重力除尘器课件

第一节 机械除尘器
机械除尘器通常指利用质量力（重力、 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： 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， 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
ηi =
us LW (n +1) Q
考虑清灰的问题， 考虑清灰的问题，一般隔板数 在3以下 以下
多层沉降室
1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板 锥形阀； 清灰孔 清灰孔； 隔板 锥形阀
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， 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 和长度为 的捕集元，假定气体流过d 和长度为dx的捕集元 宽度为 、高度为H和长度为 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 内粒径为d 的时间内，边界层 内粒径为 p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
d t = d x / v 0 = d y / us
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（ 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， 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－ 上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速 旋转时， 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， 沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿 排出管外壁旋转向下， 排出管外壁旋转向下，最后从排出管 排出
被去除的分数 dN p = dy = − usdx
Np H v0 H
对上式积分得 ln N p = −
usdx + ln C v0 H
x 边界条件： 边界条件： = 0 N p = N p0 ; x = L N p = N pL uL 得 N = N exp( − s )
pL p0
v0 H
因此， 因此，其分级除尘效率
ηi = 1 − exp[ −0.6931 × (
dp dc )
1 n +1
]
另一种经验公式
ηi =
( d pi / d c ) 2 1 + ( d pi / d c ) 2
旋风除尘器
旋风除尘器的除尘效率－模型2 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 沉降速度＝
t = L / v0 = LWH Q
us
v0
在t时间内粒子的沉降距离 时间内粒பைடு நூலகம்的沉降距离
hc = us ⋅ t = us L us LWH = v0 Q
该粒子的除尘效率 hc us L us LW ηi = = = H v0 H Q
(hc < H )
ηi = 1.0
(hc ≥ H )
层流式重力沉降室
d min = 36 µ Q ρ 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 沉降室内的气流速度一般为 ～
不同粉尘的最高允许气流速度
层流式重力沉降室
多层沉降室： 多层沉降室：使沉降高度 减少为原来的1/（ 减少为原来的 （n+1）， ）， 其中n为水平隔板层数 其中 为水平隔板层数
活塞流
ηi =
N π DVT bVr
纵向湍流
ηi = 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
例 题 ： 已 知 XZT 一 90 型 旋 风 除 尘 器 在 选 取 入 口 速 度 v1=13m/s 时 ， 处 理 气 体 量 Q=1.37m3/s。试确定净化工业锅炉烟气（温度为 = 。试确定净化工业锅炉烟气（温度为423K，烟尘真密度为 ，烟尘真密度为2.1g/cm3） 时的 分割直径和压力损失。已知该除尘器筒体直径0.9m，排气管直径为 分割直径和压力损失。 已知该除尘器筒体直径 ， 排气管直径为0.45m，排气管下 ， 缘至锥顶的高度为2.58m，423K时烟气的粘度 （近似取空气的值）µ=2.4×10－5pa﹒s。 近似取空气的值） = × 缘至锥顶的高度为 ， 时烟气的粘度 ﹒ 。 假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度， 解:假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即v1=13m/s， 假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度 ， 取内、外涡旋交界圆柱的直径d 取内、外涡旋交界圆柱的直径 0=0.7 de，根据式 （6－10） ）
冲击式惯性除尘装置 a单级型 b多级型 单级型 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， 净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘， 捕集10～ 捕集 ～20µm以上的粗颗粒 以上的粗颗粒 压力损失100～1000Pa ～ 压力损失
旋风除尘器
旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布
旋风除尘器
切向速度
外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的 次方 外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方 VT Rn = const. 此处n 此处 ≤ 1，称为涡流指数 ，
n = 1 − 1 − 0.67 ( D )
0.14
T 283
惯性除尘器
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， 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， 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
惯性除尘器
结构形式
冲击式－ 冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子 反转式－ 反转式－改变气流方向捕集较细粒子
旋风除尘器
旋风除尘器的除尘效率（续） 旋风除尘器的除尘效率（ 对于球形Stokes Stokes粒子 对于球形Stokes粒子
2 π 3 VT0 dc ρp = 3πµ d cVr 6 r0
分割粒径
18 µV r r0 dc = ρ V2 p T0

1/ 2
确定后， dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率
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 在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上 的阻力F 的阻力 D
• 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 的可能进入外涡旋， 的可能进入外涡旋 50%
0.3
内涡旋的切向速度正比于半径
VT / R = w
－角速度
内外涡旋的界面上气流切向速度最大 交界圆柱面直径 dI = ( 0.6～1.0 ) de , de 为排气管直径 ～
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 V = Q
r
2πr0 h0
分别为交界圆柱面的半径和高度， r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m
由式（ 由式（6－12）计算 12）
vr = Q 1.37 = ＝0.54m/s 2πr0h0 2π × 0.7 × 0.225 × 2.58
旋风除尘器
例题（ 例题（续） 根据式（ 根据式（6－16） ）
18µvr r0 1/ 2 18 × 2.4 × 10−5 × 0.54 × 0.7 × 0.225 dc = [ ] =[ ] 2 ρp vT0 2100 × 24.922 = 5.31 × 10−6 m = 5.31µm
ηi = 1 −
NpL Np0 = 1 − exp(− us LW ) Q us L ) v0 H
= 1 − exp(−
湍流式重力沉降室
湍流模式2－完全混合模式， 湍流模式 －完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全 混合
n 单位时间排出： 为除尘器内粒子浓度，均一） 单位时间排出： i ⋅ v0 HW（ ni 为除尘器内粒子浓度，均一） n 单位时间捕集： 单位时间捕集： i ⋅ us HW
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、 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： 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： 轴心旋转：内涡旋 气流运动包括切向、轴向和径向： 气流运动包括切向、轴向和径向： 切向速度、 切向速度、轴向速度和径向速度
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
∆P = 1 ξρVin 2 2
A d e2
ξ：局部阻力系数
ξ = 16
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， 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， 几何相似放大或缩小，压力损失基本不变
含尘浓度增高， 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 操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa
a层流－无混合 层流－ 层流 b湍流－垂直混合 湍流－ 湍流 c湍流－完全混合 湍流－ 湍流
重力沉降室
重力沉降室的优点 结构简单 投资少 压力损失小（一般为50～ 压力损失小（一般为 ～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， 仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的 粒子
T 0 .3 ] 283 423 0.3 = 1 − [1 − 0 .67 ( 0 .9 ) 0.14 ][ ] 283 = 0 .62 n = 1 − [1 − 0 .67 ( D 0.14 )][
由式 （6一9）得气流在交界面上的切向速度 一 ）
0.9 0.62 ） 0.7 × 0.45 ＝24.92m/s vT0 = 13 × （
层流式重力沉降室
假定沉降室内气流为柱塞流； 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， 忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用
纵剖面示意图
αβχ
层流式重力沉降室
沉降室的长宽高分别为 、 、 ，处理烟气量为Q 沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为 长宽高分别为 气流在沉降室内的停留时间
第六章 除尘装置
1. 2. 3. 4. 5.
机械除尘器 电除尘器 湿式除尘器 过滤式除尘器 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） 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） 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） 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
对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的 min = ? 粒子，重力沉降室能 捕集的最小粒子的d 对于 粒子 捕集的最小粒子的
hc = H
us =
2 dp ρpg
18 µ
2 d p ρ p g LWH =H Q 18 µ
即
⇒ d min =
18 µ Q ρ 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 由于沉降室内的气流扰动和返混的影响， 级效率公式的一半作为实际分级效率
总分级效率
ηi＝
ni usWL u L / Hv0 = s ni Hv 0W＋ni usWL 1 + us L / Hv0
湍流式重力沉降室
三种模式的分级效率均可用 ( 颗粒， 对Stokes颗粒，分级效率与 p成正比 颗粒 分级效率与d
uL 1/2 s ) 归一化 v0H
重力沉降室归一化的分级率曲线