除尘装置

3
; v1 气体入口速度
, m/s;
ξ一般会在除尘器的性能参数中给出,也可以用下 式估算：
16 A / d e
2
A 除尘器进口面积
,m ;
2
d e 排气筒直径
, m。
3.旋风除尘器的除尘效率—假想圆筒理论
在内外涡旋的交界面上，尘粒受到的力有：离 心力Fc和向心气流的阻力FD。如果Fc> FD,尘粒被捕 集；如果Fc> FD,尘粒被排出；如果Fc＝FD,尘粒被 捕集和排出的可能性各50％。定义此时的粒径为分 割直径，用dc表示。
5. 旋风除尘器的结构 (1)按进气方式分类 切向进入式（直入式和蜗壳式）和轴向进入式 （2）按气流组织分类 回流式、直流式、平流式和旋流式 （3）多管旋风除尘器
(4)尺寸结构
• • • • • • • •
D不小于0.15m L=(1.5~2)D H=(2.5~3)D L+H>5D A=hB h=(0.4~0.5)D B=(0.2~0.25)D k=A/πD2 类型系数 k小，效率高 de=(0.4~0.6)D 圆锥角7~8°
一、湿式除尘器的分类
a.按能耗大小分类 低能湿式除尘器 压力损失 0.2～1.5kPa 耗水量 0.5～3.0L/m3 净化效率 90～95% (10μm) 设备举例 喷雾塔、旋风洗涤器 高能湿式除尘器 2.5～9.0kPa 0.3～1.5L/m3 >99.5％ (10μm) 文丘里洗涤器
b.按净化机理可分七类：①重力喷雾洗涤器；②旋风 洗涤器；③自激喷雾洗涤器；④板式洗涤器；⑤填料 洗涤器；⑥文丘里洗涤器；⑦机械诱导喷雾洗涤器；
1 ， Pd 。
Pc 干净空气时的压力损失
（4）操作变量 提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小， 使除尘器性能改善。作为粗略估算，除尘效率和处 理气体流量之间的关系为：
100 － a 100 b Qb Q a
0 .5
Q ,
0 .5
，
－粉尘密度；
g －烟气密度；
100 － a 100 － b
1b 1a

0 . 182
1 ，
1－烟气入口含尘浓度；
Pd Pc 0 . 013 2 . 29 1 1
0 .5
i 1 exp[ 0 . 6931 (
dp dc
1
) n 1 ]
4.影响旋风除尘器效率的因素 （1）二次效应——粒子返流 按照假想圆筒理论，大于分割直径的粒子，可 达到100％的捕集效率；小于分割直径的粒子，不 会被捕集。但实际情况并非如此。如下图所示。
（2）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，某个比例关系的变动，能影响旋风除 尘器的效率和压力损失。 比例变化 效率 压损 除尘器直径D↑ ↓ ↓ 筒体长度L ↑ ↑ 略有↓ 入口面积（流量不变） ↑ ↓ ↓ 入口面积（流速不变） ↑ ↓ ↑ 锥体长度H ↑ ↑ 略有↓ 锥体的排出孔↑ ↑或↓ 略有↓ 锥体的排出孔↓ ↑或 ↓ 略有↑ 排出管伸入器内长度↑ ↑ ↑ 排气管管径↑ ↓ ↓ 投资 ↑ ↑ － ↓ ↑ － － ↑ ↑
冲击式洗涤器 文丘里洗涤器
0.7～2 10～50
500～1500 0～150
10～20
60～90 0.3～1.5 3000～8000
二、湿式除尘器的除尘机理
1、惯性碰撞参数和除尘效率 定义：运动颗粒的停止距离xs与液滴直径Ds的比 值为惯性碰撞参数，以NI表示。则按照课本P153页 式（5－92)斯托克斯准数的定义，有
确定沉降室内气流速度和沉降室高度；
根据公式计算出沉降室长度和宽度。
参照P165页，例6－1作如下练习题：
拟采用重力沉降室捕集粒径为45μm，
真密度为2100kg/m3的粒子，假定气流速度
为0.65m/s，沉降室高度为1.2m，试求当捕
集效率为85％时沉降室的长度。
二、惯性除尘器
惯性除尘器是使含尘气流与挡板相撞，或使气流 急剧地改变方向，借助其中粉尘粒子的惯性力使粒 子分离并捕集的一种装置。
6.1 机械除尘器
干式机械除尘器主要的类型有： 重力沉降室
惯性力除尘器
离心力除尘器 优点：结构简单、易于制造、造价低、施工快、便于维 护、阻力小等 缺点： 净化效率低，对大粒径粉尘的去除具有较高的效 率，而对于小粒径粉尘捕获效率很低。 用途：前置预除尘
一、重力沉降室
1、层流式重力沉降室的除尘原理及计算 （1）除尘原理
6.设计选型
● 收集资料
（气流特性、粉尘特点、净化要求、各类除尘器 特征、粉尘回收/排放/污染等） ● 选型计算步骤 计算η 选结构形式 确定进口气速 计算进口截面积 确定圆筒直径和尺寸规格 核算Δp
6.2 湿式除尘器
是用洗涤水或其它液体与含尘气体相互接触实现分 离、捕集粉尘粒子的装置。 湿式除尘器与其它除尘器相比具有如下优点： 1、在能耗相同的情况下，湿式除尘器的除尘效率比 干式机械除尘器的除尘效率高。 2、能净化高温、高湿、高比阻、易燃、易爆的含尘 气体。 3、湿式除尘器在去除气体中粉尘粒子的同时，还可 去除气体中的水蒸气及某些有毒有害的气态污染物。
主要湿式除尘器的性能比较
装置 喷淋塔 填料塔 气速m/s 液气比 L/m3 压损Pa 分割直径 μm
0.1～2
0.5～1
2～3
2～3
100～500
1000～2500
3.0
1.0 1.0 0.2 0.2 0.1
旋风洗涤器 15～45 0.5～1.5 1200～1500
300～ 转筒洗涤器 750r/min
（m3/s），则气流在沉降室内的停留时间
t L v0 LWH Q
在时间t内，粒径为dp的颗粒的重力沉降高度为
hc u s t usL v0 u s LWH Q
则对粒径为dp的颗粒的分级除尘效率为
i
hc H usL v0 H u s LW Q
当沉降室中粒子沉降运动处于斯托克斯区域时， 则重力沉降室能100%捕集的最小粒径为：
d min 18 v 0 H g p L 18 Q g p WL
为简化计算和分析，除特殊说明外，以后都采用 斯托克斯公式。
从沉降效率公式可以看出，提高沉降室除尘效率 的主要途径为：降低沉降室内的气流速度，增加沉 降室长度或降低沉降室高度。在总高度不变的情况 下，在沉降室内增设几块水平隔板，形成多层沉降 室，此时沉降效率为：
§6 除尘装置
除尘装置的分类
• 从气体中除去或收集固/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
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
（2）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
设沉降室的长、宽、高分别为L、W、H，水
平气流速度为v0(m/s)，处理气体流量为Q
i
u s LW n 1 Q
18 Hv 0 18 Q
d min
p gL ( n 1)
＝
p gWL n 1
多层沉降室
1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板
(3) 湍流式重力沉降室的除尘原理
设dt时间内气流通过微元距离dx=v0dt，颗粒浓度
由Ci变化至Ci+dCi，同时距捕集表面距离为usdt以内 的所有粒径为dp颗粒将沉降到表面
vt / R
因此,在内、外涡旋交界圆柱面上，气流的切 向速度最大。实验测量表明，交界圆柱直径d0＝ （0.6－1.0）de（de是排气筒直径）。
（2）旋转气流的径向速度
根据塔林登（TerLinden）测量的结果，可以 近似认为外涡旋气流均匀地经过内、外涡旋交界面 进入内涡旋，近似地认为气流通过这个圆柱面时的 平均速度就是外涡旋气流的平均径向速度。
重力喷雾塔中碰撞效率和液滴直径的关系
约翰斯顿(Johnstone)等人的研究结果是:
vr Q 2 r0 h 0 r0 和 h 0 交界圆柱面的半径和高 度 , m.
（3）轴向速度 外涡旋轴向速度向上，内涡旋向下。在内涡旋 轴向速度在排出管底部达到最大值。
2.旋风除尘器的压力损失
旋风除尘器的压力损失可以用下式表示
p 1 2
v 1
2
烟气密度 , kg/m 局部阻力系数。
L dx v0 dt
v0
Ci
(Ci dCi )
H
usi dt
C1i
C2i
则在dx距离内dt时间对dp颗粒的捕集率为：
dC Ci
i

u s dt H

Fra Baidu bibliotek
u s dx v0 H
从沉降室进口（x=0，Ci=C1i）到出口（x=L， Ci=C2i）对上式积分：

C2i

dC Ci
i

C1i

L
us v0 H
湿式除尘器的缺点：
1、从湿式除尘器排出的沉渣需要处理，容易
造成二次污染，而且也浪费水资源； 2、净化含有腐蚀性的气态污染物时，除尘系 统需采取防腐措施，投资费用增高； 3、湿式除尘器不适用于净化含有憎水性和水
硬性粉尘的气体；
4、在寒冷地区湿式除尘器容易结垢，因此要
采用防冻措施；
5、不利于副产品的回收。
Fc F D

6
d c p v T 0 / r0 3 d c v r d c
3 2
18 r0 v r
p vT 0
2
v T 0 交界面处气流的切向速 v r 气流径向速度 , m/s.
度 , m/s;
dc越小,表明除尘器的性能越好,净化效率越高。
当dc确定后，可以根据雷斯－利希特模式计算其 他粒子的分级效率
dx ln
C 2i C 1i

usL v0 H
0
i 1
C 2i C 1i
usL 1 exp v H 0
u s LW i 1 exp Q
（3）特点 优点是结构简单、造价低廉、耗能小，损失大约为 50~130Pa ； 净化效率：对30~50μm的粉尘，效率达60~80%，但 对小于5μm的粉尘，净化效率几乎等于零。 应用范围：适用于净化密度大、粒径粗的粉尘。 （4）设计 计算出欲100％捕集粒子的沉降速度；
（3）烟尘的物理性质
影响旋风除尘器净化效率的烟尘性质有：气体的 密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度。
100 － a 100 － b a b
0 .5
，
－烟气粘度；
100 － a 100 － b b gb ga a
St 2 N I 2 xs Ds d p
2 p
u
p
u D C
9DC
分析：(1)若xs大于粒子开始偏离流线那一点至液 滴的距离xd，颗粒和液滴就会发生碰撞。所以， NI↑，捕集效率↑；(2)当颗粒的直径和密度一定时， （up-uD）↑， NI↑；Dc↓， NI↑；（3）若Dc↓↓， 则（up-uD）↓↓， NI↓。
通常把内、外涡旋的全速度分解成为三个速 度分量：切向速度、径向速度和轴向速度。
（1）切线速度 根据”涡旋”定律,外涡旋的切向速度
vT R
n
常数
n≤1，常称为涡流指数。可由下式估算
n 1 1 0 . 67 D

0 . 14

T 283
0 .3
旋风除尘器直径
内涡旋的切向速度正比于旋转半径R,比例常数 等于气流的旋转角度ω
• 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
三、旋风除尘器
使含尘气流作旋转 运动，借离心力将尘 粒从气流中分离捕集 下来。 1.旋风除尘器内气流 流型简介 气流： 外涡旋 内涡旋 上涡旋 粉尘：