第六章除尘装置

第六章除尘装置 • 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

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

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，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

沉降速度us的计算：

重力沉降室的设计 • 1、层流模式 • 假定： • 1)沉降室内气流为柱塞流； • 2）颗粒均匀分布于烟气中； • 3）忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用； • 4）在气流方向上，尘粒与气流具有同一速度。纵剖面示意图

2、设计步骤： • 1）取一气流速度v气（0.3～2m/s); • 2）计算沉降速度us（粒径一般取50μm，不能太小） • 3）根据实际情况假设一高度H； • 4）计算沉降室长度L： • 5）计算宽度W： • 若W、L、H符合场地要求即可，否则，重新计算。

2、重力沉降室分级效率 • 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

3、阻力计算：

重力沉降室能100%捕集的最小粒子 • 对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?

不同粉尘的最高允许气流速度 重力沉降室效率的影响因素 • 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

多层沉降室 1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板层流式重力沉降室 • 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

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50～100Pa） • 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，除去较大和较重的粒子

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

冲击式惯性除尘装置 a单级型 b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 • 结构形式 • 冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子 • 反转式－改变气流方向捕集较细粒子

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10～20µm以上的粗颗粒 • 压力损失100～1000Pa • 不适宜用于粘结性和纤维性粉尘。

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、筒体、锥体和排气管等组成 • 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：内涡旋 • 气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度

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（续） • 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，再沿排出管外壁向下旋转。

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n次方此处n 1，称为涡流指数 • 内涡旋的切向速度正比于半径 • 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 r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m • 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，在排出管底部达到最大值

旋风除尘器型式 XLT XLT⁄A XLP⁄A XLP⁄B ξ 5.3 6.5 8.0 5.8 旋风除尘器 • 旋风除尘器的压力损失 ：局部阻力系数 A：旋风除尘器进口面积局部阻力系数

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，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变 • 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

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FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD • 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50%

旋风除尘器 • 旋风除尘器的除尘效率（续） • 对于球形Stokes粒子 • 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dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率 • 另一种经验公式

旋风除尘器 • 旋风除尘器分级效率曲线

锁气器 (a)双翻板式 (b)回转式

6) 烟尘的物理性质 • 气体的密度和粘度、尘粒的大小和密度、烟气含尘浓度

旋风除尘器效率的影响因素（续） 7）操作变量 • 提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善 • 效率最高时的入口速度

4）确定入口截面A，入口宽度b和高度h 5）确定各部分几何尺寸（见p177，表6－3）

尺寸名称 XLP/A XLP/B XLT/A XLT 入口宽度，b 入口高度，h 筒体直径，D 上3.85b 下0.7D 3.33b （b=0.3D） 3.85b 4.9b 排出筒直径，de 上0.6D 下0.6D 0.6D 0.6D 0.58D 筒体长度，L 上1.35D 下1.0D 1.7D 2.26D 1.6D 锥体长度，H 上0.50D 下1.00D 2.3D 2.0D 1.3D 灰口直径，d1 0.296D 0.43D 0.3D 0.145D 进口速度为右值时的压力损失 12m/s 700（600） 5000（420） 860（770） 440（490） 15m/s 1100（940） 890（700） 1350（1210） 670（770） 18m/s 1400（1260） 1450（1150） 1950（1740） 990（1110） • 旋风除尘器的比例尺寸

也可选择其它的结构，但应遵循以下原则 ①为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插人深度； ②为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2； ③为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D； ④为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o～8o； ⑤为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4～0.5，（H+L）/de≈8～10；s/de≈1；

例题：已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度ρ=1.2kg/ m3，允许压力损失为900Pa。若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。 • 解：由式（6－26）根据表6－1，ζ＝5.8 v1的计算值与表5－3的气速与压力降数据一致。参考XLP/B品系列；取D=700mm，

第六章 除尘装置