机械式除尘器

颗粒污染物控制技术2.惯性除尘器1.惯性除尘原理 含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧改变；尘粒借助本身的惯性力作用与挡板撞击方向也发生改变，由于重力作用从气流中分离。 惯性除尘器除惯性力作用外，还有离心力和重力作用。工作原理惯性除尘器类型 碰撞式：捕集气流中较粗粒子,单级型和多级型； 回转式：通过改变气流流动方向而捕集较细粒子。弯管型、百叶箱型和多层隔板型。A弯管型；b百叶窗c多层隔板塔型特点 气流速度愈高，气流方向转角愈大，转变次数愈多，净化效率愈高，压力损失也愈大。 净化对象：去除密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘效率较高。粘结性和纤维性粉尘，因易堵塞不宜用。 压力损失为100～1000Pa。 净化效率不高，捕集10—20μm以上的粗尘粒，一般用于多级除尘的第一级除尘。旋风除尘 旋风除尘：使含尘气体做旋转运动，借作用于尘粒的离心力把尘粒从气体中分离出来。1.旋风除尘原理 组成：筒体、锥体、进气管、排气管和灰斗。 含尘气体由进口切向进入，沿筒体内壁由上向下做圆周运动。 向下旋转的气流到达锥体顶部附近时折转向上，在中心区域旋转上升，最后由排气管排出。 尘粒在内、外旋流的作用下到达外壁落到灰斗收集。2.影响旋风除尘器性能因素 影响因素：结构形式、粉尘性质、运行操作条件等。（1）除尘器结构①筒体直径 在相同的转速下，筒体的直径越小，尘粒受到的离心力越大，除尘效率就越高。 筒体直径过小，处理量显著降低，流体阻力增大，易造成反混，使效率下降。 筒体直径一般＞150mm。为保证除尘效率，筒体的直径≤1100mm。②筒体及锥体长度 筒体和锥体高度增加，增加气体在除尘器内的旋转圈数，有利于分离尘粒。但会增加阻力，实际上筒体和锥体总高度＜5倍筒体直径。③入口形式 大致可分为轴向进入式和切向进入式。a.轴流式旋转除尘器 利用导流叶片使气流在除尘器内旋转，除尘效率比切流反转式低，但处理量大。b.切流返转式旋风除尘器 含尘气体由筒体侧面沿切线方向导入，气流在圆筒部分旋转向下，进入锥体，到达锥体顶端前返转向上，清洁气体经同一端的排气管引出。 根据其不同进入型式又可分为直入式和蜗壳式； 除尘器入口断面的宽高比越小，进口气流在径向方向越薄，越有利于粉尘在圆筒内分离和沉降，收尘效率越高。 因此，进口断面多采用矩形，宽高之比为2左右。④排气口尺寸 旋风除尘器的排气管口均为直筒形。 过深，效率提高，但阻力增大；过浅，效率降低，阻力减小。因为短浅可能会造成排气管短路现象，尘粒来不及分离就从排气管排出。 减小排气管直径会加大出口阻力，一般排气管直径为筒体直径的0.4～0.65倍。（2）入口速度 提高旋风除尘器的入口风速，将使粉尘受到的离心力增大，分割粒径变小，除尘效率提高。 但入口风速过大，除尘器内气流运动过于强烈，会把有些已分离的粉尘重新带走，除尘效率反而下降，除尘器的阻力也急剧上升。 进口速度应控制在12～25m/s之间为宜。（3）除尘器底部的严密性 旋风式除尘器由于气流旋转的作用，其底部总是处于负压状态。 除尘器的底部不严密，漏风就会把灰斗里的粉尘重新卷入内旋涡并带出除尘器，使除尘效率显著下降。 收尘量不大的除尘器，可在排尘口下设置固定灰斗，保证一定的灰封，定期排灰。（4）粉尘的性质 当粉尘的密度和粒径增大时，除尘器效率明显提高。 气体温度和黏度增大时，除尘器效率下降。3.旋风除尘器性能指标 分离效率由废气中含尘量、含尘粒径分布决定，粒度越小，离心力越小，效率低。 气体通过除尘器压强降应尽量小，是摩擦阻力、局部阻力及气体旋转动能损失总和。4.旋风除尘器特点 ①结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方便，可用各种材料制造； ②压力损失中等，动力消耗小，除尘效率高，可达85%左右，高效的可达90%左右； ③适用于粉尘负荷变化大，高温、高压及腐蚀性的含尘气体，可以直接回收干粉尘； ④没有运动部件，运行管理简便。旋风除尘器 旋风除尘器的压力损失 ：局部阻力系数 A：旋风除尘器进口面积 局部阻力系数旋风除尘器 旋风除尘器的压力损失 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 含尘浓度增高，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旋风除尘器 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，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，既除尘效率为50%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 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=（0.4─0.65）D。 特征长度（naturallength）-亚历山大公式 旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于，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） 比例尺寸对性能的影响旋风除尘器 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 效率最高时的入口速度 旋风除尘器 结构形式 进气方式分 切向进入式 轴向进入式 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 结构形式（续） 气流分布 回流式、直流式、平旋式和旋流式 多管旋风除尘器 由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘器组 常见的多管除尘器有回流式和直流式两种回流式多管旋风除尘器旋风除尘器的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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等因素 根据允许的压力降确定进口气速，或取为12-25m/s 确定入口截面A，入口宽度b和高度h 确定各部分几何尺寸旋风除尘器的设计 旋风除尘器的比例尺寸旋风除尘器的设计 也可选择其它的结构，但应遵循以下原则①为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插人深度；②为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2；③为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D；④为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o－8o；⑤为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4－0.5，（H+L）/de≈8－10；s/de≈1；旋风除尘器的设计 例题：已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度ρ=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（6－26） 根据 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 6－1，ζ＝5.8 v1的计算值与表5－3的气速与压力降数据一致。 参考XLP/B品系列；取D=700mm，构成：进气管、筒体、锥体、排气管工作原理 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 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 外涡旋和内涡旋的轴向前者向下，后者向上；但旋转方向相同，工作原理旋风除尘器内气流与尘粒的运动： 粉尘随含尘气流作旋转运动时，粉尘粒子在惯性离心力推动下移向外壁； 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。 气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋转向上，到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为上涡旋。工作原理 气流的速度 常把内外旋流气体的运动分解为三个速度分量：切向速度vT、径向速度vr、轴向速度vz。工作原理 根据涡流定律切向速度分布：反比于旋转半径R的n次方，式中的n值取决于流体运动的类型，称为涡流指数，取值范围为n=-1~1。 外涡流：实际工况下的外旋流为准自由涡，取n=0.5~0.9。vT随半径R的减小而增大。对于小型旋风除尘器，n取偏低值，对R1/R2比值较大的除尘器，n取偏高值。另有实验表明n可通过 内涡流：当n=-1时，为内旋流强制涡流动状态，若设内旋流角转速度为ω，则内旋流切向分速度；Vθ随半径R的减小而减小。工作原理 最大切向速度： 当n=1时，为理想流体的无旋有势流动，亦即自由涡流动状态的n值。当n=0时，u=常数，此时u为最大值。 该速度为内旋流外侧面上的速度，也是外旋流内侧面上的速度。交界圆柱面直径d0=(0.6～1.0)de，de为排气管直径工作原理工作原理压力分布： 从图可以看出，全压和静压沿径向变化较大。由外壁向轴心逐渐降低，轴心最低，且为负值，并一直延伸至灰斗。 气流压力沿径向的这种变化，不是因摩擦而主要是因离心力引起的。工作原理压力损失： 压力损失作为评价除尘器的一个主要指标，直接关系到动力损耗，与其结构和运行条件等有关，数值难以通过理论计算的得到。 实验证明：旋风除尘器的压力损失与气体入口速度的平方成正比，：局部阻力系数，受到除进口气流的动压以外其他因素的影响，可查经验数据（见课本表6-1）。缺少实验数据时可通过估算。工作原理 说明： 除尘器结构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； 含尘浓度增高，压力损失明显下降；压力损失随气体温度的降低或操作压力的增大而增大； 除尘器内部的叶片、突起和支撑等障碍物使气流的速度降低，离心力减小，压力损失减小；而内壁粗糙却使压力损失增大； 旋风除尘器压力损失一般约为500~2000Pa。工作原理 思考题：一个进口面积为0.36m2，排气管直径0.6m的旋风除尘器，和另一个进口面积为4m2，排气管直径2m的旋风除尘器，在气体入口速度相同时，压力损失哪个大？为什么？分离性能 分割粒径和临界粒径： 旋风除尘器的除尘效率与颗粒的直径有关，直径愈大，效率愈高。 半分离直径dc50（分割直径）：η为50%时的颗粒直径 全分离直径dc100（临界直径）：η为100%时的颗粒直径 除尘器的效率可以以分割粒径和临界粒径进行衡量。两者越大，效率越高。 如何计算？分离性能分割粒径或临界粒径的计算：旋风除尘器内，尘粒的分离沉降主要取决于尘粒所受离心力FC和向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD，重力与尘粒之间的作用力可忽略。 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%分离性能分割粒径和临界粒径：当FC=FD时:分离性能 捕集效率：dc50确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率由η与dp/dc50的关系图查取，工程上通常可通过下式估算。影响效率的因素 二次效应－被捕集粒子的重新进入气流 在实际除尘过程并不能达到理想的效果，存在二次效应。 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影响效率的因素 入口流速Vin: 入口流速范围一般在12~20m/s。在该范围内，提高进口流速，效率提高； 入口流速过大（大于25m/s），分离的颗粒可能被再次吹起，卷入内旋流，降低效率。另外，压力损失与进口流速的二次方成正比，压力损失急剧升高； 不宜过低，低于10m/s时，管道积灰。影响效率的因素 除尘器的结构尺寸： 在同样的切线速度下，筒体直径越小，离心力FC越大，则效率越大；直径过小，筒体直径与排出管直径相近时，易逃逸。 经研究证明：内、外旋流交界面的直径d0近似于排出管直径de的0.6倍。出口管直径减小，内旋流的范围随排出管直径de的减小而减小，则效率增大。但de减小阻力也会增大，故不能太小，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D。影响效率的因素除尘器的结构尺寸：筒体长度增大，则效率增大，但过大阻力会增大。另外，希望锥体长度大一点，这样会使切向速度大和距器壁短。一般筒体和锥体的总高度以不大于筒体直径的五倍为宜。入口截面积越小，效率越高。影响效率的因素 流体性质 对于气体而言，μ增大对除尘不利，dc50增大，效率减小。温度增大，则μ增大，温度高或μ增大都会使效率减小。 粉尘粒径与密度：离心力跟粒径的三次方成正比，向心力跟粒径的一次方成正比。综合来说，dp增大则效率增大。同样密度ρp小，离心力变小，难分离。影响效率的因素 分离器的气密性 除尘器中静压在径向上的变化是从外筒壁向中心逐渐降低的，即使除尘器处于正压下运行时，锥体底部也会处于负压状态。尤其当底部密封不好时，易渗入空气，带起落入灰斗的粉尘，降低除尘效率。 漏风率 η 0% 90% 5% 50% 15% 0影响效率的因素 分离器的气密性 要求保证旋风器的严密性。为保证良好的气密性，可通过间歇排灰，连续排灰时可设双翻板式和回转式锁气器。结构及分类 结构形式 进气方式分 切向进入式 轴向进入式 结构及分类结构形式多管旋风除尘器：由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘器组设计与选型 特点： 结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便； 压力损失中等，动力消耗不大； 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<5μm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。设计与选型 旋风除尘器的选型——计算法和经验法。 计算法：①入（出）口浓度c0（ce）（或排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ）计算除尘效率η；②选结构型式；③根据选用的除尘器的分级效率ηi（分级效率曲线）和净化粉尘的粒径频度分布f0，计算ηT,若ηT>η,即满足要求，否则按要求重新计算。④确定型号规格⑤计算压力损失。设计与选型 旋风除尘器的选型——计算法和经验法。 经验法：①计算所要求的除尘效率η；②选定除尘器的结构型式；③根据选用的除尘器的η—Vi实验曲线，确定入口风速Vi；④根据气量Q，入口风速Vi计算进口面积A；⑤由旋风器的类型系数求除尘器筒体直径D，然后便从手册中查到所需的型号规格。 设计与选型 旋风除尘器的设计 步骤：设计与选型旋风除尘器的设计 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等因素 根据允许的压力降确定进口气速，或取为12-25m/s 确定入口截面A，入口宽度b和高度h 确定各部分几何尺寸设计与选型 旋风除尘器的比例尺寸设计与选型 也可选择其它的结构，但应遵循以下原则①为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管在筒体内长度，h为进气口高度；②为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2；③为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D；④为利于粉尘易于滑动，锥角＝7°～8°；⑤为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4～0.5，（H+L）/de≈8～10；s/de≈1；设计与选型 尺寸比例： 筒体直径D：D愈小，愈能分离细小颗粒，但过小易引起堵塞。为此，有人用作为限制指标。D：150-200mm～800-1100mm。若处理气量大，可并联使用或采用多管式旋风器。 入口尺寸（圆形和矩形）：为减小颗粒的入射角，一般采用矩形（长H、宽B、面积A、）类型系数k一般取0.07-0.3，蜗壳型入口的k较大，D较小，处理气量Q大，H/B为2-4。设计与选型 排气管：多为圆形，且与筒体同心，一般d=(0.4-0.6)D0。深度h：切线式h小，则压损小，但效率降低。依经验取或稍低于入口管底部。 筒体L1\锥体L2：L1=（1.4-2.0）DL2=（2.0-3.0）DL1+L2≤5D≈（3-4）DL1/L2≈1.5/2.5较宜。 圆锥角α：一般取20˚-30˚ 排尘口直径Dc：Dc=(0.25-0.5)D0，一般Dc≥70mm