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1、,净化装置的性能,评价净化装置性能的指标 技术指标 处理气体流量 净化效率 压力损失经济指标 设备费 运行费 占地面积,净化装置技术性能的表示方法,处理气体流量漏风率压力损失,总净化效率的表示方法,总净化效率通过率分级除尘效率分割粒径除尘效率为50的粒径,多级串联的总净化效率,总分级通过率总分级效率总除尘效率,除尘装置,机械除尘器 电除尘器掌握各类除尘器的工作原理、结构及性能 能够进行简单除尘器的选择和设计,除尘装置,概念：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 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）
2、洗涤式除尘装置湿式除尘 过滤式除尘装置 电除尘装置,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,机械除尘器 一、重力沉降室,重力沉降室原理示意图,（1）除尘原理 利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。 （2）重力沉降室的性能与特点 （a）结构简单、造价低、耗能小、便于维护管理； （b）可以处理高温气体，处理最高温度一般为350550； （c）阻力一般为50130Pa； （d）体积大，除尘效率较低，一般为8090，只能去除粒径大于4050m的颗粒。,惯性
3、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 a单级型 b多级型,反转式惯性除尘装置 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2030m的粗颗粒 压力损失1001000Pa,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
4、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,旋风除尘图,气流动图,胖子型图,实物图,并行图,旋风除尘器,旋风除尘器,旋风除尘器的压
5、力损失 ：局部阻力系数 A：旋风除尘器进口面积 局部阻力系数,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,旋风除尘器分级效率曲线,旋风除尘器,例题：已知XZT一90型旋风除尘
6、器在选取R入口速度v1=13m/s时，处理气体量Q=1.37m3/s。试确定净化工业锅炉烟气（温度为423K，烟尘真密度为2.1g/cm3）时的分割直径和压力损失。已知该除尘器简体直径0.9m，排气管直径为0.45m，排气管下缘至锥顶的高度为2.58m，423K时烟气的粘度 （近似取空气的值）=2.4105pas。解:假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即v1=13m/s，取内、外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7 de，涡流指数根据“涡流”定律，得气流在交界面上的切向速度则，平均径向速度,旋风除尘器,例题（续） 分割直径此时旋风除尘器的分割直径为 5.31 m。计算旋风除尘器操
7、作条件下的压力损失：423K时烟气密度可近似取为,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
8、尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.40.65）D。 特征长度（natural length）-亚历山大公式旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于 ，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） 比例尺寸对性能的影响,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,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
9、入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善 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,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
10、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确定入口截面A，入口宽度b和高度h 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,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 为防止粒子短路漏到出口管，hs，其中s为排气管插人深度； 为避免过高的压力损失，b（Dde）/2； 为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）3D； 为利于粉尘易于滑动，锥角7o8o； 为获得最大的除尘效率，de/D0.40.5，（H+L）/de810；s/ de1；,第二节 电除尘器,旋风除尘器对于 dp 5um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
11、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,电除尘器外观图,卧式,立式,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200500Pa 处理烟气量大，可达105106m3/h 能耗低，大约0.20.4kWh/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 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
12、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,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,双区电除尘器,单区电除尘器,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）一空气的相对密度 m导
13、线光滑修正系数，无因次，0.5m1.0 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至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
14、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,电场荷电,粒子获得的饱和电荷,真空介电常数，等于8.8510-12 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 电场强度E0和离子密度N0 一般粒子的荷电时间仅为0.1s，
15、相当于气流在除尘器内流动10一20cm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,k一玻尔兹曼常数，1.381023J/K T一气体温度，K N0离子密度，个/m3 e电子电量，e1.6106C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 （0.150.5m）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
16、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5，E03106V/m，T300K，N=21015离子/m3，=467m/s，dp0.1，0.5和1.0m。 解：由方程 （6-31）得电场荷电的饱和电荷由方程 （6-32）可以计算扩散荷电过程的荷电量随时间的变化那么,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,
