第五章 通风排气中颗粒物的净化.ppt

1、1,1,第五章 通风排气中颗粒物的净化,2,第五章 全面通风,5.1 颗粒物的特性 5.2 除尘器效率和除尘机理（重点） 5.3 重力沉降室和惯性除尘器 5.4 旋风除尘器 5.5 袋式除尘器 5.6 湿式除尘器 5.7 电除尘器 5.8 除尘器的选择,3,5.1 颗粒物的特性,4,1、个体粉尘粒径 几何当量直径：取粉尘的某一几何量相同时的球形粒子的直径 等投影面积径 等体积径 等表面积径,5.1 颗粒物的特性,5,5.1 颗粒物的特性,投影径：在显微镜下所观察到的粒径 定向径-尘粒投影面上两平行切线之间的距离 长径-不考虑方向的最长径 短径-不考虑方向的最短径 面积等分径-粉尘投影面积二等分

2、的直线长度,6,5.1 颗粒物的特性,7,5.1 颗粒物的特性,物理当量直径：取尘粒的某一物理量相同时的球形粒子的直径。 阻力径-在相同粘性、速度的含尘气体中粉尘所受到的阻力与圆球受到的阻力相同时的圆球直径,空气动力径-在静止的空气中尘粒的沉降速度与密度为1g/cm3的圆球沉降速度相同时的圆球直径 斯托克斯粒径：通风除尘中常用，是指在同一种流体中，与尘粒密度相同并且具有相同沉降速度的球体直径,8,5.1 颗粒物的特性,9,5.1 颗粒物的特性,2、粉尘平均粒径和中位径 算术平均径：粉尘直径总和除以粉尘颗粒数 体积(或重量)平均径：粉尘的体积(或重量)的总和除以粉尘的颗粒数 平均表面积径：粉尘表

3、面积的总和除以粉尘颗粒数 几何平均径：n个粉尘粒径的连乘积的n次方根 计数中位径或质量中位径：个体粉尘粒径从小到大排列计数中序列为总数量或质量1/2的个体粉尘粒径,10,5.1 颗粒物的特性,3、密度 真密度：不包括粉尘之间的空隙 假密度：也称为堆积密度、容积密度或表观密度 4、比表面积 指粉尘单位质量的表面积,11,5.1 颗粒物的特性,5、浓度和分散度 浓度：单位体积空气中所含浮尘的数量或质量，一般采用质量法，mg/m3，g/m3 分散度：在不同粒径范围内所含粉尘的个数或质量占总粉尘的百分比，有质量分散度和数量分散度两种表示法,12,5.1 颗粒物的特性,质量分散度,13,5.1 颗粒物的

4、特性,6、安置角与滑动角 安置角：将粉尘自然而连续落到水平板上，堆积成圆锥体，圆锥体的母线同水平面的夹角，即圆锥体的锥体角，称为安置角，也叫休止角、堆积角、安息角等。 滑动角：将粉尘置于光滑平面上，使光滑平面倾斜至粉尘开始滑动时的倾斜角。 安置角与滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标，是设计除尘器灰斗锥度，除尘管路倾斜度等的主要依据。,14,5.1 颗粒物的特性,15,5.1 颗粒物的特性,7、比电阻：指单位面积、单位厚度粉尘的电阻 影响因素主要有粉尘的成分、温度和湿度 导电性能好的粉尘，比电阻小 湿度大，比电阻小 在温度较低范围内， 粉尘比电阻随温度升 高而提高，温度达到 一定值后，比电阻

5、达 到最大值，之后随温 度升高而下降,16,5.1 颗粒物的特性,8、凝聚与附着性 凝聚：细小颗粒粉尘互相结合成新的大尘粒的现象，分子引力，碰撞，静电力等 附着：尘粒和其它物体结合的现象，分子引力，碰撞，静电力，布朗运动，超生波等,17,5.1 颗粒物的特性,9、悬浮性：指粉尘长时间在空气中悬浮的特性。 粒径越小，越不易沉降 一般而言，于静止的空气中，10um的粉尘呈加速沉降，0.1-10um的粉尘呈等速沉降，0.1um的粉尘较少沉降,18,5.1 颗粒物的特性,10、粒度及分散度 粉尘比表面积与粒度成反比，与分散度成正比，粒度越小，分散度越高，比表面积越大，危害越大 5um的粉尘进入呼吸系统

6、内，不易排出,19,5.1 颗粒物的特性,11、湿润性：指粉尘与液体亲和的能力 表面张力越小的液体，越容易湿润尘粒，如酒精、煤油，比水容易湿润尘粒 球形颗粒的粉尘湿润性比不规则的尘粒差 粉尘越细，亲水能力越差,20,5.1 颗粒物的特性,12、荷电性与导电性 荷电性：指粉尘可带电荷的特性(电除尘器利用此特性)尘粒荷电后，会改变某些物理性质，如凝聚性，附着性以及在气体中的稳定性 导电性：通常以比电阻表示，粉尘的导电不仅包括粉尘颗粒本体内的电子或离子发生的容积导电，也包括颗粒表面吸附的水分和化学膜发生的表面导电比电阻率高的粉尘，在较低温度下，主要是表面导电，在较高温度下，容积导电占主导地位,21,

7、5.1 颗粒物的特性,13、自燃性和爆炸性 自燃性：粒径越小,比表面积越大，表面自由能随之增大，化学活性提高，提高了氧化产热能力，自燃就是由于放热反应时散热速度超过系统的排热速度，氧化反应自动加速造成的。 爆炸性：封闭或半封闭空间内可燃性悬浮粉尘的燃烧会导致爆炸，产生高温、高压、冲击波，同时产生大量的CO等有毒有害气体。,22,5.1 颗粒物的特性,14、磨损性：指粉尘在流动过程中对器壁或管壁的磨损性能 表面具有尖棱形状的粉尘比表面光滑的粉尘磨损性大 微细粉尘比粗粉尘的磨损性小,23,5.1 颗粒物的特性,15、光学特性 光线射到粒子上会散射和吸收两个过程发生 粉尘光学特性包括粉尘对光的反射、

8、吸收和透光强度等，在测尘技术中，常用到这一特性。,24,5.2 除尘器效率和除尘机理,除尘器效率：除尘器从气流中捕集颗粒物的能力 表示方法： 全效率：含尘气体通过除尘器时所捕集颗粒物的量占进入除尘器的颗粒物总量的百分数 分级效率：某一粒径范围内粉尘的除尘效率 穿透率：穿过除尘器的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之比,25,5.2.1 除尘器效率,1.处理含尘气体量和漏风率 气体处理量(风量) Q=1/2(Q1+Q2) m3/s漏风率=(Q1-Q2)/Q1 2. 压力损失3. 除尘效率,26,5.2.1 除尘器效率,1、全效率若入口气体含尘浓度为c1(g/m3)，出口气体含尘浓度为c2，则G1=Q1c

9、1，G2=Q2c2，因此有：若除尘装置不漏风，Q1=Q2，有,27,若两台除尘装置串联使用时，则除尘系统的全效率为：当几台除尘装置串联使用时，全效率为：2、穿透率(通过率)：同一时间内，穿过除尘装置的粉尘量与进入除尘装置的粉尘量之比：,5.2.1 除尘器效率,28,3、分级效率：某一粒径范围内粉尘的除尘效率。若除尘装置不漏风，Q1=Q2，简化为：,分割粒径：分级效率为50%时颗粒的直径,5.2.1 除尘器效率,29,5.2.1 除尘器效率,在现场对某除尘器进行测定，测得数据如下：除尘器进口含尘浓度： y1=3200mg/m3;除尘器出口含尘浓度： y2=480mg/m3.除尘器进口和出口管道内

10、颗粒物的粒径分布如下表所示。,计算该除尘器的全效率和分级效率。,30,4、由分级效率计算除尘全效率：,由全效率求分级效率：,5.2.1 除尘器效率,31,5.2.2 除尘机理,（1）重力气流中的尘粒依靠重力自然沉降，从气流中分离，但是颗粒的沉降速度较小，所以只适用于粗大的尘粒。 （2）离心力含尘气流作圆周运动时，由于惯性离心力的作用，尘粒和气流会产生相对运动，使尘粒从气流中分离，是旋风除尘器的工作机理。,32,5.2.2 除尘机理,（3）惯性碰撞含尘气流遇到阻碍物绕流，粗大的尘粒由于惯性脱离流线和物体碰撞。是过滤式除尘器、湿式除尘器和惯性除尘器的除尘机理。,33,5.2.2 除尘机理,（4）接

11、触阻留细小的尘粒随气流一起绕流，若流线紧靠物体表面，有些尘粒因与物体发生接触而被阻留。当尘粒尺寸大于纤维网眼而被阻留时，称为筛滤作用,34,5.2.2 除尘机理,（5）扩散小于1m的微小粒子在布朗运动过程中和物体表面接触从气流中分离，对粒径小于0.3 m的尘粒，这是一个很重要的机理 （6）静电力悬浮在气流中的尘粒，若带有一定电荷，可以通过静电力使它从气流中分离,35,5.2.2 除尘机理,（7）凝聚凝聚作用不是一种直接的除尘机理，它是通过加湿、凝结等作用使小粒子增大，再通过一般的除尘方法去除。,36,除尘器评定指标:,评定指标: 评定除尘器工作性能的主要指标有: 除尘效率, 阻力, 经济性等。

12、 除尘效率：系指除尘器捕集下来的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之比。根据总除尘效率, 除尘器可分为: 低效除尘器(5080%), 中效除尘器(8095%)和高效除尘器(95%以上)。,5.2.3 除尘器分类,37,阻力：表示气流通过除尘器时的压力损失。据阻力大小除尘器可分为: 低阻除尘器(P500Pa), 中阻除尘器(P=5002000Pa)和高阻除尘器(P=200020000Pa)。 经济性：是评定除尘器的重要指标之一, 它包括除尘器的设备费和运行维护费两部分。在各种除尘器中, 以电除尘器的设备费最高, 袋式除尘器次之, 文氏管除尘器, 旋风除尘器最低。,除尘器评定指标:,5.2.3 除尘器分类

13、,38,根据除尘机理常将除尘器分为四大类: 机械除尘器, 过滤式除尘器, 湿式除尘器和电除尘器. 根据净化要求不同，分为： 粗净化：多为第一级净化 中净化：用于通风除尘系统,净化后浓度达标 细净化：净化后浓度=12mg/m3 超净化：1微米以下,除尘器分类:,5.2.3 除尘器分类,39,除尘器分类:,5.2.3 除尘器分类,40,5.3.1 重力沉降室,原理：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，包括层流式和湍流式两种,41,5.3.1 重力沉降室,42,假定沉降室内气流为柱塞流，颗粒均匀

14、分布于烟气中 忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用 在烟气流动方向，粒子与气流速度相同,纵剖面示意图,5.3.1 重力沉降室-层流式重力沉降室,(1) 计算假设,43,5.3.1 重力沉降室-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,(2) 粒子沉降计算,44,5.3.1 重力沉降室-层流式重力沉降室,(3) 捕集最小粒子确定 对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?,45,(4) 提高沉降室效率的主要途径 降低沉降室内气流速度（一般为0.32.0m/s） 增加沉降室长

15、度 降低沉降室高度,5.3.1 重力沉降室-层流式重力沉降室,46,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,5.3.1 重力沉降室-层流式重力沉降室,47,48,5.3.1 重力沉降室-湍流式重力沉降室,(1) 湍流模式1假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合,宽度为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流过dx距离的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而除去,49,5.3.1 重力沉降室-湍流式重力沉降室,粒子在微元内的停留时间被去除的分

16、数对上式积分得 边界条件：得因此，其分级除尘效率,50,5.3.1 重力沉降室-湍流式重力沉降室,(2) 湍流模式2完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合单位时间排出： （ 为除尘器内粒子浓度，均一） 单位时间捕集：总分级效率,51,5.3.1 重力沉降室-湍流式重力沉降室,三种模式的分级效率均可用 归一化 对Stokes颗粒，分级效率与dp成正比,重力沉降室归一化的分级率曲线 a层流无混合 b湍流垂直混合 c湍流完全混合,52,5.3.1 重力沉降室-实际性能,沉降室的实际性能几乎从不进行实验测量或测试，在最好的情况下，这种装置也只能作为气体的初级净化，除去最大和最重的颗粒。沉降室的除尘

17、效率约为4070%，仅用于分离dp50m的尘粒。穿过沉降室的颗粒物必须用其它的装置继续捕集。 优点：结构简单、投资少、易维护管理、压损小（50130Pa）。 缺点：占地面积大、除尘效率低（仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子） 。,53,5.3.1 重力沉降室-设计,假设:通过重力沉降室断面的水平气流的速度V分布是均匀的，呈层流状态；入口断面上粉尘分布均匀（即每个颗粒以自己的末端速度沉降，互不影响）；在气流流动方向上尘粒和气流速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。 （1）沉降时间和（最小粒径时的）沉降速度 尘粒的沉降速度为us，沉降室的长、宽、高分别为L、W、H，要使沉降速度为u

18、s的尘粒在沉降室内全部去除，气流在沉降室内的停留时间( ）应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗的时间（ ）， 即：,54,5.3.1 重力沉降室-设计,55,将 代入 ，可求出沉降室能100%捕集的最小粒径上式是在理想状况下得到的，实际中常出现反混现象，工程上常用36代替式中的18，这样理论和实践更接近。室内的气流速度v0应根据尘粒的密度和粒径确定。一般取0.32m/s。 沉降室的设计: 1).沉降时间 ;2).沉降速度(按要求沉降的最小颗粒)3). 沉降室尺寸,5.3.1 重力沉降室-设计,us,56,（2）沉降室尺寸,先按 算出捕集尘粒的沉降速度us， 假设沉降室内的气流速度V0和沉降室高度H

19、（或宽度W），而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。Q=WHV0=WLus 沉降室长度： 沉降室宽度： Q为处理气流量，m3/s,5.3.1 重力沉降室-设计,57,（3）设计要求 1)保证粉尘能沉降，L足够长； 2)气流在沉降室的停留时间要大于尘粒沉降所需的时间。3)能100%沉降的最小粒径 （4）设计的主要内容： 根据粒径dp算出 1）us； 2）初步确定了V0、H ，根据 求长度L。 3）根据进气量Q求宽度w，Q=V0WH.,5.3.1 重力沉降室-设计,58,5.3.2 惯性除尘器,1、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

20、（还利用了离心力和重力的作用），使其与气流分离,59,5.3.2 惯性除尘器,60,2、结构形式 冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子 反(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,5.3.2 惯性除尘器,61,62,反转式惯性除尘装置 a 弯管型 b 百叶窗型 c 多层隔板型,5.3.2 惯性除尘器,63,64,65,66,3、应用 一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘（粘结性和纤维性粉尘不宜） 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,5.3.2 惯性除尘器,67,5.4 旋风除尘器,进气管、筒体、锥

21、体、排气管,68,69,旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 。 用来分离粒径大于510m以上的颗粒物。工业上已有100多年的历史。 特点：结构简单、占地面积小，投资少，维护管理方便，压力损失较大，动力消耗也较大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。 缺点：效率80%左右，捕集5m颗粒的效率不高，一般作预除尘用。,5.4 旋风除尘器,70,1、旋风除尘装置的工作原理,含尘气体由入口高速切向进入 气流沿外壁由上向下螺旋形旋转运动：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

22、：切向速度、轴向速度和径向速度,5.4 旋风除尘器,71,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，最后从排气管排出,5.4 旋风除尘器,72,2.旋风除尘器的压力损失,旋风除尘器的压力损失,：气体的密度,kg/m3 Vin：气体入口速度，m/s ：局部阻力系数,5.4 旋风除尘器,73,旋风除尘器的压力损失 相对尺寸的不同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

23、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,5.4 旋风除尘器,74,3. 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 在交界面上粉尘的所受的作用力包括：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，即除尘效率为50%,5.4 旋风除尘器,75,为什麽忽略了粉尘的质量呢？因为重力等于mg，离心力设Vt=30m/s，r=0.1m， 离心力远远大于重力，故重力可忽略。,FC,5.4 旋风除尘器,76,旋风除尘器的除尘效率 对于球形Stokes粒子

24、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另一种经验公式,5.4 旋风除尘器,77,旋风除尘器理论分级效率曲线,5.4 旋风除尘器,78,4、旋风除尘器的结构 (1)结构类型 按入口气体流动形态分切流反转式轴流式,蜗壳式,直进式,螺丝顶式,狭缝式,轴流反转式,轴流直进式,5.4 旋风除尘器,79,80,81,82,83,84,2) 按性能分 通用除尘装置 高效除尘装置 大流量除尘装置 高效除尘装置的特点： 筒体直径较小，筒体和锥体高度相对较高，用于分离粒径较小的颗粒，除尘效率达90%。 大流量除尘装置的特点： 筒体直径较大，气体流量大，除尘效率50-80%，用于预除尘 通用除尘

25、装置特点：介于上述两者之间，除尘效率80-95%，使用较为广泛。,5.4 旋风除尘器,85,3) 按旋风筒体结构形式分：圆筒体、长锥体、旁通式及扩散式 按旋风筒的组合方式分：串联式、并联式、多管式 按出口形式分：吸出式(X型，带出口蜗壳)和压入式(Y型，不带出口蜗壳) 按气流在旋风筒内的旋转方向分：右旋转(S型)和左旋转(N型),5.4 旋风除尘器,86,(2) 几种常见的旋风装置结构，主要有切流反转的圆筒体式、旁路式、扩散式和轴流组合式多管旋风除尘装置。 切流反转圆筒体式：结构简单、制造容易、压力损失小、处理气量大、除尘效率不高,5.4 旋风除尘器,87,旁路切流反转旋风除尘器在圆筒体上设置

26、一个旁路分离室，与锥体部分相通，将上涡旋部分气流夹带的细尘由顶部进入旁路，在旁路出口处分离出来进入灰斗，不适用于粘性大的粉尘。,5.4 旋风除尘器,88,扩散式切流反转旋风除尘器 在装置下部安装有倒圆锥和圆锥形反射屏。气流下旋，已净化气体在反射屏作用下形成上旋气流，由排出管排出，少量含尘气体由环隙进入灰斗，速度减小，粉尘分离，净化后气体由反射屏中心透孔排出。 进口气流速10-20m/s，压力损失900-1200Pa，除尘效率90%左右。,5.4 旋风除尘器,89,90,91,轴流组合式多管旋风除尘装置 常用的为并联式，壳体中设有旋风管单元，含尘气体通过分离板进入旋风管单元，分离后的气体由出口管

27、排出，尘粒通过排尘装置排出。效率高、处理气量大，有利于布置和风道连接方便的特点。,5.4 旋风除尘器,92,5. 影响旋风除尘器效率的因素 比例尺寸 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。 锥体长度适当加长，对提高除尘效率有利 排出管直径愈小，分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力损失增加，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筒体直径的五倍为宜。 特征长度（natural length）-亚历山大公式,5.4 旋风除尘器,93,5. 影响旋风除尘

28、器效率的因素 1) 二次效应所谓二次效应是指被捕集的粒子重新进入气流的运动。 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,5.4 旋风除尘器,94,2) 除尘器下部的严密性 应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,漏风率： 0% 、 5% 、 15%： 90%、 50%、 0,5.4 旋风除尘器,95,96,3) 烟尘的物理性质 气体粘度：对于气体而言，增大对除尘不利

29、，dc增大，效率减小。 温度增大，则增大，效率减小。 粉尘粒径与密度：离心力跟粒径的三次方成正比，流体阻力跟粒径的一次方成正比。综合来说，dp增大则效率增大，又因为所以，p小，难分离 ，影响捕集效率。,5.4 旋风除尘器,97,4) 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 效率最高时的入口速度,5.4 旋风除尘器,98,5.4 旋风除尘器设计选型,(1) 一般使用经验法 1)、计算所要求的除尘效率 2)、选择除尘器的型式 根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件

30、等因素进行确定 3)、根据允许的压力降确定进口气速，或取为 1025 m/s，由 可得,99,4)、根据处理气量和入口风速计算除尘器的进口面积A，入口宽度b和高度h 5)、确定各部分几何尺寸,5.4 旋风除尘器设计选型,100,旋风除尘器的比例尺寸,101,5.4 旋风除尘器设计选型,旋风除尘器的主要尺寸及参数取值范围主要包括进口风速、旋风筒体与排出管直径、排出管插入深度、旋风筒体和锥体高度等，需注意以下各点： 1)进口风速：分割粒径随进口风速的增大而减小，分割粒径越小，除尘效率越高，但进口风速也不宜过大，工程上一般取10-25m/s。,102,5.4 旋风除尘器设计选型,2) 筒体直径：筒体

31、直径越小，粉尘所受的离心力越大，其除尘效率越高。工程上使用的筒体直径一般不小于150mm，不宜大于1000mm，若处理量大，则应考虑采用并联组合式或多管式旋风除尘装置。 3) 入口尺寸：入口断面多为矩形，入口高度与宽度比一般为14,103,5.4 旋风除尘器设计选型,4) 排气管直径：增大排气管直径，可降低阻力损失，但会降低除尘效率，一般排气管直径与旋风筒体直径之比为0.40.7。 5) 排气管插入深度：是影响除尘装置分离效率的最显著因子，若插入深度过短，入口粉尘会直接逸流，插入深度过长，径向汇流又会增大，同样对分离效率不利，一般排气管插入深度以略低于入口下沿较为适当。,104,5.4 旋风除

32、尘器设计选型,6）筒体和锥体高度：两者总高度一般以不超过筒体直径的5倍为宜。 7）圆锥角：一般取2030为宜，圆锥角过小，锥体高度就会过大，圆锥角过大对卸料不利，锥体内壁磨损也会增加。 8）底部卸灰机构的选取：除尘量不大时，选择固定灰斗，定期排放；当收尘量较大，要求连续排灰时，选择翻板式卸灰阀、回转式或螺旋式卸灰机进行排放。,105,5.5 袋式除尘器过滤式除尘装置,一、分类使含尘气流通过过滤材料(简称滤料)将粉尘过滤分离捕集的装置，按照过滤材料的形状及其性质来分，可分为,陶瓷微管除尘器 陶瓷微管,颗粒层除尘器 砂、砾、焦炭等颗粒物,106,袋式除尘器 纤维织物,采用纤维织物作滤料的袋式除尘器

33、（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,5.5 袋式除尘器过滤式除尘装置,107,5.5 袋式除尘器过滤式除尘装置,工作原理 拦截、惯性碰撞,108,工作原理 扩散、电沉积,5.5 袋式除尘器过滤式除尘装置,109,5.5 袋式除尘器,1、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. 粉尘因拦截、惯性碰撞、静电和扩散等作 用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉尘初层,110,新鲜滤料（网孔为2050m）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

34、率 随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降,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，要及时清灰清灰不应破坏粉尘初层,5.5 袋式除尘器,111,112,袋式除尘器的分级效率曲线,5.5 袋式除尘器,113,2.滤料 1) 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，耐热、耐磨、耐腐蚀、机械强度高 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,5.5

35、 袋式除尘器,5.5 袋式除尘器,2)纤维性能 按照材质，将纤维分成有机纤维和无机纤维 表4-3,114,5.5 袋式除尘器,115,116,2) 滤料分类及功能 按滤料材质分无机纤维、合成纤维、复合纤维、覆膜滤料四大类 无机纤维滤料主要指陶瓷、玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温、耐腐蚀，质地脆，适用于高温烟气净化，如玻璃纤维，耐高温250 合成纤维 性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域，如尼龙，最高使用温度80，耐磨性很好，适用于过滤磨损性强的粉尘,5.5 袋式除尘器,117,复合纤维滤料 主要由无机纤维、合成纤维混合制成的滤料，主要用于水泥、冶金行业等工业炉窑除尘。,覆膜滤料由滤料基层

36、和基层表面所敷贴的滤膜组成，适用于对微细颗粒物的净化，如烟气。,5.5 袋式除尘器,118,梯度纤维滤料：表层超细纤维，逐层加粗纤维的结构。,5.5 袋式除尘器,119,5.5 袋式除尘器,5.5 袋式除尘器,3) 滤料选择注意要点 纤维特性与制作纤维的材料特性不完全一致，造成质量不同，主要为制作的工艺处理方式不同； 针刺滤料生产采用的是非织造布生产工艺，但不是纤维制成的非织造布都可以称为滤料，因此要注意应用对象及使用要求。,120,5.5 袋式除尘器,滤料特性不完全是滤袋特性，滤料要成为滤袋，必须与净化设备的结构设计、工作特性、运行模式匹配。,121,5.5 袋式除尘器,3）滤袋及滤筒 滤袋

37、：用滤料缝制成，通过金属骨架固定在除尘器内部，由滤料迎风面将烟气中的颗粒物捕集，干净空气由滤袋中腔体排出。,122,5.5 袋式除尘器,滤筒：由顶部、金属框架、非织造面褶形和底座等构成。褶形滤料是滤筒的核心，滤筒的性能直接关系到除尘器的除尘效果。,123,124,3. 常见袋式除尘装置的结构特点 袋式除尘装置主要由滤袋、壳体、灰斗和清灰机构等部分组成。 按滤袋形状筒形和扁形 按进气方式上进气和下进气 按清灰方式简易清灰、机械振动清灰、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰等。,袋式除尘装置的进风与过滤方式,5.5 袋式除尘器,125,内,126,5.5 袋式除尘器清灰,清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，

38、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,127,机械振动清灰 是利用机械装置振打或摇动悬吊滤袋的框架，使滤袋产生振动，从而清除积灰。 机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取0.52.0m/min，压力损失为4001200Pa,机械振动袋式除尘器工作过程,5.5 袋式除尘器清灰,128,129,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,130,机械振动方式,131,132,逆气流清灰 过滤风速一般为0.51.2m/min，压力损失控制范围10001500Pa

39、 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,5.5 袋式除尘器清灰,133,134,135,脉冲喷吹清灰 每排滤袋上方装设一根与脉冲阀相连的喷吹管，通过程序控制机构控制脉冲阀的启闭。清灰时由控制仪发出指令，触发排气阀，脉冲阀开启后，气包中的压缩空气经喷吹管下各小孔高速喷出，并诱导比自身体积大57倍的诱导空气一起经文氏管吹入滤袋，使滤袋急剧膨胀，引起冲击振动，使积附在袋外的粉尘层脱落掉入灰斗。 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

40、为60s,5.5 袋式除尘器清灰,136,137,138,139,脉冲喷吹清灰 脉冲喷吹耗用压缩空气量脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，清灰强度高，清灰效果好，净化效率达99；过滤风速较高，除尘装置体积小，滤袋磨损轻，运行安全可靠,5.5 袋式除尘器清灰,140,4. 影响袋式除尘装置性能的因素 有过滤风速、通风阻力、滤料、清灰方式等 过滤风速 烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比 过滤风速是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤风速，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，除尘效率随过滤风速增加而下降 过滤风速的选取还与滤料种类和

41、清灰方式有关,5.5 袋式除尘器,141,(2) 通风阻力(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周期等 由三部分组成，即：式中，,-除尘装置通风总阻力，Pa；,-袋式除尘装置的结构阻力(正常过滤风速下，一般为300500Pa)，Pa；,-清洁滤料的阻力，Pa；,-粉尘层的阻力，Pa；,5.5 袋式除尘器,142,(3) 滤料 是袋式除尘装置的主要组成部分，对除尘效率、阻力、造价、和运行费用等影响很大，是袋式除尘技术中的关键。 滤料的选择必须考虑含尘气体的特性，如粉尘和气体的组成、温度、湿度和粒径等 性能好的滤料具有容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低、寿命长

42、等特点，还应耐高温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高等,5.5 袋式除尘器,143,(4) 清灰方式 是运行中一个十分重要的环节，袋式除尘装置的除尘效率、通风阻力、过滤风速及滤袋使用寿命等均与清灰方式有关 机械振动和逆气流反吹清灰没有粉尘外溢，除尘效率较高 脉冲清灰可以连续不断地进行，压力损失稳定，适用于处理高浓度的含尘气体,5.5 袋式除尘器,144,5.袋式除尘器的选型与设计 （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,5.5

43、 袋式除尘器,145,清灰方式,5.5 袋式除尘器,146,滤料比较,5.5 袋式除尘器,147,（2）计算过滤面积一般情况下的过滤风速归纳如下 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/min 脉冲喷吹清灰: vF=2.04.0m/min,5.5 袋式除尘器,148,（3）除尘装置设计 若选择定型产品，根据处理烟气量和总过滤面积，即可选定除尘装置型号规格，若自行设计，其主要步骤为：确定滤袋尺寸:直径d和高度l计算每条滤袋面积:a=dl 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

44、分成若干组，每组内相邻两滤袋之间的净距一般取5070mm 设计清灰机构及壳体 设计粉尘的输送回收及综合利用系统,5.5 袋式除尘器,149,6. 应用 袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘 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 与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合利用 对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集最适宜,5.5 袋式除尘器,150,优点,缺点,结构简单，造价及运行费用低,可提高干法脱硫的脱硫率,处理高温、高湿度、腐蚀性气体应慎选滤袋,滤袋易破损,阻力损失大,除尘效率高，处理量大,体积和占地面积都很大,5.5 袋式除尘器,5

45、.5.1 滤筒式除尘器,结构和袋式除尘器类似，内部装配滤筒，有横装和竖装两种方式。,151,5.5.1 滤筒式除尘器,运行：采用脉冲清灰 过滤风速：0.52m/min 初阻力：300500Pa 运行阻力：10001500Pa 特点： 滤筒过滤面积大，除尘器体积小； 除尘效率高，99% 滤筒易于更换 适合处理粒径小、低浓度的含尘气体 在某些回风浓度较高的工业空调系统，采用滤筒作为新回风的过滤器。,152,153,154,优点： 既能除尘，也脱除气态污染物，同时还能起到气体降温的作用 设备投资少、构造简单，除尘净化效率高 较为适用于非纤维性、不与水发生化学反应、不发生黏结现象的各类粉尘，尤其适宜净

46、化高温、易燃、易爆、有害气体 缺点： 易受酸碱性气体腐蚀，管道设备必须防腐 需要处理污水和污泥 寒冷地区考虑防冻 疏水性粉尘除尘效率低，要添加净化剂,5.6 湿式除尘器,155,一、湿式除尘装置的结构型式及除尘性能 按液体的产生方式分分为喷淋除尘装置、旋风水膜除尘装置、自激式湿式除尘装置、泡沫除尘装置、填料床除尘装置、文丘里除尘装置及机械诱导喷雾除尘装置。 根据气液分散形式分有液滴除尘装置、液膜除尘装置和液层气泡除尘装置,5.6 湿式除尘器,156,1、喷淋除尘装置又称喷淋塔或洗涤塔，按尘粒和水滴流动方式来分，可分为逆流式、并流式和横流式。 逆流式喷淋塔为例，见图 捕集效率为：,5.6 湿式除

47、尘器,157,158,喷淋塔的特点 压力损失小，一般在250Pa以下 多用于50um以上的尘粒 捕集粉尘的最佳液滴直径约为800um，喷水压力一般为1.58MPa，水流速度与气流速度之比大致为 0.0150.075,气体入口速度一般为0.61.2m/s 结构简单、阻力小、操作方便 耗水量大、设备庞大、占地面积大、除尘效率低,5.6 湿式除尘器,159,2、冲击式除尘装置 在其内储有一定量的水，将具有一定动能的含尘气体直接冲击到液体，激起大量水滴和水雾，使尘粒从气流中分离出来的一种除尘设备 主要有水浴除尘装置和自激式除尘装置,5.6 湿式除尘器,160,水浴除尘装置 除尘过程： 冲击作用阶段：气

48、流中的尘粒因惯性与水碰撞被捕集 泡沫作用阶段：气流穿过水层，激发泡沫和水花 淋浴作用阶段：气流穿过泡沫层，受到其淋浴，粉尘被捕集 特点：结构简单，泥浆处理困难，适用于中小型工厂,5.6 湿式除尘器,161,162,(2) 自激式除尘装置 分为立式和卧式两种，以立式为例，见图。 除尘过程： 气流冲击水面，粗尘粒由于惯性落入水中 细尘粒进入S形净化室，由于高速气流冲击水面激起的水滴的碰撞及离心力的作用，细尘粒被捕集 净化后的气体通过气液分离室和挡水板，去除水后排出。,5.6 湿式除尘器,163,164,3、湿式旋风除尘装置有旋风水膜除尘装置和中心喷雾旋风除尘装置两种 旋风水膜除尘装置分立式和卧式两大类,5.6 湿式除尘器,165,卧式旋风水膜除尘装置 含尘气体沿切线方向进入，气体在内外筒形成的螺旋通道内做旋转运动，在离心力作用下粉尘被甩向筒壁、 气流冲击水面时，尘粒因惯性落于水中 气流冲击水面激起水滴与尘粒碰撞，将尘粒捕集 综合了旋风、冲击水浴和水膜三种除尘形式 效率90%以上,5.6 湿式除尘器,166,167,立式旋风水膜除尘装置 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，沿壁面流下排走 除尘效率9095%,