大气污染实用教案

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1、1 第六章第六章 除尘除尘(chchn)(chchn)装装置置1.教学要求：要求了解除尘器的类型，包括各种干式和湿式除尘器，理解和掌握电除尘器、过滤式除尘器设计等。2. 教学重点掌握机械除尘器工作原理、结构(jigu)与设计；电除尘器的工作原理，了解其选型和设计；掌握过滤式除尘器的工作原理，了解其选型和设计；了解除尘系统的选择设计与除尘器的发展。3、教学难点电除尘器的工作原理，过滤式除尘器的工作原理及设计。 建议(jiny)学时数：1012学时 第1页/共70页第一页，共71页。2除尘(chchn)装置概述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 湿式除尘装置 干式除尘装置 按分离原

2、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）洗涤式除尘装置过滤(gul)式除尘装置电除尘装置声波除尘装置 袋式除尘(chchn)电除尘重力除尘惯性除尘湿式除尘第2页/共70页第二页，共71页。31机械(jxi)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(zuyng)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第3页/共70页第三页，共71页。4一、重力(zhngl)沉降室重力沉降(chnjing)室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降(chnjing)分离的除尘装置 气流进入重力沉降(chnji

3、ng)室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降(chnjing) 层流式和湍流式两种 第4页/共70页第四页，共71页。5层流区：雷诺数Rep1，对球形粒子而言： 当介质为空气时p则有：由上式可见(kjin)us , 若dp小，则us就小，故小颗粒就难分离。若将雷诺数Rep=1代入，可求出尘粒沉降时的临界粒径dc。 得 代入得：一、重力(zhngl)沉降室第5页/共70页第五页，共71页。6工业粉尘粒径大致为1-100m，粒径小于5m的尘粒实际沉降速度要比Stocks定律预示的大，需修正。故dp5m的尘粒：us=cusStocksc为修正系数，在空气(kngq)中温度

4、为20，压强为1atm时， dp为m。在其它温度下，Kc值就变化，一、重力(zhngl)沉降第6页/共70页第六页，共71页。71.层流式重力(zhngl)沉降室假定(jidng)沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用纵剖面示意图第7页/共70页第七页，共71页。81.层流式重力(zhngl)沉降室沉降室的长宽高分别(fnbi)为L、W、H，处理烟气量为Q气流在沉降室内的停留时间在t时间内粒子的沉降距离该粒子的除尘效率第8页/共70页第八页，共71页。91.层流(cnli)式重力沉降室对于stokes粒子，重力(zhngl)沉降室能100%捕集的最小粒

5、子的dmin = ?n 由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分 级效率公式的一半作为实际分级效率 第9页/共70页第九页，共71页。101.层流(cnli)式重力沉降室提高(tgo)沉降室效率的主要途径：降低沉降室内气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度沉降室内的气流速度一般为0.32.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度第10页/共70页第十页，共71页。111.层流式重力(zhngl)沉降室多层沉降室：使沉降高度减少为原来(yunli)的1/（n+1），其中n为水平隔板层数 考虑清灰的问题，一般隔板数在3以下多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板第11页/共70页第十一页，共7

6、1页。122.湍流(tunli)式重力沉降室湍流模式1假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合宽度(kund)为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流过dx距离的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而除去第12页/共70页第十二页，共71页。132.湍流式重力(zhngl)沉降室粒子在微元内的停留时间被去除的分数对上式积分得边界条件：得因此，其分级除尘(chchn)效率第13页/共70页第十三页，共71页。142.湍流(tunli)式重力沉降室湍流模式2完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合单位时间排出：（为除尘器内粒子浓度，均一）单位时间捕集：总

7、分级(fnj)效率第14页/共70页第十四页，共71页。152.湍流式重力(zhngl)沉降室三种模式的分级(fnj)效率均可用归一化对Stokes颗粒，分级(fnj)效率与dp成正比第15页/共70页第十五页，共71页。163.重力(zhngl)沉降室优缺点重力沉降室的优点结构简单投资少压力损失小（一般为50100Pa）维修管理容易缺点体积大效率低仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大(jiod)和较重的粒子第16页/共70页第十六页，共71页。174.4.重力重力(zhngl)(zhngl)沉降室的设计沉降室的设计假设通过重力沉降室断面的水平气流(qli)的速度V分布是均匀的，呈层流状态；

8、入口断面上粉尘分布均匀（即每个颗粒以自己的沉降末端速度沉降，互不影响）；在气流(qli)流动方向上尘粒和气流(qli)速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。（1）沉降时间和（最小粒径时的）沉降速度尘粒的沉降速度为us，沉降室的长、宽、高分别为L、W、H，要使沉降速度为us的尘粒在沉降室内全部去除，气流(qli)在沉降室内的停留时间t（ ）应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗的时间（ ），即：第17页/共70页第十七页，共71页。184.4.重力重力(zhngl)(zhngl)沉降室的设计沉降室的设计第18页/共70页第十八页，共71页。19将 代入 ，可求出沉降室能100%捕集的最小粒径dmin

9、上式是在理想状况下得到的，实际中常出现反混现象，工程上常用36代替式中的18，这样理论和实践更接近。室内的气流速度v0应根据尘粒的密度和粒径确定。一般取0.32m/s。沉降室的设计: 1).沉降时间(shjin) ; 2).沉降速度(按要求沉降的最小颗粒) 3). 沉降室尺寸 4.重力沉降(chnjing)室的设计第19页/共70页第十九页，共71页。20（2 2）沉降）沉降(chnjing)(chnjing)室尺寸室尺寸先按 算出捕集尘粒的沉降速度us，假 设 沉 降 室 内 的 气 流 速 度 V0和 沉 降 室 高 度 H（ 或 宽 度(kund)W），而后求沉降室的长度和宽度(kund

10、)（或高度）。 Q=WHV0=WLus沉降室长度：沉降室宽度(kund)： Q为处理气流量，m3/s第20页/共70页第二十页，共71页。21（3 3）设计）设计(shj)(shj)要求要求1 1保证粉尘能沉降，保证粉尘能沉降，L L足够长；足够长；2 2气气流流在在沉沉降降室室的的停停留留时时间间要要大大于于尘尘粒沉降所需的时间。粒沉降所需的时间。 3 3能能100%100%沉降的最小粒径沉降的最小粒径 （4 4）设计）设计(shj)(shj)的主要内容：的主要内容：根据粒径根据粒径dpdp算出算出 1 1）usus；2 2）初初步步确确定定了了V0V0、H H ，根根据据 求求长长度度L

11、L。3 3）根据进气量）根据进气量Q Q求宽度求宽度w w，Q=V0WH.Q=V0WH.第21页/共70页第二十一页，共71页。22二、惯性(gunxng)除尘器1.惯性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(zhunbin)，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离第22页/共70页第二十二页，共71页。23二、惯性(gunxng)除尘器2.惯性除尘器结构形式冲击式气流冲击挡板(dnbn)捕集较粗粒子冲击式惯性除尘装置a单级型 b多级型第23页/共70页第二十三页，共71页。24二、惯性(gunxng)除尘器反转式改变气流方向(fngxing)捕集较

12、细粒子反转式惯性除尘装置a a 弯管型 b b 百叶窗型 c c 多层隔板型第24页/共70页第二十四页，共71页。25设备(shbi)示意图弯管惯性(gunxng)除尘3.惯性除尘(chchn)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(chchn)中的一级除尘(chchn)，捕集1020m以上的粗颗粒压力损失1001000Pa冲击式反转式第25页/共70页第二十五页，共71页。26旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。用来分离粒径大于10m以上的颗粒物。工业上已有100多年的历史。特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，

13、压力(yl)损失较大，动力消耗也较大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。缺点：效率80%左右，捕集 FD ，颗粒移向外壁若 FC i,即满足要求，否则按要求重新计算。确定型号规格计算压力损失。第48页/共70页第四十八页，共71页。49经验法：经验法：计算所要求的除尘效率计算所要求的除尘效率；选定除尘器的结构型式；选定除尘器的结构型式；根根据据选选用用的的除除尘尘器器的的Vi实实验验曲曲线线，确定入口风速确定入口风速V1；根根据据气气量量Q，入入口口风风速速V1计计算算进进口口面积面积A；A=Q/v1由旋风器的类型系数由旋风器的类型系数求求除除尘尘器器筒筒体体

14、直直径径D，然然后后便便从从手手册册中中查查到到所需的型号所需的型号(xngho)规格。规格。6.旋风(xunfng)除尘器的设计第49页/共70页第四十九页，共71页。50尺寸比例尺寸比例1筒筒体体直直径径D：D愈愈小小，愈愈能能分分离离(fnl)细细小小颗颗粒，但过小易引起堵塞。粒，但过小易引起堵塞。为此，有人用为此，有人用作作 为为 限限 制制 指指 标标 。 D： 150-200mm 800-1100mm若处理气量大，可并联使用或采用多管式旋风器。若处理气量大，可并联使用或采用多管式旋风器。2入口尺寸（圆形和矩形）入口尺寸（圆形和矩形）为为减减小小颗颗粒粒的的入入射射角角，一一般般采采

15、用用矩矩形形（长长H、宽宽B、面积面积A、）、）类类型型系系数数k一一般般取取0.07-0.3，蜗蜗壳壳型型入入口口的的k较较大大，D较小，处理气量较小，处理气量Q大，大，H/B为为2-4。第50页/共70页第五十页，共71页。513 3排气管：多为圆形，且与筒体同心，一般排气管：多为圆形，且与筒体同心，一般 de=(0.4-0.6)D de=(0.4-0.6)D。深深度度h h：切切线线式式h h小小，则则压压损损小小，但但效效率率降降低低。经经验验取取h)Deh)De或或稍稍低低于于入入口口管底部。管底部。4 4筒体筒体L1 L1 、锥体、锥体(zhu t)L2(zhu t)L2： L1=

16、 L1=（1.4-2.01.4-2.0）D D L2= L2=（2.0-3.02.0-3.0）D D L1+ L25D L1+ L25D（3-43-4）D D L1/ L21.5/2.5 L1/ L21.5/2.5较宜。较宜。5 5圆锥角圆锥角：一般取：一般取2020-30-306 6排尘口直径排尘口直径DcDc：Dc=(0.25-0.5)D0Dc=(0.25-0.5)D0，一般，一般Dc70mmDc70mm第51页/共70页第五十一页，共71页。526.6.旋风(xunfng)(xunfng)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(yoqi)、允许的

17、阻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 1225 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 第52页/共70页第五十二页，共71页。53CLT/A型旋风(xunfng)除尘器CLT/A型旋风除尘器的除尘效率为80%-98%;进风风速为12-18m/s;阻力:x型为860-1950Pa,Y型为740-1740Pa,CLT/A型除尘器的分类CLT/A型单筒旋风除尘器之气体和蜗壳可做成左旋和右旋两种形式;出风口方式分X型、Y型两种，X型为水平出风，被处理的气体经蜗壳排出，Y型为上部出风，蜗壳直接与风管相接即可。(2)CILT/A型双筒旋风除尘器的出

18、风方式为X型、Y型两种，X型为水平出风，被处理气体经蜗壳汇集后排出，Y型为上部出风，气体经集风帽汇集排出。CLT/A型三筒旋风除尘器只有旁侧进风一种形式，分左旋、右旋两种进风位置，出风方式为X型、Y型两种。CLT/A型四筒旋风除尘器由相反(xingfn)方向的两对旋风筒体和蜗壳组合而成，只有一种进风位置(正中进风)，出风方式分X型、Y型两种。CLT/A型六筒旋风除尘器由相反(xingfn)方向的三对旋风筒体和蜗壳组合而成，只有一种进风位置(正中进风)，出风方式分X型、Y型两种。第53页/共70页第五十三页，共71页。54CLT/A型旋风(xunfng)除尘器第54页/共70页第五十四页，共71

19、页。55XLP型旁路(pnl)式旋风除尘器的分类XLP型旁路式旋风除尘器比一般旋风除尘器进气口位置低，使在除尘器顶部有充足的空间形成上旋涡并形成粉尘环，从旁路分离室引至锥体部分，这样(zhyng)有害于除尘效率的二次气流，变成有粉尘集聚作用的上旋涡气流;旁路分离室设计成螺旋形，使进人的含尘气流切向进入锥体，避免扰乱锥体内壁气流，防止再次尘化现象。按XLP型旁路式旋风除尘器出风方式分类。X型(水平出风，吸出式除尘器位于风机吸人侧，并带有出口蜗壳)，一般用于负压操作;Y型(上部出风，压人式除尘器位于风机压人侧)，一般用于正压或负压操作。按回旋方向可分为右回旋S型和左回旋N型两种，两型号除尘器有四种

20、组合型式(XN、XS,YN、YS型)。按螺旋形旁路分离室分类。XLP/A呈半螺旋形，外形呈双锥体;XLP/B呈全螺旋形，具有较小圆锥角的单锥体，锥体较长。试验证明在同样条件下A型效率高于B型，同时A型阻力大于B型，B型比A型结构简单，质量小。按筒体直径分类，有300mm,420mm,540mm,700mm,820mm,940mm,1060mm等15种形式.第55页/共70页第五十五页，共71页。56XLP型旁路(pnl)式旋风除尘器第56页/共70页第五十六页，共71页。576.6.旋风(xunfng)(xunfng)除尘器的设计（续）旋风(xunfng)除尘器的比例尺寸尺寸名称XLP/AXL

21、P/BXLT/AXLT入口宽度，b入口高度，h筒体直径，D上3.85b下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直径，de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直径，d10.296D0.43D0.3D0.145D进口速度为右值时的压力损失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）195

22、0（1740）990（1110）第57页/共70页第五十七页，共71页。586.6.旋风(xunfng)(xunfng)除尘器的设计（续）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(ch ku)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58页/共70页第五十八页，共71页。596.6.旋风(xunfng)(xunfng)除尘器的设计（续）P177【例6-3 】 已知烟气处理量Q=50

23、00m3/h，烟气密度=1.2kg/ m3，允许压力损失为900Pa。若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。解：由式（626） 根据表61，5.8 v1 的计算值与表53的气速与压力降数据一致。 参考(cnko)XLP/B品系列；取D=700mm，第59页/共70页第五十九页，共71页。60小结小结(xioji)一、重力沉降室设计要求一、重力沉降室设计要求1 1保保证证粉粉尘尘能能沉沉降降，L L足足够够(zgu)(zgu)长；长；2 2气气流流在在沉沉降降室室的的停停留留时时间间要要大大于于尘尘粒粒沉沉降降所所需需的的时时间。间。 3 3能能100%100%沉沉降降的的最最小小粒粒径

24、径 二、旋风除尘器的设二、旋风除尘器的设计计(shj)步骤：步骤：尺寸比例确定；尺寸比例确定；旋风除尘器的压力降；旋风除尘器的压力降；效率。效率。第60页/共70页第六十页，共71页。61旋风除尘器的分类(fnli)及型式旋风除尘器分类目前国内外常用的旋风除尘器种类很多，按照(nzho)结构型式及各部尺寸的比例不同，可分为以下几类:基本型旋风除尘器螺旋型旋风除尘器蜗旋型除尘器圆筒型旋风除尘器扩散型旋风除尘器旁路式旋风除尘器平面旋流旋风除尘器(见图6-10)龙卷风旋流除尘器(见图6-11)斜置式旋风除尘器组合式旋风除尘器(见图6-12)等。第61页/共70页第六十一页，共71页。62旋风(xun

25、fng)除尘器第62页/共70页第六十二页，共71页。63旋风(xunfng)除尘器第63页/共70页第六十三页，共71页。64旋风(xunfng)除尘器第64页/共70页第六十四页，共71页。65切流式旋风除尘器结构如图6-13所示，分为蜗壳进口(jnku)旋风除尘器见图6-13(a)螺旋面进口(jnku)旋风除尘器见图6-13(b)狭缝进口(jnku)旋风除尘器见图6-13(c)狭缝进口旋风除尘器按二次风引人方式分为切流式见图6-13(d)和轴流式见图6-13(e)0轴流式旋风除尘器按气体在旋风除尘器内的流动情况分为轴流反转式见图6-13(f)轴流直流式见图6-13(g)将排出气体中含尘浓

26、度较大部分(或干净气体)以二次风的形式再导回旋风除尘器就变成龙卷风旋风除尘器龙卷风旋风除尘器按二次风导人方式分为切流二次风见图6-13(h)轴流二次风见图6-13(i).第65页/共70页第六十五页，共71页。66三、旋风(xunfng)除尘器第66页/共70页第六十六页，共71页。67旋风(xunfng)除尘图气流动(lidng)图胖子(png zi)型图实物图并行图第67页/共70页第六十七页，共71页。68三、旋风(xunfng)除尘器第68页/共70页第六十八页，共71页。69再见(zijin)第69页/共70页第六十九页，共71页。70谢谢大家(dji)观赏！第70页/共70页第七十页，共71页。内容(nirng)总结1。当介质为空气时p则有：。故dp5m的尘粒：us=cusStocks。湍流模式2完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合。3）根据进气量Q求宽度w，Q=V0WH.。冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子。旋转气流在锥体底部转而向上(xingshng)沿轴心旋转：内涡旋。假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋。旋风除尘器的选型一般选用计算法和经验法。计算法：由入口浓度c0，出口浓度ce（或排放标准）计算除尘效率第七十一页，共71页。