四种除尘器的比较
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2012.04
本次课主要从每类除尘器的工作原理,优缺点出 发,比较一下除尘器之间的异同。
回顾本章主要内容: 1.除尘器分为哪几类? 2.每类除尘器的工作原理各是什么? 3.每类除尘器优缺点?
除尘器的分类 1.机械式除尘 采用重力、离心力等机械力将气体中尘粒沉降,如重 力除尘,惯性除尘、离心除尘等。 常用设备:重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。 2.过滤除尘 使含尘气体通过具有很多毛细孔的过滤介质将污染物 颗粒截留下来的除尘方法,如填充层过滤,布袋过滤 等。 常用设备:颗粒层过滤器和袋式过滤器。
5、粉尘比电阻对选型的影响
电除尘器的粉尘比电阻应该在104~1011Ω·cm 范围之内。粉尘的比电阻随含尘气体的温度、 湿度不同有很大变化,对同种粉尘,在100~ 200℃之间比电阻值最大;如果含尘气体加硫 调质则比电阻降低。因此,在选用电除尘器时, 需事先掌握粉尘的比电阻,充分考虑含尘气体 温度的选择和含尘气体性质的调整。
②袋式除尘原理 机理:袋式除尘器室内悬吊着滤袋,当含尘气流穿过滤 袋时,粉尘便捕集在滤袋上,净化后的气体从出口排出。 经过一段时间,开启空气反吹系统,袋内的粉尘被反吹 气流吹入灰斗。
①含尘气体通过清洁滤布,起捕尘作用的主要是纤维,清洁滤布 空隙率大,除尘效率低; ②捕集的粉尘量不断增加,一部分嵌入到滤布内部,一部分覆盖 表面形成粉尘层,含尘气体的过滤主要依靠粉尘层,大大提高除 尘效率。 ③袋式除尘器以颗粒去除颗粒。粉尘层增厚,除尘效率增加,但 气体的阻力损失增加。因此粉尘积累到一定厚度,需用各种清灰 方式将粉尘排出除尘器。
3.静电除尘 使含尘气体通过高压电场,在电场力的作用下 使其得到净化的过程。 常用设备:干式静电除尘器和湿式静电除尘器。 4.湿法除尘 用水或其他液体湿润尘粒,捕集粉尘和雾滴的 除尘方法,如气体洗涤、泡沫除尘等。 常用设备:喷雾塔、填料塔、泡沫除尘器、文 丘里洗涤器等。
除尘器的工作原理 1.机械式除尘 机械式除尘器包括重力除尘,惯性除尘、旋风 除尘
3、按气体含尘浓度选型 对重力、惯性和旋风除尘器。一般说来,进 口含尘浓度越大,除尘效率越高,可是这样又 会增加出口含尘浓度,所以不能仅从除尘效率 高就笼统地认为粉尘处理效果好,对文氏洗管 除尘器、喷射洗涤器等湿式除尘器,以初始含 尘浓度在10g/m3以下为宜;对袋式除尘器, 含尘浓度愈低,除尘性能愈好,在较高初始浓 度时,进行连续清灰,压力损失和排放浓度也 能满足环保要求。电除尘器初始浓度在30g/m3 以下,不加预除出尘器可以使用。
主要机理: ①筛滤②惯性碰撞③扩散④静电作用⑤重力沉降
3.静电除尘
其除尘原理包括: 气体电离 空气中存在极少量的正、负离子,当向阴阳两极施加电 压时,离子便向电极移动,形成电流,产生“电晕放 电”。电晕放电使气体电离,放出电子生成离子。 当两极间的电压继续升高到某一点时,电流迅速增大, 电晕极产生一个接一个的火花,称为火花放电。 在火花放电之后,电压继续升高至某一值时,电场击穿, 出现持续的放电,产生强烈的弧光并伴有高温,这种现 象就是电弧放电。 由于电弧放电会损坏设备,使电除尘器停止工作,因此 在电除尘器操作中应避免这种现象。
粒子荷电 离子的产生使气流中的尘粒带电。 尘粒带电形式:电子直接撞击尘粒使其带电 (电场荷电);电子由于热运动与粉尘颗粒表 面接触使粉尘荷电(扩散荷电);气体吸附电 子而成为负气体离子,撞击尘粒使尘粒带电。 尘粒的荷电方式与粒径有关,粒径大于0.5μm 以电场荷电为主,小于0.2μm以扩散荷电为主。 工程中电除尘器所处理粉尘的粒径一般大于 0.5μm。
旋风除尘器特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优点:①结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方 便,可用各种材料制造;②压力损失中等,动力消耗 小,对大颗粒粉尘除尘效率高,③适用于粉尘负荷变 化大,高温、高压及腐蚀性的含尘气体,可以直接回 收干粉尘; 缺点:对于小颗粒粉尘除尘效率低。
机械式除尘器共同优缺点: 优点:结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方便, 压力损失小,动力消耗小,不受处理粉尘的性质限制, 可以直接回收干粉尘;
带电粒子的迁移和沉积 带电尘粒在电场力作用下,朝着与其电性相反的集尘极 移动。带电尘粒到达集尘极,尘粒上的电荷与集尘极上 电荷中和,尘粒恢复中性而沉积在集尘极。 颗粒的清除 气流中尘粒在集尘级上连续沉积,极板上的尘粒层厚度 不断增大。 比电阻大的粉尘还容易出现反电晕,影响除尘效率,必 须及时清灰。 用振打方法(机械、压缩空气)或其它清灰方式(喷淋 水)将尘粒层强制破坏,使其落入灰斗。
4、粉尘黏附性对选型的影响
粉尘和壁面的黏附机理与粉尘的比表面积和含 湿量关系很大。粉尘粒径 d 越小,比表面积越 大含水量越多,其黏附性也越大。
在旋风除尘器中,粉尘因离心力黏附于壁面上, 有发生堵塞的危险;而对袋式除尘器黏附的粉 尘容易使过滤袋的孔道堵塞,对电除尘器则易 使放电极和集尘极积尘。
如何选择除尘器?
1、按处理气体量选型
处理气体的多少是决定除尘器大小类型的决定性因素, 对气体量比较大的,一定要选能处理大气体量的除尘 器,如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是 不经济的;对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器 最经济、最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保 要求。 由于除尘器进入实际运行后.受操作和环境条件影响 有时是不易预计的,因此,在决定设备的容量时,需 保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。
粘附作用 当尘粒半径大于粉尘中心到液滴边缘的距离时,则粉 尘被液滴粘附而分离。 凝集作用 进入湿法除尘装臵气体—般温度较高,可以使洗涤液 蒸发; 蒸发使尘粒表面上的静电力发生变化,使尘粒发生凝 聚作用,形成较大的粒子,利于碰撞作用,从而提高 了捕集效率。
文丘里洗涤器 原理 待处理气体经过文丘里管的喉管时,产生高速气流。 液体从喉管接入,高速气流的剪切力使液体分裂为很 多细小的液滴,增大了气液接触面。 尘粒则和液滴相互撞击和润湿并结成大的颗粒,进入 旋风分离器内除去。
湿式除尘器 文丘里除尘器 优点: 构造简单,占地少,不易堵;可处理含易燃、 易粘着、易潮解粉尘的气体和高温气体。 缺点: 压力损失大,操作费用高。
湿式除尘器 优点:除尘效率比干式除尘器效率高;可以净 化有害气体,可以用于处理高温高湿气体;压 力损失相对较低
缺点:不适合处理粘性粉尘,已造成设备结垢; 不适合处理腐蚀性气体,易对设备造成腐蚀; 产生的废水还需要后续处理。
静电除尘器 优点: 1)除尘效率能捕集1微米以下的细微粉尘,除尘效 率高。 2)压力损失小。 3)处理烟气量大,可用于高温、高压和高湿的场 合,能连续运转。 缺点: 1)设备庞大,耗钢多,需高压变电和整流设备, 投资高。 2)制造、安装和管理的技术水平要求较高。 3)处理效率受处理粉尘浓度影响 4)除尘效率受粉尘比电阻影响。
4.湿式除尘
湿法除尘机理 惯性碰撞、扩散效应、粘附作用和凝聚等作用。 惯性碰撞 气流遇到液滴会改变方向,产生绕流,尘粒由 于惯性将保持原有运动方向,脱离气流流线与 液滴相碰,而进入液滴或被液滴粘附分离。 尘粒的密度及粒径愈大,效率也愈高;气体的 粘度愈大则效率愈低。
扩散作用 粒径小于0.3μm的微粒,由于流体的湍动和微粒的不 规则热运动,使尘粒与液滴接触而被捕集。 粒径愈小,扩散系数愈大,除尘效率愈高;液滴与气 流相对速度愈大,除尘效率愈低。
2、按粉尘的分散度和密度选型
粉尘分散度对除尘器的性能影响很大,而粉尘的分散度相 同,由于操作条件不同也有差异。因此,在选择除尘器的 型式时,首要的是确切掌握粉尘的分散度,如粒径多在10 微米以上时可选旋风除尘器。在粒径多为数微米以下,则 应选用静电除尘器、袋式除尘器,而具体选择,可以根据 分散度和其他要求,参考常用除尘器类型与性能表进行初 步选择;然后再依照其他条件和介绍的除尘器种类和性能 确定。 粉尘密度对除尘器的除尘性能影响也很大。这种影响表现 最为明显的是重力、惯性力和离心力除尘器。所有除尘器 的一个共同点是堆积密度越小,尘粒分离捕集就越困难, 粉尘的二次飞扬越严重,所以在操作上与设备结构上应采 取特别措施。
除尘器的优缺点
重力沉降优缺点: 优点:结构简单,造价低,便于维护管理,压力损失 小,可以处理高温气体。 缺点:沉降小颗粒效率低,只能除去50μm以上的大 颗粒,除尘效率40%~70%,主要用于高效除尘装臵 的前级除尘器。
惯性除尘特点 优点:设备构造简单,占地面积小,投资成本低,压 力损失小,适合去除密度和粒径较大的金属或矿物性 粉尘,不受处理气体温度限制。 缺点:不适合处理粘结性和纤维性粉尘,因易堵塞不 宜用。净化效率低,一般用于多级除尘的第一级除尘。
③旋风除尘原理(组成:筒体、锥体、进气管、 排气管和灰斗) 含尘气体由进口切向进入,沿筒体内壁由上向 下做圆周运动。 向下旋转的气流到达锥体顶部附近时折转向上, 在中心区域旋转上升,最后由排气管排出。 尘粒在内、外旋流的作用下到达外壁落到灰斗 收集。
2过滤式除尘
①颗粒层除尘器 机理:颗粒层除尘器利用颗粒状物料(如硅石、砾石、 焦炭等)作为填料层的一种内滤式除尘装臵。在除尘 过程中,气体中的粉尘粒子主要是在惯性碰撞、截留、 扩散、重力沉降和静电力等多种力的作用下分离出来 的。
缺点:除尘效率低,只适合于多级除尘的预除尘。
过滤式除尘器 颗粒层除尘器
优点:结构简单、过滤能力不受灰尘比电阻影响、能 够净化易燃易爆的含尘气体、维修方便、耐高温、耐 腐蚀、效率高等。 缺点:滤层易堵塞
袋式除尘器 优点: 除尘效率高,特别是细粉,达99%以上;适应性强,能 处理不同类型的颗粒污染物(包括电除尘器不易处理的 高比电阻粉尘),且可大可小;除尘效率不受粉尘浓度影 响。便于回收干料,没污泥处理。 缺点: 受滤布的耐温、耐腐等操作性能限制;滤布的使用温度 要小于300℃;袋式除尘器不适于粘结性强及吸湿性强 的尘粒,否则会致使滤袋堵塞,破坏正常操作;压力损 失大;投资费用高
①重力沉降原理 含尘气体进入降尘室后,流道截面积扩大而速度减慢, 颗粒能够在气体通过沉降室的时间内降至室底,便可 从气流中分离出来。
②惯性除尘原理 含尘气流冲击在挡板上,气流方向发生急剧改变;尘粒 借助本身的惯性力作用与挡板撞击,方向也发生改变, 由于重力作用从气流中分离。 惯性除尘器除惯性力作用外,还有离心力和重力作用。
本次课主要从每类除尘器的工作原理,优缺点出 发,比较一下除尘器之间的异同。
回顾本章主要内容: 1.除尘器分为哪几类? 2.每类除尘器的工作原理各是什么? 3.每类除尘器优缺点?
除尘器的分类 1.机械式除尘 采用重力、离心力等机械力将气体中尘粒沉降,如重 力除尘,惯性除尘、离心除尘等。 常用设备:重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。 2.过滤除尘 使含尘气体通过具有很多毛细孔的过滤介质将污染物 颗粒截留下来的除尘方法,如填充层过滤,布袋过滤 等。 常用设备:颗粒层过滤器和袋式过滤器。
5、粉尘比电阻对选型的影响
电除尘器的粉尘比电阻应该在104~1011Ω·cm 范围之内。粉尘的比电阻随含尘气体的温度、 湿度不同有很大变化,对同种粉尘,在100~ 200℃之间比电阻值最大;如果含尘气体加硫 调质则比电阻降低。因此,在选用电除尘器时, 需事先掌握粉尘的比电阻,充分考虑含尘气体 温度的选择和含尘气体性质的调整。
②袋式除尘原理 机理:袋式除尘器室内悬吊着滤袋,当含尘气流穿过滤 袋时,粉尘便捕集在滤袋上,净化后的气体从出口排出。 经过一段时间,开启空气反吹系统,袋内的粉尘被反吹 气流吹入灰斗。
①含尘气体通过清洁滤布,起捕尘作用的主要是纤维,清洁滤布 空隙率大,除尘效率低; ②捕集的粉尘量不断增加,一部分嵌入到滤布内部,一部分覆盖 表面形成粉尘层,含尘气体的过滤主要依靠粉尘层,大大提高除 尘效率。 ③袋式除尘器以颗粒去除颗粒。粉尘层增厚,除尘效率增加,但 气体的阻力损失增加。因此粉尘积累到一定厚度,需用各种清灰 方式将粉尘排出除尘器。
3.静电除尘 使含尘气体通过高压电场,在电场力的作用下 使其得到净化的过程。 常用设备:干式静电除尘器和湿式静电除尘器。 4.湿法除尘 用水或其他液体湿润尘粒,捕集粉尘和雾滴的 除尘方法,如气体洗涤、泡沫除尘等。 常用设备:喷雾塔、填料塔、泡沫除尘器、文 丘里洗涤器等。
除尘器的工作原理 1.机械式除尘 机械式除尘器包括重力除尘,惯性除尘、旋风 除尘
3、按气体含尘浓度选型 对重力、惯性和旋风除尘器。一般说来,进 口含尘浓度越大,除尘效率越高,可是这样又 会增加出口含尘浓度,所以不能仅从除尘效率 高就笼统地认为粉尘处理效果好,对文氏洗管 除尘器、喷射洗涤器等湿式除尘器,以初始含 尘浓度在10g/m3以下为宜;对袋式除尘器, 含尘浓度愈低,除尘性能愈好,在较高初始浓 度时,进行连续清灰,压力损失和排放浓度也 能满足环保要求。电除尘器初始浓度在30g/m3 以下,不加预除出尘器可以使用。
主要机理: ①筛滤②惯性碰撞③扩散④静电作用⑤重力沉降
3.静电除尘
其除尘原理包括: 气体电离 空气中存在极少量的正、负离子,当向阴阳两极施加电 压时,离子便向电极移动,形成电流,产生“电晕放 电”。电晕放电使气体电离,放出电子生成离子。 当两极间的电压继续升高到某一点时,电流迅速增大, 电晕极产生一个接一个的火花,称为火花放电。 在火花放电之后,电压继续升高至某一值时,电场击穿, 出现持续的放电,产生强烈的弧光并伴有高温,这种现 象就是电弧放电。 由于电弧放电会损坏设备,使电除尘器停止工作,因此 在电除尘器操作中应避免这种现象。
粒子荷电 离子的产生使气流中的尘粒带电。 尘粒带电形式:电子直接撞击尘粒使其带电 (电场荷电);电子由于热运动与粉尘颗粒表 面接触使粉尘荷电(扩散荷电);气体吸附电 子而成为负气体离子,撞击尘粒使尘粒带电。 尘粒的荷电方式与粒径有关,粒径大于0.5μm 以电场荷电为主,小于0.2μm以扩散荷电为主。 工程中电除尘器所处理粉尘的粒径一般大于 0.5μm。
旋风除尘器特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优点:①结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方 便,可用各种材料制造;②压力损失中等,动力消耗 小,对大颗粒粉尘除尘效率高,③适用于粉尘负荷变 化大,高温、高压及腐蚀性的含尘气体,可以直接回 收干粉尘; 缺点:对于小颗粒粉尘除尘效率低。
机械式除尘器共同优缺点: 优点:结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方便, 压力损失小,动力消耗小,不受处理粉尘的性质限制, 可以直接回收干粉尘;
带电粒子的迁移和沉积 带电尘粒在电场力作用下,朝着与其电性相反的集尘极 移动。带电尘粒到达集尘极,尘粒上的电荷与集尘极上 电荷中和,尘粒恢复中性而沉积在集尘极。 颗粒的清除 气流中尘粒在集尘级上连续沉积,极板上的尘粒层厚度 不断增大。 比电阻大的粉尘还容易出现反电晕,影响除尘效率,必 须及时清灰。 用振打方法(机械、压缩空气)或其它清灰方式(喷淋 水)将尘粒层强制破坏,使其落入灰斗。
4、粉尘黏附性对选型的影响
粉尘和壁面的黏附机理与粉尘的比表面积和含 湿量关系很大。粉尘粒径 d 越小,比表面积越 大含水量越多,其黏附性也越大。
在旋风除尘器中,粉尘因离心力黏附于壁面上, 有发生堵塞的危险;而对袋式除尘器黏附的粉 尘容易使过滤袋的孔道堵塞,对电除尘器则易 使放电极和集尘极积尘。
如何选择除尘器?
1、按处理气体量选型
处理气体的多少是决定除尘器大小类型的决定性因素, 对气体量比较大的,一定要选能处理大气体量的除尘 器,如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是 不经济的;对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器 最经济、最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保 要求。 由于除尘器进入实际运行后.受操作和环境条件影响 有时是不易预计的,因此,在决定设备的容量时,需 保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。
粘附作用 当尘粒半径大于粉尘中心到液滴边缘的距离时,则粉 尘被液滴粘附而分离。 凝集作用 进入湿法除尘装臵气体—般温度较高,可以使洗涤液 蒸发; 蒸发使尘粒表面上的静电力发生变化,使尘粒发生凝 聚作用,形成较大的粒子,利于碰撞作用,从而提高 了捕集效率。
文丘里洗涤器 原理 待处理气体经过文丘里管的喉管时,产生高速气流。 液体从喉管接入,高速气流的剪切力使液体分裂为很 多细小的液滴,增大了气液接触面。 尘粒则和液滴相互撞击和润湿并结成大的颗粒,进入 旋风分离器内除去。
湿式除尘器 文丘里除尘器 优点: 构造简单,占地少,不易堵;可处理含易燃、 易粘着、易潮解粉尘的气体和高温气体。 缺点: 压力损失大,操作费用高。
湿式除尘器 优点:除尘效率比干式除尘器效率高;可以净 化有害气体,可以用于处理高温高湿气体;压 力损失相对较低
缺点:不适合处理粘性粉尘,已造成设备结垢; 不适合处理腐蚀性气体,易对设备造成腐蚀; 产生的废水还需要后续处理。
静电除尘器 优点: 1)除尘效率能捕集1微米以下的细微粉尘,除尘效 率高。 2)压力损失小。 3)处理烟气量大,可用于高温、高压和高湿的场 合,能连续运转。 缺点: 1)设备庞大,耗钢多,需高压变电和整流设备, 投资高。 2)制造、安装和管理的技术水平要求较高。 3)处理效率受处理粉尘浓度影响 4)除尘效率受粉尘比电阻影响。
4.湿式除尘
湿法除尘机理 惯性碰撞、扩散效应、粘附作用和凝聚等作用。 惯性碰撞 气流遇到液滴会改变方向,产生绕流,尘粒由 于惯性将保持原有运动方向,脱离气流流线与 液滴相碰,而进入液滴或被液滴粘附分离。 尘粒的密度及粒径愈大,效率也愈高;气体的 粘度愈大则效率愈低。
扩散作用 粒径小于0.3μm的微粒,由于流体的湍动和微粒的不 规则热运动,使尘粒与液滴接触而被捕集。 粒径愈小,扩散系数愈大,除尘效率愈高;液滴与气 流相对速度愈大,除尘效率愈低。
2、按粉尘的分散度和密度选型
粉尘分散度对除尘器的性能影响很大,而粉尘的分散度相 同,由于操作条件不同也有差异。因此,在选择除尘器的 型式时,首要的是确切掌握粉尘的分散度,如粒径多在10 微米以上时可选旋风除尘器。在粒径多为数微米以下,则 应选用静电除尘器、袋式除尘器,而具体选择,可以根据 分散度和其他要求,参考常用除尘器类型与性能表进行初 步选择;然后再依照其他条件和介绍的除尘器种类和性能 确定。 粉尘密度对除尘器的除尘性能影响也很大。这种影响表现 最为明显的是重力、惯性力和离心力除尘器。所有除尘器 的一个共同点是堆积密度越小,尘粒分离捕集就越困难, 粉尘的二次飞扬越严重,所以在操作上与设备结构上应采 取特别措施。
除尘器的优缺点
重力沉降优缺点: 优点:结构简单,造价低,便于维护管理,压力损失 小,可以处理高温气体。 缺点:沉降小颗粒效率低,只能除去50μm以上的大 颗粒,除尘效率40%~70%,主要用于高效除尘装臵 的前级除尘器。
惯性除尘特点 优点:设备构造简单,占地面积小,投资成本低,压 力损失小,适合去除密度和粒径较大的金属或矿物性 粉尘,不受处理气体温度限制。 缺点:不适合处理粘结性和纤维性粉尘,因易堵塞不 宜用。净化效率低,一般用于多级除尘的第一级除尘。
③旋风除尘原理(组成:筒体、锥体、进气管、 排气管和灰斗) 含尘气体由进口切向进入,沿筒体内壁由上向 下做圆周运动。 向下旋转的气流到达锥体顶部附近时折转向上, 在中心区域旋转上升,最后由排气管排出。 尘粒在内、外旋流的作用下到达外壁落到灰斗 收集。
2过滤式除尘
①颗粒层除尘器 机理:颗粒层除尘器利用颗粒状物料(如硅石、砾石、 焦炭等)作为填料层的一种内滤式除尘装臵。在除尘 过程中,气体中的粉尘粒子主要是在惯性碰撞、截留、 扩散、重力沉降和静电力等多种力的作用下分离出来 的。
缺点:除尘效率低,只适合于多级除尘的预除尘。
过滤式除尘器 颗粒层除尘器
优点:结构简单、过滤能力不受灰尘比电阻影响、能 够净化易燃易爆的含尘气体、维修方便、耐高温、耐 腐蚀、效率高等。 缺点:滤层易堵塞
袋式除尘器 优点: 除尘效率高,特别是细粉,达99%以上;适应性强,能 处理不同类型的颗粒污染物(包括电除尘器不易处理的 高比电阻粉尘),且可大可小;除尘效率不受粉尘浓度影 响。便于回收干料,没污泥处理。 缺点: 受滤布的耐温、耐腐等操作性能限制;滤布的使用温度 要小于300℃;袋式除尘器不适于粘结性强及吸湿性强 的尘粒,否则会致使滤袋堵塞,破坏正常操作;压力损 失大;投资费用高
①重力沉降原理 含尘气体进入降尘室后,流道截面积扩大而速度减慢, 颗粒能够在气体通过沉降室的时间内降至室底,便可 从气流中分离出来。
②惯性除尘原理 含尘气流冲击在挡板上,气流方向发生急剧改变;尘粒 借助本身的惯性力作用与挡板撞击,方向也发生改变, 由于重力作用从气流中分离。 惯性除尘器除惯性力作用外,还有离心力和重力作用。