1、烟气除尘方式介绍含尘烟气在排入大气时必须设置除尘装置予以净化处理。除尘装置由烟罩、管道、除尘设备、风机、排尘设备等组成。除尘装置的附属设备如阀门和控制仪表往往是除生效果好坏的关键。下面就除尘设备作一介绍。从含尘气体中将粉尘分离出来的设备称为除尘设备或除尘器，利用各种除尘机理以及各除尘机理彼此间的不同组合，可以研制出品种繁多的除尘设备。冶金工业中常用的除尘设备有袋滤器、电除尘器、文氏管除尘器、旋风除尘器。前三种是冶金工业常用的高性能设备，最后一种设备通常用于那些尘粒较粗要求较低的场合。一、袋滤器袋式过滤器依靠织物(滤料)和灰尘层起过滤作用使气、固分离，灰尘层越厚，对气流的阻力越大，因此要周期性地
2、从滤料上消除积灰，使阻力保持在一定范围内，清灰方法是命名这类除尘器的重要特征之一。1、除尘机理当尘粒直径大于滤料的纤维孔或大于沉积的灰尘层中间的空隙时，粒子就被筛滤下来，因此过滤初期筛滤作用很小。但当滤布上形成灰尘层后，筛滤作用就显著增大。当含尘气流接近滤料纤维时，气流绕过纤维，大于 1um 的尘粒由于惯性作用，保持原运动方向而碰撞到纤维上，从而被捕获，此即所谓惯性作用(或碰撞作用)。有的尘粒和滤料还可能带有电荷，当两者所带电荷是异性的时，则粉尘吸附于滤料上，从而提高了效率，但清灰不易。反之，所带电荷为同性时、则粉尘受到滤料的排斥，导致效率降低，但此时易于清灰。尘粒在这些机理(当然还有扩散作用
3、)的综合作用下被捕获，达到了气因分离的目的。为了强化袋滤器的除尘作用，在滤袋前使含尘气流荷电，预先捕集一部分粉尘，另一部分荷电粉尘沉积到滤布上，可以提高捕集效率。2、袋滤器的种类和滤料袋滤器的种类很多，按结构形式分，有圆筒形滤袋和扁袋两种，圆筒形滤袋目前应用较为广泛。袋径一般为 120130mm，最大不超过 600mm，滤带长度与直径之比，常用的是 1620，最大为 30。这与清灰方式有关。近年来扁袋在生产上也有使用，其最大的特点是单位容积内布置的滤料过滤面积大。袋滤器的结构形式如图 5-1所示。按气流通过过滤袋的方向分，有内滤和外滤两种，内滤指含尘气流先进入袋内，灰尘在滤袋内表面，外滤则流动
4、方向相反。按进气口的位置有上进气和下进气两种。图 5-1 袋滤器的结构形式图采用下进气，气流稳定，滤袋易于安装，但气流运动方向与灰尘下落方向相反，清灰时会使细灰尘重新附积于滤袋表面，从而降低清灰效果。 图 5-1 袋滤器的结构形式上进风可以避免上述缺点，但进气分配室要安装在壳体上部，增加设备高度，滤袋安装也较为复杂。滤料在滤袋器中起主要过滤作用，天然纤维、无机纤维和合成纤维均可选作除尘滤料。选用何种滤料取决于气体和灰尘以及清灰方式。表 5-1 列出了冶金工业常用的滤料特性。3、滤袋器的清灰方式滤袋在使用一段时间后，滤料上粘有灰尘层，必须除去才能继续过滤。清灰方式有如下几种如图 5-2 所示。图
5、 5-2 滤袋器的清灰方式(1)机械式清灰。如图 5-2a 所示，利用机械的方法使滤袋振动，使沉积的灰尘坍落这种方式使滤袋损伤较大。(2)气环反吹。如图 5-2b 所示, 利用环状喷吹的环因套在滤袋外部，一边用 9.819.6kPa 的压缩空气反向喷入袋内，一边上下移动，这种方法不必停止过滤气流，能够充分利用全部过滤面积。(3)反吸风清灰。如图 5-2c、d、e 历示，c 为正常过滤过程，反吹风阀关闭，进气阀打开。当需清灰时，进气阀关闭，反吸风阀打开，如 d 状态。清灰时间短，约 12s。在负压作用下滤袋变形，使灰尘层坍落。然后两阀均关闭，如 e 状态。滤袋恢复原状后，再重复 c 的状态。这种
6、方式构造简单，清灰效果好，对滤袋损伤少。(4)脉冲清灰含尘的气体由滤袋外部流向内(外滤法)，经某一时间间隔后，通过设置于滤袋上部的喷嘴，间断地瞬时地送入 36kgcm 2的压缩空气，反向吹出，达到清除滤料上灰尘的目的。二、湿式除尘器湿式除尘器的防尘过程是使含尘气体与液体(通常为水)，通过碰撞、扩散等作用，使污染物从气流中分离出来。湿式除尘器的种类很多，冶金工业常用的而且能够捕集微粒的有文氏管除尘器。1、文氏督除尘器的工作原理文氏管除尘器由收缩管、喉管、扩散管以及液滴捕集器构成。含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压能逐步转变成动能；进入喉管时，速度达最高值。压力下降到最低值；在扩
7、散管中，流速减小，压力上升。加水的位置，可以在收缩段上，也可以在喉管处。在收缩管和喉管处气液两相的相对速度很大，由喷嘴喷出的液体在高速气流作用下，雾化成细的雾滴，达到了气液密切接触的目的。气液接触过程中，发生着激烈的碰撞、凝聚作用，含尘液滴随后在文氏管出口处的液滴分离器中除去，最后完成了陈尘过程。2、文氏管的结构文氏管的几何尺寸，主要包括喉管、收缩管和扩散管的长度、直径及其收缩和扩散的角度。收缩管的角度取 2325，扩散角取 68，收缩管入口气速取 1622ms，扩散管出口速度取 1822ms，角度和气速确定之后，即可确定收缩管和扩散管的长度。喉管断面形状取决于给水方式和气量大小。由中心向四周
8、喷水或四周向中心喷水，喷管喷水距离有一定的限度。喉部的断面往往设计成圆形和矩形两类。矩形可以适应大气量的要求。在气量波动的情况下，为了达到恒定效率，必须保持恒定速度，因此喉口部位要设置气量调节装置。调节装置有椭圆式调节和翼板式调节两种。向文氏管内部注水的主要要求是使液滴在喉管整个断面上均匀分布。供水方式大体上有两种：内喷和外喷。（1）内喷。喷嘴安装在收缩管中心位置，由中心向四周喷水。最简单的喷嘴是靠近供水管底部周围没有若干小孔，小孔的孔径视水质和处理的气体量大小而定，一般取 8-12mm。或者采取特殊设计的喷嘴，如碗形喷嘴、螺旋形喷嘴。喷嘴的选择和设计计算是个复杂的工作，表示喷嘴性能的主要因素
9、有水量、水滴直径、喷射角、水滴均匀分布程度和水锥射程等，必须正确地进行选择。（2）外喷。喷嘴装在收缩管的四周，由四周向中心喷水。利用反射板可使水在向气流中喷射以前预雾化，溅出的水易于在喉部全断面分布。在文氏管中只完成了液滴雾化和液滴与尘粒碰撞而捕集的过程；而除尘的最后过程液滴分离则是通过在文氏管出口处设置液滴分离器来实现的。目前使用的液满分离器有重力式、撞击式和离心式三种。三、电除尘器电除尘器是利用高压直流电源产生的不均匀电场，使气体电离和尘粒带电而实现气固分离的一种高效率的除尘设备。1、电除尘器的工作原理电除尘器的除尘过程，大体可分为以下四个过程，如图 5-3 所示。（1）气体电离。在放电极
10、(负极、电晕电极)与集尘电极(正极)之间加上直流电压，在放电电极的周围形成强电场，并发生电晕放电，于是气体发生了电离，生成大量负离子和正离子。图 5-3 电除尘器工作原理（2）尘粒荷电。在放电电极附近的电晕区内正离子被电极表面吸引而失去电荷，自由电子和负离子因受电场力的作用向集尘电极移动，在两个电极中间都分布着自由电子和负离子。含尘气流通过这部分空间时，尘粒与自由电子和负离子碰撞而结合在一起。这样尘粒就带电了。（3）尘粒沉积。在电场力的作用下，荷电粉尘向集尘电极移动，放出所带电荷而沉积在电极上面。（4）清灰。沉积在集尘板上的尘粒达到一定厚度后，要用振打的方法除去积尘(干法)，或连续用水冲洗积尘
11、(湿法)。放电电极上也会沉淀一定量尘粒，也可用于法或湿法清除。2、电除尘器的结构极板、极线是构成电除尘器的基本构件，此外还有气流分布板、供电装置等。(1)极线和极板 对电晕极的一般要求是：A 单位长度的电晕电流大；B 机械强度高；C 易于清灰；D 放电性能好。常用的极线现状如图 5-4 所示。圆形电极的放电强度与直径成反比，即直径愈小，放电强度愈高，如图 5-4a 所示。考虑到悬吊方式(下部常用挂 25kg 加重锤)和振打可能受到的损伤，电极不能太细，一般用直径为1.52.5mm 的镍铬丝。 图 5-4 电晕极类型星形电极(边长为 4mm4mm)如图 5-4b 所示，比较耐用。芒刺形电极的结构
12、形式有多种，如图 5-4c，d 所示，其电晕电流通常比星形要高一倍，目前应用较多。(2)集尘电极的形式 对集尘极的一般要求是：1)振动性能好，2)形状简单，制造容易；3)二次扬尘少；4)高温下热稳定性好；5)机械强度高；6)电晕性能好等。常用的板形如图 5-5 所示。图 5-5 集尘极类型（版型截面）平扳电极构造简单，易于清灰。缺点是粒子易重返气流，为避免变形，要用较厚材料。为解决二次扬尘问题，已研制出各种不同的极板。C 形板，Z 形板，CS形板构造和性能相差不多，以相同加速度振打时，在全高上加速分布比较均匀。它们的共同特点是在板的侧面皆冲压有沟槽，以提高板的刚度。平板电极用 1.22mm 厚
13、的钢板冷压成型制成，高度一般为 210m。每块板的宽度与电晕线相对应。一块板对应一根线时，板宽取 180220mm，若对应两根电晕线，则板宽为 380400mm。(3)气流分布。为了保证电除尘器入口气流均匀分布，应采用导流叶片或气流分布板。这种分布板通常是在钢板平面上冲出许多直径为 2550M 的小孔，J 吼面积为分布板总面积的 25一 50。有时安装两块分布板以加强气流的均匀度。分布板除圆孔形外，还有方孔形、百叶形。大型设备在设计前要进行模型试验，以寻求合理的气流分布装置。(4)供电装置*供电装置主要包括三部分：升压变压器、整流器和控制装置。升压器将交流电变压为电除尘器所要求的高压电，通常为
14、 60 一 70kV。整流器将高压交流电变为高压直流电。目前硅整流器已得到迅速发展。施加在电晕极上的电压要维持在最高值，以达到最高的电场强度，从而获得最高的除尘效率。这就要求安装准确，气流及含尘量稳定，才能使电除尘器的工作电压稳定地处在接近于击穿电压的条件下。但是实际上不可能如此，这就要自动调压。目前较多采用以控制火花放电频率为主的自动调压方式。四、旋风除尘器旋风除尘器是使含尘气体做旋转运动，借助作用在尘粒上的离心力(高阻力旋风除尘器的离心力要比重力大 2500 倍)，将尘粒从气流中分离出来的设备*旋风除尘器的应用已有近 100 年的历史，应用于各个部门的型式估计可达百种以上。压力损失一般为
15、490 一 980Pa，在正常条件下，可以除去大于 20Pm 的粒子。通常应用在要求不高的场合和作为精除尘前的第一级涤化，以除去较粗的粒子。五、除尘器设备在冶金工业中的应用（1）离心式除尘设备在所有控制装置中它是最古老、最便宜并且目前还在继续研究和大旦应用的一种装置。通常用于尘粒较粗和要求较低的场合，一般作为预净化之用。虽然经过不断改进也仅能除去大颗粒(15ym 以上可除去 95，对于 3Pm 的微粒其效率降至 50以下。（2）电除尘器电除尘器的除尘效率高、动力消耗少，适用于高温烟气净化(可达 400)。在 20 世纪 50 年代韧才开始用于钢铁工业。对于含有可燃气体(一氧化碳)成分为 20一
16、 40的转炉烟气采取防爆措施以后，使用电除尘器净化也已成功投产。烧结烟气的净化也已广泛采用(机头烟气少量采用，而机尾烟气已大量使用)电除尘器*日本在 1977 年就开发成功了移动电极式电除尘机，如图 39 所示。（3）转炉除尘系统图 312 所示为转炉工艺全体的除尘系统示例。转炉吹炼时产生的粉尘是转护工序粉尘控制的主要对象。一般采用三次除尘系统。一次除尘是转炉煤气回收系统，二次除尘是转炉周边除尘，三次除尘是转炉厂房排气除尘。吹炼时的粉尘由转炉煤气回收设备(oG 装置)进行处理。oG 系统是将转炉吹炼时产生的气体在末燃烧状态回收作为燃料再利用的系统。该系统在世界钢铁界普遍采用。由于炉渣或钢水的喷溅以及炉口粘附的渣、铁壳的存在，通常转炉炉口和 oG 系统是不能实现密封连接的。本新日铁开发了 oG 烟罩和转炉炉口的密封装置、新的气体压力控制系统、炉口喷溅预测和抑制系统以及炉口粘附的渣、铁壳除去装置，实现了转炉炉口和 OG统密封连接。图 313 所示为转炉炉口和 0G 烟罩双密封结构示意图，采用了内外双重的水冷密封罩。该装置通过感知气体压力来调节气体流量，用光导纤维监视炉内状况预测喷溅，通过向转炉内喷焦粉对喷溅进行抑制。采用该套系统使钢的收得率提高 o4，转炉煤气回收串提高 11。思考题1、电除尘器的工作原理？2、除尘器设备在冶金工业中有哪些应用？
