第六章 除尘装置
大气污染控制工程：第六章 除尘装置-4
四、湿式除尘器
5. 文丘里洗涤器
➢ 几何尺寸
• 扩散管的扩散角α2一般为5o-7o • 出口管的直径D2按与其相联的除雾器要求的气速确定 • 由于扩散管后面的直管道还具有凝聚和恢复压力的作用，
一般设1-2m长的连接管，再接除雾器。 36
四、湿式除尘器
5. 文丘里洗涤器
➢ 几何尺寸
• 收缩管和扩散管的长度L1及L2由下面的式子决定
duD dt
3gCD 4LdD
L (vg
uD )2
–
因为
duD dt
uD
duD dx
，所以
duD dx
3 g CD 4LdDuD
L (vg
uD )2
– x=0，uD =0， 当L足够长时，液滴速度将近似等于喉管内 – x=L，uD =uDL 的气流速度vT，积分得到:
P
2
LT
QL QG
P
1.03103T2
– 喷雾塔洗涤器 – 旋风洗涤器 – 文丘里洗涤器 – 自激喷雾洗涤器 – 板式洗涤器 – 填料洗涤器 – 机械诱导喷雾洗涤器
4
四、湿式除尘器
1. 概述
➢ 湿式除尘器的特点
• 在耗用相同能耗时，除尘效率 • 排出的污水污泥需要处理，
比干式机械除尘器高
澄清的洗涤水应重复回用
• 可处理高温、高湿气流、高比 电阻粉尘及易燃易爆的含尘气 体
• 由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱 • 可单独使用，也可作为文丘里洗涤器之后的脱水器 • 入口气速15~45m/s，适用于处理烟气量大，含尘浓
度高的场合 • 可采用比喷雾塔更细的喷嘴 • 压力损失大，能耗高，造价高
23
四、湿式除尘器
王书肖 大气污染控制工程 第六章
v 排出管以下部分的长度与特征长度相近 v 锥体和筒体的总高度不应大于筒体直径 D 的 5 倍
三、影响旋风除尘器内的因素
➢ 除尘器下部的严密性
v 在不漏风的情况下进行正常排灰 v 可以采用双翻版式或回转式的锁气器，从而保证除尘器下部的严密性。
二、旋风除尘器内的除尘效率
➢对于球形Stokes粒子
分割粒径
dc愈小，说明除尘效率越高，性能愈好
dc确定后，Leith一Licht模式计算其它粒子的分级效率
另一种经验公式：
二、旋风除尘器内的除尘效率
旋风除尘器除尘效率-粒径曲线
三、影响旋风除尘器内的因素
二次效应：被捕集粒子的重新进入气流
比例尺寸：高效旋风除尘器的各个部件都有一定的尺寸比例，这些比例 尺寸 关系的变动，都会影响旋风除尘器的效率和压力损失。 v 为获得最佳的除尘效率，一般取排出管直径
四、旋风除尘器的压力损失
➢ 压力损失公式:
ξ——局部阻力系数；
A——旋风除尘器进口面积
旋风除尘器型式
XLT
ξ
5.3
XLT/A Βιβλιοθήκη .5XLP/A 8.0XLP/B 5.8
v 相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相 似放大或缩小，压力损失基本不变 v v 2000Pa
➢ 缺点：
v 体积大 v 效率低 v 仅作为高效除尘器的预除尘
装置，除去较大和较重的粒 子
第六章 除尘装置
6-2 旋风除尘器
旋风除尘器
使含尘气流作旋转运动，在离心力作用下使尘粒从气流中分离捕 集下来的装置。
一、旋风除尘器内的气流运动
第六章除尘装置3 李丹.
任何一点的流速不得超过该断面平均流速的 40%；
在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差 25%。
气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV。气流均匀分布时， 除尘器的通过率为P0；气流分布不均匀时，通过率约为 P P0 FV 。
气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV
ai di dx Fu i
将其由除尘器入口(含尘浓度为 1) ) 进行积分，同 i 到出口(含尘浓度为 2 i 时FU=Q,aL=A:
ai d dx Fu C1i A 2i i ln Q 1i
则理论分级捕集效率：
C2 i
2i A i 1 1 exp( i ) 1i Q
器性能，但投资增加； 电场分组数的确定必须考虑效率和投资两方面因素。
气流分布板
电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响； 为减少涡流，保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变
径管内应设气流分布板；
最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆 型分布板，而以多孔板使用最为广泛；通常采用厚度为3-3.5mm的钢板， 孔径为30-50mm，分布板层数为2-3层。 对气流分布的具体要求是：
状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等； 在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据。
高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响
高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降； 低于1010Ω/cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响； 当比电阻介于1010～1011Ω/cm之间时，火花率增加，操作电压降低； 当高于1011Ω/cm时，集尘板粉尘层内会出现电火花，产生明显反电 晕。反电晕的产生导致电晕电流密度大大降低，进而严重干扰粒子荷 电和捕集。
第六章 颗粒污染物控制技术基础和除尘装置
粉尘的荷电性和导电性
粉尘的荷电性 ➢ 天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷 ➢ 荷电因素－电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电 子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷 电 ➢ 天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10 ➢ 荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加， 且与化学组成有关
第三节 湿式除尘器
使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的 惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置
可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱 除气态污染物
高能和低能湿式除尘器
➢ 低能湿式除尘器的压力损失为0.2～1.5kPa，对10μm以上粉尘的净 化效率可达90％～95%
➢ 存在能量足够的火源
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第三节 净化装置的性能
评价净化装置性能的指标 ➢ 技术指标
✓ 处理气体流量：处理气体能力大小 ✓ 净化效率：装置净化污染物效果 ✓ 压力损失：装置能耗大小
➢ 经济指标
✓ 设备费 ✓ 运行费 ✓ 占地面积
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净化装置技术性能的表示方法
处理气体流量
QN
1 2
(Q 1N
Q2N )
旋风除尘器气流与尘粒的运动
旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）
➢到达外壁的尘粒在气流和重力共同作 用下沿壁面落入灰斗
➢上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速 旋转时，一部分气流带着细小的尘粒 沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿 排出管外壁旋转向下，最后从排出管 排出
第二节 电除尘器
旋风除尘器对于 dp < 5μm的粒子效率低，必须借助外力 （电场力等）捕集更小的粒子
电除尘器的工作原理
正极是收集极
荷电粒子
大气污染控制工程课件06-3除尘装置
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四、旋风水膜除尘器
喷雾沿切向喷向筒壁， 使壁面形成一层很薄的 不断下流的水膜
含尘气流由筒体下部导 入，旋转上升，靠离心 力甩向壁面的粉尘为水 膜所粘附，沿壁面流下 排走
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四、旋风洗涤器
旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5～1.5kPa，可 以下式进行估算
E t E G E L 3 6 1 0 0 ( P G P L Q Q G L )(k W h /1 0 0 0 m 3 气 体 ）
ΔPG: 气体压力损失，Pa PL: 液体入口压力，Pa QL,QG: 液体和气体流量，m3/s
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2.接触功率与除尘效率
除尘效率
1eNt
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文丘里洗涤器
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五、文丘里洗涤器
1.除尘过程
含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐 渐转变为动能
在喉管入口处，气速达到最大，一般为50～180m/s 洗涤液 （一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴
被高速气流雾化和加速
充分的雾化是实现高效除尘的基本条件
可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它
们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电 阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体 在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些 气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用
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湿式除尘器的缺点
排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用 净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度
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除尘装置
第六章 除尘装置第一节 机械式除尘器一 重力沉降室—最简单的除尘器1．定义：通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置2．结构及工作原理：结构：原理：含尘气体由断面较小的风管进入重力沉降室后，由于流动截面积扩大，使气流速度大大降低，气流为层流，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。
3．层流式重力沉降室的设计计算假设：①通过重力沉降室断面的水平气流的速度V 分布式均匀的，呈层流状态；②入口断面上粉尘分布均匀，即每个颗粒以自己的末端沉降速度沉降，互不影响；③在水平方向上尘粒和气流速度相等为v 0，在垂直方向上，以末端沉降速度沉降u s 沉降，忽略流体浮力，只受重力和流体阻力的作用。
假定：①沉降室内气流为活塞流，流速为v o ，流动状态为层流：同一截面的粒子不混合；②气流进入沉降室时，颗粒均匀分布气流中；③粒子速度：v 水平=v o ，粒子与气流具有相同速度；V 垂直=u s ，只受F G ,F D ,忽略F B ;设沉降室的长、宽、高分别为L 、W 、H ，处理烟气量为Q （m 3/s ）（1）气流在沉降室内的停留时间t ； QLWH v L t ==0 （2）在t 时间内粒子的沉降距离为：QLWH u v L u t u h s s s c ===0 （3）该粒子的分级除尘效率及总效率a 若h C <H ，只有在高度h C 以下进入沉降室的粒子才能沉降，部分去除 分级除尘效率：Q LW u H v L u H h s s c i ===0η 总效率：∑=ii g 1ηη b 若h C ≥H ，%100=i η对于stokes 粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ? 将μρ182gd u p p s =代入上式，可求出沉降室能100%捕集的最小粒径d min210min 1818⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡==LW g Q gL Hv d p p ρμρμ 注：上式是在理想状况下得到的，实际中常出现反混现象，工程上常用分级效率公式的一半作为实际分级效率，即21min 3636⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡==LW g Q gL Hu d p p ρμρμ，这样理论和实践更接近。
《大气污染控制工程》教案 第六章
第六章 除尘装置从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置或除尘器。
根据主要除尘机理，目前常用的除尘器可分为：(1)机械式除尘器；(2)电除尘器；(3)袋式除尘器(4)湿式除尘器等。
近年来为提高对微粒的捕集效率，陆续出现了综合几种除尘机制的一些新型除尘器，如通量力／冷凝(FF ／C)洗涤器，高梯度磁分离器、荷电袋式过滤器、荷电液滴洗涤器等。
下面分别介绍几种常用除尘装置的工作原理。
第一节 机械式除尘器机械式除尘器通常指利用质量力(重力、惯性力和离心力等)的作用使颗粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。
一、重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘起置，它的结构如图6－1所示。
含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气体流速大大降低．使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。
设计重力沉降室的模式有层流式和湍流式两种。
图6－1 简单的重力沉降室1．层流式重力沉降室沉降室设计的简单模式的假定是在沉降室内气流为校塞流，流动状态保持在层流范围内，颗粒均匀地分布在烟气中。
粒子的运动内两种速度组成。
在垂直方向，忽略气体的浮力，仅在重力和气体阻力的作用下，每个粒子以其沉降速度独立沉降，在烟气流动方向，粒子和气流具有相同的速度。
图6—2是这种沉降室纵截面的示意图。
图6－2 层流式重力沉降室纵断面图假定粒子沉降运动处于斯托克斯区域，则重力沉降室能100％捕集的最小粒子直径为2.湍流式重力沉降室重力沉降室设计的另一种模式是假定沉降室中气流为湍流状态，在垂直于气流方向的每个横断面上粒子完全混合，即各种粒径的粒子都均匀分布于气流中。
图6－3为湍流式重力沉降室内粒子分离示意图。
图6－3 湍流式重力沉降室粒子分离示意图降低沉降室内气体流速，降低沉降室高度和增加沉降室长度，可提高粉尘的沉降效率。
为提高沉降室沉降效率和容积利用率，从降低高度出发，出现了设有多成水平隔板的多层沉降室；从增大长度出发，设计出带有多块垂直挡板的沉降室。
第六章除尘装置
（一）惯性碰撞
• 含尘气体在运动过程中
与液滴相遇时，在液滴 前Xd米处，气流开始改 变方向，绕着液滴流动。 而惯性大的尘粒要继续 保持原有的直线运动。 尘粒脱离流线后，由于 空气的阻力，尘粒的惯 性运动速度不断下降，
从最初的 v0 一直下降
到等于零为止（或者和 液滴发生碰撞为止）。
第六章除尘装置
• 喷头的埋水深度 h0=20~30mm 。
除尘器阻力约为400~700Pa。
• 水浴除尘器可在现场用砖或钢筋混
凝土构筑，适合中小型工厂采用。
它的缺点是泥浆清理比较困 难。
第六章除尘装置
（二）自激式除尘器
• 含尘气体进入除尘器后转弯向下，冲激在液面上，
部分粗大的尘粒直接沉降的泥浆斗内。随后含尘气 体高速通过S型通道，激起大量水滴，使粉尘与水 滴充分接触。在正常情况下，除尘器阻力为 1500Pa左右，对5μm的粉尘，效率为93%。冲激 式除尘机组把除尘器和风机组合在一起，具有结构 紧凑、占地面积小，维护管理简单等优点。
同时，并非是液滴直径越小越好，过小将会随气 流一起运动。当液滴直径在补集粒径的150倍时最佳。
第六章除尘装置
（二）扩散 粒径在0.1μm左右时，扩散是尘粒运动的主要因
素。
当处理粉尘的粒径比较细小，在设计和选用湿式 除尘器或过滤式除尘器时，应有意识地利用扩散机 理。
第六章除尘装置
二、湿式除尘器的结构形式
工业通风与除尘
湿式除尘器
第六章除尘装置
湿式除尘器
湿式除尘器是通过含尘气体与液滴或液膜的接触 使尘粒从气流中分离的。
优点:结构简单，投资低，占地面积小，除尘效率 高，能同时进行有害气体的净化。它适宜处理有爆炸 危险或同时含有多种有害物的气体。
除尘装置习题及答案
第六章 除尘装置 习题6.1 在298K 的空气中NaOH 飞沫用重力沉降室收集。
沉降至大小为宽914cm ，高457cm ，长1219cm 。
空气的体积流速为1.2m 3/s 。
计算能被100%捕集的最小雾滴直径。
假设雾滴的比重为1.21。
6.2 直径为1.09m μ的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽20cm ，长50cm ，共18层，层间距0.124cm ，气体流速是8.61L/min ，并观测到其操作效率为64.9%。
问需要设置多少层可能得到80%的操作效率。
6.3 有一沉降室长7.0m ，高12m ，气速30cm/s ，空气温度300K ，尘粒密度2.5g/cm 3，空气粘度0.067kg/(kg.h)，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。
6.4 气溶胶含有粒径为0.63和0.83m μ的粒子（质量分数相等），以3.61L/min 的流量通过多层沉降室。
给出下列数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。
L=50cm ，3/05.1cm g =ρ，W=20cm ，h=0.129cm ，)./(000182.0s cm g =μ，n=19层。
已知气体粘度为2×10－5，颗粒比重为2.9，旋风除尘器气体入口速度为15m/s ，气体在旋风除尘器内的有效旋转圈数为5次；旋风除尘器直径为3m ，入口宽度76cm 。
6.6 某旋风除尘器处理含有4.58g/m 3灰尘的气流（s Pa ⋅⨯=-5105.2μ），其除尘总效率为90%。
粉尘分析试验得到下列结果。
1）作出分级效率曲线；2）确定分割粒径。
6.7 某旋风除尘器的阻力系数为9.9，进口速度15m/s ，试计算标准状态下的压力损失。
6.8 欲设计一个用于取样的旋风分离器，希望在入口气速为20m/s 时，其空气动力学分割直径为1m μ。
1）估算该旋风分离器的筒体外径；2）估算通过该旋风分离器的气体流量。
6.9 含尘气流用旋风除尘器净化，含尘粒子的粒径分布可用对数正态分布函数表示，且D m =20m μ，25.1=σ。
6 除尘装置-第一部分
(40106 ) 2 2670 9.81 us m / s 0.129m / s 5 18 181.8110
15
2 dp pg
一、机械除尘器
1、重力沉降室
重力沉降室的设计
[例] 用沉降室作为含尘气流的初级净化装置，粉尘真密度 为2670kg/m3，浓度为28.9g/m3，常温常压下的空气流量 为1800m3/h。试确定全部捕集40μm以上的颗粒时沉降室 的尺寸。
8
一、机械除尘器
1、重力沉降室
层流式重力沉降室
• 多层沉降室：使沉 降高度减少为原来 的1/(n+1)，其中n为 水平隔板层数
i
u s LW (n 1) Q
• 考虑清灰的问题， 一般隔板数在3以下
9
一、机械除尘器
1、重力沉降室
湍流式重力沉降室
• 垂直混合湍流模式：假定沉降室中气流处于湍流状态， 垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合 • 宽度为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流 过dx距离的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将 沉降而除去
• 三种模式的分级效率均可用
i hc u L s H v 0H
us L ) v 0H
(
u s L 1/ 2 ) v0 H
归一化
i 1 exp(
i
us L / v 0 H 1 us L / v 0 H
图6－4 重力沉降室归一化的分级效率曲线 a层流－无混合 b湍流一垂直混合 c湍流一完全混合
1 0.3 n 1 d T 0.14 p n 1 1 0.67 D i 1 exp 0.693 d 283 c
大气污染控制工程第六章电除尘器
电除尘器的性能参数
处理风量
表示电除尘器处理气体能力，单 位为立方米/小时（m³/h）。
除尘效率
表示电除尘器除去粉尘的效率 ，通常以百分数表示。
阻力
表示气体通过电除尘器的阻力， 单位为帕斯卡（Pa）。
漏风率
表示电除尘器密封性能的指标 ，以百分数表示。
电除尘器的性能评价
处理风量
评价电除尘器处理气体能力的大小，处理风 量越大，说明其处理气体能力越强。
大气污染控制工程第 六章电除尘器
目 录
• 电除尘器概述 • 电除尘器的工作流程与性能参数 • 电除尘器的设计与优化 • 电除尘器的应用与案例分析 • 电除尘器的维护与保养
01
电除尘器概述
电除尘器的定义与工作原理
定义
电除尘器是一种利用高压电场使气体电离，从而使尘粒带电并在电场力作用下移动并收集的除尘装置 。
04
电除尘器的应用与案例 分析
电除尘器在各行业的应用
电力行业
电除尘器广泛应用于燃煤电厂等电力行业， 用于去除烟气中的粉尘颗粒物，减少对大 气的污染。
化工行业
化工生产过程中产生的废气中含有多种有 害物质，电除尘器能够去除其中的粉尘颗
粒物，保护环境和工人健康。
钢铁行业
钢铁冶炼过程中产生大量烟尘，电除尘器 能够高效去除烟气中的粉尘，达到环保排 放标准。
故障识别
通过监测电除尘器的运行 参数，如电流、电压、压 力等，及时发现异常情况。
诊断分析
对故障进行诊断分析，确 定故障原因，为后续处理 提供依据。
处理措施
根据故障类型和程度，采 取相应的处理措施，如维 修、更换部件等。
电除尘器的保养与寿命管理
定期保养
按照厂家推荐的保养计划，对电 除尘器进行定期保养，如更换易
第六章除尘装置
第一节机械除尘器机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。
一、重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置含尘气流从入口管道进入比管道横截面积大得多的沉降室时，气体流速大为降低，较大的尘粒在沉降室内有足够的时间因重力作用而沉降下来。
1、层流式重力沉降室沉降原理：假定：①在沉降室内气流为柱塞流，流速为υ0()；②流动状态保持在层流范围内；③颗粒均匀地分布在烟气中。
粒子的运动由两种速度组成，在垂直方向，忽略气体的浮力，仅在重力和气体阻力的作用下，每个粒子以其沉降速度()独立沉降，在烟气流动方向，粒子和气流具有相同的速度。
层流式重力沉降室纵截面示意图设沉降室的长、宽、高分别为L、B、H，处理烟气量为Q(m3)。
气流在沉降室内停留时间为：在时间t内，粒径为的粒子的沉降距离为：沉降室对粒径为的粒子的分级效率为:根据假定2，沉降室内为层流状态，沉降速度为：得层流式重力沉降室分级效率的计算公式为：则重力沉降室能100％捕集的最小粒子直径为：给定重力沉降室的结构，可求出不同粒径粒子的分级效率；根据沉降室入口粉尘的粒径分布，可求总效率由分级效率计算公式可以看出，提高沉降室除尘效率的主要途径为，降低沉降室内的気流速度，增加沉降室长度或降低沉降室的高度。
例题：某石棉厂拟建一重力沉降室处理含石棉尘的气体，已知待净化的石棉尘气量为8000m3，石棉尘气体温度为30℃，此温度下的空气粘度为1.864×10-5·s，石棉尘真密度为22003。
在车间附近可建造重力沉降室的用地为：长5m，宽2m，空间不受限制。
要求能除去50微米以上的烟尘。
解：①计算：②选择水平气流速度v(0.2~2)，假设H或L取沉降室内气速为2，1.5m③计算L或H，并根据计算B。
由于沉降室过长，可采用五层水平隔板，即6通道（n＝6）沉降室，取每层高△H＝0.25m，则此时所需沉降室长度若取2.5m，则沉降室宽度B为2、湍流式重力沉降室右图为多层沉降室中的一个通道，气流从图示方向流过由上、下隔板构成的空间。
大气污染控制工程 6-12章答案
10.安装一个滤袋室处理被污染的气体，试估算某些布袋破裂时粉尘的出 口浓度。已知系统的操作条件：1atm，288K，进口处浓度 9.15g/m3，布袋 破裂前的出口浓度 0.0458g/m3，被污染气体的体积流量 14158m3/h，布袋 室数为 6，每室中的布袋数 100，布袋直径 15cm，系统的压降 1500Pa， 破裂的布袋数为 2。 解： 9.15 0.0458 100% 99.5%
i
1 exp( A Q
Байду номын сангаас
wi )
1 exp( 1.885 0.1761.165) 0.075
99.4% 。
6. 某板式电除尘器的平均电场强度为 3.4kV/cm，烟气温度为 423K，电场
中离子浓度为 108 个/m3，离子质量为 5×10－26kg，粉尘在电场中的停留
时间为 5s。试计算：
9.水以液气比 12L/m3 的速率进入文丘里管，喉管气速 116m/s，气体粘度 为 1.845×10－5Pa.s，颗粒密度为 1.789g/cm3，平均粒径为 1.2μm，f 取 0.22。求文丘里管洗涤器的压力损失和穿透率。 解：
p
1.03
103
vT2
(
Ql Qg
)
1.03 10 3
尘的驱进速度 w 和电除尘效率。 解：驱进速度
w
qE p 3d p
0.3 1015 100 103 3 1.81105 1106
0.176m / s 。
坎宁汉修正 c=1+0.165/dp=1+0.165=1.165
A dL 0.3 2 1.885m2 ，Q=0.075m3/s
《大气污染控制工程》除尘装置ppt
处理烟气量大，可达105～106m3/h
能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3
对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％
可在高温或强腐蚀性气体下操作 缺点: 1、一次性投资高 2、安装精度要求高 3、对粉尘比电阻有一定要求
1、电除尘器的工作原理
三个基本过程
（2）捕集效率一德意希公式
德意希公式的假定: 除尘器中气流为湍流状态 在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子 浓度和气流分布是均匀的 粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程 忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒 子重新进入气流等影响
（2）捕集效率一德意希公式
dt时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为
虑这两种过程。
4.异常荷电现象
（1）沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压 下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,通常当高 比电阻高于2×1010Ωm时，较易发生火花放电或反电晕， 破坏正常电晕过程
（2）气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的 电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重抑 制着电晕电流的产生，使尘粒不能获得足够的电荷
3πdp
/m
3πdp
/( 1 6
πd p3 )
18 d p2
（118011.084）12041＝3240
若t>10－2s，e
(
3πdp m
)t完全可以忽略不计
所以，驱进速度（电场力与空气阻力达到平衡）
＝qEp /(3πdp)
（1） 驱进速度
驱进速度与粒径和场强的关系
当颗粒直径为2～50m时，与粒径成正比
（3）当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒 在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失 去除尘作用，即电晕闭塞
气控教学课件 马老师 第6章 除尘装置-袋式(过滤式)除尘器
过滤式除尘器，又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材
料将粉尘分离捕集的装置。
填料：砂砾、焦炭等颗粒物、滤纸或玻璃纤维等填充滤料 作用：主要用于通风及空气调节方面的气体净化 除尘效率：一般可达99％以上。 发展：
20世纪70年代：采用廉价的砂砾、焦炭等颗粒物作为滤料的 颗粒层除尘器，在高温烟气除尘方面引人注目。 目前采用纤维织物作滤料的袋式除尘器，在工业尾气除尘方 面.094
C 2 ： 粉尘出口浓度，g/m3
Pns：无量纲常数
C R：脱落浓度 （常数），g/m3 2 W ：粉尘负荷，g/m
Dennis and Klemm •扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师 取 CR =0.5
C 1 ：粉尘入口浓度，g/m3
：表面过滤速度，m/s
粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响除尘器的分级效率除尘器的分级效率试验用的粉尘是二氧化硅尘密度试验用的粉尘是二氧化硅尘密度27gm27gm33除尘器名称除尘器名称不同粒径不同粒径mm时的分级效率时的分级效率005555101010102020101044444444带挡板的沉降室带挡板的沉降室58658675752222434380809090普通的旋风除尘器普通的旋风除尘器65365312123333575782829191长锥体旋风除尘器长锥体旋风除尘器842842404079799292995995100100喷淋塔喷淋塔945945727296969898100100100100电除尘器电除尘器97097090909459459797995995100100文丘里除尘器文丘里除尘器p75kpa9959959999995995100100100100100100袋式除尘器袋式除尘器997997995995100100100100100100100100除尘器的合理选择气体净化设备可能捕集的大致粒径范围气体净化设备可能捕集的大致粒径范围粒径粒径103101021010110100101010010101044气气超声波除尘器超声波除尘器沉降室沉降室旋风除尘器旋风除尘器湿式除尘器湿式除尘器袋式除尘器袋式除尘器填充床过滤器填充床过滤器静电除尘器静电除尘器高效空气过滤器高效空气过滤器撞击除尘器撞击除尘器热沉积器仅供取样用热沉积器仅供取样用3
第六章 除尘装置
惯性除尘器
结构形式
➢ 冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子 ➢ 反转式－改变气流方向捕集较细粒子
冲击式惯性除尘装置 a单级型 b多级型
反转式惯性除尘装置 a 弯管型 b 百叶窗型 c 多层隔板型
惯性除尘器
应用
➢ 一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘 ➢ 净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，
hc
us
t
us L v0
usLWH Q
该粒子的除尘效率
i
hc H
us L v0 H
usLW Q
(hc H )
i 1.0
(hc H )
层流式重力沉降室
对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?
hc H
us
d
2 p
p
g
18
即
d
2 p
p
g
LWH
H
18 Q
d min
旋风除尘器
径向速度
➢ 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋
➢ 平均径向速度
Vr
Q 2πr0h0
r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m
轴向速度
➢ 外涡旋的轴向速度向下
➢ 内涡旋的轴向速度向上
➢ 在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到 最大值
旋风除尘器
旋风除尘器的压力损失
/de≈8～10；s/de≈1；
第二节 电除尘器
旋风除尘器对于 dp < 5μm的粒子效率低，必须借助外 力（电场力等）捕集更小的粒子
使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上 与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒
第六章除尘装置(精)
第六章除尘装置§6-1机械除尘器重点：1.重力沉降室的设计2.旋风除尘器的工作原理3.旋风除尘器的压力损失结构及影响除尘效率的因素机械力除尘装置是相对电除尘器而言。
除重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器外，还包括湿式除尘器和袋式除尘器等，其除尘机理可概括为五个方面：1．重力沉降：气流中的尘粒依靠重力自然沉降，从气流中分离出来。
主要适用于粒径较大的尘粒，沉降速度V较小。
2．离心碰撞：含尘气流作圆周运动时，在惯性离心力作用下，尘粒和气流产生相对运动，使尘粒从气流中分离。
主要适用于10μm以上的尘粒。
3．惯性碰撞：含尘气流运动过程中遇到障碍物（如挡板、水滴等）时，气流会改变方向而绕流，细小的尘粒会随气流一起流动，而较大的尘粒惯性较大，则脱离流线保持自身的惯性运动，于是尘粒就和物体发生了碰撞。
见图5-1（a）。
4．滞留：细小的尘粒随气流绕流时，如流线和物体表面靠得很近，有些尘粒就和物体表面接触，从气流中分离出来。
见图5-2（b）。
5．扩散：小于1μm的微小粒子在气流中会和气体一样作不规则的布朗运动，布朗运动随粒径减小而增大。
若作布朗运动的尘粒和物体表面接触，就可能从气流中分离，这种分离机理称为扩散。
见图5-1（c）。
除此之外，还涉及筛滤、静电力和声波凝聚作用等。
一、重力沉降室重力沉降室是通过重力从气流中分离尘粒的。
其结构如图所示。
沉降室可能是所有空气污染控制装置中最简单和最粗糙的装置。
就其本身的特点而论，有广泛的用途。
能用于分离颗粒分布中的大颗粒，在某些情况下，其本身就是能进行适当的污染控制，它的主要用途是对更有效的控制装置作为一种初筛选装置。
在大颗粒特别多的地方，沉降室能除掉颗粒分布中的大量大颗粒，这些颗粒如不除掉，就要堵塞其它控制装置。
(一) 原理：利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。
含尘气流进入沉降室后，引流动截面积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。
大气污染控制第六章 除尘装置
⑷ 操作变量 提高烟气入口流速，旋风除尘器的分割粒径变小，效率提高。
100 a (Qa )0.5 100 b Qb 气流速度过高，己沉积的粒子有可能再次被卷起，导致效率下降。
旋风除尘器效率最高时的入口气速估算式：
1
3030 p
2 g
(b / D)1.2 (1 b / D)
D0.201
(m / s)
四、 荷电粒子的运动与捕集 1. 驱进速度
qEp /(3d p )
2. 粒子的捕集效率____德意希公式
1 exp( A / Q)k
3. 有效驱进速度 由实际测得的除尘效
率代入德意希公式反算出 的驱进速度。
五、 被捕集粉尘的清除 湿法和干法
六、 电除尘器结构 电晕电极
集尘极
喷雾洗涤塔
4. 异常荷电 ⑴ 沉积在集尘极上的高比电阻粒子导致在低压下发生火花放电或在 集尘极产生反电晕现象。
⑵ 当气流中微小粒子的浓度高时，虽然荷电尘粒所形成的电晕电流 不大，可是形成的空间电荷却很大，严重地抑制了电晕电流的产生， 使尘粒不能得到足够的电荷。
⑶ 当含尘量大到某一数值时，由晕现象消失，粒子荷不到电荷，电 晕电流几乎为零，失去除尘作用，即电晕闭塞。
第三节 湿式除尘器
旋风洗涤器
第四节
袋式除尘器工作原理
袋式除尘器
重力沉降室的缺点：
体积大，效率低，只能作为 高效除尘器的预除尘装置，除去 较大或较重的粒子。
二、 惯性除尘器
1. 惯性除尘器除尘机理
2. 惯性除尘器的结构型式 ( 冲击式和反转式 )
惯性除尘器用于净化密度和粒度较大的金属或矿物粉尘具有较高除尘效
率。对粘结性和纤维性粉尘，则因易堵塞而不宜采用。净化效率不高，一般 只用于多级除尘的第一级除尘，捕集10~20um以上的粗尘粒。压力损失一般为 100~1000Pa。
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的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而除去
湍流式重力沉降室
粒子在微元内的停留时间
dt dx / v0 dy / us
被去除的分数 dNp dy usdx
Np H v0H
对上式积分得
ln Np
usdx ln C v0H
18Q p gWL
由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分 级效率公式的一半作为实际分级效率
d min
36Q p gWL
层流式重力沉降室
提高沉降室效率的主要途径 ➢ 降低沉降室内气流速度 ➢ 增加沉降室长度 ➢ 降低沉降室高度
沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s
不同粉尘的最高允许气流速度
除尘装置
从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置 ➢ 湿式除尘装置 ➢ 干式除尘装置
按分离原理分类 ： ➢ 重力除尘装置（机械式除尘装置） ➢ 惯性力除尘装置（机械式除尘装置） ➢ 离心力除尘装置（机械式除尘装置） ➢ 洗涤式除尘装置 ➢ 过滤式除尘装置 ➢ 电除尘装置 ➢ 声波除尘装置
700 （600）
1100 （940）
1400 （1260）
XLP/B
XLT/A
XLT
A/2
2A
3.33b （b=0.3D）
0.6D
A / 2.5 2.5 A
3.85b
0.6D
A /1.75 1.75 A
4.9b
0.58D
1.7D
2.26D
1.6D
2.3D 0.43D 5000（420）
2.0D 0.3D 860（770）
➢气流运动包括切向、轴向和径向： 切向速度、轴向速度和径向速度
旋风除尘器气流与尘粒的运动
旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）
➢切向速度决定气流质点离心力大小， 颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁
➢到达外壁的尘粒在气流和重力共同作 用下沿壁面落入灰斗
➢上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速 旋转时，一部分气流带着细小的尘粒 沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿 排出管外壁旋转向下，最后从排出管 排出
第六章 除尘装置
教学内容： 1. 机械除尘器 2. 电除尘器 3. 湿式除尘器 4. 过滤式除尘器 5. 除尘器的选择与发展 重 点：
重力除尘器和旋风除尘器的原理和计算；电除尘器的工 作原理、结构和计算；湿式除尘器的除尘机理、设计效 率计算和类型；过滤式除尘器的性能计算
教学目标：
通过本节内容的学习，使学生达到如下要求（1）熟悉 主要除尘器的类型和构造；（2）理解几种主要除尘器 的工作原理；（3）掌握几种主要除尘器的设计计算。
旋风除尘器的除尘效率（续）
➢ 对于球形Stokes粒子
π 6
d
c3
p
VT20 r0
3πdcVr
1/ 2
➢ 分割粒径
dc
1
8Vr r0
V2
p T0
➢ dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率
i
1
exp[0.6931 ( dp dc
1
)n1 ]
➢ 另一种经验公式
i
(dpi / dc )2 1 (dpi / dc )2
旋风除尘器
径向速度
➢ 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋
➢ 平均径向速度
Vr
Q 2πr0h0
r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m
轴向速度
➢ 外涡旋的轴向速度向下
➢ 内涡旋的轴向速度向上
➢ 在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到 最大值
旋风除尘器
旋风除尘器的压力损失
第一节 机械除尘器
机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心 力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：
➢ 重力沉降室 ➢ 惯性除尘器 ➢ 旋风除尘器
重力沉降室
重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离 的除尘装置
气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力 作用下缓慢向灰斗沉降
旋风除尘器
旋风除尘器的除尘效率－模型2
➢ 将旋风除尘器视为利用离心力进行沉降的沉降室
• 沉降室长度为NπD
• 沉降室高度为b
• 沉降速度＝径向速度Vr
➢ 活塞流
i
N DVT bVr
➢ 纵向湍流
i
1
exp(
NπDVT bVr
)
旋风除尘器
旋风除尘器分级效率曲线
旋风除尘器
影响旋风除尘器效率的因素 ➢ 二次效应－被捕集粒子的重新进入气流
• 在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘 粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率
• 在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新 吹起，实际效率低于理论效率
• 通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地 控制二次效应
• 临界入口速度
旋风除尘器
影响旋风除尘器效率的因素（续）
层流式重力沉降室
多层沉降室：使沉降高度 减少为原来的1/（n+1）， 其中n为水平隔板层数
i
us
LW (n Q
1)
考虑清灰的问题，一般隔板数 在3以下
多层沉降室
1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板
湍流式重力沉降室
湍流模式1－假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流 方向的每个断面上粒子完全混合
层流式和湍流式两种
层流式重力沉降室
假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中 忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用
纵剖面示意图
层流式重力沉降室
沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q 气流在沉降室内的停留时间
LWH t L / v0 Q
在t时间内粒子的沉降距离
v0
us
➢ 比例尺寸
• 在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘 效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。
• 锥体适当加长，对提高除尘效率有利
• 排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太
小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D。
• 特征长度（natural length）-亚历山大公式
P
1 2
Vin
2
：局部阻力系数
16
A
d
2 e
A：旋风除尘器进口面积
局部阻力系数
旋风除尘器型式 ξ
XLT XLT⁄A XLP⁄A XLP⁄B
5.3 6.5 8.0
5.8
旋风除尘器
旋风除尘器的压力损失
➢ 相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时， 几何相似放大或缩小，压力损失基本不变
➢ 含尘浓度增高，压力降明显下降 ➢ 操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa
➢ 操作变量 • 提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器 性能改善
100 a (Qb )0.5 100 b Qa
• 入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新 卷入气流中，除尘效率下降
• 效率最高时的入口速度
v1
3030
p g2
(b / D)1.2 (1 b / D)
D 0.201 ( m/s）
捕集10～20µm以上的粗颗粒 ➢ 压力损失100～1000Pa
旋风除尘器
利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 旋风除尘器内气流与尘粒的运动
➢普通旋风除尘器是由进气管、筒 体、锥体和排气管等组成 ➢气流沿外壁由上向下旋转运动： 外涡旋 ➢少量气体沿径向运动到中心区域 ➢旋转气流在锥体底部转而向上沿 轴心旋转：内涡旋
确定各部分几何尺寸
旋风除尘器的设计
旋风除尘器的比例尺寸
尺寸名称
入口宽度，b 入口高度，h 筒体直径，D
排出筒直径，de 筒体长度，L
锥体长度，H
进口灰口直径，d1
速度 为右
12m/s
值时 的压
15m/s
力损 失
18m/s
XLP/A
A/3
3A
上3.85b 下0.7D 上0.6D 下0.6D 上1.35D 下1.0D 上0.50D 下1.00D 0.296D
旋风除尘器
旋风除尘器的除尘效率 ➢ 计算分割直径是确定除尘效率的基础 ➢ 在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上 的阻力FD
• 若 FC > FD ，颗粒移向外壁 • 若 FC < FD ，颗粒进入内涡旋 • 当 FC = FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为
50%
旋风除尘器
• 常见的多管除尘器有回流式和直流式两种
回流式多管旋风除尘器
旋风除尘器的设计
选择除尘器的型式
➢ 根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、 允许的阻力和制造条件等因素
根据允许的压力降确定进口气速，或取为 12～25 m/s
v1
2p
确定入口截面A，入口宽度b和高度h
A bh Q v1
hc
us
t
us L v0
usLWH Q
该粒子的除尘效率
i
hc H
us L v0 H
usLW Q
(hc H )
i 1.0
(hc H )
层流式重力沉降室
对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?
hc H
us
d
2 p
p
g
18
即
d
2 p
p
g
LWH
H
18 Q
d min
l
2.3de (
D2 A