沈阳农业大学土地与环境学院环境工程概论.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151页 一、流体阻力一、流体阻力 由于颗粒具有一定的形状，运动时必须排开由于颗粒具有一定的形状，运动时必须排开由于颗粒具有一定的形状，运动时必须排开由于颗粒具有一定的形状，运动时必须排开其周围的流体，导致其前面的压力较后面大，产其周围的流体，导致其前面的压力较后面大，产其周围的流体，导致其前面的压力较后面大，产其周围的流体，导致其前面的压力较后面大，产生了所谓生了所谓生了所谓生了所谓形状阻力形状阻力形状阻力形状阻力。此外，颗粒与其周围流体之间存

2、在摩擦，导此外，颗粒与其周围流体之间存在摩擦，导此外，颗粒与其周围流体之间存在摩擦，导此外，颗粒与其周围流体之间存在摩擦，导致了所谓的致了所谓的致了所谓的致了所谓的摩擦阻力摩擦阻力摩擦阻力摩擦阻力。通常把形状阻力和摩擦阻力同时考虑在一起，通常把形状阻力和摩擦阻力同时考虑在一起，通常把形状阻力和摩擦阻力同时考虑在一起，通常把形状阻力和摩擦阻力同时考虑在一起，成为成为成为成为流体阻力流体阻力流体阻力流体阻力。流体阻力流体阻力流体阻力流体阻力的大小决定于颗粒的形状、粒径、的大小决定于颗粒的形状、粒径、的大小决定于颗粒的形状、粒径、的大小决定于颗粒的形状、粒径、表面特性、运动速度及流体的种类和性质表面

3、特性、运动速度及流体的种类和性质表面特性、运动速度及流体的种类和性质表面特性、运动速度及流体的种类和性质。第2页/共151页阻力的方向总是和速度向量方向相反，其大小为：式中：CD由实验确定的阻力系数（无因次）；Ap颗粒在其运动方向上的投影面积，m2。对球型颗粒Ap=dp2/4；流体的密度，kg/m3；u 颗粒与流体之间的相对运动速度，m/s第3页/共151页n当Rep 1时，颗粒运动处于层流状态，CD与Rep近似呈直线关系 这就是著名的斯托克斯（Stokes）阻力定律。通常把Rep 1的区域称为斯托克斯区域。第4页/共151页二、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

4、置 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。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5页/共151页（一）层流式重力沉降室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6页/共151页层流式重力沉降室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该粒子的除尘效率第7页/共151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

5、力平衡关系式为：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8页/共151页层流式重力沉降室对于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9页/共151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10页/共151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.

6、锥形阀；2.清灰孔；3.隔板第11页/共151页（三）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12页/共151页沉降室适宜净化密度大、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13页/共151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

7、.410-5Pa.s）第14页/共151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：LWH=5、验算粒径dmin。H/us=L/v0 第15页/共151页三、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，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 第16页/共151页惯性除尘器结构形式碰撞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第17页/共151页碰撞式惯性除尘装置a单级

8、型 b多级型第18页/共151页回转式惯性除尘装置a 弯管型 b 百叶窗型 c 多层隔板型第19页/共151页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，捕集1020m以上的粗颗粒压力损失1001000Pa第20页/共151页四、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 旋风除尘器的工作原理 含尘气体由进口切向进入后，沿筒体内壁由上向下作圆周运动，并有少量气体沿径向运动到中心区内。这股向下的气流大部分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。这股

9、气流作向上旋转运动时，也同时进行着径向的离心运动。第21页/共151页旋风除尘器内气流与尘粒的运动气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋 旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋 内、外涡流旋转方向相同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，最后从排出管排出第22页/共151页n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，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可

10、回收干颗粒物。n缺点：除尘效率在80%左右，捕集 FD，颗粒移向外壁若 FC 10m）的场合；除尘效率不太高；浓度较高时作为初级处理；可串联使用。第33页/共151页 旋风除尘器的分类及选型旋风除尘器的分类及选型n（一）旋风除尘器的分类n1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轴向式旋转除尘器：轴向直流式和轴向反旋式。n2按结构形式分：圆筒体、长锥体、旁通式、扩散式。第34页/共151页a.直入切向进入式 b.蜗壳切向进入式 c.轴向进入式第35页/共151页3、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

11、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36页/共151页4 4、按结构形式分：、按结构形式分：、按结构形式分：、按结构形式分：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。（1 1）多管旋风除尘器）多管旋风除尘器 多管旋风除尘器第37页/共151页第38页/共151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

12、盖要相距一定的距离。（2 2）旁路式旋风除尘器）旁路式旋风除尘器 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上升气流卷起粉尘止上升气流卷起粉尘,从而提高除尘效率。从而提高除尘效率。（3 3）扩散式旋风除尘器）扩散式旋风除尘器第39页/共151页5、按旋风除尘器排灰装置：(a)双翻板式 (b)回转式第40页/共151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

13、，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41页/共151页湿式除尘器旋风洗涤器重力喷雾洗涤器第42页/共151页湿式除尘器泡沫（板式）洗涤器文丘里洗涤器第43页/共151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 第44页/共151页湿式除尘器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

14、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45页/共151页湿式除尘器的优点 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

15、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46页/共151页湿式除尘器的缺点 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47页/共151页n湿式除尘器的除尘方式主要有四种：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48页/共151页 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理n 湿式除尘机理涉及

16、各种机理中的一种或几种。主要是惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。1.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49页/共151页 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50页/共151页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

17、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51页/共151页惯性碰撞参数与除尘效率除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则II越高 第52页/共151页拦截作用 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。被拦截的尘粒必须质量很小，且具有一定尺寸，当流线绕过水滴拐弯时，它不会离开流线。这时只要尘粒中处在围绕捕集物（水滴）流过而相距捕集物不超过dp/2的流线上，尘粒就与捕集物（水滴）接触

18、而被拦截。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53页/共151页n假定所有液滴具有相同直径液滴进入洗涤器后立刻以终末速度沉降液滴在断面上分布均匀、无聚结现象喷雾塔洗涤器 第54页/共151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。最简单的湿式除尘装置。在逆流式喷雾塔中，含尘在逆流式喷雾塔中，含尘气体向上运动，液滴由喷气体向上运动，液滴由喷嘴喷出向下。因颗粒和液嘴喷出向下。因颗粒和液滴之间的惯性碰撞、拦截滴之间的惯性碰撞、拦截和凝聚等作

19、用，使较大的和凝聚等作用，使较大的粒子被液滴捕集。假如气粒子被液滴捕集。假如气体流速较小，夹带了颗粒体流速较小，夹带了颗粒的液滴将因重力作用而沉的液滴将因重力作用而沉于塔底。为保证塔内气流于塔底。为保证塔内气流分布均匀，常采用孔板型分布均匀，常采用孔板型气流分布板。通常在塔的气流分布板。通常在塔的顶部安装除雾器，以除去顶部安装除雾器，以除去那些十分小的液滴。那些十分小的液滴。第55页/共151页n喷雾塔结构简单、压力损失小，操作稳定，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的粉尘n严格控制喷雾的组成，保证液滴大小均匀，对有效的操作是很有必要第56页/共151页喷雾塔洗涤器喷雾塔洗涤器喷雾塔洗涤器喷雾塔

20、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，md单个液滴的碰撞效率第57页/共151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。缺点缺点除 尘 效 率 低，对10m粉尘的除尘效率仅70%左右。第58页/共151页旋风洗涤器 干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，就构成一种最简单的旋风洗涤器 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，水通过轴上安装的向引入，水通过轴上安装的多头喷嘴喷

21、出，径向喷出的多头喷嘴喷出，径向喷出的水雾与螺旋形旋转气流相碰，水雾与螺旋形旋转气流相碰，使颗粒被捕集下来。如果在使颗粒被捕集下来。如果在喷雾段上面有足够的高度，喷雾段上面有足够的高度，也能起一定的除雾作用。也能起一定的除雾作用。喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集尘粒，携带尘粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面沉落到器底。在出口处通常需要安装除雾器。第59页/共151页旋风水膜除尘器 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60页/共151页文丘里洗涤器 文丘里除尘器是一种高效湿式除尘

22、洗涤器，常用在高温烟气降温和除尘上，其结构见下图，由收缩管、喉管和扩散组成。含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增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，一般为达到最大，一般为50180m/s50180m/s。洗涤液（一般为水）通过。洗涤液（一般为水）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。充分雾化是实现高效除尘的基本条件。速。充分雾化是实现高效除尘的基本条件。进气管进气管第61页/共151页n通常假定微细尘粒以气流

23、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62页/共151页第63页/共151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

24、液体液体的流量；的流量；QQg g气体的流量；二者单位相同。气体的流量；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64页/共151页除尘效率除尘效率卡尔弗特等人提出计算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

25、.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。LPgmPDpdf O2cc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65页/共151页n例题：以液气比为1.0L/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0.08 m2，参数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66页/共151页估算粒子的通过率：第

26、67页/共151页 自激喷雾洗涤器自激喷雾洗涤器 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68页/共151页第69页/共151页第70页/共151页第三节 过滤式除尘器使含尘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71页/共151页除尘器工作原理工作原理截留、惯性碰撞第72页/共151页n工作原理扩散、电沉积第73页/共151页n工作原理筛分 第74页/共151页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

27、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75页/共151页袋式除尘器的工作原理含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落人灰斗中粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作 用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层第76页/共151页 常用滤料由棉、毛、人造纤维等加工而成，滤料本常用滤料由棉、毛、人造纤维等加工而成，滤料本身网孔较大，一般为身网孔较大，一般为20-5020-50 mm，表面起绒的滤料为，表面起绒的滤料为5-5-1010 mm，因而，因而新鲜滤

28、料的除尘效率较低新鲜滤料的除尘效率较低，在使用一段时，在使用一段时间后，尘间后，尘粒粒在滤布上由于筛虑、在滤布上由于筛虑、碰撞、碰撞、拦截、拦截、静电和扩静电和扩散散及重力沉降及重力沉降等作用，等作用，粗尘粒首先被阻留，并在网孔之粗尘粒首先被阻留，并在网孔之间集结形成孔径小的通气孔，间集结形成孔径小的通气孔，逐渐在滤逐渐在滤布布表面形成表面形成一层一层粉尘初层。粉尘初层。粉尘粉尘初层初层的的形成，形成，使滤布成为对粗、细尘粒使滤布成为对粗、细尘粒皆可有效捕集的滤料，这是滤尘效率剧增，阻力也增大皆可有效捕集的滤料，这是滤尘效率剧增，阻力也增大。滤布只不过起着形成颗粒初层和支撑它的骨架作用滤布只不

29、过起着形成颗粒初层和支撑它的骨架作用。随随着颗粒在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把有着颗粒在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把有些已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使些已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降除尘效率下降。另外，若除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体另外，若除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，影响生产系统的排风效果。因此，除尘器量显著下降，影响生产系统的排风效果。因此，除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰。阻力达到一定数值后，要及时清灰。第77页/共151页袋式除尘器的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

30、高了除尘效率随着粉尘在滤袋上积聚，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78页/共151页袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的分级效率曲线 第79页/共151页袋式除尘器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

31、种类和清灰方式有关第80页/共151页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/m2 Dennis and Klemm 取 =0.5第81页/共151页袋式除尘器的压力损失 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 pf 和通过颗粒层的压力损失 pp组成。对于相对清洁的滤袋 pf大约为100130Pa。当颗粒层形

32、成后，压力损失为500570Pa时，除尘效率达99%;当压力损失接近1000Pa，一般需要对滤袋清灰。第82页/共151页K K颗粒层或滤料的渗透率；颗粒层或滤料的渗透率；量纲是长度的平方，量纲是长度的平方，mm2 2；x x颗粒层或滤料厚度颗粒层或滤料厚度，mm；v v过滤气速，过滤气速，m/sm/s。渗透率K 是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数。达西方程的一般形式：达西方程的一般形式：第83页/共151页根据达西方程，则总压力损失为：对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失 基本上是一个常数通过袋式除尘器的压力损失主要由 决定第84页/共151页由于袋

33、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：Pf=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；v过滤气速，m/s。第85页/共151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86页/共151页假设进气口的含尘浓度为C

34、i（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87页/共151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。=1.8 10-5PasP=P0+Pp=(0+m)g vf =(2107+51010 0.1)1.8 10-5 1/60第88页/共151页 袋式除尘器的滤料对滤料的要求对滤料

35、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89页/共151页n滤料种类 按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、35036

36、0K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90页/共151页n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91页/共151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

37、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很好很好很好很好2.5 几种常用滤料的性能第92页/共151页 结构型式结构型式第93页/共151页袋式除尘器的清灰袋式除尘器的清灰 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

38、械振动式 逆气流清灰脉冲喷吹清灰第94页/共151页n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95页/共151页第96页/共151页n机械振动清灰n此类型袋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清洁气体出口体出口灰斗灰斗滤袋滤袋清洁气清洁气体一侧体一侧固定固定孔板孔板典型机械振动式布袋除尘器含尘气含尘气体入口体入口第97页/共151页n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

39、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98页/共151页n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99页/共151页 如图所示，脉冲喷吹如图所示，脉冲喷吹如图所示，脉冲喷吹如图所示，脉冲喷吹清灰经常采用上部开口、清灰经常采用上部开口、清灰经常采用上部开口、清灰经常采用上部开口、下部封闭的滤袋。含尘下部封闭的滤袋。含

40、尘下部封闭的滤袋。含尘下部封闭的滤袋。含尘气体通过滤袋时粉尘被气体通过滤袋时粉尘被气体通过滤袋时粉尘被气体通过滤袋时粉尘被阻留于滤袋外表面上，阻留于滤袋外表面上，阻留于滤袋外表面上，阻留于滤袋外表面上，净化后的气体由袋内经净化后的气体由袋内经净化后的气体由袋内经净化后的气体由袋内经文丘里管进入上部净化文丘里管进入上部净化文丘里管进入上部净化文丘里管进入上部净化箱，然后由出气口排走。箱，然后由出气口排走。箱，然后由出气口排走。箱，然后由出气口排走。为防止滤袋被压瘪，布为防止滤袋被压瘪，布为防止滤袋被压瘪，布为防止滤袋被压瘪，布袋内安置笼形支撑结构，袋内安置笼形支撑结构，袋内安置笼形支撑结构，袋内

41、安置笼形支撑结构，毡制的滤袋常采用脉冲毡制的滤袋常采用脉冲毡制的滤袋常采用脉冲毡制的滤袋常采用脉冲喷吹清灰，过滤速度由喷吹清灰，过滤速度由喷吹清灰，过滤速度由喷吹清灰，过滤速度由气体含尘浓度决定，一气体含尘浓度决定，一气体含尘浓度决定，一气体含尘浓度决定，一般为般为般为般为2-4m/min2-4m/min。第100页/共151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uf=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Pd1200Pa，则所需清灰的最大周期Tmax

42、。第101页/共151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102页/共151页n直直接接作作用用的的结结果果使使得得电电除除尘尘器器比比其其它它除除尘尘器器所所需功率最少，气流阻力最小。需功率最少，气流阻力最小。n它它既既不不象象重重力力沉沉降降法法或或惯惯性性法法那那样样只只限限于于回回收收粗粗粒

43、粒子子，也也不不象象介介质质过过滤滤法法或或洗洗涤涤法法那那样样受受到到气气体体运运动动阻阻力力的的限限制制，由由由由于于于于作作作作用用用用在在在在粒粒粒粒子子子子上上上上的的的的静静静静电电电电力力力力相相相相对对对对较较较较大大大大，所所所所以以以以电电电电除除除除尘尘尘尘器器器器也也也也能能能能有有有有效效效效地地地地捕捕捕捕集集集集亚微米级粒子亚微米级粒子亚微米级粒子亚微米级粒子。（。（1m左右的）左右的）n n除除除除尘尘尘尘效效效效率率率率一一一一般般般般可可可可大大大大于于于于99%99%，对对对对微微微微小小小小尘尘尘尘粒粒粒粒也也也也有有有有足足足足够的捕集效率够的捕集效率

44、够的捕集效率够的捕集效率n n主主主主要要要要缺缺缺缺点点点点是是是是设设设设备备备备庞庞庞庞大大大大，消消消消耗耗耗耗钢钢钢钢材材材材多多多多，初初初初投投投投资资资资大大大大，要求安装和运行管理技术较高。要求安装和运行管理技术较高。要求安装和运行管理技术较高。要求安装和运行管理技术较高。第103页/共151页电除尘是何种装置呢？概括而言，电除尘是利用强电场使气体发生电离，气体中的粉尘荷电在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的装置。第104页/共151页 一、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组成。静电除尘器主要由放电电极和集尘电极组成。静电除尘器主要由放电电极

45、和集尘电极组成。静电除尘器主要由放电电极和集尘电极组成。放电电极放电电极放电电极放电电极（电晕极）是一根曲率半径很小的（电晕极）是一根曲率半径很小的（电晕极）是一根曲率半径很小的（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，下端纤细裸露电线，上端与直流电源的一极相连，下端纤细裸露电线，上端与直流电源的一极相连，下端纤细裸露电线，上端与直流电源的一极相连，下端由吊锤固定位置由吊锤固定位置由吊锤固定位置由吊锤固定位置 集尘电极集尘电极集尘电极集尘电极是具有一定面积的管和板，它与电是具有一定面积的管和板，它与电是具有一定面积的管和板，它与电是具有一定面积的管和板，它与电源的另

46、一极相连。若在两极施加高压，则在放电电源的另一极相连。若在两极施加高压，则在放电电源的另一极相连。若在两极施加高压，则在放电电源的另一极相连。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极附近的电场强度很大，而在集尘电极附近的电场极附近的电场强度很大，而在集尘电极附近的电场极附近的电场强度很大，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强度相对很小，因此两极之间的电场是不均匀强电强度相对很小，因此两极之间的电场是不均匀强电强度相对很小，因此两极之间的电场是不均匀强电场。场。场。场。第105页/共151页1.1.按集尘电极的结构形按集尘电极的结

47、构形按集尘电极的结构形按集尘电极的结构形式分类式分类式分类式分类（1 1）管式电除尘器）管式电除尘器）管式电除尘器）管式电除尘器 单管电除尘器结构单管电除尘器结构单管电除尘器结构单管电除尘器结构如图所示。集尘极为如图所示。集尘极为如图所示。集尘极为如图所示。集尘极为 150-300mm150-300mm的圆形金属的圆形金属的圆形金属的圆形金属管，管长为管，管长为管，管长为管，管长为3-5m3-5m。放电。放电。放电。放电极线（电晕线）用重锤极线（电晕线）用重锤极线（电晕线）用重锤极线（电晕线）用重锤悬吊在集尘极悬吊在集尘极悬吊在集尘极悬吊在集尘极圆管的中圆管的中圆管的中圆管的中心。管式电除尘器

48、电场心。管式电除尘器电场心。管式电除尘器电场心。管式电除尘器电场强度高且变化均匀，但强度高且变化均匀，但强度高且变化均匀，但强度高且变化均匀，但清灰比较困难。常用于清灰比较困难。常用于清灰比较困难。常用于清灰比较困难。常用于处理含尘气体量小或含处理含尘气体量小或含处理含尘气体量小或含处理含尘气体量小或含雾滴的气体。雾滴的气体。雾滴的气体。雾滴的气体。第106页/共151页（2 2）板板板板式电除式电除式电除式电除尘器尘器尘器尘器 集尘极由多块集尘极由多块集尘极由多块集尘极由多块一定形状的钢板一定形状的钢板一定形状的钢板一定形状的钢板组合而成。放电组合而成。放电组合而成。放电组合而成。放电极（电

49、晕极）均极（电晕极）均极（电晕极）均极（电晕极）均布在两平行集尘布在两平行集尘布在两平行集尘布在两平行集尘极间。两平行集极间。两平行集极间。两平行集极间。两平行集尘极的距离一般尘极的距离一般尘极的距离一般尘极的距离一般为为为为200-400mm200-400mm，极板高度极板高度极板高度极板高度2-5m2-5m。板板板板式电除尘器式电除尘器式电除尘器式电除尘器电场强度变化不电场强度变化不电场强度变化不电场强度变化不均匀，清灰方便，均匀，清灰方便，均匀，清灰方便，均匀，清灰方便，制作安装容易制作安装容易制作安装容易制作安装容易第107页/共151页第108页/共151页2.2.按气流流动方式分类

50、按气流流动方式分类（1 1）立式电除尘器立式电除尘器 一般管式电除尘器为立式电除尘器，一般管式电除尘器为立式电除尘器，含尘气流自下含尘气流自下而上流过而上流过。立式电除尘器占地面积小，捕集效率高。立式电除尘器占地面积小，捕集效率高。（2 2）卧式电除尘器卧式电除尘器 含尘气流沿水平方向流过含尘气流沿水平方向流过完成除尘过程的电除尘器完成除尘过程的电除尘器称为卧式电除尘器，容易实现对不同粒径粉尘的分离，有称为卧式电除尘器，容易实现对不同粒径粉尘的分离，有利于提高总除尘效率。安装高度比立式低，操作和维修方利于提高总除尘效率。安装高度比立式低，操作和维修方便。便。在工业废气除尘中，卧式板式电除尘器是