第四章颗粒污染物控制设备

第四章颗粒污染物控制设备 §4.1机械式除尘器

§4.1机械式除尘器 教学内容：一、重力沉降室二、惯性除尘器三、旋风除尘器

1.教学要求： • 掌握重力沉降室的工作原理及结构； • 掌握惯性除尘器的工作原理； • 掌握旋风除尘器的工作原理； • 了解常用的旋风除尘器。 2.教学重点： • 重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器的工作原理。

3.教学难点： • 重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器的工作原理。 4.学时： 4学时。

§4.1机械式除尘器 重力重力沉降室机械式除尘器质量力惯性力惯性除尘器离心力旋风除尘器

一、重力沉降室 • 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。

1.重力沉降室的优缺点： • 优点：结构简单，造价低，维护管理容易，阻力小（50~100Pa）。 • 缺点：体积庞大，除尘效率低（η=40%~70%），清灰麻烦。 • 重力沉降室主要捕集密度大，粒径大于50μm的粗粉尘,常用作一级处理或预处理，与其他高效率除尘装置联合使用。

2.重力沉降室的结构： 出气管进气管灰斗

3.重力沉降室的工作原理 当含尘气体进入重力沉降室后，由于突然扩大了过流面积，而使气体流速迅速下降，较大粒径的尘粒在随气流缓慢流动中，逐步向灰斗沉降，并与气体分离沉入灰斗，从而达到除尘的目的。

4.重力沉降室的设计步骤： ①设计假设：假设通过重力沉降室断面的水平气流的速度u分布是均匀的，呈层流状态分布；入口端面上粉尘分布均匀；在气流流动方向上尘粒和气流具有同一速度：即u=u粒。 ②设计依据：为了将粒径为dp的尘粒在沉降室内全部去除，气流在沉降室内的停留时间大于等于沉降时间，即：

③设计步骤：室内的气流速度u应根据尘粒的密度和粒径确定。一般取0.2~2m/s。设计沉降室内的气流速度u和沉降室高度H（或宽度B），而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。③设计步骤：室内的气流速度u应根据尘粒的密度和粒径确定。一般取0.2~2m/s。设计沉降室内的气流速度u和沉降室高度H（或宽度B），而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。沉降速度：沉降室宽度：沉降室长度：沉降时间：

④重力沉降室设计中应注意的问题： • 沉降室内的气体流速一般取0.4~1m/s，应尽可能低些，以保持接近层流状态； • 沉降室的高度H应根据实际情况确定，H应尽可能小些，因为H越大，所沉降的时间就越长，势必要增加沉降室的长度； • 为保证沉降室横截面积上气流分布均匀，一般将进气管设计成渐扩管，若受场地限制，可装导流板、扩散板等气流分布装置； • 用于净化高温烟气时，由于热压作用，排气口以下的空间的气流有可能减弱，从而使除尘效率降低，应使沉降室的出口位置设计得低一些。

。完成重力沉降室的设计（详见设计任务书）烟气温度150℃时，黏度µ=2.4*10-5Pa·s，由斯托克斯公式可计算出粒径为50µm的尘粒的沉降速度：

取沉降室内流速u=0.5m/s，高度H=1.5m，则沉降室最小长度为：取沉降室内流速u=0.5m/s，高度H=1.5m，则沉降室最小长度为：显然，沉降室过长。若采用二层隔板（隔板数n=2，三层沉降室），取每层高度△H=0.4m（总高H= 1.2m），则此时沉降室长度为：

取L=1.7m，则沉降室的宽度为： 因此，沉降室尺寸L·B·H=1.7*1.3*1.2m3。这时能捕集到的最小粒径为：

二、惯性除尘器 • 惯性除尘器是使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，利用惯性力分离并捕集粉尘的除尘设备。

2.结构 分类：碰撞式、回转式（1）碰撞式惯性除尘器：在气体流动的方向上增设挡板构成，当含尘气流刘静挡板改变方向时，尘粒借助惯性力撞击在挡板上，靠重力的作用沿挡板下落进入灰斗。

1.工作原理 当含尘气流进入装置后，遇到挡板B1时，气流改变方向，而直径较大的粒子由于惯性作用会保持原有的运动方向，最终撞在挡板上沉入灰斗。随气流一起改变运动的粒径比较小的粒子，遇到挡板B2后气流方向再次改变，借助于离心力作用粒径较小的粒子也被去除，净化后气流从顶部排除。

（2）回转式惯性除尘器：通过使含尘气体改变运动方向，产生惯性力把尘粒分离出来。（2）回转式惯性除尘器：通过使含尘气体改变运动方向，产生惯性力把尘粒分离出来。弯管型、百叶窗型、多层隔板塔形

3. 影响因素： 气流速度、转弯角度、次数惯性除尘器气流越高净化率越高气流方向转变角度越大压力损失也越大转变次数越多

4.应用 惯性除尘器结构简单，除尘效率比重力除尘器要高，但也不会很高，多用于一级除尘或高效除尘器的前级除尘，主要捕集10~20μm以上的粗尘粒。用于对于密度和粒径较大的金属或矿物粉尘具有较高的除尘效率。

三、旋风除尘器 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。 1. 优缺点优点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，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： 5~15μm效率80%左右，捕集<5μm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。

2.工作原理： 含尘气流从进口进入除尘器后，沿外壁右下向上做旋转运动，这股向下旋转的气流成为外旋流。外旋流到达锥体底部之后，转而向上旋转，最后经排出管向外排放。这股向上旋转的气流称为内旋流。向下的外旋流和向上的内旋流的旋转方向是相同的。气流做旋转运动时尘粒在离心力的推动下移向筒壁，达到筒壁的尘粒在气流推动力和自身重力的共同作用下，沿壁面落入灰斗。

气流从除尘器顶部向下告诉旋转时，顶部压力下降。一部分气流带着细小的尘粒沿外筒壁旋转向上，通常称之为上旋流。达到顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后到达排出口下端附近，被上升的内旋流带走。

3.影响除尘效率的因素： ①入口速度：进口速度增大，则切向速度增大，dc减少，效率增大。 ②除尘器的结构尺寸：筒体直径减少，适当加长锥体高度，有利于提高除尘效率。 ③粉尘的性质：粉尘的密度和粒径增大，效率提高；气体温度和黏度增大，效率下降。 ④除尘器下部的气密性：除尘器底部不严密，效率显著下降。

a. 直入切向进入式 b. 蜗壳切向进入式 c. 轴向进入式 4.旋风除尘器的结构形式：按进气方式分类：

5.旋风除尘器的设计： 计算法： ①由入口浓度c0，出口浓度ce（或排放标准）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ηd（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。

具体过程： （1）根据除尘器时允许压力降（△p）确定入口速ui；式中，ζ——局部阻力系数，一般取进口速度为12~25m/s。（2）确定旋风除尘器的进口截面积A，入口宽度b和入口高度h；

（3）确定型号：由进口截面积A、入口宽度b和高度h确定（3）确定型号：由进口截面积A、入口宽度b和高度h确定筒体直径D；由筒体直径确定规格型号；查表可确定尺寸比例及型号。

尺寸名称 XLP/A XLP/B XLT/A XLT 入口宽度，b 入口高度，h 筒体直径，D 上3.85b 下0.7D 3.33b （b=0.3D） 3.85b 4.9b 排出筒直径，de 上0.6D 下0.6D 0.6D 0.6D 0.58D 筒体长度，L 上1.35D 下1.0D 1.7D 2.26D 1.6D 锥体长度，H 上0.50D 下1.00D 2.3D 2.0D 1.3D 灰口直径，d1 0.296D 0.43D 0.3D 0.145D 进口速度为右值时的压力损失 12m/s 700（600） 5000（420） 860（770） 440（490） 15m/s 1100（940） 890（700） 1350（1210） 670（770） 18m/s 1400（1260） 1450（1150） 1950（1740） 990（1110）

尺寸比例 1．筒体直径D：D愈小，愈能分离细小颗粒，但过小易引起堵塞。一般采用：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。 2．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。

3．排气管：多为圆形，且与筒体同心，一般d=(0.4-0.6)D0。3．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。经验取h≈)De或稍低于入口管底部。 4．筒体L1 、锥体L2： L1=（1.4-2.0）D L2=（2.0-3.0）D L1+ L2≤5D≈（3-4）D L1/ L2≈1.5/2.5较宜。 5．圆锥角α：一般取20˚-30˚ 6．排尘口直径Dc：Dc=(0.25-0.5)D0，一般Dc≥70mm

重力沉降室设计要求： 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%沉降的最小粒径小结： • 旋风除尘器的设计步骤： • 尺寸比例确定； • 旋风除尘器的压力降； • 效率。

治理大气污染刻不容缓

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