除塵裝置（第四、五、六、七章）

機械除塵器濕式除塵器電除塵器過濾式除塵器除塵器的選擇與發(fā)展掌握各類除塵器的工作原理、結(jié)構(gòu)及性能

能夠進行簡單除塵器的選擇和設(shè)計

了解目前除塵器的研究和發(fā)展情況建議學時數(shù)：12學時除塵裝置的分類從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)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，磁力除塵，泳力除塵etc.

第四章機械式除塵器機械式除塵器：是指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有：重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器第一節(jié)重力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

機理氣流進入重力沉降室后，流動截面積擴大，流速降低，使大而重的顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降

沉降室設(shè)計計算時的三點假定通過沉降室斷面的水平氣流速度相同；顆粒均勻分布于煙氣中在氣流流動方向上，塵粒和氣流具有同一速度忽略氣體浮力和粒子間相互作用力，粒子僅受重力和阻力的作用塵粒捕集效率的計算沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為Q氣流在沉降室內(nèi)的停留時間在t時間內(nèi)粒子的沉降距離該粒子的除塵效率重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?捕集效率50%、60%、70%的塵粒粒徑怎么計算？

受沉降室內(nèi)氣流擾動和返混等影響，用36替代公式中的“18”計算得出的dmin更符合實際，即：

重力沉降室設(shè)計（確定L、H、W）（P63，例題4-1）首先，根據(jù)給定粉塵的真密度和粒徑計算出沉降速度us再給出一個水平氣流速度v0和沉降室高度H（或?qū)挾菳）則可計算出沉降室的長度L和寬度B（或高度H）返算：根據(jù)得到的沉降室尺寸，核算100%去除的最小粒徑多層沉降室：使沉降高度減少為原來的1/（n+1），其中n為水平隔板層數(shù)

考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)n≤3多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板提高沉降室效率的主要途徑降低沉降室內(nèi)氣流速度增加沉降室長度降低沉降室高度沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.3~2.0m/s不同粉塵的最高允許氣流速度重力沉降室的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單投資少壓力損失小（一般為50~130Pa）維修管理容易缺點體積大效率低，一般僅適于捕集粒徑＞50μm的粉塵常作為高效除塵器的預除塵裝置，去除密度大、顆粒粗的粉塵，特別是磨損性很強的粗粉塵第二節(jié)慣性除塵器機理沉降室內(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，使其與氣流分離除慣性力外，這類除塵器還利用了重力和離心力的作用結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式－氣流沖擊擋板，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多層隔板型應(yīng)用一般用于去除密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵去除效率不高，通常用于多級除塵中的一級除塵，捕集10~20μm以上的粗顆粒壓力損失100~1000Pa第三節(jié)

旋風除塵器

利用氣流旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生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由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成氣流沿外壁由上向下作旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋（外旋流）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（內(nèi)旋流）外、內(nèi)旋流的旋轉(zhuǎn)方向相同回流區(qū)：外旋流轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)旋流的區(qū)域旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度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，最后從排出管排出旋風除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布

出口平均壓力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，稱為渦流指數(shù)

內(nèi)渦旋的切向速度正比于半徑

內(nèi)外渦旋的界面上氣流切向速度最大

實驗測量結(jié)果表明，交界圓柱面直徑

di=(0.6-1.0)de,de

為排氣管直徑徑向速度

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，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底部達到最大值

旋風除塵器的壓力損失

：旋風除塵器阻力系數(shù)（壓損系數(shù)）

A：旋風除塵器進口面積

局部阻力系數(shù)旋風除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ5.36.58.05.8旋風除塵器的壓力損失（續(xù)）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，壓力損失明顯下降

除塵器內(nèi)壁粗糙，壓力損失增大操作運行中可以接受的壓力損失一般低于2000Pa

旋風除塵器的除塵效率分離理論：轉(zhuǎn)圈分離理論，篩分理論，湍流連續(xù)徑向混合理論篩分理論（要點）在旋風除塵器內(nèi)存在渦、匯流場，處于外渦旋內(nèi)的塵粒在徑向上同時受到方向相反的兩種力的作用。即由渦流場產(chǎn)生的離心力FC使粉塵向外移動，由匯流場（即向心徑向流動）產(chǎn)生的向心力FD又使塵粒向內(nèi)飄移離心力的大小與粉塵直徑的大小有關(guān)，粉塵粒徑越大則離心力越大，因而必定有一臨界粒徑dk，其所受的兩種力的大小正好相等。由于離心力FC的大小與粉塵粒徑的三次方成正比，而向心力FD的大小僅與粉塵粒徑的一次方成正比，顯然有以下規(guī)律：凡粒徑d>dk者，向外推移作用大于向內(nèi)飄移作用，結(jié)果被推移到除塵器外壁而被分離出來；相反，凡粒徑d<dk者，向內(nèi)飄移作用大于向外推移作用而被帶入上升的內(nèi)旋流中，排出除塵器因而，可以設(shè)想有一張無形的篩網(wǎng)，其孔徑為dk，凡粒徑d>dk者被截留在篩網(wǎng)的一面，而d＜dk者則通過篩網(wǎng)排出除塵器。篩網(wǎng)的位置就在內(nèi)外渦旋的交界面處。對于粒徑dk的粉塵，因FC=FD，它將在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)由于各種隨機因素的影響，從概率統(tǒng)計的觀點可以認為處于這種狀態(tài)的粉塵有50%的可能被分離，也同時有50%的可能進入內(nèi)渦旋而排出除塵器，即這種粉塵的分離效率為50%。（除塵器的分級效率等于50%的粒徑稱為分割粒徑，通常用dc表示）旋風除塵器的除塵效率（續(xù)）計算分割粒徑是確定除塵效率的基礎(chǔ)

在交界面上，離心力FC，向心運動氣流作用于塵粒上的阻力FD

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，除塵效率為50%

假設(shè)交界面氣流處于層流狀態(tài)分割粒徑dc確定后，雷思一利希特模式計算其他粒子的分級效率

另一種經(jīng)驗公式（精度可滿足工程設(shè)計需要）旋風除塵器分級效率曲線

練習：已知XZT-90型旋風除塵器在選取入口速度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）時的分割粒徑和壓力損失。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）μ=2.4×10-5pa﹒s。（假設(shè)：內(nèi)、外渦旋交界圓柱的直徑di=0.7de；接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流的入口速度，即vT1=13m/s）

解:根據(jù)渦流指數(shù)n計算公式由外渦旋切向速度計算公式可得氣流在交界面上的切向速度由平均徑向速度計算公式計算

根據(jù)分割粒徑計算公式

此時旋風除塵器的分割直徑為5.31μm。根據(jù)旋風除塵器壓損計算公式計算旋風除塵器操作條件下的壓力損失：423K時煙氣密度可近似取為影響旋風除塵器效率的因素

入口流速一般12~20m/s，在此范圍內(nèi)提高流速，則除塵效率增加流速過大（超過25m/s），除塵效率下降，壓損增加流速過小（低于10m/s），進口管道積灰除塵器結(jié)構(gòu)尺寸相同切線速度情況下，筒體直徑越小，除塵效率越高筒體高度變化對除塵效率影響不明顯適當增加錐體高度，有利于提高除塵效率影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）

粉塵粒徑與密度粒徑、真密度越大，除塵效率越高氣體溫度和粘度粘度隨溫度升高而增大除塵效率隨溫度和粘度的增加而降低除塵器下部的氣密性良好密封是保證除塵效率的重要條件研究表明，當漏風量超過15%時，除塵效率幾乎降為0旋風除塵器的結(jié)構(gòu)形式入口形式

切向進入式軸向進入式

a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式結(jié)構(gòu)尺寸（P69-70）幾種常用的旋風除塵器（P70-71）X、L、P、K、B等字母的意義理解并掌握書上給出的旋風除塵器的命名，如XLP/B-4.2組合式多管旋風除塵器提高除塵效率（串聯(lián)），增加處理氣體量（并聯(lián)）每個除塵器又稱“旋風子”串聯(lián)式組合：3級，錐體逐次加長，每級處理不同粒徑粉塵并聯(lián)式組合：幾個、幾十個或上百個旋風子并聯(lián)；氣流均勻分布是關(guān)鍵

卸灰裝置灰量小，灰斗（箱）間歇清灰灰量大，在不漏風的情況下，連續(xù)正常卸灰。可采用多種卸灰閥（鎖氣器）或螺旋式卸灰機等

鎖氣器(a)雙翻板式(b)回轉(zhuǎn)式

旋風除塵器的設(shè)計選擇除塵器的型式根據(jù)含塵濃度、粒徑分布、密度等煙氣特征，以及除塵要求、允許的阻力和現(xiàn)場條件等因素

根據(jù)允許的壓降確定進口氣速，或取為12-25m/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

旋風除塵器的比例尺寸尺寸名稱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0.60.6D0.6D0.58D筒體長度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D錐體長度，H上0.50D下1.002.3D2.0D1.3D灰口直徑，d10.0296D0.43D0.3D0.145D進口速度為右值時的壓損12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）440（490）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）例題：

已知煙氣處理量Q=5000m3/h，煙氣密度ρ=1.2kg/m3，允許壓力損失為900Pa若選用XLP/B型旋風除塵器（壓損系數(shù)ζ＝5.8），試求其主要尺寸。解：由壓損公式知

ζ＝5.8

根據(jù)XLP/B型旋風除塵器的尺寸比例，可以算出參考XLP/B產(chǎn)品系列；取D=700mm，旋風除塵器的應(yīng)用中效除塵裝置，結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護管理方便，投資少，體形和占地面積小，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)部門中一般只適用于凈化非粘結(jié)性和非纖維性粉塵以及溫