沈阳农业大学土地与环境学院大气污染控制工程.pptx

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1、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第1页/共203页一、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。原理：利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。含尘气流进入沉降室后，引流动截面积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。第2页/共203页u由于加速运动阶段非常短，往往可以忽略，认为整个沉降过程可看作在恒定的速度下进行。u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。第3页/共203页（一）层流式重

2、力沉降室3点假设水平气流速度是均匀的，并呈层流状态在沉降室入口断面上的粉尘分布是均匀的在气流流动方向上尘粒与气流具有同一速度纵剖面示意图第4页/共203页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在t时间内粒子的沉降距离第5页/共203页对于粒径为对于粒径为d dp p的粒子，只有在高度的粒子，只有在高度hchc以下进入沉以下进入沉降室才能沉降到灰斗。当降室才能沉降到灰斗。当h hc c HH时，粒子的分级除尘时，粒子的分级除尘效率为：效率为：第6页/共203页静止流体中的单个球形颗粒，在重力作用下沉降时，所受作用力有重力FG、流体浮力FB和流体阻力FD，三力平衡

3、关系式为：讨论：对于斯托斯区域的颗粒，Stokes颗粒的重力沉降末端速度：第7页/共203页对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?n由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分级效率公式的一半作为实际分级效率第8页/共203页（二）层流式重力沉降室的设计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不同粉尘的最高允许气流速度0.32.0m/s第9页/共203页多层沉降室：使沉降高度减少为原来的 1/（n+1）其中n为水平隔板层数 考虑清灰的问题，一般隔板数在3以下多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板第

4、10页/共203页第11页/共203页（三）湍流式重力沉降室（三）湍流式重力沉降室沉降室中气流为湍流状态，在沉降室中气流为湍流状态，在垂直于气流方向的每个横垂直于气流方向的每个横断面上粒子完全混合断面上粒子完全混合，即各种粒径的粒子都均匀分布于气流，即各种粒径的粒子都均匀分布于气流中。中。粒径为粒径为d dp p的粒子的分级除尘效率为：的粒子的分级除尘效率为：第12页/共203页（四）重力沉降室的优缺点1.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2.缺点体积大效率低（4070%）仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子第13页/共203页沉降室适

5、宜净化密度大、颗粒粗的粉尘，特别是磨损性很强的粉尘。经过精心设计，能有效的50m以上的尘粒，不宜捕集小于20m的粉尘。第14页/共203页例题1：设计一锅炉烟气除尘用的沉降室。已知：烟气量Q=2800m3/h，烟气温度t=150，烟尘真密度p=2100kg/m3，要求能去除掉粒径为50m以上的烟尘。（150 时，烟气粘度近似取空气粘度值=2.410-5Pa.s）第15页/共203页1、根据p、dp、求us；2、假设沉降室内的气流水平速度v0（0.22m/s）；（0.5m/s）3、假定沉降室的高度H（或宽度W），尺寸过大则分层；（1.5m）4、计算确定长度L和宽度W（或高H），获得沉降室尺寸：L

6、WH=5、验算粒径dmin。H/us=L/v0 第16页/共203页二、惯性除尘器 （一）机理为了改善沉降室的除尘效果，可在可在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。回旋气流的曲率半回旋气流的曲率半径愈小，愈能分离捕径愈小，愈能分离捕集细小的粒子。显然，集细小的粒子。显然，这种惯性除尘器，除这种惯性除尘器，除借助惯性力作用外，借助惯性力作用外，还利用了离心力和重还利用了离心力和重力的作用。力的作用。第17页/共203页 （二）结构形式碰撞式（冲击式）气流冲击挡板捕集较粗粒子回转式改变气流方向捕集较细粒子碰撞式惯性除尘装

7、置a单级型b多级型第18页/共203页回转式惯性除尘装置a弯管型b百叶窗型c多层隔板型弯管型和百叶窗型反转式除尘装置和碰撞式惯性除尘装置一样都适于烟道除尘，多层隔板型的塔式除尘装置主要用于烟雾的分离。第19页/共203页第20页/共203页（三）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1020m以上的粗颗粒压力损失1001000Pa第21页/共203页进气管进气管三、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，一般用来捕集515m以上的尘粒，除尘效率可达80（一）旋风除尘器的工作原理外涡旋：旋转向下的外圈气流；内涡旋：旋转

8、向上的中心气流。内、外涡流旋转方向相同气流作涡旋运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，达到外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。第22页/共203页第23页/共203页（二）旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布 切向速度是决定气流和 速度大小的主要速度分量，也是决定气流质点离心力和 尘粒捕集效率的主要因素 外旋流切向速度u随半 径减小而增加，最大值位于 内、外旋流的交界面上，该 交界面圆柱面的直径：d0(0.61.0)de de出口直径 第24页/共203页1.切向速度：是决定气流速度大小的主要速度分量，也决定质点离心力大小，通常：ur n常数（n1）r气流质点的旋转半径即距离除尘

9、器轴心的距离，m n1-1-0.67(D)0.14 (T/283)0.3 D旋风除尘器圆筒直径，m T气体的温度，K 第25页/共203页2.径向速度：因内外流性质不同，所以矢量方向不同，但可以近似认为气流的平均径向速度 urQ/2r0 h0 Q除尘器处理气量。m3/s r0、h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m3.轴向速度：与径向速度类似，视内外旋流而定，外旋流轴向向下，内旋流向上，在内旋涡，随着气流逐渐上升，轴向速度不断增大，在排出管底部达到最大值。第26页/共203页（三）旋风除尘器的优缺点n1.优点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料

10、制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。n2.缺点：除尘效率在80%左右，捕集 FD，颗粒在离心力的推动下移向外壁而被捕集；若 FC FD，颗粒在向心力的带动下进入内涡旋由排气管排出；当 FC=FD时，颗粒处于平衡，即有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%，即分割粒径，用dc表示。第30页/共203页n旋风除尘器的除尘效率对于球形Stokes粒子（粒子运动处于层流状态）分割粒径dc 确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率 旋流指数与前相同一般而言：一般而言：d dp p(100%)23(100%)23d dp p(50%)(50%)第31页/共203页n例题2：已知

11、XZT-90型旋风除尘器选取入口速度u=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423K，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）=2.410-5pas。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ut=u=13m/s，取内、外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7de=2r0，高度近似取排气管下缘至锥顶的高度为2.58m。气流在交界面上的切向速度：常数 第32页/共203页径向速度分割粒径压力损失另求对dp1

12、0um粒子的分级除尘效率第33页/共203页n旋风除尘器分级效率曲线第34页/共203页n普通旋风除尘器是由以下等部分组成排气管进气管筒体锥体第35页/共203页第36页/共203页（六）（六）影响效率的因素影响效率的因素1.工作条件2.结构尺寸3.分离器的气密性 除除尘尘器器下下部部（排排灰灰口口）的的严严密密性性,渗渗入入外外部部空空气气,可可使使效效率率显显著著下降。下降。入口速度入口速度1225m/s1225m/s气体物理性质：气体物理性质：气体温度或粘度气体温度或粘度 粉尘粉尘粒径 筒体直径D 适当增加椎体高度H 第37页/共203页比例变化性能趋向投资趋向压力损失效率增大旋风除尘器

13、直径降低降低提高加长筒体稍有降低提高提高增大入口面积（流量不变）降低降低增大入口面积（速度不变）提高降低降低加长锥体稍有降低提高提高增大锥体的排出孔稍有降低提高或降低减小锥体的排出孔稍有提高提高或降低加长排出管伸入器内的长度提高提高或降低提高增大排气管管径降低降低提高比例尺寸对性能的影响第38页/共203页4.二次效应被捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应 临界入口速度第3

14、9页/共203页（七）（七）旋风除尘器的分类及选型旋风除尘器的分类及选型n1.旋风除尘器的分类n（1）按气体流动状况分：n切流返转式旋风除尘器：常用的型式为直入式和螺壳式。含尘气体由筒体沿侧面沿切线方向导入。n轴向式旋风除尘器：轴向直流式和轴向反旋式。n（2）按结构形式分：n圆筒体、长锥体、旁通式、扩散式。第40页/共203页a.直入切向进入式 b.蜗壳切向进入式 c.轴向进入式 切向进入式切向进入式分分为直入式和蜗壳为直入式和蜗壳式，前者的进气式，前者的进气管外壁与筒体相管外壁与筒体相切，后者进气管切，后者进气管内壁与筒体相切。内壁与筒体相切。轴向进入式轴向进入式是是利用固定的导流利用固定的

15、导流叶片促进气流旋叶片促进气流旋转，在相同的压转，在相同的压力损失下，能够力损失下，能够处理的气体量大，处理的气体量大，且气流分布较均且气流分布较均匀，主要用于多匀，主要用于多管旋风除尘器和管旋风除尘器和处理气体量大的处理气体量大的场合。场合。第41页/共203页（3 3）按除尘效率和处理风量分：）按除尘效率和处理风量分：高效旋风除尘器高流量旋风除尘器通用旋风除尘器筒体直径较小（95%。K=613.5直径较大（1.23.6m），处理流量大。除尘效率：5080%。K3K=46，除尘效率：8090%相对截面比（K）：筒体截面面积和进气口截面面积之比。第42页/共203页（4 4）按结构形式分：）按

16、结构形式分：由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用。具有处理风量大,除尘效率较高的特点。aa多管旋风除尘器多管旋风除尘器多管旋风除尘器第43页/共203页多管除尘器布置紧凑，外形尺寸小，可以用直径较小的旋风子（D=100、150、250mm)来组合，能够有效地捕集5-10um的粉尘，多管旋风除尘器可用耐磨铸铁铸成，因而可以处理含尘浓度较高的气体（100g/m3)。第44页/共203页第45页/共203页 设有旁路分离室,利用上旋涡分离粉尘,从而提高除尘效率.为了使除尘器顶部空间形成明显的上旋涡,进气口上沿离顶盖要相距一定的距离。b b 旁路式旋风除尘器旁

17、路式旋风除尘器 它它是是一一种种具具有有呈呈倒倒锥锥体体形形状状的的锥锥体体,并并在在锥锥体体的的底底部部装装有有反反射射屏屏的的旋旋风风除除尘尘器器.反反射射屏屏可可防防止止上上升升气气流流卷卷起起粉粉尘尘,从而提高除尘效率。从而提高除尘效率。c c 扩散式旋风除尘器扩散式旋风除尘器第46页/共203页(5)按旋风除尘器排灰装置：(a)双翻板式(b)回转式在不漏风的情况下进行正常排灰第47页/共203页第48页/共203页2.2.常见旋风除尘器的选型常见旋风除尘器的选型（1 1）CLT/ACLT/A型旋风除尘器型旋风除尘器第49页/共203页（2 2）XLPXLP型旁路式旋风除尘器型旁路式旋

18、风除尘器第50页/共203页第二节 湿式除尘器使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置 可以有效地除去直径为0.120m的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物 高能和低能湿式除尘器低能湿式除尘器的压力损失为0.251.5kPa，对10m以止粉尘的净化效率可达9095%高能湿式除尘器的压力损失为2.59.0kPa，净化效率可达99.5以上第51页/共203页根据湿式除尘器的净化机理，大致分为：a重力喷雾洗涤器 b旋风洗涤器 c自激喷雾洗涤器 d泡沫（板式）洗涤器 e填料洗涤器 f文丘里洗涤器 g机械诱导喷雾洗涤器 一、湿式除尘器的分类第52

19、页/共203页旋风洗涤器重力喷雾洗涤器第53页/共203页泡沫（板式）洗涤器文丘里洗涤器第54页/共203页主要湿式除尘装置的性能和操作范围装置名称气体流速（m/s）液气比（l/m3）压力损失（Pa）分割直径（m）喷淋塔0.12231005003.0填料塔0.5123100025001.0旋风洗涤器15450.51.5120015001.0转筒洗涤器（300750r/min）0.7250015000.2冲击式洗涤器1020105001500.2文丘里洗涤器60900.31.5300080000.1第55页/共203页二、湿式除尘器的优点 在耗用相同能耗时，比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清

20、除0.1m以下粉尘粒子，仍有很高效率；可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体；在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用。第56页/共203页三、湿式除尘器的缺点 排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用 净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施 第57页/共203页 四、湿式除尘器的除尘方式四、湿式除尘器的除

21、尘方式液体介质与尘粒之间的惯性碰撞和拦截；微细尘粒与液滴之间的扩散接触；加湿的尘粒相互凝并；饱和态高温烟气降温时，以尘粒为凝结核凝结。第58页/共203页 五、湿式除尘器的除尘机理五、湿式除尘器的除尘机理 （一）惯性碰撞参数与除尘效率 惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。现讨论尘粒、液滴和气流性质对碰撞的影响问题，为简化起见，现考虑下述模型：第59页/共203页1.简化模型 含尘气体与液滴相遇，在液滴前xd处开始绕过液滴流动，惯性较大的尘粒继续保持原来的直线运动。尘粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离xs，若xs大于xd；尘粒和液滴就会发生碰撞。第60页/共203页2.2

22、.惯性碰撞参数与除尘效率定义惯性碰撞参数NI：停止距离xs与液滴直径Dc的比值对球形斯托克斯粒子，惯性碰撞参数又叫做斯托克斯准数：驰豫时间，dp2p/18u0：未被扰动的上游气流相对捕集体的流速，m/sup：在流动方向上粒子的运动速度，m/suD：液滴运动速度，m/sDc：液滴直径对于粒径小于5m的粒子，必须考虑坎宁汉修正系数C第61页/共203页除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则越高 第62页/共203页 （二）拦截作用 拦截是指尘粒在水滴上直接被阻截，尘粒被水润湿进入水滴内部，或粘附在水滴表面，使尘粒与含尘气流分离。尘粒在水滴上的拦截作用可用直接拦截比描述，该比值称为拦截参数Kp，可表

23、示为 拦截作用主要取决于尘粒的粒径与水滴DL大小，dp越大，DL越小，拦截参数Kp越大，拦截效率越高。第63页/共203页圆柱形的喷雾塔是一种圆柱形的喷雾塔是一种最简单的湿式除尘装置。在最简单的湿式除尘装置。在逆流式喷雾塔中，含尘气体逆流式喷雾塔中，含尘气体向上运动，液滴由喷嘴喷出向上运动，液滴由喷嘴喷出向下。因颗粒和液滴之间的向下。因颗粒和液滴之间的惯性碰撞、拦截和凝聚等作惯性碰撞、拦截和凝聚等作用，使较大的粒子被液滴捕用，使较大的粒子被液滴捕集。假如气体流速较小，夹集。假如气体流速较小，夹带了颗粒的液滴将因重力作带了颗粒的液滴将因重力作用而沉于塔底。为保证塔内用而沉于塔底。为保证塔内气流分

24、布均匀，常采用孔板气流分布均匀，常采用孔板型气流分布板。通常在塔的型气流分布板。通常在塔的顶部安装除雾器，以除去那顶部安装除雾器，以除去那些十分小的液滴。些十分小的液滴。六、喷雾塔洗涤器六、喷雾塔洗涤器 第64页/共203页n优点喷雾塔结构简单压力损失小（500Pa）操作稳定n工程中一般主要用于废气的预处理。严格控制喷雾的过程，保证液滴大小均匀，对有效的操作很有必要。缺点除尘效率低，对10m粉尘的除尘效率仅70%左右。第65页/共203页喷雾塔洗涤器喷雾塔洗涤器 n立式逆流喷雾塔靠惯性碰撞捕集粉尘的效率可以用下式预估ut一液滴的终末沉降速度，m/sVg空塔断面气速，m/sz气液接触的总塔高度，

25、md单个液滴的碰撞效率第66页/共203页七、旋风洗涤器七、旋风洗涤器含尘气体由筒体的下部切含尘气体由筒体的下部切向引入，水通过轴上安装的多向引入，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出，径向喷出的水雾头喷嘴喷出，径向喷出的水雾与螺旋形旋转气流相碰，使颗与螺旋形旋转气流相碰，使颗粒被捕集下来。喷雾作用发生粒被捕集下来。喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集尘粒，携在外涡旋区，并捕集尘粒，携带尘粒的液滴被甩向旋风洗涤带尘粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面沉落器的湿壁上，然后沿壁面沉落到器底。在出口处通常需要安到器底。在出口处通常需要安装除雾器。如果在喷雾段上面装除雾器。如果在喷雾段上面有足够的高度，也能

26、起一定的有足够的高度，也能起一定的除雾作用。除雾作用。第67页/共203页旋风水膜除尘器旋风水膜除尘器n喷雾沿切向喷向筒壁，使壁面形成一层很薄的不断下流的水膜n含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，靠离心力甩向壁面的粉尘为水膜所粘附，沿壁面流下排走第68页/共203页八、文丘里洗涤器八、文丘里洗涤器含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能，在喉管入口处，气速达到最大，一般压力能逐渐转变为动能，在喉管入口处，气速达到最大，一般为为50180m/s50180m/s。洗涤液（一般为水）通过喉管周边均匀分布的。洗涤液（一般为水

27、）通过喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速。喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速。充分雾化是实现高效充分雾化是实现高效除尘的基本条件。除尘的基本条件。进气管进气管第69页/共203页n通常假定微细尘粒以气流相同的速度进入喉管洗涤液滴的轴向初速度为零，由于气流曳力在喉管部分被逐渐加速。在液滴加速过程中，由于液滴与粒子之间惯性碰撞，实现微细尘粒的捕集n碰撞捕集效率随相对速度增加而增加，因此气流入口速度必须较高第70页/共203页n几何尺寸进气管直径D1按与之相联管道直径确定，管道中气流速度一般为16m/s22m/s收缩管的收缩角1常取23o25o喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面

28、积与进口管截面积之比的典型值为1：4vT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素D2L112ConvergingsectionthroatDivergingsectionDTD1L 2第71页/共203页n扩散管的扩散角2一般为5o7o出口管的直径D2按与其相联的除雾器要求的气速确定由于扩散管后面的直管还具有凝聚和恢复压力的作用，一般设12m长的连接管，再接除雾器。收缩管和扩散管的长度L1及L2由下式计算：喉管长度取喉管直径的0.81.5倍或200500mm第72页/共203页第73页/共203页压力损失压力损失文丘里除尘器内高速气流的动能要用于雾化和加速

29、液文丘里除尘器内高速气流的动能要用于雾化和加速液滴，因而气流的压力损失自然大于其他湿式和干式除尘器。滴，因而气流的压力损失自然大于其他湿式和干式除尘器。（1 1）卡尔弗特）卡尔弗特p p的单位为的单位为cmHcmH2 2OO，v vT T喉管气流速度，喉管气流速度，cm/scm/s，QQL L液体液体的流量；的流量；QQg g气体的流量；气体的流量；二者单位相同二者单位相同。（2 2）海斯凯茨）海斯凯茨p p的单位为的单位为PaPa；A A为喉管的横断面积，为喉管的横断面积，mm2 2；v vT T喉管气喉管气流速度，流速度，m/sm/s第74页/共203页除尘效率除尘效率卡尔弗特等人提出计算

30、通过率的经验公式为卡尔弗特等人提出计算通过率的经验公式为和 分别为洗涤液和粉尘的密度，g/cm3；气体粘度，101Pa.s；文丘里洗涤器压力损失，cmH2O。粉尘粒径，m；一经验常数，在该表达式中为0.1 0.4。LPgmPDpdf和 分别为洗涤液和粉尘的密度，g/cm3气体粘度，101Pa.s；文丘里洗涤器压力损失，cmH 。粉尘粒径，m；一经验常数，在该表达式中为0.10.4。LPgmPDpdfO2cc肯宁汉修正系数，肯宁汉修正系数，c=1+0.65/c=1+0.65/d dp p第75页/共203页n文丘里洗涤器性能气流速度、液气比之间的关系第76页/共203页n例题：以液气比为1.0L

31、/m3的速率将水喷入文丘里洗涤器的喉部，气体流速为122m/s，密度和粘度分别为1.15kg/m3和2.08105Pas，喉管横断面积为0.08m2，参数f 取为0.25，对于粒径为1.0m、密度为1.5g/m3的粒子，试确定气流通过该洗涤器的压力损失和粒子的通过率。n解:由式 现在运用海斯凯茨提出的公式得 第77页/共203页估算粒子的通过率：第78页/共203页九、自激喷雾洗涤器九、自激喷雾洗涤器由具有一定动能的气流直接冲击到液体表面上以形成雾滴的洗涤器称为“自激喷雾式”洗涤器。优点：高含尘浓度时能维持高的气流量，耗水量小。第79页/共203页第80页/共203页第三节 过滤式除尘器使含尘

32、气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置分类空气过滤器滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物袋式除尘器纤维织物第81页/共203页一、过滤式除尘器工作原理截留、惯性碰撞第82页/共203页扩散、电沉积第83页/共203页筛分 第84页/共203页过滤方式表面过滤与内部过滤第85页/共203页二、袋式除尘器采用纤维织物作滤科的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广 除尘效率一般可达99%以上效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用第86页/共203页（一）工作原理新鲜滤料的除尘效率较低粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率随着粉尘在滤袋上积聚

33、，滤袈两侧的压力差增大，会把己附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降n除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰n 清灰不应破坏粉尘初层第87页/共203页袋式除尘器的分级效率曲线 第88页/共203页第89页/共203页（二）除尘效率的影响因素粉尘负荷过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关第90页/共203页

34、袋式除尘器的除尘效率丹尼斯（Dennis）和克莱姆（Klemm）提出了一系列方程，以预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率 粉尘出口浓度，g/m3无量纲常数表面过滤速度，m/s粉尘入口浓度，g/m3脱落浓度（常数），g/m3粉尘负荷，g/m2Dennis and Klemm 取 =0.5第91页/共203页（三）压力损失 压力损失：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等。袋式除尘器的压力损失p由通过清洁滤料的压力损失 p0 和通过颗粒层的压力损失 pp组成。对于相对清洁的滤袋 p0大约为100130Pa。当颗粒层形成后，压力损失为500570Pa时，除尘效率达

35、99%;当压力损失接近1000Pa，一般需要对滤袋清灰。第92页/共203页由于袋式除尘器一般过滤速度很小，滤布上的网孔也小，气体流动处在层流状态，因而根据达西定理其阻力可以表示为：P0=0 g vf 0清洁滤布的阻力系数，m-1，各种滤料的值可由实验求得；g气体粘度，Pas；vf过滤气速，m/s。第93页/共203页粉尘的比阻力系数粉尘的比阻力系数第94页/共203页n过滤阻力与粉尘负荷 第95页/共203页粉尘层的阻力Pp，可用类似的公式表示 Pp=m g vf所以压力损失可表示为：P=P0+Pp=0 g vf+m g vf =(0+m)g vf=g vf 总阻力系数，m-1 m滤料上的粉

36、尘负荷，kg/m2，m=Ga/A粉尘层的平均比阻力，m/kg，10101011Ga滤料上粘附的粉尘量，kg A滤料的有效过滤面积，m2第96页/共203页假设进气口的含尘浓度为Ci（kg/m3），出口处粉尘浓度忽略不计，过滤时间为t，滤布上粘附的粉尘量Ga和粉尘负荷m分别为：Ga=Ci A vf t m=Ci vf t 所以t秒后粉尘层的压力损失为：Pp=m g vf=g Ci vf 2 t第97页/共203页例题：以袋式除尘器处理常温常压的含尘气体，过滤速度uf=1m/min，滤布阻力系数0=2107m-1，粉尘层平均比阻力=51010m/kg，堆积粉尘负荷m=0.1kg/m2，试求压力损失

37、。=1.8 10-5PasP=P0+Pp=(0+m)g vf =(2107+51010 0.1)1.8 10-5 1/60第98页/共203页（四）（四）袋式除尘器的滤料袋式除尘器的滤料1.1.对滤料的要求对滤料的要求 容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低 使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度 表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高 表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料表面起

38、毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰 第99页/共203页n2.滤料种类按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、350360K以下气体无机纤维主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆合成纤维性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域第100页/共203页n3.滤料种类按滤料结构分滤布（编织物）毛毡工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰第101页/共203页滤料名称滤料名称直径直径/m 耐温耐温/K吸水性吸水性/%耐酸耐酸性性耐碱耐碱性性强强度度长期长期最高最高棉织物（植物短棉织物（植物短纤

39、维）纤维）10-20348-3583688很差很差稍好稍好1蚕丝（动物长纤蚕丝（动物长纤维）维）18353-36337316-22-羊毛（动物短纤羊毛（动物短纤维）维）5-15353-36337310-15稍好稍好很差很差0.4尼龙尼龙348-3583684.0-4.5稍好稍好好好2.5奥纶奥纶398-4084236好好差差1.6涤纶（聚腊）涤纶（聚腊）4134336.5好好差差1.6玻璃纤维玻璃纤维(用硅酮用硅酮树脂处理树脂处理)5-8523-4.0好好差差1芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺(诺诺梅克斯梅克斯)4935334.5-5.0差差好好2.5聚四氟乙烯聚四氟乙烯493-523-0很好很好很好

40、很好2.5几种常用滤料的性能第102页/共203页3.3.结构型式结构型式第103页/共203页（五）袋式除尘器的清灰（五）袋式除尘器的清灰 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的常用的清灰方式有三种机械振动式 逆气流清灰脉冲喷吹清灰第104页/共203页n1.机械振动清灰机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.02.0m/min，压力损失为8001200Pa三种方式：水平振动、垂直振动和扭曲振动第105页/共203页水平垂直扭转第106页/共203页第107页/共203页滤袋的连接挂钩式挂钩式带盖式带盖式皮带式皮带式第108页/共203页n优缺点n此类型袋

41、式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好n缺点是滤袋常受机械力作用损坏较快，滤袋检修与更换工作量大清洁气体出口灰斗滤袋清洁气体一侧固定孔板典型机械振动式布袋除尘器含 尘气体 入口第109页/共203页n2.逆气流清灰过滤风速一般为0.52.0m/min，压力损失控制范围10001500Pa这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况第110页/共203页清灰时气流方向与正常过滤时相反，其形式清灰时气流方向与正常过滤时相反，其形式有反吹风和反吸风两种。清灰时关闭含尘气有反吹风和反吸风两种。清灰时关闭含尘气流，开启逆气流进行反吹风。此时滤袋变形，

42、流，开启逆气流进行反吹风。此时滤袋变形，沉积在滤袋内表面的颗粒层破坏、脱落，落沉积在滤袋内表面的颗粒层破坏、脱落，落入灰斗。安装在滤袋内的支撑环可以防止滤入灰斗。安装在滤袋内的支撑环可以防止滤袋被压瘪。袋被压瘪。第111页/共203页滤袋连接支撑顶板拉紧弹簧顶盖第112页/共203页n3.脉冲喷吹清灰虑速一般为24m/min利用47atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间（通常为0.10.2s）每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s 第113页/共203页净化后气体含尘气体过

43、滤反向洗涤喷嘴集气管脉冲阀电磁阀第114页/共203页脉冲喷吹耗用压缩空气量n脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠第115页/共203页 例题：用脉冲喷吹袋式除尘器净化常温气体，采用0=4.8107m-1的涤纶绒布，过滤风速vf=3.0m/min，粉尘层比阻力=1.51010m/kg，堆积粉尘负荷m=0.1kg/m2，试求压力损失；若Ci=7.5g/m3，且Pp1200Pa，则所需清灰的最大周期Tmax。=1.8110-5PasP=P0+Pp=(0+m)g vfPp=mg vf=g Ci vf 2t第116页/共203页作业：袋式除尘器处理常温含

44、石灰石的气体量为1000m3/h，初始含尘浓度9g/m3，捕集效率99%，清洁滤布的阻力损失为120Pa，粉尘层的平均比阻力为4108m/kg，气体性质近似为空气，滤袋压力损失不超过1600Pa，采用脉冲喷吹清灰，试确定：（1）过滤速度，（2）粉尘负菏，（3）最大清灰周期，（4）滤袋面积，（5）尺寸为直径200mm，长4.5m的滤袋条数n。因为采用脉冲清灰（2-4m/min2-4m/min），所以vf 取均值3m/min，vf 取最小值时存在最大清灰周期即vf=2m/min 第117页/共203页三、袋式除尘器的选择、设计和应用（一）设计流程选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质相适应选择

45、清灰方式：与滤布相适应计算气布比计算穿透率计算需要的过滤面积和袋室数目提出风机和管道的技术要求经济核算第118页/共203页（二）选择与设计 1.选定除尘器型式、滤料及清灰方式根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定货的情况等，选定除尘器类型根据含尘气体特性，选择合适的滤料根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等便可初步确定清灰方式第119页/共203页2.清灰方式应用气布比主要清灰方式 主要滤布种类粉尘粒径密度谷物加工12-14RAF大低石灰石（采石场）6-8PJF大中氧化铅1.5-2SW小高煤飞灰（采暖锅炉）2-3RAW小中煤飞灰（工业锅炉）4-5PJW/F中中水泥（窑

46、炉）2-3RAW中中注：RA空气反吹；PJ脉冲喷吹；S振打清灰；F毡制；W纺织第120页/共203页3.滤料的比较 滤料相对费用（US$）温度（）聚酯6275诺梅克斯14400特氟隆45450玻璃纤维布25500Hugglas30500*除玻璃纤维布(G/C=2:1)外,假定G/C=5:1第121页/共203页4.气布比对穿透率的影响某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系第122页/共203页5.计算过滤面积 一般情况下的过滤气速归纳如下简易清灰:vF=0.200.75m/min机械振动清灰:vF=1.02.0m/min逆气流反吹清灰:vF=0.52.0m

47、/min脉冲喷吹清灰:vF=2.04.0m/min第123页/共203页（三）除尘器设计确定滤袋尺寸:直径 d 和高度 l计算每条滤袋面积:a=d l 计算滤袋条数:n=A/a在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组，每组内相邻两滤袋之间的净距一般取5070mm第124页/共203页（四）应用（四）应用袋式除尘器比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，袋式除尘器比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电阻粉尘；可以回收高比电阻粉尘；与文丘里洗涤器相比，动力消耗小，回收的干颗粒物便与文丘里洗涤器相比，动力消耗小，回收的干颗粒物便于综合利用。于综合利用。对于微细的干燥颗粒物，

48、采用袋式除尘器捕集较为适宜。对于微细的干燥颗粒物，采用袋式除尘器捕集较为适宜。袋式除尘器因过滤速度较低，一般体积庞大、耗钢量大、袋式除尘器因过滤速度较低，一般体积庞大、耗钢量大、滤袋材质差、寿命短、压力损失大、运行费用高等。但滤袋材质差、寿命短、压力损失大、运行费用高等。但随着过滤材料和清灰方式的进一步改善，袋式除尘器将随着过滤材料和清灰方式的进一步改善，袋式除尘器将有更广阔的应用前景。有更广阔的应用前景。第125页/共203页 四四、袋式除尘器的运行袋式除尘器的运行 n最佳操作最佳费用，即长期的最低费用建设投资费用运行费用项目投资比例/%项目所占比例/%袋滤室33.6电力15.6管道27.3

49、劳务39.0基建和安装11.8厂内杂项开支32.5风机和马达10.5滤布13.0处理设备4.2设计4.2试车4.2测试仪表2.1运输费2.1第126页/共203页第四节 电除尘器电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的装置子（尘粒或液滴）的装置 主要作用过程：使尘粒荷电并在电场力的作用下移动沉积在集尘极上与其他除尘器的根本区别在于，除尘过程的分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，因此具有耗能低、气流阻力小的特点第127页/共203页一、一、静电除尘器分类和特点静电除尘器分类和特点 静电除尘器主要由放电电极和集尘电极

50、组成。静电除尘器主要由放电电极和集尘电极组成。放电电极放电电极（电晕极）是一根曲率半径很小的纤（电晕极）是一根曲率半径很小的纤细裸露电线，上端与直流电源的一极相连，下端由吊细裸露电线，上端与直流电源的一极相连，下端由吊锤固定位置锤固定位置 集尘电极集尘电极是具有一定面积的管和板，它与电源是具有一定面积的管和板，它与电源的另一极相连。若在两极施加高压，则在放电电极附的另一极相连。若在两极施加高压，则在放电电极附近的电场强度很大，而在集尘电极附近的电场强度相近的电场强度很大，而在集尘电极附近的电场强度相对很小，因此两极之间的电场是不均匀强电场。对很小，因此两极之间的电场是不均匀强电场。第128页/