第06章 机械式除尘器

第6章 除尘装置 主要内容：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6.1机械除尘器重力沉降室n工作原理w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w设计模式：层流式、湍流式6.1机械除尘器重力沉降室n层流式w假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中w忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用6.1机械除尘器重力沉降室n层流式w沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q w气流在沉降室内的停留时间w在t时间内粒子的沉降距离w该粒子的除尘效率0/LWHtL vQsscs0 u Lu LWHhutvQcssc0 ()ihu Lu LWhHHv HQ0vsu6.1机械除尘器重力沉降室n层流式w对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin chH2pps18dgu2pp 18即dgLWHHQminp18QdgWL6.1机械除尘器重力沉降室n层流式w除尘效率：n求出对不同粒径的分级除尘效率，从而得到总除尘效率n提高除尘效率的方法：n降低室内气流速度n增大沉降室长度Ln降低沉降室高度：多层沉降室6.1机械除尘器重力沉降室n层流式w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 多层沉降室多层沉降室1.锥形阀；锥形阀；2.清灰孔；清灰孔；3.隔板隔板s(1)iu LW nQ6.1机械除尘器重力沉降室n湍流式w湍流模式：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w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6.1机械除尘器重力沉降室n湍流式w粒子在微元内的停留时间w被去除的分数w对上式积分得w边界条件：w 得w因此，其分级除尘效率0sdd /d /tx vy upsp0ddd Nyu xNHv HCLvxuNosplnlnpp0ppL0 ; xNNxLNNspLp00exp()u LNNv Hpsp00s11 exp()1 exp() LiNu LNv Hu LWQ6.1机械除尘器重力沉降室n亦有人提出完全混合模式n三种模式的分级效率均可用 归一化1/2s0()uLvH重力沉降室归一化的分级率曲线重力沉降室归一化的分级率曲线a层流无混合层流无混合 b湍流垂直混合湍流垂直混合 c湍流完全混合湍流完全混合6.1机械除尘器重力沉降室n设计步骤：w确定需要100%捕集的粒经，并计算该粉尘的沉降速度vsw选取室内气流速度u，沉降室内的气流速度一般为0.22.0m/sw根据现场情况确定宽度W（或高度H）w按下式计算沉降室的长度L和宽度W（或高度H）HuQWuvHLs36006.1机械除尘器重力沉降室n例：设计锅炉烟气重力沉降室，已知烟气量Q=2800m3/h，烟气温度150C，粉尘真密度p=2100kg/m3。要求能够100%去除dp30m的烟尘。w(150C下，空气粘度=2.410-5Pas)6.1机械除尘器重力沉降室n优点w结构简单w投资少w压力损失小（一般为50100Pa）w维修管理容易n缺点w体积大w效率低w仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子（ 50m以上）6.1机械除尘器惯性除尘器n工作原理：w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 w结构形式：冲击式、反转式6.1机械除尘器惯性除尘器n结构形式：w冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子w回转式改变气流方向捕集较细粒子冲击式惯性除尘装置冲击式惯性除尘装置a单级型单级型 b多级型多级型反转式惯性除尘装置反转式惯性除尘装置a a 弯管型弯管型 b b 百叶窗型百叶窗型 c c 多层隔板型多层隔板型6.1机械除尘器惯性除尘器n应用：w一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘w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w压力损失1001000Pa6.1机械除尘器旋风除尘器n工作原理：w利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 w旋风除尘器内气流与尘粒的运动w普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成 w气流沿外壁由上向下旋转运动：外旋流w少量气体沿径向运动到中心区域 w旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内旋流 w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 6.1机械除尘器旋风除尘器n工作原理：w旋风除尘器内气流与尘粒的运动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，最后从排出管排出6.1机械除尘器旋风除尘器：n旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布6.1机械除尘器旋风除尘器：n切向速度：w外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方w内涡旋的切向速度正比于半径，类似于刚体旋转 w内外涡旋的界面上气流切向速度最大 w交界圆柱面直径d0=0.61.0(de)，de为排出管直径 T.nV RconstT/ 角速度VRw6.1机械除尘器旋风除尘器：n径向速度 w假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋w平均径向速度n r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m n轴向速度w外涡旋的轴向速度向下w内涡旋的轴向速度向上w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 002hrQFQvr6.1机械除尘器压力损失计算：n旋风除尘器的压力损失 n ：阻力系数 n局部阻力系数旋风除尘器型式旋风除尘器型式CLT CLTA CLPA CLPB 5.3 6.5 8.0 5.8221vp2e16Ad6.1机械除尘器压力损失的影响因素：n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 n含尘浓度增高，压力降明显下降 n操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa 6.1机械除尘器旋风除尘器n除尘效率：w计算分割直径是确定除尘效率的基础 w在交界面上尘粒的受力状况：惯性离心力fc，向心运动气流作用于尘粒上的阻力fd n若 fc fd ，颗粒移向外壁n若 fc fd ，颗粒进入内涡旋n当 fc = fd时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50% ，此时的尘粒粒径即为分割粒径或临界粒径dcp6.1机械除尘器旋风除尘器n除尘效率：w令fc = fd时，得临界粒径：w临界粒径确定后，根据如下方法计算其他粒子的分级效率：n雷思-利希特模式：n经验公式：)(182120mvrvdcprcp11)(6931. 0exp1nidcpdp22)/(1)/(dcpdpdcpdpi6.1机械除尘器旋风除尘器n分级效率曲线 ：二次效应6.1机械除尘器旋风除尘器n影响除尘效率的主要因素：w二次效应及其控制w入口流速vi的影响：nVi越大，除尘效率越高；但vi过大，导致除尘器的阻力急剧上升。一般控制在12-25m/s之间w除尘器结构尺寸的影响：n细而长的旋风除尘器除尘效率高6.1机械除尘器旋风除尘器n影响除尘效率的主要因素：w除尘器下部的严密性：在不漏风的情况下进行正常排灰 锁气器锁气器 ( (a)a)双翻板式双翻板式 ( (b)b)回转式回转式 6.1机械除尘器旋风除尘器n影响除尘效率的主要因素：w操作变量n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 n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n效率最高时的入口速度0.5abba100()100QQ1.2p0.20112g( /)3030(m/s(1/)）b DvDb D6.1机械除尘器旋风除尘器n旋风除尘器的结构形式：w按进气方式分 n切向进入式n轴向进入式 a. 直入切向进入式直入切向进入式 b. 蜗壳切向进入式蜗壳切向进入式 c. 轴向进入式轴向进入式6.1机械除尘器旋风除尘器n旋风除尘器的结构形式：w多管旋风除尘器 回流式多管旋风除尘器回流式多管旋风除尘器 6.1机械除尘器旋风除尘器n结构形式：w型号代号的意义： nC或X：除尘器nP-旁路式 L-离心式 T-筒式 K-扩散式nAB-产品代号w常用旋风除尘器 nCLTnCLT/AnCLPn扩散式旋风除尘器n组合式多管旋风除尘器 w旋风除尘器的并联和串联使用6.1机械除尘器旋风除尘器n设计选型：w选择除尘器的型式 n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等因素 w根据允许的压力降确定进口气速，或取为 1225 m/sw确定入口截面A，入口宽度b和高度hw确定各部分几何尺寸 pvi2ivQhbA36006.1机械除尘器旋风除尘器n设计选型：也可选择其它的结构，但应遵循以下原则 w为防止粒子短路漏到出口管，hs，其中s为排气管插人深度；w为避免过高的压力损失，b（Dde）/2；w为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）3D；w为利于粉尘易于滑动，锥角7o8o；w为获得最大的除尘效率，de/D0.40.5，（H+L）/de810；s/de1；旋风除尘器的设计例题： 已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度=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（626） 根据表61，5.8 参考XLP/B品系列；取D=700mm，Pv2113290016.1m/s5.8 1.2 10v2150000.0863m36003600 16.1220.0863 0.42m/20.0863/20.208m3.333.33 0.208624m624mm0.QAvhAbADbe10.60.6700420mm1.71.77001190mm2.32.3 7001610mm0.430.43 700301mmdDLDHDdD