除塵器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)資料

除塵技術(shù)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)資料

1第一頁，共五十四頁。除塵設(shè)備的綜述除塵器是把粉塵從煙氣中分離出來的設(shè)備叫除塵器或除塵設(shè)備。除塵器的性能用可處理的氣體量、氣體通過除塵器時的阻力損失和除塵效率來表達(dá)。同時，除塵器的價格、運行和維護費用、占地面積、使用壽命長短和操作管理的難易也是考慮其性能的重要因素。用途是除塵器是鍋爐及工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)施。2第二頁，共五十四頁。一、除塵器的分類1、除塵器按其作用原理分成以下五類機械力除塵器，包括重力除塵器、慣性除塵器、離心除塵器等。洗滌式除塵器，包括水浴式除塵器、泡沫式除塵器，文丘里管除塵器、水膜式除塵器等。過濾式除塵器，包括布袋除塵器、濾筒除塵器和顆粒層除塵器等。靜電除塵器。磁力除塵器。3第三頁，共五十四頁。除塵器的分類2、除塵器按照除塵方式分為：干式除塵器。半干式除塵器。濕式除塵器。

4第四頁，共五十四頁。二、除塵器選型需要考慮的因素1、處理風(fēng)量（Q）

處理風(fēng)量是指除塵設(shè)備在單位時間內(nèi)所能凈化氣體的體積量。單位為每小時立方米（m3/h）（工況）或每小時標(biāo)立方米（Nm3/h）。它是袋式除塵器設(shè)計中最重要的因素之一。根據(jù)設(shè)計風(fēng)量，在選擇袋式除塵器時，一般不能讓除塵器在超過規(guī)定風(fēng)量的情況下運行，否則，濾袋容易堵塞，使用壽命縮短，壓力損失大幅度上升，除塵效率也要降低；但也不能將袋式除塵器選得過大，否則增加設(shè)備投資和占地面積。合理的設(shè)計處理風(fēng)量和選擇袋式除塵器常常是根據(jù)工藝情況和經(jīng)驗來決定的。

5第五頁，共五十四頁。除塵器選型需要考慮的因素2、使用溫度（t）對于過濾式除塵器、機械力除塵器及洗滌式除塵器來說，使用溫度與除塵效率關(guān)系并不明顯；對電除塵器來說，溫度的變化會影響到粉塵的比電阻等，影響除塵效率。對于袋式除塵器來說，其使用溫度取決于兩個因素，第一是濾料的最高承受溫度，第二是氣體溫度必須在露點溫度以上。目前，玻纖濾料最高使用溫度可達(dá)280℃，對高于這一溫度的氣體必須采取降溫措施，對低于露點溫度的氣體必須采取升溫措施。6第六頁，共五十四頁。除塵器選型需要考慮的因素3、入口含塵濃度入口粉塵濃度，這是由揚塵點的工藝所決定的，在設(shè)計或選擇袋式除塵器時，它是僅次于處理風(fēng)量的又一個重要因素。以g/m3或g/Nm3來表示。對于袋式除塵器來說，入口含塵濃度將直接影響下列因素：⑴壓力損失和清灰周期。入口濃度增大，同一過濾面積上積灰速度快，壓力損失隨之增加，單位時間內(nèi)清灰次數(shù)增加。⑵濾袋和箱體的磨損。在粉塵具有強磨蝕性的情況下，其磨損量可以認(rèn)為與含塵濃度成正比。⑶袋式除塵器前是否有預(yù)收塵裝置（重力沉降、旋風(fēng)除塵器）。預(yù)收裝置就是在除塵器入口處前面再增加一級除塵設(shè)備，也稱前級除塵器。⑷排灰裝置的排灰能力。排灰裝置的排灰能力應(yīng)以能排出全部收下的粉塵為準(zhǔn)，粉塵量等于入口含塵濃度乘以處理風(fēng)量。⑸操作方式。袋式除塵器分為正壓和負(fù)壓兩種操作方式，為減少風(fēng)機磨損，入口濃度大的不宜采用正壓操作方式。7第七頁，共五十四頁。除塵器選型需要考慮的因素4、出口含塵濃度出口含塵濃度指除塵器的排放濃度，表示方法同入口含塵濃度。出口含塵濃度的大小應(yīng)以當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求或用戶的要求為準(zhǔn)，袋式除塵器的排放濃度一般都能達(dá)到50mg/Nm3以下。8第八頁，共五十四頁。除塵器選型需要考慮的因素5、壓力損失袋式除塵的壓力損失是指氣體從除塵器進(jìn)口到出口的壓力降，或稱阻力。一般為Pa（帕斯卡）表示。袋除塵的壓力損失取決于下列三個因素：⑴設(shè)備結(jié)構(gòu)的壓力損失。⑵濾料的壓力損失。與濾料的性質(zhì)有關(guān)（如孔隙率等）。⑶濾料上堆積的粉塵層壓力損失。9第九頁，共五十四頁。除塵器選型需要考慮的因素6、操作壓力

袋式除塵器的操作壓力是根據(jù)除塵器前后的裝置和風(fēng)機的靜壓值及其安裝位置而定的，也是袋式除塵器的設(shè)計耐壓值。一般單位為Pa（帕斯卡）表示。

10第十頁，共五十四頁。除塵器選型需要考慮的因素7、過濾速度過濾速度是設(shè)計和選擇袋式除塵器的重要因素，它的定義是過濾氣體通過濾料的速度，或者是通過濾料的風(fēng)量和濾料面積的比。單位用m/min來表示。袋式除塵器過濾面積確定了，那么其處理風(fēng)量的大小就取決于過濾速度的選定，公式為：Q=v×s×60（m3/h）式中：Q—

處理風(fēng)量(m3/h)

v—

過濾風(fēng)速（m/min）

s—

總過濾面積（m2）

11第十一頁，共五十四頁。除塵器選型需要考慮的因素袋式除塵器的過濾速度有總過濾速度和凈過濾速度之分，所謂總過濾速度是指處理風(fēng)量除以袋除塵器的總過濾面積，而凈過濾速度則是指處理風(fēng)量除以袋除塵器凈過濾面積。為了提高清灰效果和連續(xù)工作的能力，在設(shè)計中將袋除塵器分割成若干室（或區(qū)），每個室都有一個主氣閥來控制該室處于過濾狀態(tài)還是停濾狀態(tài)（在線或離線狀態(tài)）。當(dāng)一個室進(jìn)行清灰或維修時，必須使其主氣閥關(guān)閉而處于停止過濾狀態(tài)（離線狀態(tài)），此時系統(tǒng)風(fēng)量完全由其它幾個室負(fù)擔(dān)，凈過濾面積等于總過濾面積減去運行中必須保持的清灰室數(shù)和維修室數(shù)的過濾面積總和。12第十二頁，共五十四頁。除塵器選型需要考慮的因素8、濾袋的長徑比濾袋的長徑比是指濾袋的長度和直徑之比。濾袋的長徑比有如下規(guī)定：反吹風(fēng)式—20～35機械振動式—15～35脈沖式—18～40

13第十三頁，共五十四頁。三、除塵設(shè)備在工業(yè)中的合理選擇根據(jù)國外經(jīng)驗，除塵設(shè)備有三種不同層次的選擇：1、預(yù)防防塵，也就是像各種疾病一樣，預(yù)防總是比治療合算；比如裝卸料、皮帶轉(zhuǎn)運時加個溜槽，就可以大幅度減少粉塵、煙塵產(chǎn)生和處理量；在處理散狀料時，采用局部密閉，使產(chǎn)生的粉塵、煙塵在其中循環(huán)消耗其動能后，粉塵就大部分自然沉降下來。這類機械防塵、除塵被稱為無動力除塵，在大多少場合中的大部分粉塵都適合采用無動力除塵；在除塵設(shè)計時至少要先采用無動力除塵預(yù)處理（關(guān)鍵是除塵罩的設(shè)計問題）。14第十四頁，共五十四頁。除塵設(shè)備在工業(yè)中的合理選擇2、輔助采用噴水霧、或泡沫除塵。直接噴霧一方面可以使粉塵顆粒潤濕后，相互粘接、凝聚、變大；容易與大氣分離；另一方面對于溫度比較高的煙氣，直接噴霧實現(xiàn)蒸發(fā)冷卻就可以用少量水使煙氣冷卻，體積收縮，速度降低也有利于除塵。實踐經(jīng)驗證明，采用先進(jìn)的噴霧技術(shù)可以去除10μm以上的粉塵接近100%、1μm以上的粉塵也能去除90-95%。因此從減排、節(jié)能降耗的角度考慮，一定要先考慮無動力除塵和直接噴霧除塵，實在不得已時才考慮第三個選擇：15第十五頁，共五十四頁。除塵設(shè)備在工業(yè)中的合理選擇3、通風(fēng)除塵。只要選擇通風(fēng)除塵，就一定要有高耗能的風(fēng)機和除塵器，節(jié)能降耗就比較難。采用通風(fēng)除塵系統(tǒng)時也要先考慮能耗低的電除塵，最后考慮布袋除塵器。例如鋼廠轉(zhuǎn)爐二次除塵、高爐出鐵場除塵、裝卸料除塵等許多類似應(yīng)用，粉塵顆粒80%、甚至90%以上都是10μm以上，但在我國幾乎絕大多數(shù)采用通風(fēng)除塵、并且用布袋除塵器，就出現(xiàn)解決了減排問題，但運行費用都很高。16第十六頁，共五十四頁。四、除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)1、重力沉降室重力沉降室是利用重力作用使塵粒從氣流中自然沉降的除塵裝置。其原理為含塵氣流進(jìn)入沉降室后，由于擴大了流動截面積而使得氣流速度大大降低，使較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。重力沉降室除塵效率的計算決定于描述氣流狀態(tài)所作的假設(shè)，其簡單模式是假定氣流處于塞式流動狀態(tài)，且塵粒在入口氣體中均勻分布。為縮短塵粒必須降落的距離以提高除塵效率，可在沉降室內(nèi)平行放置隔板，構(gòu)成多層沉降室。多層沉降室排灰較困難，難以使各層隔板間氣流均勻分布，沉降室內(nèi)的氣流速度一般為，壓力損失為50-130Pa，可除去50μm以上的塵粒。除塵效率通常較低，一般在30%以下。重力沉降室具有結(jié)構(gòu)簡單，投資少，壓力損失小的特點，維修管理較容易，而且可以處理高溫氣體。但是體積大，效率低，一般只作為高效除塵裝置的預(yù)除塵裝置，用來除去較大和較重的粉塵顆粒。17第十七頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)2、旋風(fēng)除塵器2.1旋風(fēng)除塵器工作原理旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的離心力將塵粒從含塵氣流中分離出來的除塵裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，不需特殊的附屬設(shè)備，造價較低．阻力中等，除塵器內(nèi)無運動部件，操作維修方便等優(yōu)點。旋風(fēng)除塵器一般用于捕集5-15微米以上的顆粒。除塵效率可達(dá)75％以上，近年來經(jīng)改進(jìn)后的特制旋風(fēng)除塵器，其除塵效率可達(dá)95％以上。旋風(fēng)除塵器的缺點是捕集顆粒小于5微米的粉塵效率低。旋風(fēng)除塵器內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓筒體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運動，形成下降的外旋含塵氣流，在強烈旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的離心力將密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動能和自身的重力沿壁面下落進(jìn)入集灰斗。旋轉(zhuǎn)下降的氣流在到達(dá)圓錐體底部后．沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上．形成上升的內(nèi)旋氣流，并由除塵器的排氣管排出。18第十八頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)自進(jìn)氣口流入的另一小部分氣流，則向旋風(fēng)除塵器頂蓋處流動，然后沿排氣管外側(cè)向下流動，當(dāng)達(dá)到排氣管下端時，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣流一同從排氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走。19第十九頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)2.2旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)由進(jìn)氣口、圓筒體、圓錐體、排氣管和排塵裝置組成，如圖1所示。

20第二十頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)2.3．旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣流場分析氣流場組成外渦旋——沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動的氣流。內(nèi)渦旋——沿軸心向上旋轉(zhuǎn)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：旋風(fēng)除塵器頂蓋，排氣管外面與筒體內(nèi)壁之間形成的局部渦流；下渦流：在除塵器縱向，外層及底部形成的局部渦流；它將降低除塵效率。切向速度切向速度是決定氣流速度大小的主要速度分量，也是決定氣流中粉塵獲得離心力大小的主要因素。

21第二十一頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)徑向速度旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣流除了作切向運動外，還要作徑向的運動，外渦旋的徑向速度是向心的，而內(nèi)渦旋的徑向速度是向外的。氣流的切向分速度vt和徑向分速度w對塵粒的分離起著相反的影響，前者產(chǎn)生慣性離心力，使塵粒有向外的徑向運動，后者則造成塵粒作向心的徑向運動，把它推入內(nèi)渦旋。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，隨氣流逐漸上升，軸向速度不斷增大，在排氣管底部達(dá)到最大值。22第二十二頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)壓力分布壓力分布：旋風(fēng)除塵器內(nèi)軸向各斷面上的速度分布差別較小，因此軸向壓力的變化較小。切向速度在徑向有很大變化，因此徑向的壓力變化很大（主要是靜壓），外側(cè)高中心低。這是因為氣流在旋風(fēng)除塵器內(nèi)作圓周運動時，要有一個力與離心力相平衡，所以外側(cè)的壓力要比內(nèi)側(cè)高。在外壁附近靜壓最高，軸心處靜壓最低。即使在正壓下運行，旋風(fēng)除塵器軸心處也保持負(fù)壓，這種負(fù)壓能一直延伸到灰斗。因此，除塵器下部密封不嚴(yán)，會有空氣滲入，把已分離的粉塵重新卷入內(nèi)渦旋，大大的降低了除塵效率。經(jīng)測定漏風(fēng)量達(dá)總量的15%時，除塵效率為零。23第二十三頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)3、濕式除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)3.1濕式除塵器工作原理所有濕式除塵器的基本原理都是讓液滴和相對較小的塵粒相接觸、結(jié)合產(chǎn)生容易捕集的較大顆粒。在這個過程中，塵粒通過幾種方法長成大的顆粒。這些方法包括1）較大的液滴把塵粒結(jié)合起來，塵粒吸收水分從而質(zhì)量（或密度）增加；2）除塵器中較低溫度下可凝結(jié)性粒子的形成和增大。在上述微粒成長方法中，第一種方法是目前為止最具意義的一種捕集方法，實際應(yīng)用于大多數(shù)濕式除塵器中。一種是氣體與水膜或已被霧化了的水滴接觸，如文丘里管除塵器、水膜除塵器、噴淋式除塵器等；另一種是氣體沖擊水層時鼓泡，以形成細(xì)小的水滴或水膜，如沖擊式除塵器、自激式除塵器等24第二十四頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)1慣性撞擊如果微粒分散于流動氣體中，當(dāng)流動氣體遇到障礙物，慣性將使微粒突破繞障礙流動的氣體流，其中一部分微粒將撞擊到障礙物上。這種現(xiàn)象發(fā)生的可能性依賴于幾個變數(shù)，尤其是微粒具有的慣性大小和障礙物的尺寸大小(在濕式除塵器中，障礙物就是液滴）。在除塵器中，慣性撞擊發(fā)生在粉塵顆粒和相對較大的液滴之間。最常用的產(chǎn)生慣性撞擊的機械設(shè)備如圖2所示。圖2中塵粒和水滴存在于移動的氣體流中?；旌衔镞M(jìn)入收縮段，橫斷面積減小從而氣體的流動速度增加。相對較大的液滴需要一些時間加速，而小的顆粒不需要（根據(jù)物質(zhì)的相對慣性）。因此在這一階段，粉塵顆粒將由于慣性沖撞與移動較慢的水滴發(fā)生撞擊。混合物接著經(jīng)過喉道進(jìn)入擴散段。和在收縮段的過程相反，隨著橫斷面積的增加，氣體流速減慢小顆粒運動速度也隨之減慢。液滴則由于較大的質(zhì)量和慣性會保持較高的速度并且趕上并撞擊粉塵顆粒。這種收縮喉管和擴散段的設(shè)計通常稱為除塵器的文丘里管段或者接觸器段。雖然使用文丘里管是最通常的慣性撞擊濕法除塵，也可以使用其它的方法。其中的一種方法是使用各種不同設(shè)計（如并流（同向流），逆流（逆向流），錯流等）的噴霧塔。這些除塵器有效應(yīng)用于各種能在較低能耗下獲得所需的捕集效率的場合，通常是粉塵顆粒較大或者除塵效率要求較低的情況下。25第二十五頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)圖2蜂腰狀/沙漏型文丘里管濕式除塵器26第二十六頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)2攔截如果小顆粒粉塵在流體中圍繞障礙物移動，它將可能由于顆粒的相對大的物理尺寸與障礙物接觸。這也會發(fā)生在粉塵顆粒和液滴的相對運動中。27第二十七頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)3擴散空氣動力學(xué)粒徑小于0.3μm（比重為1）的小顆粒主要通過擴散捕集，因為它們質(zhì)量小，不大可能發(fā)生慣性撞擊，且物理尺寸小，不容易被攔截。微小顆粒從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動的過程稱為擴散。擴散主要是布朗運動的結(jié)果，布朗運動即微小顆粒在周圍氣體分子和其他微粒碰撞下的無規(guī)則自由運動。當(dāng)這些微粒被捕集到一個液滴里面，液滴鄰近區(qū)域的微粒濃度降低，其他微粒又一次從高濃度區(qū)域向液滴鄰近區(qū)域低濃度區(qū)域移動。28第二十八頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)4冷凝如果通過控制流動氣體流的熱力學(xué)性質(zhì)來引起氣流冷凝，微粒在冷凝過程中能起到成長核的作用。然后表面覆蓋了液體的微粒更容易通過上述主要捕集機理被捕集。5靜電充電當(dāng)微粒和液滴之間存在不同的靜電荷時，將更能有效使塵粒和液滴相結(jié)合。靜電洗滌器就是應(yīng)用這個機理加強了粉塵和水滴的吸引從而提高了粉塵的收集效率。29第二十九頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)6其他方法另外在某些特定的除塵器中還應(yīng)用到許多能提高微粒捕集能力的但相對不是很重要的機理。由于這些作用效果相對較小而且難以定量驗證，在此就不做深入討論了。其中的一些機理包括粒子聚沉，熱泳和擴散泳。30第三十頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)7除霧器一旦塵粒與液滴接觸并且被吸收入其中，所剩下的事就只是將液滴與氣流分開。大體上來說，通過機械方法（如噴嘴，空氣霧化）產(chǎn)生的液滴直徑通常為50μm或者更大。典型除塵器的液滴尺寸分布如圖3中所示。這樣就能通過一些行之有效的方法相對更容易的把液滴從氣流中分離出來。一般最常用的方法有：氣液旋流分離器（或直流式旋風(fēng)分離器）折板式（波紋板）除霧器霧氣過濾器（絲網(wǎng)除霧器等）31第三十一頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)圖3

典型濕式除塵器液滴分布32第三十二頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)濕法除塵裝置中相對簡單的氣液分離過程所需的成本支出往往比實際洗滌過程的費用要高。因為氣液分離失敗將導(dǎo)致除塵器排出氣體中攜帶含塵液滴，對除塵系統(tǒng)后面的設(shè)備帶來許多相關(guān)的問題。由于這些原因，設(shè)計時應(yīng)該更加關(guān)注液滴分離過程。33第三十三頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)濕式除塵器結(jié)構(gòu)不同類型的濕式除塵器結(jié)構(gòu)差別很大，但總體上一般由塵氣導(dǎo)入裝置、引水補水裝置、水氣接觸本體，液滴分離器及排污裝置組成。34第三十四頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)4、袋式除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)袋式除塵器的工作原理：含塵氣體由進(jìn)口處氣流均布裝置均勻進(jìn)入過濾室。含塵氣體中的粗顆粒粉塵在進(jìn)入除塵器內(nèi)通過自然沉降分離后直接落入灰斗，細(xì)粉塵隨氣流進(jìn)入中箱體過濾區(qū)，吸附在濾袋外表面。過濾后的潔凈氣體透過濾袋經(jīng)上箱體、排風(fēng)口排出。35第三十五頁，共五十四頁。除塵器工作原理及結(jié)構(gòu)隨著過濾工況的進(jìn)行，當(dāng)濾袋表面積塵達(dá)到一定量時，由清灰控制裝置（手動、定時、定壓控制）按設(shè)定程序開啟清灰裝置。1）對于反吹清灰除塵器而言，開啟反吹風(fēng)機和旋臂回轉(zhuǎn)電機，把反吹風(fēng)機產(chǎn)生的高速氣流經(jīng)旋轉(zhuǎn)臂、噴口依次對每個布袋噴吹，使布袋產(chǎn)生短暫的反向氣流，使原來緊貼在網(wǎng)架上的濾袋瞬時向外鼓漲變形，從而抖落吸附在濾袋外表面的粉塵，達(dá)到清灰的目的。2）對于振動清灰除塵器而言，啟動清灰機構(gòu)，使濾袋產(chǎn)生瞬時的橫向高頻、微振動，抖落積附在濾袋上的粉塵，恢復(fù)過濾能力；落入積塵箱或灰斗的粉塵，由人工定期清除或經(jīng)自動排灰閥直接返回工藝系統(tǒng)。3）對于脈沖清灰除塵器而言，控制閥按順序開啟各脈沖閥，氣包內(nèi)的壓縮空氣瞬時地經(jīng)過脈沖閥、噴吹管，由噴吹管上的各個小孔高速噴出，誘導(dǎo)數(shù)倍于噴射氣量的空氣進(jìn)入濾袋，形成空氣波，再經(jīng)文氏管噴射到各對應(yīng)的濾袋內(nèi)，使濾袋由袋口至底部產(chǎn)生急劇的膨脹和沖擊振動，積附在濾袋表面的粉塵脫落，濾袋恢復(fù)過濾能力；被清掉的粉塵落入