第二章 除尘器设计与应用1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 除尘器设计与应用,教学内容及重难点,:,教学目标：,1,、让学生掌握除尘器的工作原理；,2,、让学生掌握除尘器的结构设计；,3,、让学生了解除尘器的维护知识；,4,、让学生提高除尘设备的认识和应用能力。,重点：,除尘器的工作原理；除尘器的结构设计；提高学生对除,尘设备的认识和应用能力。,难点：,除尘器的结构设计；提高学生对除尘设备的应用能力。,第一节 重力沉降室与惯性除尘器,重力沉降室,及,惯性除尘器,是在工业中应用较早的两,种除尘器。虽然与其他除尘器相比，其除尘效率较,低。但由于这两种除尘器结构简单，造价低廉，到目,前为止，仍在一些对除尘效率要求不高的情况下得到,应用，有时也用作前级预除尘器。,2.1.1,重力沉降室,重力沉降室,(,简称沉降室,),是一种最简单的除尘器，见下图。,其,除尘机理,是：含尘气体进入沉降室后，由于截面积突,然扩大，气流速度迅速降低，尘粒在自身重力作用下，自然沉,降到底部，从而将尘粒从气流中分离出来。,如图所示，对于一般的尘粒，其在空气中运动时的雷诺数,1.0,，属,stokes,公式适用的范围，沉降室内尘粒的沉降速度,可简化为：,尘粒在空气中等速沉降时的雷诺数公式为：,式中：,Vc,尘粒的沉降速度，,m/s,;,p,尘粒密度,kg/m3;,气体密度，,kg/m3,；,g,重力加速度,m/s2,；,dp,一尘粒直径，,m,；,流体的黏度，,Pa,s,.,（一）沉降室的结构形式,沉降室的结构形式见下图。沉降室设计时，在室内加设各种挡尘装置，,可提高除尘效率。根据实验，以采用人字形挡板和平行隔板结构形式的除,尘效率较高。这是因为人字形挡板能使刚进入沉降室的气体很快扩散，使,气体均匀地充满整个沉降室，而平行隔板可减少沉降室高度，减少粉尘降,落时间，致使同一尺寸的沉降室其除尘效率大大提高,(,一般比空沉降室提高,l 5,),。沉降室也可用喷嘴喷水来提高除尘效率：,下图为多层沉降室，其作用在于缩小沉降室的高度，使尘粒,能较快地降落到沉降室的底部。沉降室分层越多，除尘的效果,越好，但必须使各层涌板间气流分布均匀。同时，分层越多，,清理积灰越困难。,下图为多级沉降室，各级的大小不同，可用于粉尘的分级。,此室还可兼作气体冷却用。,除了上述水平沉降室外，还经常采用垂直沉降室，见图。这时，气流方,向朝上，而粉尘沉降方向向下。当沉降速度大于气流速度时，粉尘便可分,离出来。图,a,是最简单的一种垂直气流沉降室，尘粒沉降在入口的周围，需,要定期停止除尘设备运行，以清除积尘。图,b,、,c,两种垂直气流沉降室分别,设置反射板,2,相反射锥体,4,，以提高其除尘效率。除下的尘粒可通过下灰管,进入灰斗。,（二）沉降室的特点,沉降室结构简单，压力损失小但占地面积大；,沉降室无磨损问题；,沉降室的除尘效率低，常用于高效除尘装置的前级预除尘,。,（三）重力沉降室的设计计算,1,、沉降结构尺寸,假定含尘气流的流动状态保持在层流范围内，颗粒均匀地分,布在烟气中，如图所示，粒子的运动由两种速度分量组成，在,垂直方向上，忽略气体的浮力，在重力作用下，每个粒子以其,沉降速度,V,独立沉降；在烟气流动方向上，粒子和气流具有相,同的速度。,若要使最小尘粒能从气流中完全分离出来，气体通过沉降室,的时间必须大于或等于尘粒从沉降室顶部至底部所需要的时,间。,即：,气体在沉降室内的水平流速：,式中：,v,气体在沉降室中的水平流速，,m/s,；,Q,含尘气体通过沉降室的流量，,m3/s,。,由上两式可以得：,QBL,根据设计的沉降室的处理能力，其结构尺寸由下式近似确定：,F=Q/v=BH,H=(0.51),式中：,F,沉降室的有效截面积，,m2,；,2,、沉降室的除尘效率,从理论上讲，的尘粒都能沉降下来；当沉降速度,时，则各种尘粒的分级除尘效率,当沉降室的结构尺寸和气体流量确定后，最小尘粒直径,若用,n,层隔板将高度为,H,的沉降室分为,n,1,个通道，,忽略隔板的厚度，隔板间距为,h,H/(n,1),，则尘粒的,分级效率：,当多层沉降室的结构尺寸和气体流量确,定后，最小尘粒直径,在给出沉降室入口尘粒的粒径分布函数，,可通过下式计算出沉降室的总除尘效率：,3,、压力损失,式中：,含尘气体通过沉降室的压力损失，,Pa,；,沉降室入口处含尘气体的速度，,m/s,；,沉降室出口处含尘气体的速度，,m/s,；,含尘气体的密度，,kg/m3,。,4,、沉降室设计与应用的注意事项,(1),沉降室尺寸确定的原则，应以矮、宽、长为宜，过高会因,顶部尘粒沉降到底部的时间过长，尘粒往往未能降到底部而被,烟气带走。所以，流通截面决定后，宽度应增加，高度应降,低，长度加长，有利于尘粒充分沉降。,(2),在选取沉降室内的气流速度时，应防止流速过高而引起二,次扬尘。实际中采用的速度为,0.3,3.0m,s,。,(3),沉降室内可以合理设置挡板或隔板，以利于提高除尘效,率。为防止沉降在底部的尘粒可能被气流带走，可在沉降室底,部设置水封池或喷雾等措施。,(4),沉降室一般只能捕集,50um,以上的尘粒。设置各种形式挡板,的沉降室，使一部分尘粒由于惯性与挡板相接而下沉。,2.1.2,惯性除尘器,惯性除尘器是使含尘气流与挡板相撞或使气流急剧地,改变方向，利用尘粒的惯性力,(,离心力,),大于气体惯性力的作,用，使尘粒分离并捕集的一种装置。,一、惯性除尘器的除尘机理,图所示是含尘气流冲击在两块挡板,上时尘粒分离的机理。当含尘气流冲,击到挡板,B1,上时，惯性大的粗尘粒,(d1),首先被分离下来。被气流带走的,尘粒,(d2,，且,d2,d1),，由于挡板,B2,使,气流方向转变，借助离心力作用也被,分离下来。显然这种惯性除尘器，除,借助惯性力作用外，还利用了离心力,和重作用。,二、惯性除尘器的结构形式,沿气流方向设置一级或多级挡板，使气体中的尘粒冲撞挡板,而被分离。,二、惯性除尘器的结构形式,弯管型和百叶窗型反转式除尘装置和冲击式惯性除尘装置一样都适于烟道除尘，塔式除尘装置主要用于烟雾的分离。,三、惯性除尘器的特点,惯性除尘器一般能分离,25,30um,以上的尘粒，除尘效率为,70,；,惯性除尘器适合于安装在烟道上使用；,惯性除尘器可以根据需要设计成不同的结构形式，并且还可,以作为前一级除尘与其他除尘方法组成多级除尘系统。,四、惯性除尘器设计与应用的注意事项,气流速度对惯性除尘器性能影响较大。为了降低进气管出口,的气流通度，减少由气流冲击而引起的二次扬尘，有时将进气,管作成渐扩形式。,惯性除尘器的压力损失与其结构形式关系密切。,百叶窗式惯性除尘器，经常用来作为浓聚器。使用百叶窗式,惯性除尘器时，在拦灰栅前的最后二个烟道弯头处，宜装置导,流叶片，以保证烟气速度和含尘浓度在拦灰栅前的烟道内保持,均匀，有利于提高除尘效率。,惯性除尘器,(,或联合系统,),的清灰问题有时也很重要，对于连,续出灰的系统，应注意装置良好的锁气装置，以防止漏风。,采用湿法除尘时，应注意烟气中腐蚀性物质溶于水后对除尘,装置的侵蚀以及废水处理问题。,第二节 旋风除尘器,旋风除尘器也称作离心力除尘器，它,是利用含尘气流作旋转运动产生的离心,力把尘粒从气体中分离出来的装置。,如图旋风除尘器的一般形式。含尘气,流由进气管以较高的速度沿切线方向进,入除尘器内，在圆筒体与排气管之间的,圆环内作旋转运动，尘粒在离心力的作,用下，穿过气流流线向外筒壁移动。达,到器壁后，失去其惯性，在重力及二次,涡流的作用下，尘粒沿器壁向下滑动，,直至排灰口排出。,2.2.1,旋风除尘器的分类,高效旋风除尘器,1,、效率和处理风量 高流量旋风除尘器,通用旋风除尘器,2,、气流进气方式 切流反转式旋风除尘器,轴流式旋风除尘器,圆筒式,3,、结构形式 长锥体,旁路式,扩散式,4,、组合、安装情况 单筒,多管,5,、清灰方式 干式,湿式,2.2.2,旋风除尘器的设计计算,（,一）除尘器的分离直径,1,、临界直径,是指旋风除尘器能完全分离，即除尘效率为,100,所对应的最小尘粒直径,2,、分割直径,除尘效率为,50%,时，所对应的尘粒直径,越小，说明除尘效率越高，除尘性能越好。,（二）除尘效率的计算,Leith,Licht,公式计算分级效率,其中,n,为速度分布指数：,若已知气流中所含尘粒的粒径分布函数 ，又知道任意粒,径的分级除尘效率 ，则可按下式计算总效率,（三）旋风除尘器的压力损失,压力损失系数,（四）旋风除尘器各部分尺寸的确定,2.2.3,旋风除尘器的影响因素,（一）旋风除尘器的结构,旋风除尘器的各个部件都有一定的尺寸比例，每一个比例关系的变,动，都能影响旋风除尘器的效率和压力损失。其中，除尘器直径、进气口,尺寸、排气管直径为主要影响因素。,