颗粒物污染控制技术1
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表示重力沉降室性能的主要技术指标是分级除尘效率 按以上二种模式计算出来的分级除尘效率均高于实际
的分级除尘效率。
1.1.2 重力沉降室的层流式设计模式
➢ 假定条件： 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
1.1.3 分级除尘效率计算式理论推导
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
湍流模式2
完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合的设计 模式
➢ 单位时间排出：ni v0HW（ ni 为除尘器内粒子浓度，均一）
➢ 单位时间捕集：
ni usHW
➢ 总分级效率：
i＝
ni
Hv
niusWL 0W＋niusWL
usL / Hv0 1 usL / Hv0
1.1.8 三种模式的分级效率曲线
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 P174 例题
1.2 惯性除尘器
除尘机理
➢ 沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上， 气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用， 使其与气流分离
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
多层沉降室
1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板
1.1.7 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
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
粒子在微元内的停留时间
dt dx / v0 dy / us
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 。
1.1.1 重力沉降室的设计模式
重力沉降室的设计模式 层流式 湍流式
不管采用哪种设计模式，设计时均要先计算捕集粒子 的斯托克斯沉降速度，然后按已知条件确定具体的几 何尺寸。
三种模式的分级效率均可进行 ( usL归)1一/2化 v0H
对Stokes颗粒，分级效率与dp成正比
重力沉降室归一化的分级效率曲线
a层流－无混合 b湍流－垂直混合 c湍流－完全混合
1.1.9 重力沉降室的优缺点
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
旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）
切向速度 ➢ 旋转气流的切向速度是决定气流速度大小的主要速度
分量，也是决定气流质点离心力大小的主要因素。 ➢ 外涡旋的切向速度随半径减少而增大，其最大值位于
“外涡旋”与“内涡旋”的交界圆柱面上。 ➢ 内涡旋的切向速度随半径的减小而减小，类似钢体的
旋转运动。 ➢ 外涡旋的切向速度计算公式
被去除的分数 dNp dy usdx
Np H v0H
对上式积分得
ln Np
usdx ln C v0H
边界条件：x 0 Np Np0; x L Np NpL
得
N pL
Np0
exp(
us L v0H
)
因此，其分级除尘效率
i
1
NpL Np0
1 exp(
usL v0H
)
1 exp( usLW ) Q
除尘装置
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
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）
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
应用
➢ 气流速度越高，气流方向转变角度越大，转变次数越 多，净化效率越高，压力损失也越大。
➢ 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
➢ 湿式除尘装置
本章介绍这些除 尘器基本工作原 理、结构、性能、 设计或选型及应 用等方面的情况。
➢ 袋式除尘装置
➢ 电除尘装置
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）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
1.1 重力沉降室
1.3 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 ➢ “外涡旋”与“内涡旋”的旋转 方向相同 ➢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
式6－9和式6－10 ➢ 内涡旋的切向速度计算公式
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
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 Βιβλιοθήκη Baidu )
1.1.5 层流式重力沉降室的应用
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
1.1.6 多层式层流重力沉降室
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
的分级除尘效率。
1.1.2 重力沉降室的层流式设计模式
➢ 假定条件： 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
1.1.3 分级除尘效率计算式理论推导
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
湍流模式2
完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合的设计 模式
➢ 单位时间排出：ni v0HW（ ni 为除尘器内粒子浓度，均一）
➢ 单位时间捕集：
ni usHW
➢ 总分级效率：
i＝
ni
Hv
niusWL 0W＋niusWL
usL / Hv0 1 usL / Hv0
1.1.8 三种模式的分级效率曲线
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 P174 例题
1.2 惯性除尘器
除尘机理
➢ 沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上， 气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用， 使其与气流分离
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
多层沉降室
1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板
1.1.7 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
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
粒子在微元内的停留时间
dt dx / v0 dy / us
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 。
1.1.1 重力沉降室的设计模式
重力沉降室的设计模式 层流式 湍流式
不管采用哪种设计模式，设计时均要先计算捕集粒子 的斯托克斯沉降速度，然后按已知条件确定具体的几 何尺寸。
三种模式的分级效率均可进行 ( usL归)1一/2化 v0H
对Stokes颗粒，分级效率与dp成正比
重力沉降室归一化的分级效率曲线
a层流－无混合 b湍流－垂直混合 c湍流－完全混合
1.1.9 重力沉降室的优缺点
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
旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）
切向速度 ➢ 旋转气流的切向速度是决定气流速度大小的主要速度
分量，也是决定气流质点离心力大小的主要因素。 ➢ 外涡旋的切向速度随半径减少而增大，其最大值位于
“外涡旋”与“内涡旋”的交界圆柱面上。 ➢ 内涡旋的切向速度随半径的减小而减小，类似钢体的
旋转运动。 ➢ 外涡旋的切向速度计算公式
被去除的分数 dNp dy usdx
Np H v0H
对上式积分得
ln Np
usdx ln C v0H
边界条件：x 0 Np Np0; x L Np NpL
得
N pL
Np0
exp(
us L v0H
)
因此，其分级除尘效率
i
1
NpL Np0
1 exp(
usL v0H
)
1 exp( usLW ) Q
除尘装置
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
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）
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
应用
➢ 气流速度越高，气流方向转变角度越大，转变次数越 多，净化效率越高，压力损失也越大。
➢ 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
➢ 湿式除尘装置
本章介绍这些除 尘器基本工作原 理、结构、性能、 设计或选型及应 用等方面的情况。
➢ 袋式除尘装置
➢ 电除尘装置
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）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
1.1 重力沉降室
1.3 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 ➢ “外涡旋”与“内涡旋”的旋转 方向相同 ➢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
式6－9和式6－10 ➢ 内涡旋的切向速度计算公式
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
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 Βιβλιοθήκη Baidu )
1.1.5 层流式重力沉降室的应用
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
1.1.6 多层式层流重力沉降室
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