Transcript 06 除尘装置
第六章 除尘装置 1. 2. 3. 4. 5. 教学内容： 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 重 点： 重力除尘器和旋风除尘器的原理和计算；电除尘器的工 作原理、结构和计算；湿式除尘器的除尘机理、设计效 率计算和类型；过滤式除尘器的性能计算 教学目标： 通过本节内容的学习，使学生达到如下要求（1）熟悉 主要除尘器的类型和构造；（2）理解几种主要除尘器 的工作原理；（3）掌握几种主要除尘器的设计计算。 除尘装置 从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置 湿式除尘装置 干式除尘装置 按分离原理分类 ： 重力除尘装置（机械式除尘装置） 惯性力除尘装置（机械式除尘装置） 离心力除尘装置（机械式除尘装置） 洗涤式除尘装置 过滤式除尘装置 电除尘装置 声波除尘装置 第一节 机械除尘器 机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心 力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有： 重力沉降室 惯性除尘器 旋风除尘器 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 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 层流式和湍流式两种 层流式重力沉降室 假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中 忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用 纵剖面示意图 层流式重力沉降室 沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q 气流在沉降室内的停留时间 LWH t L / v0 Q 在t时间内粒子的沉降距离 hc us t v0 us L us LWH v0 Q 该粒子的除尘效率 h u L u LW i c s s H v0 H Q i 1.0 us (hc H ) (hc H ) 层流式重力沉降室 对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ? hc H us 即 d p2 p g 18 d p2 p g LWH H 18 Q d min 18 Q p gWL 由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分 级效率公式的一半作为实际分级效率 d min 36 Q p gWL 层流式重力沉降室 提高沉降室效率的主要途径 降低沉降室内气流速度 增加沉降室长度 降低沉降室高度 沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s 不同粉尘的最高允许气流速度 层流式重力沉降室 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 i us LW (n 1) Q 考虑清灰的问题，一般隔板数 在3以下 多层沉降室 1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板 湍流式重力沉降室 湍流模式1－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 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 湍流式重力沉降室 粒子在微元内的停留时间 dt dx / v0 dy / us 被去除的分数 dN p dy usdx Np H v0 H usdx ln C v0 H 对上式积分得 ln N p 边界条件：x 0 Np Np0 ; x L Np NpL us L 得 N N exp( ) pL p0 v0 H 因此，其分级除尘效率 i 1 NpL Np0 1 exp( 1 exp( us LW ) Q us L ) v0 H 湍流式重力沉降室 湍流模式2－完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全 混合 单位时间排出：ni v0 HW（ ni 为除尘器内粒子浓度，均一） 单位时间捕集：ni us HW 总分级效率 i＝ ni usWL u L / Hv0 s ni Hv0W＋ni usWL 1 us L / Hv0 湍流式重力沉降室 usL 1/2 ( 三种模式的分级效率均可用 v H) 归一化 0 对Stokes颗粒，分级效率与dp成正比 重力沉降室归一化的分级率曲线 a层流－无混合 b湍流－垂直混合 c湍流－完全混合 重力沉降室 重力沉降室的优点 结构简单 投资少 压力损失小（一般为50～100Pa） 维修管理容易 缺点 体积大 效率低 仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的 粒子 惯性除尘器 机理 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 惯性除尘器 结构形式 冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子 反转式－改变气流方向捕集较细粒子 冲击式惯性除尘装置 反转式惯性除尘装置 a单级型 b多级型 a 弯管型 b 百叶窗型 c 多层隔板型 惯性除尘器 应用 一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘 净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘， 捕集10～20µm以上的粗颗粒 压力损失100～1000Pa 旋风除尘器 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 普通旋风除尘器是由进气管、筒 体、锥体和排气管等组成 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 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 旋风除尘器气流与尘粒的运动 旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续） 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 旋风除尘器 旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布 旋风除尘器 切向速度 外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方 VT Rn const. 此处n 1，称为涡流指数 n 1 1 0.67 D 0.14 T 283 0.3 内涡旋的切向速度正比于半径 VT / R w －角速度 内外涡旋的界面上气流切向速度最大 交界圆柱面直径 dI = ( 0.6～1.0 ) de , de 为排气管直径 旋风除尘器 径向速度 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋 平均径向速度 V Q r 2πr0 h0 r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m 轴向速度 外涡旋的轴向速度向下 内涡旋的轴向速度向上 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 旋风除尘器 旋风除尘器的压力损失 P 1 V in 2 2 ：局部阻力系数 16 A d e2 A：旋风除尘器进口面积 局部阻力系数 旋风除尘器型式 ξ XLT XLT⁄A XLP⁄A XLP⁄B 5.3 6.5 8.0 5.8 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 旋风除尘器的除尘效率（续） 对于球形Stokes粒子 π 3 VT02 dc p 3πd cVr 6 r0 分割粒径 18 V r r0 dc V2 p T0 1/ 2 dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率 i 1 exp[0.6931 ( 另一种经验公式 i (d pi / d c )2 1 (d pi / d c )2 dp dc ) 1 n 1 ] 旋风除尘器 旋风除尘器的除尘效率－模型2 将旋风除尘器视为利用离心力进行沉降的沉降室 • 沉降室长度为NπD • 沉降室高度为b • 沉降速度＝径向速度Vr 活塞流 i N DVT bVr 纵向湍流 i 1 exp( NπDVT ) bVr 旋风除尘器 旋风除尘器分级效率曲线 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（natural length）-亚历山大公式 D 2 1/ 3 l 2.3d e ( ) A • 旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，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） 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 100 a ( a )0.5 100 b b gb 0.5 100 a ( b ) 100 b a ga 100 a ( 1b ) 0.182 100 b 1a Pd Pc 0.013(2.29 1 1)1/ 2 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 100 a Q ( b )0.5 100 b Qa • 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 p (b / D )1.2 0.201 v1 3030 2 D (m/s） g (1 b / D ) 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） 气流组织分 • 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 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 12～25 m/s v1 2 p 确定入口截面A，入口宽度b和高度h A bh Q v1 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 尺寸名称 XLP/A XLP/B XLT/A XLT A / 2.5 A / 1.75 入口宽度，b A/ 3 A/ 2 入口高度，h 3A 2A 2.5 A 1.75A 3.33b （b=0.3D） 3.85b 4.9b 0.6D 0.6D 0.58D 1.7D 2.26D 1.6D 2.3D 2.0D 1.3D 0.43D 0.3D 0.145D 5000（420） 860（770） 440（490） 890（700） 1350（1210） 670（770） 1450（1150） 1950（1740） 990（1110） 筒体直径，D 排出筒直径，de 筒体长度，L 锥体长度，H 灰口直径，d1 进口 速度 12m/s 为右 值时 15m/s 的压 力损 18m/s 失 上3.85b 下0.7D 上0.6D 下0.6D 上1.35D 下1.0D 上0.50D 下1.00D 0.296D 700 （600） 1100 （940） 1400 （1260） 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； 第二节 电除尘器 旋风除尘器对于 dp < 5μm的粒子效率低，必须借助外 力（电场力等）捕集更小的粒子 使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上 与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒 子上，而不是作用在整个气流上 具有耗能小、气流阻力小的特点 电除尘器 电除尘器 电除尘器 电除尘器的主要优点 压力损失小，一般为200～500Pa 处理烟气量大，可达105～106m3/h 能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3 对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％ 可在高温或强腐蚀性气体下操作 电除尘器的工作原理 三个基本过程 悬浮粒子荷电——高压直流电晕（发生于活化的高压 电极和接地极） 带电粒子在电场内迁移和捕集——延续的电晕电场 （单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静 电场（双区电除尘器） 捕集物从集尘表面上清除——振打除去接地电极上的 粉尘层并使其落入灰斗 电除尘器的工作原理 Source: www.state.ia.us 电除尘器的工作原理 电除尘器的工作原理 单区和双区电除尘器 单区电除尘器 双区电除尘器 电晕放电 金属丝放出的电子迅速向正 极移动，与气体分子撞击使 之离子化 气体分子离子化的过程又产 生大量电子－雪崩过程 远离金属丝，电场强度降低， 气体离子化过程结束，电子 被气体分子捕获 气体离子化区域－电晕区 自由电子和气体负离子是粒 子荷电的电荷来源 电晕放电 电晕放电 起始电晕电压－开始产生电晕电流所施加的电压 管式电除尘器内任一点的电场强度 E (r ) V r ln( b / a ) 起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因 素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式） Ec 3 106 m( 0.03 / a ) • 一空气的相对密度 • m－导线光滑修正系数，无因次，0.5<m<1.0 在r=a时 （电晕电极表面上），起始电晕电压 电晕放电 正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线 电晕区范围逐渐扩大致使极间空 气全部电离－电场击穿；相应的电 压－击穿电压 在相同电压下通常负电晕电极产 生较高的电晕电流，且击穿电压也 高得多 工业气体净化倾向于采用稳定性 强，操作电压和电流高的负电晕极； 空气调节系统采用正电晕极，好 处在于其产生臭氧和氮氧化物的量 低 电晕放电 影响电晕特性的因素 电极的形状、电极间距离 气体组成、压力、温度 • 不同气体对电子的亲合力、迁移率不同 • 气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及 能产生碰撞电离所需要的电压 气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电 晕极和集尘极上的沉积 电压的波形 粒子荷电 两种机理 电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运 动，与粒子碰撞而使粒子荷电 扩散荷电－离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程； 依赖于离子的热能，而不是依赖于电场 粒子的主要荷电过程取决于粒径 大于0.5m的微粒，以电场荷电为主 小于0.15m的微粒，以扩散荷电为主 介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。 电场荷电 粒子荷电 电荷累积 粒子场强增加 没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和 电场荷电 粒子获得的饱和电荷 q 3 0 E0d p2 ( ) 2 0 －真空介电常数，等于8.85×10-12 E0 一电场强度，V/m 一粒子相对介电常数 影响电场荷电的因素 粒径dp和介电常数ε 电场强度E0和离子密度N0 一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内 流动10～20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘 器后立刻达到了饱和电荷 扩散荷电 与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值 （根据分子运动理论，不存在离子动能上限） 荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间 扩散荷电理论方程 n 2π 0kTd p e 2 ln(1 e 2 ud p N 0t 8 0kT ) k一玻尔兹曼常数，1.38×10－23J/K T一气体温度，K N0－离子密度，个/m3 e－电子电量，e＝1.6×10－6C u一气体离子的平均热运动速度，m/s 电场荷电和扩散荷电的综合作用 处于中间范围 （0.15～0.5μm）的粒子，需同时考虑电场荷 电和扩散荷电 根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷 相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验 值基本一致 电场荷电和扩散荷电的综合作用 例题 利用下列数据，决定电场和扩散荷电综合作用下粒子荷电量随时 间的变化。已知 ε ＝5，E0＝3×106V/m，T＝300K，N=2×1015离子/m3， u =467m/s，dp＝0.1，0.5和1.0μm。 解：由方程 （6-31）得电场荷电的饱和电荷 qs 3π 8.85 1012 3 106 5 d 2p 1.79 104 d p2 5 2 由方程 （6-32）可以计算扩散荷电过程的荷电量随时间的变化 n 2π 8.85 1012 300 1.38 1023 d p 2 (1.6 1019） ln[1 2 (1.6 1019） 467 2 1015 d pt 8 8.85 1012 300 1.38 1023 ＝8.99 10 d p ln[1 8.16 1010 td p ] 6 那么 q qs n e 1.79 10 4 d p2 1.44 10 12 d p ln[1 8.16 1010 td p ] ] 电场荷电和扩散荷电的综合作用 例题（续） 粒子荷电量随时间和粒径的变化 异常荷电现象 沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放 电或在集尘极发生反电晕现象,破坏正常电晕过程 气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大， 可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生 当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本 得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕 闭塞 荷电粒子的运动和捕集 驱进速度 力平衡关系 m d qE p 3π d p dt m d dt qE p 3π d p m ln(3π d p qE p ) t C 3π d p 则 e ( 3π d p m )( t C ) 3π d p qEp t＝0时，＝0，则 e 最终得 qEp 3π d p (1 e ( ( 3π d p m 3 d p m )C )t qEp )cm/s 驱进速度 驱进速度 qEp ( 3πdp (1 e 3πdp m )t )cm/s e的指数项是一个很大的数值。例如，密度为1g/cm3、 直径为10μm的球状粉尘粒子，在空气中有 1 3 18 18 1.8 104 3πd p / m 3πd p /( πd p ) 2 ＝3240 2 6 d p （10 104） 1 若t>10－2s， e ( 3π d p m )t 完全可以忽略不计 所以，驱进速度 ＝qEp /(3πd p ) 驱进速度 驱进速度与粒径和场强的关系 当颗粒直径为2～50m时，与粒径成正比 捕集效率 捕集效率一德意希公式 德意希公式的假定: • 除尘器中气流为湍流状态 • 在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布 是均匀的 • 粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程 • 忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流 等影响 捕集效率 dt时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为 dn a (dx ) i i (dt ) Fdx di 由dt＝dx/u ai d dx i Fu i 积分 2i ai d dx Fu C1i C A i ln 2i Q 1i 最终得 i 1 2i A 1 exp( i ) 1i Q 捕集效率 捕集效率随粒径的变化 有效驱进速度 当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10 ％～20％时，德意希方程理论上才是成立的 作为除尘总效率的近似估算，ω应取某种形式的平均 驱进速度 有效驱进速度－实际中常常根据在一定的除尘器结构 型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希 方程式中反算出的相应驱进速度值，以ωe表示 有效驱进速度 粉尘种类 驱进速度/m∙s-1 粉尘种类 驱进速度/m∙s-1 煤粉（飞灰） 0.10～0.14 冲天炉（铁－焦比＝10） 0.03～0.04 纸浆及造纸 0.08 水泥生产（干法） 0.06～0.07 平炉 0.06 水泥生产（湿法） 0.10～0.11 酸雾（H2SO4） 0.06～0.08 多层床式焙烧炉 0.08 酸雾（TiO2） 0.06～0.08 红磷 0.03 飘旋焙烧炉 0.08 石膏 0.16～0.20 催化剂粉尘 0.08 二级高炉（80％生铁） 0.125 被捕集粉尘的清除 电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积 粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性， 一般方法采取振打清灰方式清除 从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重 新进入气流 在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板 在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生 的振动力清灰 被捕集粉尘的清除 现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要 求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率 常用的振打器有电磁型和挠臂锤型 电除尘器结构－除尘器类型 除尘器类型 双区电除尘器－通风空气的净化和某些轻工业部门 单区电除尘器－控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染 • 管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要 用水洗刷电极的场合 • 板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量 一般为25～50m3/s以上 电除尘器结构－电晕电极 电晕电极 常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等 电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维 持准确的极距、易清灰等 a.圆形线 b.星形线 c.锯齿线 d.芒刺线 电除尘器结构－电晕电极 电晕电极 电晕线固定方式 • 重锤悬吊式 • 管框绷线式 电除尘器结构－集尘极 集尘极 集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量 （约占总耗量的40％～50%）有很大影响 性能良好的集尘极应满足下述基本要求 • 振打时粉尘的二次扬起少 • 单位集尘面积消耗金属量低 • 极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形 • 振打时易于清灰，造价低 电除尘器结构－集尘极 常用板式电除尘器集尘极 进展－宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可比 平常增加50％～100%，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有 完全解释清楚 电除尘器结构－高压供电设备 高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和 电晕电流 供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上 通常高压供电设备的输出峰值电压为70～l000kV，电 流为100～2000mA 增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数， 能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和 投资两方面因素 电除尘器结构－气流分布板 电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响 为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变 径管内应设气流分布板 最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形 钢式和栏杆型分布板 对气流分布的具体要求是 任何一点的流速不得超过该断面平均流速的 40% 在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速 不得相差 25%。 电除尘器结构－气流分布板 气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV P P0 FV 粉尘比电阻 通常所需要的粉尘的最小导电率是10－10（Ω/cm）－1 高比电阻粉尘－导电率低于大约10－10（Ω/cm）－1，即电阻 率大于1010Ω/cm的粉尘 影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和 形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等 在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数 据 粉尘比电阻 烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响 a.飞灰 b.水泥窑粉尘 粉尘比电阻 高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响 高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降 低于1010Ω/cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能 没有影响 比电阻介于1010～1011Ω/cm之间时，火花率增加，操 作电压降低 高于1011Ω/cm时，产生明显反电晕 粉尘比电阻 粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响 粉尘比电阻 粉尘比电阻对有效驱进速度的影响 粉尘比电阻 粉尘比电阻对场强分布的影响 粉尘比电阻 克服高比电阻影响的方法 保持电极表面尽可能清洁 采用较好的供电系统 烟气调质 • 增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化 合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3 改变烟气温度 • 向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度 发展新型电除尘器 电除尘器的选择和设计 比集尘表面积的确定 根据运行和设计经验，确定有效驱进速度ωe按德意 希方程求得比集尘表面积A/Q A/Q 1 e ln( 1 1 1 ) ln( ) 1 e P 长高比的确定 集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰时二 次扬尘的多少 要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要 1.0～1.5。 电除尘器的选择和设计 气流速度的确定 通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气 的平均流速 平均流速高于某一临界速度时，作用在粒子上的空气 动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增 加 气体的含尘浓度 如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高， 易发生电晕闭塞 应对措施－提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电 晕极，电除尘器前增设预净化设备等 第三节 湿式除尘器 重点：碰撞参数；湿式除尘器的常见类型；文丘里洗涤器。 湿式除尘是利用洗涤液来捕集粉尘，利用粉尘与液滴的碰撞及其它作用来使 气体净化的方法。 工程上使用的湿式除尘器型式很多，大体分为低能、高能两类。低能压力损 失0.2-1.5Kpa，包括喷雾塔、旋风洗涤器等。一般耗水量（L/G比）0.5-3.0 l/m3，对10μm以上的η可达90-95%,常用于焚烧炉、化肥制造、石灰窑的除 尘; 高能湿式除尘器ΔP=2.5-9.0Kpa， η可达95%以上, 如文丘里洗涤器。 特点（优点）： ① 不仅可以除去粉尘，还可净化气体； ② 效率较高，可去除的粉尘粒径较小； ③ 体积小，占地面积小； ④ 能处理高温、高湿的气流。 缺点：① ② ③ ④ 有泥渣； 防冻设备（冬天）； 易腐蚀设备； 动力消耗大。 一、湿式除尘机理 湿式除尘机理涉及各种机理中的一种或几种。主要是惯性 碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。 1．惯性碰撞 惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。现讨论尘粒、液滴 和气流性质对碰撞的影响问题，为简化起见，现考虑下述 模型： 含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前xd处气流开 始改变方向，绕过液滴运动，而惯性较大的尘粒有继续保 持其原来直线运动的趋势。尘粒运动主要受两个力支配， 即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。 (1)根据粉尘受力情况推导碰撞数Ni 推导过程如下: 粉尘运动时主要受两个力的作用：惯性力FI和阻力fd。 dV FI m dt f d 3V p FI=fd时经过积分得xs Xs V p 0 d p2 p 18 Vp0——相对速度，即尘粒相对于液滴的速度； NI V p 0 d p2 p 18d D dD——液滴直径。 NI V p 0 VD V p V p0 d 碰撞数的影响因素： D ①Vp0：Vp0增大，Ni增大，则效率增大。 ②dD：dD增大，Ni减小，则效率减小。 但太小，相对速度会变得太小，粉尘跟液滴碰撞不上。 一般dD>100μm(据stokes公式可推算出来) dD d p大 选小； dp dD 150 dp dp小（1μm） dp大（5-10μm） dD dD d p小 选大； 150 dp dp d p 100m dD 150 dp (2)惯性碰撞参数也可以用Stokes准数表示。 定义xs 与液滴直径dL的比值为Stokes准数(即惯性碰撞 数Ni)，对Stokes粒子的除尘效率有： d p V p VL c xs Ni dL 18d L 2 p Vp——在流动方向上粒子的速度，m/s； VL——液滴的速度，m/s； C——肯尔汉校正系数，<5μm的粒子必须考虑修正。 由上式可见，当尘粒直径和密度确定以后，碰撞参数φ 与粒子和液滴之间的相对速度成正比，而与液滴直径 成反比。所以对于给定的烟气系统，要提高φ值，必须 提高气液相对运动速度和减小液滴直径。目前，工业 上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这两个因素发 展起来的。但液滴直径并非愈小愈好，直径过小，液 滴容易随气流一起运动，减小了气液相对运动速度。 气体的粘度越大则效率愈低。 尘粒的惯性越大，气体流线曲率半径越小，尘粒脱离流线而 被液滴捕集的可能性越大。如图a，当尘粒与液滴碰撞时，尘粒若 能被该液体润湿，则进入液体内部（b），若不能被润湿，则粘附 在液滴表面。所有接近液滴的尘粒，在直径d0的面积范围内将与 液滴碰撞(c)。通常把气流中有可能被分离的垂直断面面积与液滴 在气流方向上的投影面积之比叫做碰撞效率ηt d0 t dL 2 2．扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移 扩散几率： 4 D V s δ为液滴周围气膜的有效厚度。 D为扩散系数。 Vs= Vp—VL 若气流中含有饱和蒸汽，当其与较冷液滴接触时，饱 和蒸汽会在较冷的液滴表面上凝结，形成一个向液滴 运动的附加气流，这就是所谓的热漂移和扩散漂移， 这种气流促使较小尘粒向液滴移动，并沉积在液滴表 面而被捕集。 1）扩散泳力沉降 气体介质中如果有浓度梯度存在，某一方向的物质扩散速 度明显大于其他方向。微粒在扩散运动分子的撞击下，也 会产生与扩散方向相同的运动，这种现象称为扩散泳。在 冷凝与蒸发过程中，扩散泳表现得十分明显。 图5.4为蒸发过程中扩散泳的示意图。当液滴（或液膜） 表面进行蒸发时，在液滴或液膜表面上会产生蒸气组分的 浓度梯度，但当气体总压不变时，气态混合物就会发生垂 直于液滴表面的流动，并向这个表面扩散，这种气体流动 称为斯蒂芬流。斯蒂芬流对粒子的沉降影响很大，例如用 喷水雾清除粉尘粒子时，斯蒂芬流有助于液滴捕获粉尘粒 子。 3 热泳 在气体介质中，如果有温度梯度存在，微粒就会受到 由热侧指向冷侧的力的作用，这种力是粒子热侧和冷 侧之间的分子碰撞差异而产生的结果。热区介质分子 运动剧烈，单位时间碰撞微粒的次数较多，而冷区介 质分子碰撞微粒次数较少，两侧分子碰撞次数和能量 传递的差异，就会使微粒产生由高温区向低温区的运 动。这一现象称为热泳或温差泳，如图所示。 4．凝聚作用 排烟中常含有水蒸汽、气态有机物等。随着温度降低， 这些凝结成分就会被吸附在粉尘表面，使尘粒彼此凝 聚成较大的二次粒子，易于被液滴捕集。 5. 静电 二、气液界面及除尘器的型式 (一) 气液界面 用液体来洗涤和捕集气体中微粒，大体要在四种气— 液交界面上进行。即气泡表面、液体喷射表面、液膜 表面以及液滴表面。 1．气泡表面 含尘气流通过多孔板上的液体时，气体在孔眼处形 成气泡，并逐渐变大，随后上升通过液层，筛板可 分为三个区域：最下层是鼓泡区，主要为液体；中 间层是运动的气泡层，主要是气体，液体是以气泡 膜的形式存在；上层是溅沫区，液体变成了不连续 的溅沫。 气流中的尘粒主要在气泡区被捕集。 2．液体射流表面 表示一个压力喷咀形成的射流。喷出的射流经一定距离后破 碎为直径分布范围很广的液滴群。气体和液体发生强烈混合，常 见的除尘器是引射式文丘里洗涤器，由于尘粒和液滴相对速度较 小，故此装置的捕集效率不很高，但由于液体喷射的抽吸作用， 气体不需引风设备。 3．液膜 液体依靠其流动性、润湿性在固体表面铺展开来，即形成液膜， 如洗涤塔，内装填料，在填料表面形成液膜。 4．液滴 靠机械力、惯性力以及摩擦力等使液体分散在大量气体中，从而 形成液滴。 三、捕集效率 因湿式除尘器捕集尘粒的交界面的形状，大小及位置 时刻在变化着，故很难微观地将其与捕集效率关联起 来，但对喷雾式、文丘里研究较多（液滴为主的）。 （一） 液滴群捕集效率 （二） 喷淋式洗涤器 （三） 中心喷雾旋风 （四） 文丘里洗涤器 。 捕集机理以惯性碰撞为主的湿式除尘器，其净 化粉尘分布遵从对数正态分布时，对某一粒径 的分级通过率可用下式表示: Pd=1-ηd=exp(AdaB) A,B—常数,随除尘器的类型及粉尘的粒径分布的不同 而不同。 Da----粉尘粒子的空气动力学直径，μm。 除尘器的总除尘效率可用气相总传质单元数NoG 或除尘 器的总能耗Ei表示: ηd= 1 - exp(-aEiβ) =1- exp(-NoG) 除尘器的总能耗Ei : Ei=(ΔPG+ΔPL·L×10-3)/3600 式中: L—液气比, 单位L/m3。 ΔPG—气体通过除尘器的压力损失, Pa； ΔPL—加入液体—气体通过除尘器的压力损失, Pa； 的压力损失, Pa。 四、典型除尘器 文丘里除尘器(Venturi scrubber)： 文丘里除尘器（可除去1μm以下的尘粒）由收缩管、 喉管、扩散管组成。水从喉管周边均匀分布的若干小 孔进入，在被通过这里的高速含尘气流撞击成雾状液 滴，气体中的尘粒与液滴凝聚成较大颗粒随气流进入 旋风器和气体分离。在旋风分离器中，含尘的水滴与 气流分离。 A1 A2 接旋风分离器 V：80-180m/s 100m/s Scrubber 喉管速度（气速）要求大一些好（50-180m/s），若小于 40m/s，效率会大大降低。最佳的速度为50m/s，喉管直径 长度 4Q L0 1 3D0 D0 不能把水打成雾状。 V0 为什麽要有扩大部分的原因是扩大部分可以减小阻力，加 强分离。扩散管的角度一般为6-7˚，进口的角度为2530˚，A1=4A2,喉管要有一定的长度，一般大于200mm，过 长阻力会增大，水量太小，形不成水帘子，太大，会反方 向跑掉，也不能完全喷成雾状，一般控制的水气比为0.51 L/m3。 特点：体积小、构造简单，效率增大，压力损失大。 p 1.03106 Vgt2 Lcm水柱 压损公式： Vgt——喉部气速，cm/s L——液气体积比，l/m3 F——实验系数， 0.1-0.4 穿透率的公式： 6.1 109 L cd p2 f 2 P P exp 2 f——实验系数， 0.1-0.4 穿透率小，压力损失大。 Scrubber 文丘里除尘器的设计与计算 文丘里除尘器的尺寸包括收缩管、喉管、扩散管的直 径和长度，扩张角。 D1 V1=16-22m/s D2(1-2m) V2=18-22m/s ① 收缩管：入口风速V1,进气端截面积 Q t1 F1 3600u1 Qt1——温度为t1时的进气流量，m3/h； u1——入口气速，16-22m/s； 圆形的收缩管 矩形收缩管 长： 宽： D1 1.128 F1 a1 1.5 2.0F1 F1 b1 1.5 2.0 、 收 缩 角 α1 减 小 ， 则 ΔP 降 低 ， α1=23˚～30˚， 气 体 降 温 时 ， α1=23˚～25˚；气体除尘时，α1=25˚～28˚。 长度： 矩形： d1 d 0 a1 L1 ctg 圆形 2 2 h1 h0 a1 L1a ctg 矩形高度（收缩管、喉管） 2 2 b1 b0 a2 L1b ctg 矩形宽度(收缩管、喉管） 2 2 、 ① 喉管截面积F0 (m2) Qt F0 3600u 0 40～60m/s u0——喉速 80～120m/s～150m/s 高宽比： b0不大于600mm，高不受限制。 h0 1.2 —， 2.0d 为当量直径， 长度l0=0.15～0.30d 0 0 b0 l0=200～350mm，不超过500mm。 4 Fo d0 q 第四节 过滤式除尘器 使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置 分类 空气过滤器 •滤纸或玻璃纤维 颗粒层除尘器 •砂、砾、焦炭等颗粒 物 袋式除尘器 •纤维织物 除尘器工作原理 工作原理 截留、惯性碰撞 除尘器工作原理 工作原理 扩散、电沉积 除尘器工作原理 工作原理 筛分 袋式除尘器 采用纤维织物作滤料的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气 的除尘方面应用较广 除尘效率一般可达99%以上 效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应 用 袋式除尘器的工作原理 含尘气流从下部进入圆筒形滤袋， 在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕 集于滤料上 沉积在滤料上的粉尘，可在机械 振动的作用下从滤料表面脱落， 落入灰斗中 粉尘因截留、惯性碰撞、静电和 扩散等作 用，在滤袋表面形成粉 尘层，常称为粉层初层 袋式除尘器的工作原理 新鲜滤料的除尘效率较低 粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除 尘效率 随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把已附 在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降 除尘器压力过高，还会使除尘系 统的处理气体量显著下降，因此除尘 器阻力达到一定数值后，要及时清灰 清灰不应破坏粉尘初层 袋式除尘器的工作原理 袋式除尘器的分级效率曲线 袋式除尘器除尘效率的影响因素 粉尘负荷 过滤速度 烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比 过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度， 所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等 都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。 一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降 过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关 袋式除尘器的除尘效率 丹尼斯 （Dennis）和克莱姆（Klemm）提出了一系列方程， 以预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率 C 2 [ Pns (0.1 Pns )e aw ]C1 C R Pns 1.5 10 7 exp[12.7(1 e1.03 )] 3.6 10 3 4 0.094 C2 － 粉尘出口浓度，g/m3 Pns －无量纲常数 －表面过滤速度，m/s C1 －粉尘入口浓度，g/m3 CR －脱落浓度 （常数），g/m3 W －粉尘负荷，g/m2 Dennis and Klemm 取 C R = 0.5 袋式除尘器的压力损失 压力损失：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗， 而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等 Pf — 通过洁净滤料的压力损失，100～130Pa; PP — 通过粉尘层（dust cake）的压力损失； 两者均可以用达西定律表示 P vg x K K — 粉尘或滤料的渗透率（permeability），由实验测定 x — 粉尘或滤料的厚度 袋式除尘器的压力损失 渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、孔隙大 小分布和粉尘粒径分布等的函数 P Pf PP xf g Kf xP g KP 对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失 Pf 基本上是 一个常数 通过袋式除尘器的压力损失主要由 PP 决定 袋式除尘器的压力损失 在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示为 m At C A －滤袋的过滤面积 C 一烟气中粉尘浓度 因此 x Ct / c 粉尘层的压力损失 PP g R p 令 KP C xP g KP 2 Ct g Ct g ( ) c K P K P c ，定义为颗粒层的比阻力系数，因此 PP RP 2Ct 袋式除尘器的压力损失 对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率，PP与粉尘浓度C和过 滤时间t成线性关系，而与过滤速度的平方成正比 若已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以利用丹 尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算 g S02 3 2 5/ 3 Rp 6 PCC 3 4.5 1/ 3 4.5 5 / 3 3 2 g －气体粘度，10－1Pa.s1.151 2 10 lg g S 0 －比表面参数， S0 6( ) ，cm－1 MMD MMD－粉尘粒子的质量中位径，cm g －粉尘粒子的几何标准偏差 P －粒子的真密度，g/cm3 C －坎宁汉校正系数 c / p －颗粒堆积密度与真密度的比值 C 粉尘的比阻力系数 袋式除尘器的压力损失 过滤阻力与粉尘负荷 袋式除尘器的滤料 对滤料的要求 容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低 使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度 表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度 低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高 表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部， 可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰 袋式除尘器的滤料 滤料种类 按滤料材质分 • 天然纤维 –棉毛织物，适于无腐蚀、350～360K以下气体 • 无机纤维 –主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆 • 合成纤维 –性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域 袋式除尘器的滤料 滤料种类 按滤料结构分 • 滤布（编织物） • 毛毡 －工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰 袋式除尘器的滤料 耐温性能/K 滤料名称 长期 最高 吸水率/ ％ 直径/μm 耐酸 性 耐碱性 强度 很差 稍好 1 棉织物（植 物短纤维） 10～20 348～358 368 8 蚕丝（动物 长纤维） 18 353～363 373 16～22 羊毛（动物 短纤维） 5～15 353～363 373 10～15 稍好 很差 0.4 尼龙 348～358 368 4.0～4.5 稍好 好 2.5 奥纶 398～408 423 6 好 差 1.6 涤纶（聚脂） 413 433 6.5 好 差 1.6 4.0 好 差 1 4.5～5.0 差 好 2.5 0 很好 很好 2.5 玻璃纤维 （用硅酮树 脂处理） 芳香族聚酰 胺（诺梅克 斯） 聚四氟乙烯 5～8 523 493 493～523 533 袋式除尘器的清灰 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除 尘器是按清灰方式命名和分类的 常用的清灰方式有三种 机械振动式 逆气流清灰 脉冲喷吹清灰 袋式除尘器的清灰 机械振动清灰 机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.0～2.0m/min，压力 损失为800－1200Pa 袋式除尘器的清灰 机械振动清灰 清 洁 气 体出口 清 洁 气 体一侧 此类型袋式除尘器的优点 是工作性能稳定，清灰效 滤袋 含 尘 气 体入口 果较好 固 定 孔 板 缺点是滤袋常受机械力作 用，损坏较快，滤袋检修 与更换工作量大 灰斗 典型机械振动式布袋除尘器 袋式除尘器的清灰 逆气流清灰 过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围1000～ 1500Pa 这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少， 特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况 袋式除尘器的清灰 脉冲喷吹清灰 利用4～7atm的压缩空气反吹， 压缩空气的脉冲产生冲击波， 使滤袋振动，粉尘层脱落 必须选择适当压力的压缩空气 和适当的脉冲持续时间 （通常 为0.1一0.2s） 每清灰一次，叫做一个脉冲， 全部滤袋完成一个清灰循环的 时间称为脉冲周期，通常为 60s 袋式除尘器的清灰 清洁气体 脉冲喷吹清灰 隔膜阀 脉冲管 脉冲气体 集流箱 管板 支撑框 滤袋 含尘气体入口 进气栅板 典型脉冲喷灰式布袋除尘器 袋式除尘器的清灰 脉冲喷吹清灰 脉冲喷吹耗用压缩空气量 nV0 V T n 一滤袋总数，条 T 一脉冲周期，min 一安全系数，取1.5 V0 一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量 脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99％；过 滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠 袋式除尘器的选择、设计和应用 设计流程 选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质相适应 选择清灰方式：与滤布相适应 计算气布比 计算穿透率 计算需要的过滤面积和袋室数目 提出风机和管道的技术要求 经济核算 袋式除尘器的选择、设计和应用 选择与设计 （1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式 • 根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定 货的情况等，选定除尘器类型 • 根据含尘气体特性，选择合适的滤料 • 根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许 的压力损失等便可初步确定清灰方式 袋式除尘器的选择、设计和应用 选择与设计 清灰方式 粉尘 应用 气布比 主要清灰方式 主要滤布种类 粒径 密度 谷物加工 12～14 RA F 大 低 石灰石（采石场） 6～8 PJ F 大 中 氧化铅 1.5～2 S W 小 高 煤飞灰（采暖锅炉） 2～3 RA W 小 中 煤飞灰（工业锅炉） 4～5 PJ W/F 中 中 水泥（窑炉） 2～3 RA W 中 中 注：RA——空气反吹； PJ——脉冲喷吹；S——振打清灰；F——毡制； W——纺织 袋式除尘器的选择、设计和应用 选择与设计 滤料的比较 滤料 相对费用/US $ 温度/℉ 聚酯 6 275 诺梅克斯 14 400 特氟隆 45 450 玻璃纤维布 25 500 Hugglas 30 500 *除玻璃纤维布 (G/C=2:1) 外,假定 G/C=5:1 袋式除尘器的选择、设计和应用 选择与设计 气布比对穿透率的影响 某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系 某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系 袋式除尘器的选择、设计和应用 选择与设计 （2）计算过滤面积 A Q 60vF 一般情况下的过滤气速归纳如下 • 简易清灰: vF=0.20～0.75m/min • 机械振动清灰: vF=1.0～2.0m/min • 逆气流反吹清灰: vF=0.5～2.0m/min • 脉冲喷吹清灰: vF=2.0～4.0m/min 袋式除尘器的选择、设计和应用 选择与设计 （3）除尘器设计 确定滤袋尺寸:直径d和高度l 计算每条滤袋面积:a=πdl 计算滤袋条数:n=A/a 在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋 分成若干组，每组内相邻两滤袋之间的净距一般取 50～70mm 袋式除尘器的选择、设计和应用 应用 袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的 尾气除尘 比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电 阻粉尘 与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合 利用 对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜 袋式除尘器的选择、设计和应用 袋式除尘器和静电除尘器对细粒子的捕集性能比较 袋式除尘器的测定 测定除尘器的性能 穿透性 压力损失：U型管压力计 • 测量位置：系统的总压降（为风机技术条件所需要） • 法兰盘连接袋滤器的压降 • 滤袋两侧的压降 滤袋出现孔洞时的检验 对滤袋或小块过滤介质进行测试 透气性 耐腐蚀性 抗张试验等 袋式除尘器的运行 最佳操作 最佳费用，即长期的最低费用 建设投资费用 运行费用 项目 投资比例/% 项目 所占比例/% 袋滤室 33.6 电力 15.6 管道 27.3 劳务 39.0 基建和安装 11.8 厂内杂项开支 32.5 风机和马达 10.5 滤布 13.0 处理设备 4.2 设计 4.2 试车 4.2 测试仪表 2.1 运输费 2.1 袋式除尘器的运行 费用与清灰频率之间的关系 颗粒层除尘器 颗粒层除尘器是利用颗粒状物料 （如硅石、砾石、焦炭等）作填 料层的一种内部过滤式除尘装置 颗粒层除尘器的除尘机理与袋式除尘器类似，主要靠惯性碰撞、 截留及扩散作用等 第五节 除尘器选择与发展 除尘器的比较 某标准粉尘的粒径分布 除尘器的比较 续1 各种除尘器的对标准粉尘的除尘效率 —————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— 除尘器的比较 续2 每 1000m3 气体的相对费用 除尘效率，％ 费用与除尘效率的关系 除尘器的比较 续3 每 1000m3 气体的相对费用 费 用 与 除 尘 效 率 的 关 系 除尘效率，％ 1.Inertial collector 10.Electronic precipitator 2.Medium efficiency cyclone 11.Irrigated electrostatic precipitator 3.Low resistance cyclone 12.Flooded disc-low energy 4.High efficiency cyclone 13.Flooded disc-medium energy 5.Impingement scrubber 14.Venturi-medium energy 6.Self induced tower 15.High efficiency ESP 7.Void spray tower 16. Venturi-high energy 8.Fluidized bed scrubber 17.Shaker fabric filter 9.Irrigated target 18 Reverse fabric filter Repoduced by permission from Filtration/Separation 除尘器的比较 除 尘 器 的 比 较 除尘器的合理选择 1.选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度 2.粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响 除尘器名称 不同粒径（μm）时的分级效率/％ 全效率/％ 0～5 5～10 10～20 10～44 >44 带挡板的沉降室 58.6 7.5 22 43 80 90 普通的旋风除尘器 65.3 12 33 57 82 91 长锥体旋风除尘器 84.2 40 79 92 99.5 100 喷淋塔 94.5 72 96 98 100 100 电除尘器 97.0 90 94.5 97 99.5 100 文丘里除尘器 （ΔP ＝7.5kPa） 99.5 99 99.5 100 100 100 袋式除尘器 99.7 99.5 100 100 100 100 除尘器的合理选择 除尘器的合理选择 3.气体的含尘浓度 气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘 器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒 4.气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑 的因素 • 高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器 • 烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采 用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题 5.选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题 除尘器的合理选择 6．其他因素 • 设备的位置，可利用的空间，环境条件 • 设备的一次投资 （设备、安装和工程等）以及操作和 维修费用 设备 投资费用 运行费用 高效旋风除尘器 100 100 袋式除尘器 250 250 电除尘器 450 150 塔式洗涤器 270 260 文丘里洗涤器 220 500 除尘设备的发展 1.除尘设备趋向高效率 2.发展处理大烟气量的除尘设备 3.着重研究提高现有高效除尘器的性能 4.发展新型除尘设备 宽间距或脉冲高压电除尘器 环形喷吹袋式除尘器 顺气流喷吹袋式除尘器 带电水滴湿式洗涤器 带电袋式除尘器等 5.重视除尘机理及理论方面的研究