大氣污染教案-第五章

1大氣污染控制工程

2機(jī)械式除塵器濕式除塵器電除塵器過濾式（袋式）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(jìn)行簡單除塵器的選擇和設(shè)計(jì)

了解目前除塵器的研究和發(fā)展情況3第五章機(jī)械式除塵第一節(jié)重力沉降室機(jī)械式除塵器通常指利用質(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(fēng)除塵器45重力沉降室的除塵原理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除塵原理：氣流進(jìn)入重力沉降室后，流動(dòng)截面積擴(kuò)大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。

6重力沉降室的簡化計(jì)算前的幾點(diǎn)簡化假設(shè)：沉降室內(nèi)氣流為柱塞流（氣流速度均勻）；氣流水平流速為v0，并且保持在層流范圍內(nèi)；顆粒均勻分布于煙氣中，并且以終端速度vs獨(dú)立沉降；在煙氣流動(dòng)方向，粒子和氣流具有相同速度。忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用，則其終端沉降速度為：7重力沉降室的除塵效率若沉降室的長寬高分別為l、b、h，處理煙氣量為qv

氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間在時(shí)間t內(nèi)粒子的沉降距離則除塵器對該粒子的除塵效率為8重力沉降室捕集的最小粒子對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?（理論值）由于沉降室內(nèi)的氣流擾動(dòng)和返混的影響，工程上一般取分級效率公式的一半作為實(shí)際分級效率。則計(jì)算得到的最小粒子直徑要變大。9設(shè)計(jì)改善提高沉降室效率的主要途徑沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.2～2.0m/s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重力沉降室的設(shè)計(jì)幾何尺寸：除塵效率：10多層沉降室：如右圖（降低沉降室高度）多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在3以下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)

設(shè)計(jì)改善實(shí)例折流板式沉降室：可加設(shè)垂直擋板（增加沉降室長度）11重力沉降室的應(yīng)用特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單投資少壓力損失?。ㄒ话銥?0-100Pa）維修管理容易缺點(diǎn)體積大效率低僅作為高效除塵器的預(yù)除塵裝置，除去較大和較重的粒子（適合40微米以上顆粒粉塵的去除）12多層重力沉降室的除塵效率P79例5-1

例：一直徑為10.9的單分散相氣溶膠通過一重力沉降室，寬20CM，長50CM，共18層，層間距0.124CM，氣體流速是8.61L/MIN，并觀測到其操作效率為64.9%。問需要設(shè)置多少層才能得到80%的操作效率。13解：多層沉降室的除塵效率公式為：14即需設(shè)置22層隔板才能得到80%的效率152、慣性除塵器慣性除塵器除塵機(jī)理使含塵氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力（離心力）作用，使其與氣流分離。（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；設(shè)置彎道，使氣流方向改變）16慣性除塵器結(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(xì)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17慣性除塵器應(yīng)用特點(diǎn)（優(yōu)缺點(diǎn)）一般凈化密度和粒徑較大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初級除塵，捕集10～20μm以上的粗顆粒壓力損失100～1000Pa尤其不適合凈化粘結(jié)性和纖維性粉塵，容易造成堵塞。適合安裝在煙道上使用183、旋風(fēng)除塵器1920旋風(fēng)除塵器作用原理

利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力（還包括重力）使塵粒從氣流中分離的裝置。

普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)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(yùn)動(dòng)：外渦旋

旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋少量氣體運(yùn)動(dòng)到上頂蓋處，直接從排出管排出：上渦旋氣流運(yùn)動(dòng)包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度

21旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)：切向速度決定氣流質(zhì)點(diǎn)離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗因此顆粒物主要是在外渦旋中被去除的22旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)：切向速度決定氣流質(zhì)點(diǎn)離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗因此顆粒物主要是在外渦旋中被去除的23外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n次方此處n1，稱為渦流指數(shù)

切向速度旋風(fēng)除塵器內(nèi)部氣流速度解析1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

交界圓柱面直徑

dI=(0.6-1.0)de,de

為排氣管直徑

24旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度分布25旋風(fēng)除塵器內(nèi)部氣流速度解析2徑向速度

假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進(jìn)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(dá)到最大值

26壓力分布：從圖可以看出，全壓和靜壓沿徑向變化較大。由外壁向軸心逐漸降低，軸心最低，且為負(fù)值，并一直延伸至灰斗。氣流壓力沿徑向的這種變化，不是因摩擦而主要是因離心力引起的。27旋風(fēng)除塵器壓力損失：局部阻力系數(shù)

A：旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積

旋風(fēng)除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ

5.36.58.05.828旋風(fēng)除塵器除塵效率計(jì)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(yùn)動(dòng)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(jìn)入內(nèi)渦旋當(dāng)

FC=FD時(shí)，外力平衡，有50%的可能進(jìn)入外渦旋，既除塵效率為50%

慣性離心力FC阻力FDdc確定后，雷思一利希特模式計(jì)算其它粒子的分級效率

另一種經(jīng)驗(yàn)公式旋風(fēng)除塵器的除塵效率（續(xù)）對于球形Stokes粒子分割粒徑30旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器分級效率曲線

31影響旋風(fēng)除塵器效率的因素321、二次效應(yīng)——由于氣流返混，被捕集的粒子重新進(jìn)入氣流，造成除塵器效率下降的現(xiàn)象。（發(fā)生在較大粒徑區(qū)間）在較小粒徑區(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(shí)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(shí)際效率低于理論效率通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應(yīng)332、除塵器的比例尺寸在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大，除塵效率愈高。筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率下降。錐體適當(dāng)加長，對提高除塵效率有利排出管直徑愈小則分割直徑愈小，即除塵效率愈高dI=(0.6-1.0)de34比例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(fēng)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353、除塵器下部的嚴(yán)密性要保證除塵器在不漏風(fēng)的情況下進(jìn)行正常排灰

鎖氣器(a)雙翻板式(b)回轉(zhuǎn)式

364、煙塵的物理性質(zhì)粉塵的粒徑和密度粉塵的粒徑越大，離心力與阻力間的差值越大，越容易被捕集，除塵效率高；粉塵的密度越大，分割粒徑越小，除塵效率高。

375、操作變量煙氣的溫度與入口流速溫度升高，氣體粘度增大，分割粒徑增大，除塵效率下降。提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小，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。旋風(fēng)除塵器適宜的入口速度一般為12-20m/s。

影響旋風(fēng)除塵器效率的因素38旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)形式按進(jìn)氣方式分

切向進(jìn)入式：直入式、蝸殼式軸向進(jìn)入式

39a.直入切向進(jìn)入式b.蝸殼切向進(jìn)入式c.軸向進(jìn)入式40直入式入口管外壁與筒體相切，阻力為1000Pa左右；蝸殼式則是入口管內(nèi)壁與筒體相切，后者的入口氣流距筒體外壁更近，有利于提高除塵效率，并使進(jìn)口處阻力減小，但除塵器體積有所增大。軸向式入口裝有導(dǎo)流葉片使氣流旋轉(zhuǎn)，與前兩者相比，在相同壓力損失下，能處理約3倍的氣體量，適用于多管旋風(fēng)除塵器或處理大氣量的場合41多管旋風(fēng)除塵器

由多個(gè)相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風(fēng)除塵器（又叫旋風(fēng)子）組合在一個(gè)殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵器組。

42多管旋風(fēng)除塵器

通常并聯(lián)幾十到幾百個(gè)旋風(fēng)子，旋風(fēng)子的直徑一般為250mm；在使用多管旋風(fēng)除塵器的時(shí)候，尤其要注意使進(jìn)入各個(gè)旋風(fēng)子的氣流均勻分布；一般采用鑄鐵或陶瓷材料，耐磨損、耐腐蝕，可處理含塵濃度高的氣體，可有效分離5-10μm的粉塵。43旋風(fēng)除塵器的型號說明XZT一9.0型旋風(fēng)除塵器直流（筒式）旋風(fēng)除塵器，筒體直徑900mm44旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)1、選擇除塵器的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)含塵濃度、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2、根據(jù)允許的壓力降確定進(jìn)口氣速，或取12-20m/s3、確定入口截面A，入口寬度b和高度h4、確定各部分幾何尺寸

5、根據(jù)分級效率求總效率6、核算壓力損失45旋風(fēng)除塵器各部分幾何尺寸46旋風(fēng)除塵器各部分幾何尺寸1、筒體直徑D:一般取150~1000mm2、入口尺寸:通常為矩形，設(shè)面積為A，寬b，高h(yuǎn)k一般為0.07~0.3，h/b通常為1~4，即狹長型入口3、筒體高（長）度L:多?。?.8~2）D4、錐體高（長）度H和錐角:

H多在2D左右，錐角約20~30°,L+H不超過5D5、排氣管直徑d:一般為（0.4~0.66）D6、排塵口直徑dc:一般為（0.7~1）d7、排氣管插入深度s:一般應(yīng)在入口下端，防止含塵氣流被直接排出.47旋風(fēng)除塵器的應(yīng)用特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低2、維修保養(yǎng)方便3、可耐400°高溫4、耐磨損，耐腐蝕缺點(diǎn)：1、對5μm以下的微細(xì)粉塵和密度小的纖維性粉塵的去除率不高2、由于除塵效率隨筒體直徑的增大而降低，造成單個(gè)除塵器處理風(fēng)量受到限制48構(gòu)成：