第六章大气

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重力除 尘
惯性除尘
湿式除尘
袋式除尘
§1 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
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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
• 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 • 层流式和湍流式两种
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除尘装置概述
• 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
电除尘
• 缺乏实验数据时，可用下式表示： • A ξ = 16 • d e2
A：旋风除尘器进口面积
• KA D •ρ = d e2 L + H • Tn P •∆P = ∆P n TP n •
K——常数，等于20—40； A——进口面积，a×b； L——筒体长度； H——锥体长度； de——排出管直径。
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4.重力沉降室的设计 4.重力沉降室的设计
• 假设通过重力沉降室断面的水平气流的速度V分布是均匀 的，呈层流状态；入口断面上粉尘分布均匀（即每个颗粒 以自己的沉降末端速度沉降，互不影响）；在气流流动方 向上尘粒和气流速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。
• （1）沉降时间和（最小粒径时的）沉降速度 沉降时间和（最小粒径时的）
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三、旋风除尘器
• 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘 粒从气流中分离的装置 。 • 用来分离粒径大于5—10µm以上的的颗粒物。 工业上已有100多年的历史。 • 特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作 维修方便，压力损失较大，动力消耗也较大， 可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐 蚀性气体，并可回收干颗粒物。 • 缺点：效率80%左右，捕集<5µm颗粒的效率 不高，一般作预除尘用。
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二、惯性除尘器
• 2.惯性除尘器结构形式 – 冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子
冲击式惯性除尘装置 a单级型 b多级型 单级型 多级型
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二、惯性除尘器
– 反转式－改变气流方向捕集较细粒子
反转式惯性除尘装置 a 弯管型 b 百叶窗型 c 多层隔板型
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设备示意图
反转式
弯管惯性除尘
冲击式
3.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， 捕集10～20µm以上的粗颗粒 压力损失100～1000Pa
• 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
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3.重力沉降室优缺点 3.重力沉降室优缺点
• 重力沉降室的优点 – 结构简单 – 投资少 – 压力损失小（一般为50～100Pa） – 维修管理容易 • 缺点 – 体积大 – 效率低 – 仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和 较重的粒子
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18 µHv 0 18 µQ = = gρ p LW ρ p gL
1 2
（2）沉降室尺寸
• 先按 u s =
2 d pρ pg
18 µ
算出捕集尘粒的沉降速度us，
• 假设沉降室内的气流速度V0和沉降室高度H（或宽度W）， 而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。 • Q=WHV0=WLus • 沉降室长度： H
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• 2.旋风除尘器的压力损失
应当指出：旋风除尘器的其他操作因素对压力损失也有影响
－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
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• 3.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
L≥ us V0
• 沉降室宽度：
W=
Q HV 0
•
Q为处理气流量，m3/s
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• （3）设计要求
• 1．保证粉尘能沉降，L足够长； • 2．气流在沉降室的停留时间要大于尘粒沉降所需的时间。
L H ≥ V 0 us
• 3．能100%沉降的最小粒径
d • （4）设计的主要内容： = ）设计的主要内容：
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1.层流式重力沉降室 1.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
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αβχ
1.层流式重力沉降室 1.层流式重力沉降 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
t = L / v0 = LWH Q
v0
us
• 在t时间内粒子的沉降距离 us L us LWH hc = us ⋅ t = = v0 Q • 该粒子的除尘效率
ηi =
hc us L us LW = = H v0 H Q (hc < H )
ηi = 1.0
(hc ≥ H )
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1.层流式重力沉降室 1.层流式重力沉降室
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4.影响旋风除尘器效率的因素（续） 4.影响旋风除尘器效率的因素（续）
（2）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 2
• 尘粒的沉降速度为us ，沉降室的长、宽、高分别为L、W、 H，要使沉降速度为us 的尘粒在沉降室内全部去除，气流 在沉降室内的停留时间t（ ）应大于或等于尘粒
t=
• 从顶部沉降到灰斗的时间（ ）， H • 即： tc =
L V0
L H ≥ V 0 us
us
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4.重力沉降室的设计 4.重力沉降室的设计
W us V 0 00 H
W L V0 us 净 气 H
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4.重力沉降室的设计 4.重力沉降室的设计
2 d p ρ p g 代入 L H，可求出沉降室能100%捕集的最 • 将 V0 = 沉降室能100 沉降室能100% ≥ 18µ V0 us
• 小粒径dmin 小粒径d
d min
• • 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36代替式中的18，这样理论和实践更接近。室内 36 18 的气流速度v0应根据尘粒的密度和粒径确定。一般取0.3— 2m/s。 • 沉降室的设计 沉降室的设计: L t= ; • 1).沉降时间 V0 • 2).沉降速度(按要求沉降的最小颗粒) • 3). 沉降室尺寸
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
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第六章 除尘装置
• 1.教学要求： • 要求了解除尘器的类型，包括各种干式和湿式除尘器， 理解和掌握电除尘器、过滤式除尘器设计等。 • 2. 教学重点 • 掌握机械除尘器原理、结构与设计；电除尘器的工作 原理，了解其选型和设计；掌握过滤式除尘器的工作 原理，了解其选型和设计；了解除尘系统的选择设计 与除尘器的发展。 • 3、教学难点 • 电除尘器的工作原理，过滤式除尘器的工作原理及设 计。
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三、旋风除尘器
• A、切向速度 –根据“涡旋定律” ，外涡旋的切向速度反比于旋转半 径R的n次方 n
VT R = const.
–此处n ≤ 1，称为涡流指数
n = 1 − 1 − 0.67 ( D )
0.14
T 283
0.3
–内涡旋的切向速度正比于半径
VT / R = w －角速度
• 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
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2.湍流式重力沉降室 2.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
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1.旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续） 1.旋风除尘器 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 切向速度决定气流质点 离心力大小， 离心力大小，颗粒在离心 力作用下逐渐移向外壁 上涡旋－ 上涡旋－气流从除尘器 顶部向下高速旋转时， 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， 沿筒壁旋转向上，到达顶 部后， 部后，再沿排出管外壁旋 转向下， 转向下，最后从排出管排 出
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2.旋风除尘器的压力损失 2.旋风除尘器的压力损失
• 旋风除尘器的压力损失
∆P = 1 ξρVin 2 2
ρ：气体的密度,kg/m3 Vin：气体入口速度，m/s ξ：局部阻力系数
表6-1
旋风除尘器型式 ξ XLT 5.3
局部阻力系数
XLT⁄A 6.5 XLP⁄A 8.0 XLP⁄B 5.8
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–内外涡旋的界面上气流切向速度最大 –交界圆柱面直径 d0= ( 0.6～1.0 ) de , de 为排气管直径
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三、旋风除尘器
• B、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 Q –平均径向速度 Vr =