當時，粒子的分級除塵效率：

▼總除塵效率：共五十三頁重力(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)的擾動會引起粒子運動速度和方向發(fā)生偏差及返混現(xiàn)象，工程上對上述公式進行(jìnxíng)修正：

共五十三頁重力(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)增加沉降室長度降低沉降室高度

▼多層沉降室n－隔板層數(shù)。共五十三頁重力(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重力(zhònglì)沉降室湍流(tuānliú)式重力沉降室

粒子的分級除塵效率為共五十三頁慣性(guànxìng)除塵器慣性除塵器的除塵機理為了改善(gǎishàn)沉降室的除塵效果，可在沉降室內(nèi)設置各種形式的擋板，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。慣性除塵器的結構形式

▼沖擊式：捕集較粗的粒子

▼反轉式：捕集較細的粒子

共五十三頁慣性(guànxìng)除塵器慣性(guànxìng)除塵器的分離機理共五十三頁慣性(guànxìng)除塵器沖擊式慣性(guànxìng)除塵裝置a－單級型b－多級型共五十三頁慣性(guànxìng)除塵器反轉式慣性除塵(chúchén)裝置a－彎管型b－百葉窗型c－多層隔板型共五十三頁慣性(guànxìng)除塵器慣性除塵器的應用

▼多用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵；

▼不宜凈化粘結性粉塵和纖維性粉塵；

▼多用于多級除塵器中的第一級除塵，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共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風除塵器的工作原理普通的旋風除塵器由進氣管、筒體、錐體和排氣筒等組成。含塵氣流進入旋風除塵器后，沿外壁由上向下作旋轉運動，同時有少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域(qūyù)。當旋轉氣流的大部分達到錐體底部后，轉而向上沿軸心旋轉，最后經(jīng)排出管排出。氣流作旋轉運動時，塵粒在離心力作用下逐步移向外壁，到達外壁的塵粒在氣流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風除塵器的工作原理

▼旋風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)的運動分解切向速度徑向速度軸向速度共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器普通旋風除塵器的結構及內(nèi)部(nèibù)氣流共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風(xuànfēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器切向速度

▼外旋流的切向速度:準自由渦（分界面以外(yǐwài)）內(nèi)旋流的切向速度:強制渦（分界面以內(nèi)）

n－渦流指數(shù)，n≤1；D－旋風除塵器的直徑，m；T－氣體的溫度，K。ω－氣流的旋轉角速度。共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器徑向速度根據(jù)塔林登（TerLinden）的測量結果，近似的認為外渦氣流均勻的經(jīng)過內(nèi)、外渦旋的交界圓柱面進入內(nèi)渦旋，認為氣流通過圓柱面時的平均速度就是(jiùshì)外渦旋氣流的平均徑向速度：Q－旋風除塵器處理氣量，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。共五十三頁旋風(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，軸心處靜壓為負壓，直至錐體底部均處于負壓狀態(tài)。共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風除塵器的除塵效率在旋風除塵器內(nèi)，粒子的沉降主要取決于離心力Fr和向心運動氣流(qìliú)作用于塵粒上的阻力FD。

▼當Fr﹥FD

時，粒子在離心力的推動下移向外壁而被捕集；

▼當Fr﹤FD

時，粒子在向心氣流的帶動下進入內(nèi)渦旋，之后由排氣筒排出；

▼當Fr

＝FD

時，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。

共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器分割粒徑當Fr

＝Fc

時，處于平衡狀態(tài)的粒子有50%的可能進入(jìnrù)內(nèi)渦旋，也有50%的可能移向外壁，它的除塵效率為50%，此時的粒徑稱為分割粒徑。共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風(xuànfēng)除塵器的分級效率經(jīng)驗公式共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風除塵器的壓力(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)。共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風除塵器型式XLTXLT/AXLP/AXLP/Bξ5.36.58.05.8在缺少(quēshǎo)實驗數(shù)據(jù)時，可用一下式估算ξ

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

▼二次效應控制：通過環(huán)狀霧化器將水噴啉在旋風除塵器的內(nèi)壁上。

▼比例尺寸

de

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

▼煙塵的物理性質(zhì)氣體的密度和粘度塵粒的大小和比重煙氣的含塵濃度

共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器影響旋風除塵器的因素(yīnsù)

▼煙塵的物理性質(zhì)壓力損失與含塵量之間的關系

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

▼操作變量除塵效率與處理氣量(qìliàng)之間的關系：除塵效率最大時入口速度的經(jīng)驗公式：共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風(xuànfēng)除塵器的結構型式

▼按進氣方式：切向進入式軸向進入式

▼按氣流組織：回流式直流式平旋式旋流式

▼多管旋風除塵器共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風(xuànfēng)除塵器進口型式示意圖a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式

共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器回流(huíliú)式多管旋風除塵器共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風除塵器的設計選型

▼選擇旋風除塵器的型式；

▼確定進口速度v；

▼確定旋風除塵器的進口截面積A、入口(rùkǒu)寬度b、高度a；

▼確定各部分的幾何尺寸。共五十三頁旋風除塵器的設計(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，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共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器旋風除塵發(fā)級效率(xiàolǜ)曲線共五十三頁旋風(xuànfēng)除塵器鎖氣器a.雙翻板式(bǎnshì)

b.回轉式

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

▼顆粒重力FG

▼流體浮力FB

▼流體阻力(zǔlì)

FD三力的平衡關系：共五十三頁重