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1、除塵(chchn)裝置 第一頁，共42頁。除塵(chchn)裝置 從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)(yti)粒子的設(shè)備稱為除塵裝置 濕式除塵裝置 干式除塵裝置 按分離原理分類 ： 重力除塵裝置（機械式除塵裝置） 慣性力除塵裝置（機械式除塵裝置） 離心力除塵裝置（機械式除塵裝置） 洗滌式除塵裝置 過濾式除塵裝置 電除塵裝置 聲波除塵裝置 第1頁/共42頁第二頁，共42頁。第一節(jié) 機械(jxi)除塵器 機械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性(gunxng)力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有： 重力沉降室 慣性(gunxng)除塵器 旋風除塵器第2頁/共42頁第三頁，共42頁。重力(z
2、hngl)沉降室 重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置 氣流進入重力沉降室后，流動截面積擴大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降 層流(cn li)式和湍流式兩種 第3頁/共42頁第四頁，共42頁。層流(cn li)式重力沉降室 假定沉降室內(nèi)氣流為柱塞流；顆粒均勻分布于煙氣中 忽略(hl)氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用縱剖面示意圖第4頁/共42頁第五頁，共42頁。層流(cn li)式重力沉降室 沉降(chnjing)室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為Q 氣流在沉降(chnjing)室內(nèi)的停留時間 在t時間內(nèi)粒子的沉降(chnjing)距離 該粒子的除塵效
3、率0vsu第5頁/共42頁第六頁，共42頁。層流(cn li)式重力沉降室 對于stokes粒子，重力(zhngl)沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?第6頁/共42頁第七頁，共42頁。層流(cn li)式重力沉降室 提高沉降室效率的主要途徑 降低沉降室內(nèi)氣流(qli)速度 增加沉降室長度 降低沉降室高度 沉降室內(nèi)的氣流(qli)速度一般為0.32.0m/s不同粉塵的最高允許氣流速度第7頁/共42頁第八頁，共42頁。層流式重力(zhngl)沉降室 多層沉降室：使沉降高度減少為原來的1/（n+1），其中(qzhng)n為水平隔板層數(shù) 考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在3以下多層沉降室1.錐
4、形閥；2.清灰孔；3.隔板第8頁/共42頁第九頁，共42頁。湍流式重力(zhngl)沉降室 湍流(tunli)模式1假定沉降室中氣流處于湍流(tunli)狀態(tài)，垂直于氣流方向的每個斷面上粒子完全混合 寬度為W、高度為H和長度為dx的捕集元，假定氣體流過dx距離的時間內(nèi)，邊界層dy內(nèi)粒徑為dp的粒子都將沉降而除去第9頁/共42頁第十頁，共42頁。湍流(tunli)式重力沉降室 粒子在微元內(nèi)的停留時間 被去除的分數(shù)(fnsh) 對上式積分得 邊界條件： 得 因此，其分級除塵效率第10頁/共42頁第十一頁，共42頁。湍流式重力(zhngl)沉降室 湍流模式2完全混合模式，即沉降室內(nèi)未捕集顆粒完全混合
5、 單位時間排出(pi ch)： （ 為除塵器內(nèi)粒子濃度，均一） 單位時間捕集： 總分級效率 第11頁/共42頁第十二頁，共42頁。湍流式重力(zhngl)沉降室 三種(sn zhn)模式的分級效率均可用 歸一化 對Stokes顆粒，分級效率與dp成正比重力沉降室歸一化的分級率曲線a層流無混合 b湍流垂直混合 c湍流完全混合第12頁/共42頁第十三頁，共42頁。重力(zhngl)沉降室 重力沉降室的優(yōu)點 結(jié)構(gòu)( jigu)簡單 投資少 壓力損失小（一般為50100Pa） 維修管理容易 缺點 體積大 效率低 僅作為高效除塵器的預除塵裝置，除去較大和較重的粒子第13頁/共42頁第十四頁，共42頁。慣
6、性(gunxng)除塵器 機理 沉降(chnjing)室內(nèi)設(shè)置各種形式的擋板，含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用，使其與氣流分離 第14頁/共42頁第十五頁，共42頁。慣性(gunxng)除塵器 結(jié)構(gòu)形式 沖擊(chngj)式氣流沖擊(chngj)擋板捕集較粗粒子 反轉(zhuǎn)式改變氣流方向捕集較細粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級型 b多級型反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a 彎管型 b 百葉窗型 c 多層隔板型第15頁/共42頁第十六頁，共42頁。慣性(gunxng)除塵器 應(yīng)用 一般凈化密度和粒徑較大( jio d)的金屬或礦物性粉塵 凈化效率不高，一般只用于多級除塵中的一級除塵，
7、捕集1020m以上的粗顆粒 壓力損失1001000Pa第16頁/共42頁第十七頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生(chnshng)的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置 旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成 氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋 少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域 旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋 氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度(qi xin s d)、軸向速度和徑向速度 第17頁/共42頁第十八頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器氣流與塵粒的運動 旋風(xunfng)除
8、塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）切向速度決定氣流質(zhì)點離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸(zhjin)移向外壁到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗上渦旋氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出第18頁/共42頁第十九頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 旋風除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力(yl)分布 第19頁/共42頁第二十頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 切向速度 外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n次方 此處n 1，稱為渦流(wli)指數(shù) 內(nèi)渦旋的切向速
9、度正比于半徑 內(nèi)外渦旋的界面上氣流切向速度最大 交界圓柱面直徑 dI = ( 0.61.0 ) de , de 為排氣管直徑 第20頁/共42頁第二十一頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 徑向速度 假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進入內(nèi)渦旋 平均徑向速度 r0和h0分別為交界圓柱面的半徑和高度，m 軸向速度 外渦旋的軸向速度向下 內(nèi)渦旋的軸向速度向上 在內(nèi)渦旋，軸向速度向上逐漸(zhjin)增大，在排出管底部達到最大值 第21頁/共42頁第二十二頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 旋風除塵器的壓力損失 ：局部阻力(zl)系數(shù) A：旋風除塵器進口面積
10、 局部阻力(zl)系數(shù)旋風除塵器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8第22頁/共42頁第二十三頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 旋風除塵器的壓力損失 相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時，幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不變 含塵濃度增高，壓力降明顯下降 操作運行(ynxng)中可以接受的壓力損失一般低于2kPa 第23頁/共42頁第二十四頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 旋風除塵器的除塵效率 計算分割直徑是確定除塵效率的基礎(chǔ) 在交界面上，離心力FC，向心運動(yndng)氣流作用于塵粒上的阻力FD
11、 若 FC FD ，顆粒移向外壁 若 FC FD ，顆粒進入內(nèi)渦旋 當 FC = FD時，有50%的可能進入外渦旋，既除塵效率為50% 第24頁/共42頁第二十五頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 旋風除塵器的除塵效率（續(xù)） 對于球形Stokes粒子 分割粒徑 dc確定后，雷思一利希特模式計算(j sun)其它粒子的分級效率 另一種經(jīng)驗公式第25頁/共42頁第二十六頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 旋風除塵器的除塵效率模型2 將旋風除塵器視為利用離心力進行沉降的沉降室 沉降室長度為ND 沉降室高度為b 沉降速度徑向速度Vr 活塞流 縱向(zn xi
12、n)湍流第26頁/共42頁第二十七頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 旋風除塵器分級(fn j)效率曲線 第27頁/共42頁第二十八頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器例題：已知XZT一90型旋風除塵器在選取入口(r ku)速度v1=13m/s時，處理氣體量Q=1.37m3/s。試確定凈化工業(yè)鍋爐煙氣（溫度為423K，煙塵真密度為2.1g/cm3）時的分割直徑和壓力損失。已知該除塵器筒體直徑0.9m，排氣管直徑為0.45m，排氣管下緣至錐頂?shù)母叨葹?.58m，423K時煙氣的粘度 （近似取空氣的值）=2.4105pas。 解:假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向
13、速度近似等于氣流的入口(r ku)速度，即v1=13m/s， 取內(nèi)、外渦旋交界圓柱的直徑d0=0.7 de，根據(jù)式 （610） 由式 （6一9）得氣流在交界面上的切向速度 由式（612）計算 第28頁/共42頁第二十九頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器例題（續(xù)） 根據(jù)式（616） 此時旋風除塵器的分割直徑為5.31m。 根據(jù)式（513）計算旋風除塵器操作條件(tiojin)下的壓力損失：423K時煙氣密度可近似取為第29頁/共42頁第三十頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 影響旋風(xunfng)除塵器效率的因素 二次效應(yīng)被捕集粒子的重新進入氣流 在
14、較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應(yīng)逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實際效率高于理論效率 在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實際效率低于理論效率 通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(xunfng)除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應(yīng) 臨界入口速度第30頁/共42頁第三十一頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 影響旋風除塵器效率(xio l)的因素（續(xù)） 比例尺寸 在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大，除塵效率(xio l)愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率(xio l)下降。 錐體適當加長，對提高除塵效率(xio l)有利 排出管直徑愈少
15、分割直徑愈小，即除塵效率(xio l)愈高；直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑de=（0.40.65）D。 特征長度（natural length）-亞歷山大公式 旋風除塵器排出管以下部分的長度應(yīng)當接近或等于l，筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。 第31頁/共42頁第三十二頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)） 比例(bl)尺寸對性能的影響比例變化性能趨向投資趨向壓力損失效率增大旋風除塵器直徑降低降低提高加長筒體稍有降低提高提高增大入口面積（流量不變）降低降低增大入口面積（速度不變）提高降低降低加長錐體稍有降低提高提高增大錐體的
16、排出孔稍有降低提高或降低減小錐體的排出孔稍有提高提高或降低加長排出管伸入器內(nèi)的長度提高提高或降低提高增大排氣管管徑降低降低提高第32頁/共42頁第三十三頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)） 除塵器下部的嚴密性 在不漏風(lu fng)的情況下進行正常排灰 鎖氣器 (a)雙翻板式 (b)回轉(zhuǎn)式 第33頁/共42頁第三十四頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)） 煙塵的物理性質(zhì) 氣體的密度和粘度、塵粒的大小(dxio)和比重、煙氣含塵濃度 第34頁/共42頁第三十五頁，共42頁。旋風(xunfng)
17、(xunfng)除塵器 影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)） 操作變量 提高煙氣入口流速，旋風除塵器分割直徑變小(bin xio)，除塵器性能改善 入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新卷入氣流中，除塵效率下降 效率最高時的入口速度 第35頁/共42頁第三十六頁，共42頁。a. 直入切向進入式 b. 蝸殼切向進入式 c. 軸向進入式旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 結(jié)構(gòu)形式(xngsh) 進氣方式分 切向進入式 軸向進入式 第36頁/共42頁第三十七頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器 結(jié)構(gòu)形式（續(xù)） 氣流組織分 回流式、直流式、平旋式和旋流式 多管旋風除塵器
18、 由多個(du )相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風除塵器（又叫旋風子）組合在一個殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵器組 常見的多管除塵器有回流式和直流式兩種 回流式多管旋風除塵器 第37頁/共42頁第三十八頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器的設(shè)計 選擇除塵器的型式 根據(jù)含塵濃度(nngd)、粒度分布、密度等煙氣特征，及除塵要求、允許的阻力和制造條件等因素 根據(jù)允許的壓力降確定進口氣速，或取為 1225 m/s 確定入口截面A，入口寬度b和高度h 確定各部分幾何尺寸 第38頁/共42頁第三十九頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器的設(shè)計 旋風除塵器的比例(bl)尺寸3/A2
19、/A5 . 2/A75. 1/AA3A2A5 . 2A75. 1尺寸名稱XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口寬度，b入口高度，h筒體直徑，D上3.85b下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直徑，de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒體長度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D錐體長度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直徑，d10.296D0.43D0.3D0.145D進口速度為右值時的壓力損失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）135
20、0（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）第39頁/共42頁第四十頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器的設(shè)計 也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)遵循以下原則 為防止粒子短路漏到出口管，hs，其中s為排氣管插人深度； 為避免過高的壓力損失，b（Dde）/2； 為保持渦流的終端在錐體內(nèi)部，（H+L）3D； 為利于粉塵易于滑動，錐角7o8o； 為獲得最大的除塵(chchn)效率，de/D0.40.5，（H+L）/de810；s/de1；第40頁/共42頁第四十一頁，共42頁。旋風(xunfng)(xunfng)除塵器的設(shè)計例題： 已知煙氣處理量Q=5000m3/h，煙氣密度=1.2kg/ m3，允許壓力損失為900Pa。若選用(xunyng)XLP/B型旋風除塵器，試求其主要尺寸。解：由式（626） 根據(jù)表61，5.8 v1 的計算值與表53的氣速與壓力降數(shù)據(jù)一致。 參考XLP/B品系列；取D=700mm，第41頁/共42頁第四十二頁，共42頁。
除塵裝置 學習教案
