1、除尘装置,A dust collector is a system used to enhance the quality of air released from industrial processes by collecting dust and other impurities from air or gas. Designed to handle high-volume dust loads, a dust collector system consists of a blower, dust filter, a filter-cleaning system, and dust re
2、moval system.,机械除尘器Inertial separators电除尘器Electrostatic precipitators湿式除尘器Wet scrubbers袋式除尘器 Fabric filters,一. 机械除尘器,机械除尘器 Inertial separators separate dust from gas streams using a combination of forces, such as centrifugal离心力, gravitational重力, and inertial惯性力. These forces move the dust to an area
3、 where the forces exerted by the gas stream are minimal. The separated dust is moved by gravity into a hopper, where it is temporarily stored.重力沉降室 Settling chambers惯性除尘器 Inertial separators旋风除尘器 Cyclonic separation,1.重力沉降室 Settling chambers,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 A settling chamber consists o
4、f a large box installed in the ductwork. The increase of cross section area at the chamber reduces the speed of the dust-filled air stream and heavier particles settle out.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,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 尘粒从沉降室顶部到底部所需时间沉降室内的停留时间,层流式重力沉降室,对于stokes粒
5、子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?,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0.32.0m/s,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：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,1.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50100Pa）维修管理容易缺点体积大效率低，50m以上的大颗粒仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子,2.惯性除尘器 Baffle
6、chamber,Baffle chambers use a fixed baffle plate that causes the conveying gas stream to make a sudden change of direction. Large-diameter particles do not follow the gas stream but continue into a dead air space and settle. Baffle chambers are used as precleaners,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
7、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,冲击式惯性除尘装置a单级型 b多级型,回转式惯性除尘装置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，捕集1020m以上的粗颗粒压力损失1001000Pa,3.旋风除尘器 Centrifugal collectors,Centrifugal collectors use cyclonic action to separate dust particles from th
8、e gas stream. In a typical cyclone, the dust gas stream enters at an angle and is spun rapidly. The centrifugal force created by the circular flow throws the dust particles toward the wall of the cyclone. After striking the wall, these particles fall into a hopper located underneath,A high speed rot
9、ating (air) flow is established within a cylindrical圆柱形 or conical圆锥形 container called a cyclone. Air flows in a helical螺旋形 pattern, beginning at the top (wide end) of the cyclone and ending at the bottom (narrow) end before exiting the cyclone in a straight stream through the center of the cyclone
10、and out the top. Larger (denser) particles in the rotating stream have too much inertia to follow the tight curve of the stream, and strike the outside wall, then fall to the bottom of the cyclone where they can be removed. In a conical system, as the rotating flow moves towards the narrow end of th
11、e cyclone, the rotational radius旋转半径 of the stream is reduced, thus separating smaller and smaller particles.,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,切向速度决定气流质
12、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,旋风除尘器,影响旋风除尘器效率的因素 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,旋风除尘器,影响旋风除尘器效率的因素（续）比例尺寸
13、在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。锥体适当加长，对提高除尘效率有利排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.40.65）D。旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。,旋风除尘器,影响旋风除尘器效率的因素（续）除尘器下部的严密性在不漏风的情况下进行正常排灰,锁气器 (a)双翻板式 (b)回转式,旋风除尘器,影响旋风除尘器效率的因素（续）烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度,旋风除尘器,影响旋风除尘器效率
14、的因素（续）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 入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降,a. 直入切向进入式 b. 蜗壳切向进入式 c. 轴向进入式,旋风除尘器,影响旋风除尘器效率的因素（续）进口和出口形式切入式蜗壳式轴向式,3.旋风除尘器,优点结构简单占地面积小、投资少、操作维修方便压力损失中等、动力损失不大适用于高温、高压及有腐蚀性的气体，并可直接回收干物质一般用于捕集515m以上的颗粒物，除尘效率可大80%。缺点： 对粒径小于5m的颗粒物捕集效率不高。,二.静电除尘器 Electrostatic Precipitator,旋
15、风除尘器对于 dp 5m的粒子效率低，必须借助外力（电场力等）捕集更小的粒子 使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上具有耗能小、气流阻力小的特点,An electrostatic precipitator (ESP) is a filtration device that removes fine particles, like dust and smoke, from a flowing gas using the force of an induced electrostatic charge minimally
16、 impeding the flow of gases through the unit.,Electrostatic precipitators use electrostatic forces静电力 to separate dust particles from exhaust gases. A number of high-voltage高电压, direct-current 直流电discharge electrodes电极 are placed between grounded collecting electrodes. The contaminated gases flow th
17、rough the passage formed by the discharge and collecting electrodes.The airborne particles receive a negative charge负电荷 as they pass through the ionized field between the electrodes. These charged particles带电颗粒 are then attracted to a grounded or positively charged electrode and adhere to it.,电除尘器,电
18、除尘器的主要优点压力损失小，一般为200500Pa处理烟气量大，可达105106m3/h能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99可在高温或强腐蚀性气体下操作,1.电除尘器的工作原理,四个基本过程电晕放电悬浮粒子荷电高压直流电晕带电粒子在电场内迁移和捕集延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）捕集物从集尘表面上清除振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗,电晕放电,金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体
19、分子捕获气体离子化区域电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源,粒子荷电,两种机理电场荷电或碰撞荷电离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电扩散荷电离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场 粒子的主要荷电过程取决于粒径大于0.5m的微粒，以电场荷电为主小于0.15m的微粒，以扩散荷电为主介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。,荷电粒子的迁移与沉积,荷电粒子在电场力作用下，将朝着与其电性相反的集尘极移动。颗粒荷电越多，所处位置的电场强度越大，则迁移速度越大。比电阻小，造成二次飞扬比电阻大，形成与集尘极电性相反的带电积尘层,被捕集粉尘的清除,电晕极
20、和集尘极上都会有粉尘沉积 粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般方法采取振打清灰方式清除 从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰,3.电除尘器结构,电晕电极集尘极清灰装置气流分布装置,电除尘器结构电晕电极,电晕电极 常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等 电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等,a.圆形线 b.星形线 c.锯齿线 d.芒刺线,电除尘器结构集尘极,集尘极集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量
21、 （约占总耗量的4050%）有很大影响性能良好的集尘极应满足下述基本要求振打时粉尘的二次扬起少单位集尘面积消耗金属量低极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形振打时易于清灰，造价低,电除尘器结构清灰装置,机械振打、电磁振打、刮板清灰、水膜清灰等,电除尘器结构气流分布板,电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板,三.袋式除尘器 fabric collectors,Commonly known as baghouses, fabric collectors us
22、e filtration to separate dust particulates from dusty gases. They are one of the most efficient and cost effective types of dust collectors available and can achieve a collection efficiency of more than 99% for very fine particulates.Dust-laden gases enter the baghouse and pass through fabric bags t
23、hat act as filters. The bags can be of woven 织物or felted cotton绒棉, synthetic合成的, or glass-fiber玻璃纤维 material in either a tube or envelope shape.,工作原理截留、惯性碰撞,除尘器工作原理,工作原理扩散、电沉积,除尘器工作原理,工作原理筛分,袋式除尘器,采用纤维织物作滤料的袋式除尘器，在工业尾气的除尘方面应用较广 对细粉的捕集效率高，一般可达99%以上性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用,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
24、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，落入灰斗中粉尘因截留、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,2.袋式除尘器的滤料,对滤料的要求容尘量大、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,袋式除尘器的滤料,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
25、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,3.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 Shaking逆气流清灰 Reverse air脉冲喷吹清灰 Pulse jet,袋式除尘器的清灰,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,袋式除尘器的清灰,机械振动清灰此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好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,袋式除尘器的清灰,逆气流清灰 过滤风速一般为0.52.0m/mi
26、n，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,袋式除尘器的清灰,脉冲喷吹清灰 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0.1一0.2s）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,袋式除尘器的清灰,脉冲喷吹清灰,四.湿式除尘器 Wet Scrubbers,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 Dust col
27、lectors that use liquid are known as wet scrubbers. In these systems, the scrubbing liquid (usually water) comes into contact with a gas stream containing dust particles. Greater contact of the gas and liquid streams yields higher dust removal efficiency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
28、能湿式除尘器Low-energy scrubbers的压力损失为0.21.5kPa，对10m以上粉尘的净化效率可达9095%高能湿式除尘器High-energy scrubbers的压力损失为2.59.0kPa，净化效率可达99.5以上,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,湿式除尘器的缺点,排出的污
29、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,There is a large variety of wet scrubbers; however, all have one of three basic configurations:1.Gas-humidification The gas-humidification process agglomerates fine particles, increasing the
30、 bulk, making collection easier2. Gas-liquid contact 气液接触 This is one of the most important factors affecting collection efficiency. The particle and droplet come into contact by four primary mechanisms: a) Inertial impaction惯性碰撞 b) Interception拦截 c) Diffusion扩散 d) Condensation nucleation凝结成核,a) Ine
31、rtial impaction - When water droplets placed in the path of a dust-laden gas stream, the stream separates and flows around them. Due to inertia, the larger dust particles will continue on in a straight path, hit the droplets, and become encapsulated.b) Interception - Finer particles moving within a
32、gas stream do not hit droplets directly but brush against and adhere to them.c) Diffusion - When liquid droplets are scattered among dust particles, the particles are deposited沉积 on the droplet surfaces by Brownian movement, or diffusion. This is the principal mechanism in the collection of submicro
33、metre 亚微米dust particles.d) Condensation nucleation - If a gas passing through a scrubber is cooled below the dewpoint 露点, condensation of moisture occurs on the dust particles. This increase in particle size makes collection easier.,3. Gas-liquid separation 气液分离 Regardless of the contact mechanism u
34、sed, as much liquid and dust as possible must be removed. Once contact is made, dust particulates and water droplets combine to form agglomerates. As the agglomerates grow larger, they settle into a collector.The “cleaned” gases are normally passed through a mist eliminator 除雾器(demister pads) to rem
35、ove water droplets from the gas stream. The dirty water from the scrubber system is either cleaned and discharged or recycled to the scrubber. Dust is removed from the scrubber in a clarification unit or a drag chain tank.,湿式除尘器,根据湿式除尘器的净化机理，大致分为重力喷雾洗涤器旋风洗涤器自激喷雾洗涤器板式洗涤器填料洗涤器文丘里洗涤器机械诱导喷雾洗涤器,2.重力喷雾洗涤器
36、,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,重力喷雾洗涤器,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严格控制喷雾的过程，保证液滴大小均匀，对有效的操作是很有必要,3.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,旋风水膜除尘器,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
37、壁面流下排走,旋风洗涤器,离心洗涤器净化dp5m的尘粒仍然有效耗水量L/G=0.51.5L/m3适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱可采用比喷雾塔更细的喷嘴,4.文丘里洗涤器,除尘器系统的构成文丘里洗涤器除雾器沉淀池加压循环水泵除尘过程文丘里除尘器： 收缩管， 喉管， 扩散管就其断面形状圆形文丘里除尘器矩形文丘里除尘器,文丘里洗涤器,除尘过程 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，一般为50180m/s洗涤液 （一般为水）通过沿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的雾化是实现高效除尘的基本条件,湿式除尘器,主要湿式除尘装置的性能和操作范围,比较各颗粒除尘装置，从去除粒径范围，去除效率，去除机理、去除特征颗粒或者含尘气体等等方面做比较。可列表,
