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1、除尘技术基础知识培训资料 1 除尘设备的综述 除尘器是把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备 除尘器的性能用可处理的气体量 气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达 同时 除尘器的价格 运行和维护费用 占地面积 使用寿命长短和操作管理的难易也是考虑其性能的重要因素 用途是除尘器是锅炉及工业生产中常用的设施 2 一 除尘器的分类 1 除尘器按其作用原理分成以下五类机械力除尘器 包括重力除尘器 惯性除尘器 离心除尘器等 洗涤式除尘器 包括水浴式除尘器 泡沫式除尘器 文丘里管除尘器 水膜式除尘器等 过滤式除尘器 包括布袋除尘器 滤筒除尘器和颗粒层除尘器等 静电除尘器 磁力除尘器 3 除尘器
2、的分类 2 除尘器按照除尘方式分为 干式除尘器 半干式除尘器 湿式除尘器 4 二 除尘器选型需要考虑的因素 1 处理风量 Q 处理风量是指除尘设备在单位时间内所能净化气体的体积量 单位为每小时立方米 m3 h 工况 或每小时标立方米 Nm3 h 它是袋式除尘器设计中最重要的因素之一 根据设计风量 在选择袋式除尘器时 一般不能让除尘器在超过规定风量的情况下运行 否则 滤袋容易堵塞 使用寿命缩短 压力损失大幅度上升 除尘效率也要降低 但也不能将袋式除尘器选得过大 否则增加设备投资和占地面积 合理的设计处理风量和选择袋式除尘器常常是根据工艺情况和经验来决定的 5 除尘器选型需要考虑的因素 2 使用温
3、度 t 对于过滤式除尘器 机械力除尘器及洗涤式除尘器来说 使用温度与除尘效率关系并不明显 对电除尘器来说 温度的变化会影响到粉尘的比电阻等 影响除尘效率 对于袋式除尘器来说 其使用温度取决于两个因素 第一是滤料的最高承受温度 第二是气体温度必须在露点温度以上 目前 玻纤滤料最高使用温度可达280 对高于这一温度的气体必须采取降温措施 对低于露点温度的气体必须采取升温措施 6 除尘器选型需要考虑的因素 3 入口含尘浓度入口粉尘浓度 这是由扬尘点的工艺所决定的 在设计或选择袋式除尘器时 它是仅次于处理风量的又一个重要因素 以g m3或g Nm3来表示 对于袋式除尘器来说 入口含尘浓度将直接影响下列
4、因素 压力损失和清灰周期 入口浓度增大 同一过滤面积上积灰速度快 压力损失随之增加 单位时间内清灰次数增加 滤袋和箱体的磨损 在粉尘具有强磨蚀性的情况下 其磨损量可以认为与含尘浓度成正比 袋式除尘器前是否有预收尘装置 重力沉降 旋风除尘器 预收装置就是在除尘器入口处前面再增加一级除尘设备 也称前级除尘器 排灰装置的排灰能力 排灰装置的排灰能力应以能排出全部收下的粉尘为准 粉尘量等于入口含尘浓度乘以处理风量 操作方式 袋式除尘器分为正压和负压两种操作方式 为减少风机磨损 入口浓度大的不宜采用正压操作方式 7 除尘器选型需要考虑的因素 4 出口含尘浓度出口含尘浓度指除尘器的排放浓度 表示方法同入口
5、含尘浓度 出口含尘浓度的大小应以当地环保要求或用户的要求为准 袋式除尘器的排放浓度一般都能达到50mg Nm3以下 8 除尘器选型需要考虑的因素 5 压力损失袋式除尘的压力损失是指气体从除尘器进口到出口的压力降 或称阻力 一般为Pa 帕斯卡 表示 袋除尘的压力损失取决于下列三个因素 设备结构的压力损失 滤料的压力损失 与滤料的性质有关 如孔隙率等 滤料上堆积的粉尘层压力损失 9 除尘器选型需要考虑的因素 6 操作压力袋式除尘器的操作压力是根据除尘器前后的装置和风机的静压值及其安装位置而定的 也是袋式除尘器的设计耐压值 一般单位为Pa 帕斯卡 表示 10 除尘器选型需要考虑的因素 7 过滤速度过
6、滤速度是设计和选择袋式除尘器的重要因素 它的定义是过滤气体通过滤料的速度 或者是通过滤料的风量和滤料面积的比 单位用m min来表示 袋式除尘器过滤面积确定了 那么其处理风量的大小就取决于过滤速度的选定 公式为 Q v s 60 m3 h 式中 Q 处理风量 m3 h v 过滤风速 m min s 总过滤面积 m2 11 除尘器选型需要考虑的因素 袋式除尘器的过滤速度有总过滤速度和净过滤速度之分 所谓总过滤速度是指处理风量除以袋除尘器的总过滤面积 而净过滤速度则是指处理风量除以袋除尘器净过滤面积 为了提高清灰效果和连续工作的能力 在设计中将袋除尘器分割成若干室 或区 每个室都有一个主气阀来控制
7、该室处于过滤状态还是停滤状态 在线或离线状态 当一个室进行清灰或维修时 必须使其主气阀关闭而处于停止过滤状态 离线状态 此时系统风量完全由其它几个室负担 净过滤面积等于总过滤面积减去运行中必须保持的清灰室数和维修室数的过滤面积总和 12 除尘器选型需要考虑的因素 8 滤袋的长径比滤袋的长径比是指滤袋的长度和直径之比 滤袋的长径比有如下规定 反吹风式 20 35机械振动式 15 35脉冲式 18 40 13 三 除尘设备在工业中的合理选择 根据国外经验 除尘设备有三种不同层次的选择 1 预防防尘 也就是像各种疾病一样 预防总是比治疗合算 比如装卸料 皮带转运时加个溜槽 就可以大幅度减少粉尘 烟尘
8、产生和处理量 在处理散状料时 采用局部密闭 使产生的粉尘 烟尘在其中循环消耗其动能后 粉尘就大部分自然沉降下来 这类机械防尘 除尘被称为无动力除尘 在大多少场合中的大部分粉尘都适合采用无动力除尘 在除尘设计时至少要先采用无动力除尘预处理 关键是除尘罩的设计问题 14 除尘设备在工业中的合理选择 2 辅助采用喷水雾 或泡沫除尘 直接喷雾一方面可以使粉尘颗粒润湿后 相互粘接 凝聚 变大 容易与大气分离 另一方面对于温度比较高的烟气 直接喷雾实现蒸发冷却就可以用少量水使烟气冷却 体积收缩 速度降低也有利于除尘 实践经验证明 采用先进的喷雾技术可以去除10 m以上的粉尘接近100 1 m以上的粉尘也能
9、去除90 95 因此从减排 节能降耗的角度考虑 一定要先考虑无动力除尘和直接喷雾除尘 实在不得已时才考虑第三个选择 15 除尘设备在工业中的合理选择 3 通风除尘 只要选择通风除尘 就一定要有高耗能的风机和除尘器 节能降耗就比较难 采用通风除尘系统时也要先考虑能耗低的电除尘 最后考虑布袋除尘器 例如钢厂转炉二次除尘 高炉出铁场除尘 装卸料除尘等许多类似应用 粉尘颗粒80 甚至90 以上都是10 m以上 但在我国几乎绝大多数采用通风除尘 并且用布袋除尘器 就出现解决了减排问题 但运行费用都很高 16 四 除尘器工作原理及结构 1 重力沉降室重力沉降室是利用重力作用使尘粒从气流中自然沉降的除尘装置
10、 其原理为含尘气流进入沉降室后 由于扩大了流动截面积而使得气流速度大大降低 使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降 重力沉降室除尘效率的计算决定于描述气流状态所作的假设 其简单模式是假定气流处于塞式流动状态 且尘粒在入口气体中均匀分布 为缩短尘粒必须降落的距离以提高除尘效率 可在沉降室内平行放置隔板 构成多层沉降室 多层沉降室排灰较困难 难以使各层隔板间气流均匀分布 沉降室内的气流速度一般为0 3 0 5m s 压力损失为50 130Pa 可除去50 m以上的尘粒 除尘效率通常较低 一般在30 以下 重力沉降室具有结构简单 投资少 压力损失小的特点 维修管理较容易 而且可以处理高温气体 但是体积
11、大 效率低 一般只作为高效除尘装置的预除尘装置 用来除去较大和较重的粉尘颗粒 17 除尘器工作原理及结构 2 旋风除尘器2 1旋风除尘器工作原理旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从含尘气流中分离出来的除尘装置 它具有结构简单 体积较小 不需特殊的附属设备 造价较低 阻力中等 除尘器内无运动部件 操作维修方便等优点 旋风除尘器一般用于捕集5 15微米以上的颗粒 除尘效率可达75 以上 近年来经改进后的特制旋风除尘器 其除尘效率可达95 以上 旋风除尘器的缺点是捕集颗粒小于5微米的粉尘效率低 旋风除尘器内旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体 呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动 形成下降的外旋含
12、尘气流 在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁 尘粒一旦与器壁接触 便失去惯性力而靠入口速度的动能和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗 旋转下降的气流在到达圆锥体底部后 沿除尘器的轴心部位转而向上 形成上升的内旋气流 并由除尘器的排气管排出 18 除尘器工作原理及结构 自进气口流入的另一小部分气流 则向旋风除尘器顶盖处流动 然后沿排气管外侧向下流动 当达到排气管下端时 即反转向上随上升的中心气流一同从排气管排出 分散在其中的尘粒也随同被带走 19 除尘器工作原理及结构 2 2旋风除尘器的结构旋风除尘器的结构由进气口 圆筒体 圆锥体 排气管和排尘装置组成 如图1所示 20 除
13、尘器工作原理及结构 2 3 旋风除尘器内的气流场分析气流场组成外涡旋 沿外壁由上向下旋转运动的气流 内涡旋 沿轴心向上旋转运动的气流 涡流 由轴向速度与径向速度相互作用形成的涡流 包括上涡流 旋风除尘器顶盖 排气管外面与筒体内壁之间形成的局部涡流 下涡流 在除尘器纵向 外层及底部形成的局部涡流 它将降低除尘效率 切向速度切向速度是决定气流速度大小的主要速度分量 也是决定气流中粉尘获得离心力大小的主要因素 21 除尘器工作原理及结构 径向速度旋风除尘器内的气流除了作切向运动外 还要作径向的运动 外涡旋的径向速度是向心的 而内涡旋的径向速度是向外的 气流的切向分速度vt和径向分速度w对尘粒的分离起
14、着相反的影响 前者产生惯性离心力 使尘粒有向外的径向运动 后者则造成尘粒作向心的径向运动 把它推入内涡旋 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 随气流逐渐上升 轴向速度不断增大 在排气管底部达到最大值 22 除尘器工作原理及结构 压力分布压力分布 旋风除尘器内轴向各断面上的速度分布差别较小 因此轴向压力的变化较小 切向速度在径向有很大变化 因此径向的压力变化很大 主要是静压 外侧高中心低 这是因为气流在旋风除尘器内作圆周运动时 要有一个力与离心力相平衡 所以外侧的压力要比内侧高 在外壁附近静压最高 轴心处静压最低 即使在正压下运行 旋风除尘器轴心处也保持负压 这种负压能
15、一直延伸到灰斗 因此 除尘器下部密封不严 会有空气渗入 把已分离的粉尘重新卷入内涡旋 大大的降低了除尘效率 经测定漏风量达总量的15 时 除尘效率为零 23 除尘器工作原理及结构 3 湿式除尘器工作原理及结构3 1湿式除尘器工作原理所有湿式除尘器的基本原理都是让液滴和相对较小的尘粒相接触 结合产生容易捕集的较大颗粒 在这个过程中 尘粒通过几种方法长成大的颗粒 这些方法包括1 较大的液滴把尘粒结合起来 尘粒吸收水分从而质量 或密度 增加 2 除尘器中较低温度下可凝结性粒子的形成和增大 在上述微粒成长方法中 第一种方法是目前为止最具意义的一种捕集方法 实际应用于大多数湿式除尘器中 一种是气体与水膜
16、或已被雾化了的水滴接触 如文丘里管除尘器 水膜除尘器 喷淋式除尘器等 另一种是气体冲击水层时鼓泡 以形成细小的水滴或水膜 如冲击式除尘器 自激式除尘器等 24 除尘器工作原理及结构 1惯性撞击如果微粒分散于流动气体中 当流动气体遇到障碍物 惯性将使微粒突破绕障碍流动的气体流 其中一部分微粒将撞击到障碍物上 这种现象发生的可能性依赖于几个变数 尤其是微粒具有的惯性大小和障碍物的尺寸大小 在湿式除尘器中 障碍物就是液滴 在除尘器中 惯性撞击发生在粉尘颗粒和相对较大的液滴之间 最常用的产生惯性撞击的机械设备如图2所示 图2中尘粒和水滴存在于移动的气体流中 混合物进入收缩段 横断面积减小从而气体的流动速度增加 相对较大的液滴需要一些时间加速 而小的颗粒不需要 根据物质的相对惯性 因此在这一阶段 粉尘颗粒将由于惯性冲撞与移动较慢的水滴发生撞击 混合物接着经过喉道进入扩散段 和在收缩段的过程相反 随着横断面积的增加 气体流速减慢小颗粒运动速度也随之减慢 液滴则由于较大的质量和惯性会保持较高的速度并且赶上并撞击粉尘颗粒 这种收缩喉管和扩散段的设计通常称为除尘器的文丘里管段或者接触器段 虽然使用文丘里
