除塵技術詳解ppt課件

第五章,除塵技術,第五章除塵技術,通風排氣中的粉塵必須經過凈化處理達到排放標準才能排入大氣.此外,有些生產過程排出的粉塵是生產原料或成品,需回收.除塵就是通過除塵器分離空氣中的粉塵以達到凈化空氣或回收物料的目的.除塵的效果取決于粉塵的性質和除塵器的性能,因此,本章主要介紹粉塵性質,除塵器的工作原理,結構,性質及類型和特點.,第五章除塵技術,本章主要討論以下問題：除塵技術:粉塵性質評定指標及除塵效率除塵機理除塵設備:重力除塵器、慣性除塵器、旋風除塵器、濕式除塵器、過濾除塵器靜電除塵器：原理和結構-性能及計算-類型,特點及應用,第五章除塵技術,51粉塵的特性,52除塵器總論,53重力沉降室與慣性除塵器,54旋風除塵器,55濕式除塵器,56過濾式除塵器,5.7靜電除塵器,58除塵器的選擇,粒徑也稱為粒度，是衡量粉塵顆粒大小的尺度。實際防塵中采用粉塵的投影定向長度表示粉塵的粒徑，用d表示,單位為微米(m)。d5m的粉塵稱為呼吸性粉塵,可隨呼吸進入并沉積在肺部,危害最大。,51粉塵的特性,粉塵分散度:各粒徑粉塵所占總粉塵的百分比。又分為質量分散度和數量分散度。質量分散度Pm：是指各粒徑粉塵的質量(mg)占粉塵的總質量(mg)的百分比。數量分散度Pn：是指各粒徑粉塵的顆粒數占粉塵顆粒數的百分比。m某級粒徑粉塵的質量，mg；n某級粒徑粉塵的顆粒數，顆。,51粉塵的特性,粉塵密度：單位體積粉塵的質量,單位為kg/m3或g/cm3。據是否包含粒間空隙體積分為真密度與假密度（表觀密度）。假密度與堆積狀態(tài)有關。真密度：排除粉塵間空隙以純粉塵的體積計量的密度。表觀密度：包括粉塵間空隙體積和粉塵純體積計量的密度。與堆積狀態(tài)有關。粉塵比重：指粉塵的質量與同體積水的質量之比，系無因次量。,51粉塵的特性,粉塵濕潤性：系指粉塵被水濕潤的難易程度。濕潤現象：是分子力作用的一種表現，水滴內部與水滴表面間的分子引力為水的表面張力,當水的表面張力小于水與固體間的分子引力時,固體容易被濕潤,反之,固體則不易被濕潤。依此粉塵可分為親水性與疏水性兩類。,51粉塵的特性,衡量濕潤性指標:濕潤接觸角()。90時,濕潤性差,屬于憎水性。粉塵的濕潤性是濕式防、除塵的依據。,51粉塵的特性,影響濕潤性因素：粉塵成分、粒徑、荷電狀況及水的表面張力等因素。濕潤性強的粉塵有利于濕式除塵。,粉塵荷電性：指粉塵能被荷電的難易程度。懸浮空氣中粉塵荷電原因：破碎時的摩擦、粒子間撞擊或放射性照射、外界離子或電子附著等。影響荷電量大小因素：粉塵的成分、粒徑、質量、溫度、濕度等有關。衡量粉塵荷電性的指標：粉塵比電阻。,51粉塵的特性,比電阻測定：采用圓板電極法測定。粉塵的比電阻的單位為cm。粉塵比電阻對電除塵影響：是除塵的依據。比電阻在1041011cm范圍內，電除塵的效果較好。,51粉塵的特性,粉塵的比電阻，cm；V施加在粉塵層上的電壓，V；I通過粉塵層的電流，A；A粉塵層的面積，cm2；d粉塵層的厚度，cm。,比表面積：單位質量粉塵的總表面積稱為比表面積（m2/kg）。比表面積與粒徑成反比，粒徑越小，比表面積越大。比表面積增大，強化了表面活性。它對粉塵的濕潤、凝聚、附著以及燃燒和爆炸等性質都有明顯的影響。,51粉塵的特性,爆炸性能發(fā)生爆炸的粉塵稱為可爆塵。井下具有爆炸性的粉塵主要是硫化粉塵和煤塵。粉塵爆炸能產生高溫、高壓,同時生成大量的有毒有害氣體,對安全生產有極大的危害，應注意采取防爆、隔爆措施。,51粉塵的特性,粉塵濃度測定:,防塵主要測定項目:粉塵濃度,粉塵物理性質(粒徑,分散度,電性等)以及粉塵游離二氧化硅含量。濾膜測塵系統及濃度計算：,51粉塵的特性,測定過程準備濾膜：濾膜干燥、稱量、編號。采樣：安裝采樣器系統、濾膜。確定采樣位置，設在呼吸帶，采樣高度距地面1.5m左右。確定采祥時間和流量，一般不應小于10min，流量為1540Lmin，并保持穩(wěn)定。應使所采粉塵量不少于1mg，小號（=40mm）濾膜采樣量不大于10mg。粉塵濃度計算及統計分析：包括干燥、稱量、濃度計算和統計分析,51粉塵的特性,除塵器評定指標:,評定指標:評定除塵器工作性能的主要指標有:除塵效率,阻力,經濟性等.除塵效率：系指除塵器捕集下來的粉塵量與進入除塵器的粉塵量之比.根據總除塵效率,除塵器可分為:低效除塵器(5080%),中效除塵器(8095%)和高效除塵器(95%以上).,52除塵器總論,阻力：表示氣流通過除塵器時的壓力損失.據阻力大小除塵器可分為:低阻除塵器(P500Pa),中阻除塵器(P=5002000Pa)和高阻除塵器(P=200020000Pa).經濟性：是評定除塵器的重要指標之一,它包括除塵器的設備費和運行維護費兩部分.在各種除塵器中,以電除塵器的設備費最高,袋式除塵器次之,文氏管除塵器,旋風除塵器最低.,除塵器評定指標:,52除塵器總論,除塵機理:,所謂除塵,就是利用一定的外力作用使粉塵從空氣中分離出來,它是一個物理過程.使粉塵從空氣中分離的作用力主要有:機械力:包括重力,離心力和慣性力;阻留作用:包括介質的篩濾作用,塵氣繞流的接觸阻留作用和擴散接觸阻留作用;凝聚作用:通過加濕,蒸汽凝結,超聲波等作用,使細塵粒凝聚而從空氣中分離.靜電力:利用靜電力使帶電塵粒從空氣中分離擴散：粒徑小于0.3微米的粉塵,52除塵器總論,根據除塵機理常將除塵器分為四大類:機械除塵器,過濾式除塵器,濕式除塵器和電除塵器.根據凈化要求不同，分為：粗凈化：多為第一級凈化中凈化：用于通風除塵系統,凈化后濃度細凈化：凈化后濃度=12mg/m3超凈化：1微米以下,除塵器總類:,52除塵器總論,除塵器總類:,52除塵器總論,重力沉降室:,利用粉塵的重力作用使粉塵沉降而從空氣中分離出來.由于依靠重力分離作用,因此必須分析確定出粉塵的沉降速度Vs,然后根據沉降速度Vs確定沉降室的捕集最小粒徑dmin,沉降室的結構參數長l,寬B,高H,53重力沉降室與慣性除塵器,重力沉降室原理:,53重力沉降室與慣性除塵器,重力沉降室原理:,53重力沉降室與慣性除塵器,重力沉降室特點：除塵效率：4070優(yōu)點：簡單、投資少、易維護缺點：占地大，除塵效率低應用：初級除塵,慣性除塵器：,工作原理:利用塵粒在運動氣流中具有的慣性力,通過突然改變含塵氣流的流動方向,或使其與某種障礙物碰撞,使塵粒的運動軌跡偏離氣體流線而達到分離的目的.這類除塵器適用于凈化d20m非纖維性粉塵.由于凈化效率低,常用作多級除塵中的初級除塵.主要類型有:碰撞式,回轉式和惰性式除塵器.,53重力沉降室與慣性除塵器,慣性除塵器,結構與原理:旋風除塵器的結構由進氣口,圓筒體,圓錐體,排氣管,排塵裝置組成.其原理為:當含塵氣流由切線進口進入除塵器后,氣流在除塵器內作旋轉運動,氣流中的塵粒在離心力作用下向外壁移動,到達壁面,并在氣流和重力作用下沿壁落入灰斗而達到分離的目的.,54旋風除塵器,54旋風除塵器,旋風除塵器內的流場外渦旋-沿外壁由上向下旋轉運動的氣流.內渦旋-沿軸心向上旋轉運動的氣流.渦流-由軸向速度與徑向速度相互作用形成的渦流.包括上渦流-在旋風除塵器頂蓋,排氣管外面與筒體內壁之間形成的局部渦流,它可降低除塵效率;下渦流-在除塵器縱向,外層及底部形成的局部渦流.,54旋風除塵器,旋風除塵器內的速度分布壓力規(guī)律為:外渦旋區(qū):vt1/nr=c。r,切向速度ut;徑向速度ur是向心的;軸向速度向下n=0.5-0.8,一般取n=0.5內渦旋區(qū):vt/r=c。r,切向速度ut;徑向速度ur是向外的;軸向速度向上壓力分布:軸向壓力變化較小;徑向壓力變化大,外側高,中心低,軸心處為負壓.,54旋風除塵器,旋風除塵器的參數計算（1）臨界粒徑(分割粒徑):所謂臨界直徑,是指使離心力Fl與向心氣流作用力P相等的塵粒直徑,從概率統計的觀點看,這種塵粒的分離效率為50%,因此臨界直徑用dc50表示.根據Fl=P即可推得dc50的計算式.（2）除塵效率計算:根據除塵器的分級效率計算式,通過積分即可求出除塵器的總效率.（3）阻力計算:按局部阻力計算式計算,54旋風除塵器,影響旋風除塵器性能的因素進口速度u:dc50,P,但u過大二次揚塵增加,一般u=1225m/s.筒體直徑D,一般D0.8m;排管Dp,一般Dp=(0.50.6)D.筒體和錐體總高度H=5D為宜,長錐體可提高效率.除塵器下部的嚴密性,滲入外部空氣,可使效率顯著下降.運行參數改變的影響:處理風量,氣溫(氣體粘度),粉塵密度等參數的變化,都影響除塵器的效率,通過實驗結果可確定變化關系.,54旋風除塵器,旋風除塵器類型多管式旋風除塵器:由若干個并聯的旋風子組合在一個殼體內的除塵設備.具有處理風量大,除塵效率較高的特點.旁路式旋風除塵器:設有旁路分離室,利用上旋渦分離粉塵,從而提高除塵效率.為了使除塵器頂部空間形成明顯的上旋渦,進氣口上沿離頂蓋要相距一定的距離.,54旋風除塵器,錐體彎曲的水平旋風除塵器:可節(jié)省占地面積,簡化管路系統.進口速度較大時,除塵效率與立式的相差不大.主要用于中小型鍋爐的煙氣除塵.擴散式旋風除塵器:它是一種具有呈倒錐體形狀的錐體,并在錐體的底部裝有反射屏的旋風除塵器.反射屏可防止上升氣流卷起粉塵,從而提高除塵效率.,54旋風除塵器,進口形式：,54旋風除塵器,排灰裝置：,54旋風除塵器,濕式除塵原理：濕式除塵的機理可概括為兩個方面:一是塵粒與水接觸時直接被水捕獲;二是塵粒在水的作用下凝聚性增加。這兩種作用而使粉塵從空氣中分離出來。水與含塵氣流的接觸主要有三種形式:水滴、水膜和氣泡。使塵粒與水接觸的作用機理主要有:慣性碰撞、截留和擴散。,55濕式除塵器,（1）慣性碰撞:含塵氣流遇物體阻擋時,粗大的塵粒保持自身慣性運動而與物體發(fā)生碰撞.衡量慣性碰撞效應的參數是慣性碰撞數(斯托克斯數)Ni:Ni=(y2cc)/(18dy)。Ni值越大,碰撞效率越大,液體捕塵效率越高.,55濕式除塵器,（2）截留:塵粒隨氣流繞過液滴過程中,塵粒距液滴小于塵粒半徑時,塵粒即與水滴碰撞而被截留.截留參數NR=dc/dy.NR值越大,截留效率越大,液滴捕集效率越高.,55濕式除塵器,（3）擴散:微細粉塵在氣體分子撞擊下,象氣體分子一樣作布朗運動而發(fā)生擴散,并與水接觸而從氣流中分離.擴散參數Ne=Uydy/D(其中D為布朗擴散系數).擴散除塵效率隨液體直徑、塵粒直徑、氣體粘度和氣液相對速度的增大而減小.擴散除塵效率隨Ne的增大而降低.,55濕式除塵器,55濕式除塵器,55濕式除塵器,55濕式除塵器,55濕式除塵器,文丘里式效率：95以上液氣比：0.261.30kg/m3,55濕式除塵器,噴淋塔式效率：99以上液氣比：0.672.68kg/m3,55濕式除塵器,優(yōu)點：可同時除塵和除有害氣體結構簡單，造價低能處理濕度大、溫度高的氣體缺點：能耗大，耗水量大有廢液、泥漿處理問題在寒冷地區(qū)使用需防凍,56過濾式除塵器,袋式除塵器的除塵機理：主要依靠濾料表面形成的粉塵初層和集塵層進行過濾作用。它通過以下幾種效應捕集粉塵。1.篩濾效應:當粉塵的粒徑比濾料空隙或濾料上的初層孔隙大時,粉塵便被捕集下來。2.慣性碰撞效應:含塵氣體流過濾料時,塵粒在慣性力作用下與濾料碰撞而被捕集。3.擴散效應:徽細粉塵由于布朗運動與濾料接觸而被捕集。,56過濾式除塵器,56過濾式除塵器,袋式除塵器的性能參數1.除塵效率:袋式除塵器的除塵效率與濾料表面的粉塵層有關,濾料表面的粉塵初層比濾料起著更重要的捕集作用,以濾料在不同運行狀態(tài)下的分級除塵效率變化曲線即可看出這個結論.由于過濾過程復雜,難于從理論上求得袋式除塵器的除塵效率計算式。,56過濾式除塵器,2.過濾風速:單位時間通過每平方米濾料表面積的空氣體積,即為過濾風速,其單位為m3/m2min。過濾風速對除塵器的性能有很大的影響.過濾風速增大,過濾阻力增大,除塵效率下降,濾袋壽命降低;在低過濾風速的情況下,阻力低,效率高,但需設備尺寸增大.一般要求,細粉塵的過濾風速要比粗粉塵的低,大除塵器的過濾風速要比小除塵器的低。,56過濾式除塵器,3.阻力:袋式除塵器的阻力()一般由除塵器的結構阻力(g)、濾料阻力(o)和粉塵層阻力(C)三部分組成,即=g+o+C結構阻力也稱為機械阻力,它與設備的進出口及內部通道有關.在正常過濾速度下,該項阻力一般為200500Pa.,56過濾式除塵器,濾料阻力是指過濾粉塵前清潔濾料的阻力,它與過濾風速F(m3/m2min)、空氣動力粘度(Pas)成正比,即o=oF/60Pa其中o為濾料的阻力系數(1/m).粉塵層阻力Pc影響的因素較多,它與過濾風速UF,空氣動力粘度,粉塵層厚度c,粉塵密度c成正比.即:Pc=mccUF/60Pa其中m為粉塵層的平均比阻(m/Kg),它隨粉塵粒徑,真密度及粉塵層內部空隙率的減小而增加,56過濾式除塵器,袋式除塵器的基本結構1.清灰方式:常用有以下幾種清灰方式.（1）機械清灰:這是一種最簡單的方式,它包括人工振打,機械振打,高頻振蕩等.清灰時,振打方式有水平振打,垂直振打和快速振動.機械清灰簡單,但振動分布不均勻,過濾風速低,對濾袋損害較大.,56過濾式除塵器,（2）逆氣流清灰:它是采用室外或循環(huán)空氣以與含塵氣流相反的方向通過濾袋,使濾袋上的塵塊脫落,掉入灰斗中.逆氣流清灰有兩種工作方式:反吹風清灰和反吸風清灰.前者以正壓將氣流吹入濾袋,后者則是以負壓將氣流吸出濾袋.清灰氣流可以由主風機供給,也可以單獨設反吹(吸)風機.這種清灰方式氣流分布比較均勻,但清灰強度小,過濾風速不宜過大.,56過濾式除塵器,（3）脈沖噴吹清灰:它以壓縮空氣通過文氏管誘導周圍的空氣在極短的時間內噴入濾袋,使濾袋產生脈沖膨脹振動,同時在逆氣流的作用下,濾袋上的粉塵被剝落掉入灰斗.這種方式的清灰強度大,可以在過濾工作狀態(tài)下進行清灰,允許的過濾風速高.（4）聲波清灰:它是采用聲波發(fā)生器使濾料產生附加的振動而進行清灰的.,56過濾式除塵器,2.含塵氣流進入濾袋的方向:有向外式和向內式.前者含塵氣流首先進入濾袋內部,由內向外過濾,粉塵積于濾袋內表面.向外式的濾袋外部為干凈氣體側,便于檢查和換袋.向內式的含塵氣流由濾袋外部通過濾料進入濾袋內,凈化后的氣體由袋內排出.向內式適用于脈沖噴吹和高壓氣流反吹的袋式除塵器.,56過濾式除塵器,3.除塵器內的壓力:分有負壓式和正壓式.前者的除塵系統中風機置于除塵器的后面,使除塵器處于負壓,含塵氣流被吸入除塵器中進行凈化.這種方式的特點是進入風機的氣流是已經凈化的氣流可以防止風機被磨損.正壓式的除塵系統中風機置于除塵器的前面,除塵器在正壓下工作.正壓式的特點是管道布置緊湊,對外殼結構的強度要求不高,但風機易磨損,不適用于濃度高,顆粒粗,硬度大,磨損性強的粉塵.,56過濾式除塵器,4.濾袋形狀:有圓袋和扁袋.前者結構簡單,便于清灰.后者占空間小,單位體積內所布置的過濾面積大;但結構和清灰較復雜,換袋困難,濾袋與骨架的磨損較大.因此工業(yè)中大多采用圓袋.,56過濾式除塵器,5.進氣口位置:有下進風式和上進風式.前者的含塵氣流由除塵器下部、灰斗部分進入除塵器內.該方式除塵器結構簡單,但氣流方向與粉塵下落方向相反,容易使部分細粉塵返回濾袋表面上,降低清灰效果,設備阻力增加.上進風式的含氣流由除塵器上部進入除塵器內.該方式的氣流與粉塵下落方向一致,下降的氣流有助于清灰,設備阻力可降低1530%,除塵效率也有所提高.,56過濾式除塵器,6.濾料:要求濾料耐溫,耐腐,耐磨,有足夠的機械強度,除塵效率高,阻力低,使用壽命長,成本低等.,56過濾式除塵器,脈沖反沖式,常用袋式除塵器類型：1.簡易清灰袋式除塵器:特點是效率高,性能穩(wěn)定,結構簡單,投資省,對濾料要求不高,維修量少,濾袋壽命長,但過濾風速低.2.大氣反吹和振動聯合清灰的袋式除塵器:將風機反轉,在負壓作用下形成反吹,在彈簧作用下產生微振動,使粉塵脫落.3.回轉反吹袋式除塵器:濾袋為扁袋形,按圓形輻射狀布置.由反吹風機提供反吹空氣,通過旋臂進行反吹.4.脈沖噴吹袋式除塵器:由壓縮空氣反吹,含塵氣流的運動方向為向內式,粉塵阻留在袋外.,56過濾式除塵器,常用袋式除塵器類型：,56過濾式除塵器,本部分內容：靜電除塵器的原理靜電除塵器的結構與類型靜電除塵器的性能靜電除塵器除塵效果的影響因素,5.7靜電除塵器,靜電除塵器的原理：,幾個概念：集塵極，放電極，電暈區(qū)，擊穿電壓,在正、負電極之間形成高壓電場,使空氣電離,當含塵氣體通過電場時,粉塵被荷電,從而使塵粒向集塵極運動并沉積于集塵極上,使氣體得到凈化。,5.7靜電除塵器,靜電除塵器的結構與類型,5.7靜電除塵器,5.7靜電除塵器,靜電除塵器的結構與類型,靜電除塵器的結構與類型,靜電除塵器的結構與類型,靜電除塵器的結構與類型,靜電除塵器的結構與類型,靜電除塵器的性能1.驅進速度,塵氣,W,V,驅進速度：塵粒在靜電力的作用下向集塵板運動的速度,5.7靜電除塵器,靜電除塵器性能參數計算理論驅進速度：當粉塵所受的靜電力與空氣阻力相等時，粉塵的橫向運動速度即為理論驅進速度。粉塵所受的靜電力為：Pe=qE其中q為粉塵所帶的電荷量，E為電場強度。粉塵在橫向運動所受的空氣阻力為：Pr=3Wdc其中為空氣動力粘度，dc為粉塵直徑，W即為理論驅進速度。根據定義，Pe=Pr即得理論驅進速度的計算式為：W=qE/(3dc)2.效率計算：對一定的電除塵器，通過試驗測出其效率o，其處理量為Lo，設除塵器的總集塵面積為Ao，則效率公式為：=1-exp(-AW/L)。,5.7靜電除塵器,影響電除塵效果的因素1.粉塵的比電阻:比電阻在1041011cm之間的粉塵,電除塵效果好.當粉塵比電阻小于104cm時,由于粉塵導電性能好,到達集塵極后,釋放負電荷的時間