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1、 颗粒污染物控制技术2. 2. 惯性除尘器惯性除尘器1.1.惯性除尘原理惯性除尘原理含尘气流冲击在挡板含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急上，气流方向发生急剧改变；尘粒借助本剧改变；尘粒借助本身的惯性力作用与挡身的惯性力作用与挡板撞击方向也发生改板撞击方向也发生改变，由于重力作用从变，由于重力作用从气流中分离。气流中分离。惯性除尘器除惯性除尘器除惯性力惯性力作用作用外，还有外，还有离心力离心力和和重力重力作用作用。工作原理 惯性除尘器类型惯性除尘器类型碰撞式：碰撞式：捕集气流中较粗粒子捕集气流中较粗粒子, ,单级型和多级型；单级型和多级型；回转式：回转式：通过改变气流流动方向而捕集较细粒子。弯
2、通过改变气流流动方向而捕集较细粒子。弯管型、百叶箱型和多层隔板型。管型、百叶箱型和多层隔板型。 单级型单级型 多级型多级型A A弯管型；弯管型； b b百叶窗百叶窗 c c多层隔板塔型多层隔板塔型 特点特点气流速度愈高，气流方向转角愈大，转变次数愈气流速度愈高，气流方向转角愈大，转变次数愈多，净化效率愈高，压力损失也愈大。多，净化效率愈高，压力损失也愈大。净化对象：净化对象：去除密度和粒径较大的金属或矿物性去除密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘效率较高。粘结性和纤维性粉尘，因易堵塞粉尘效率较高。粘结性和纤维性粉尘，因易堵塞不宜用。不宜用。压力损失为压力损失为1001001000Pa 1000Pa
3、 。净化效率不高，捕集净化效率不高，捕集101020m20m以上的粗尘粒以上的粗尘粒，一，一般用于多级除尘的第一级除尘。般用于多级除尘的第一级除尘。 旋风除尘旋风除尘旋风除尘：旋风除尘：使含尘气体做旋转运使含尘气体做旋转运动，借作用于尘粒的动，借作用于尘粒的离心力离心力把尘把尘粒从气体中分离出来。粒从气体中分离出来。1. 1. 旋风除尘原理旋风除尘原理组成：组成：筒体、锥体、进气管、排筒体、锥体、进气管、排气管和灰斗。气管和灰斗。含尘气体由进口切向进入，沿筒含尘气体由进口切向进入，沿筒体内壁由上向下做圆周运动。体内壁由上向下做圆周运动。向下旋转的气流到达锥体顶部附向下旋转的气流到达锥体顶部附近
4、时折转向上，在中心区域旋转近时折转向上，在中心区域旋转上升，最后由排气管排出。上升，最后由排气管排出。尘粒在内、外旋流的作用下到达尘粒在内、外旋流的作用下到达外壁落到灰斗收集。外壁落到灰斗收集。旋风除尘器工作旋风除尘器工作原理原理2. 2. 影响旋风除尘器性能因素影响旋风除尘器性能因素影响因素：结构形式、粉尘性质、运行操作条件等。影响因素：结构形式、粉尘性质、运行操作条件等。（1 1）除尘器结构）除尘器结构筒体直径筒体直径在相同的转速下，筒体的直径越小，尘粒受到的离心力在相同的转速下，筒体的直径越小，尘粒受到的离心力越大，除尘效率就越高。越大，除尘效率就越高。筒体直径过小，处理量显著降低，流体
5、阻力增大，易造筒体直径过小，处理量显著降低，流体阻力增大，易造成反混，使效率下降。成反混，使效率下降。筒体直径一般筒体直径一般150mm150mm。为保证除尘效率，筒体的直径。为保证除尘效率，筒体的直径1100mm1100mm。筒体及锥体长度筒体及锥体长度筒体和锥体高度增加，增加气体在除尘器内的旋转圈数，筒体和锥体高度增加，增加气体在除尘器内的旋转圈数，有利于分离尘粒。但会增加阻力，实际上筒体和锥体总有利于分离尘粒。但会增加阻力，实际上筒体和锥体总高度高度5 5倍筒体直径。倍筒体直径。入口形式入口形式大致可分为轴向进入式和切向进入式。大致可分为轴向进入式和切向进入式。a.a.轴流式旋转除尘器轴
6、流式旋转除尘器利用导流叶片使气流在除尘器内旋转，除尘效率比切流反利用导流叶片使气流在除尘器内旋转，除尘效率比切流反转式低，但处理量大。转式低，但处理量大。b.b.切流返转式旋风除尘器切流返转式旋风除尘器含尘气体由筒体侧面沿切线方向导入，气流在圆筒部分旋含尘气体由筒体侧面沿切线方向导入，气流在圆筒部分旋转向下，进入锥体，到达锥体顶端前返转向上，清洁气体转向下，进入锥体，到达锥体顶端前返转向上，清洁气体经同一端的排气管引出。经同一端的排气管引出。根据其不同进入型式又可分为根据其不同进入型式又可分为直入式直入式和和蜗壳式蜗壳式；除尘器入口断面的除尘器入口断面的宽高比宽高比越小，进口气流在径向方向越薄
7、，越小，进口气流在径向方向越薄，越有利于粉尘在圆筒内分离和沉降，收尘效率越高。越有利于粉尘在圆筒内分离和沉降，收尘效率越高。因此，进口断面多采用矩形，宽高之比为因此，进口断面多采用矩形，宽高之比为2 2左右。左右。排气口尺寸排气口尺寸旋风除尘器的排气管口均为直筒形。旋风除尘器的排气管口均为直筒形。过深，效率提高，但阻力增大；过浅，效率降低，阻过深，效率提高，但阻力增大；过浅，效率降低，阻力减小。因为短浅可能会造成排气管短路现象，尘粒力减小。因为短浅可能会造成排气管短路现象，尘粒来不及分离就从排气管排出。来不及分离就从排气管排出。减小排气管直径会加大出口阻力，一般排气管直径为减小排气管直径会加大
8、出口阻力，一般排气管直径为筒体直径的筒体直径的0.40.40.650.65倍。倍。（2 2）入口速度）入口速度提高旋风除尘器的入口风速，将使粉尘受到的离心力提高旋风除尘器的入口风速，将使粉尘受到的离心力增大，分割粒径变小，除尘效率提高。增大，分割粒径变小，除尘效率提高。但入口风速过大，除尘器内气流运动过于强烈，会把但入口风速过大，除尘器内气流运动过于强烈，会把有些已分离的粉尘重新带走，除尘效率反而下降，除有些已分离的粉尘重新带走，除尘效率反而下降，除尘器的阻力也急剧上升。尘器的阻力也急剧上升。进口速度应控制在进口速度应控制在121225m/s25m/s之间为宜。之间为宜。（3 3）除尘器底部的
9、严密性）除尘器底部的严密性旋风式除尘器由于气流旋转的作用，其底部总是处于旋风式除尘器由于气流旋转的作用，其底部总是处于负压状态。负压状态。除尘器的底部不严密，漏风就会把灰斗里的粉尘重新除尘器的底部不严密，漏风就会把灰斗里的粉尘重新卷入内旋涡并带出除尘器，使除尘效率显著下降。卷入内旋涡并带出除尘器，使除尘效率显著下降。收尘量不大的除尘器，可在排尘口下设置固定灰斗，收尘量不大的除尘器，可在排尘口下设置固定灰斗，保证一定的灰封，定期排灰。保证一定的灰封，定期排灰。（4 4）粉尘的性质）粉尘的性质当粉尘的密度和粒径增大时，除尘器效率明显提高。当粉尘的密度和粒径增大时，除尘器效率明显提高。气体温度和黏度
10、增大时，除尘器效率下降。气体温度和黏度增大时，除尘器效率下降。3. 3. 旋风除尘器性能指标旋风除尘器性能指标分离效率分离效率由废气中含尘量、含尘粒径分布决定，粒由废气中含尘量、含尘粒径分布决定，粒度越小，离心力越小，效率低。度越小，离心力越小，效率低。气体通过除尘器气体通过除尘器压强降压强降应尽量小，是摩擦阻力、局应尽量小，是摩擦阻力、局部阻力及气体旋转动能损失总和。部阻力及气体旋转动能损失总和。4. 4. 旋风除尘器特点旋风除尘器特点结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方便，结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方便，可用各种材料制造；可用各种材料制造；压力损失中等，动力消耗小，除尘效率高，
11、可达压力损失中等，动力消耗小，除尘效率高，可达85%85%左右，高效的可达左右，高效的可达90%90%左右；左右；适用于粉尘负荷变化大，高温、高压及腐蚀性的适用于粉尘负荷变化大，高温、高压及腐蚀性的含尘气体，可以直接回收干粉尘；含尘气体，可以直接回收干粉尘；没有运动部件，运行管理简便。没有运动部件，运行管理简便。旋风除尘器旋风除尘器的压力损失 ：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型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8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
12、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 ，颗粒移向外壁，颗粒移向外壁l若若 FC FD ，颗粒进入内涡旋，颗粒进入内涡旋l当当 FC = FD时，有时，有50%的可能进入外涡旋，即除尘效率为的可能进入外涡旋，即除尘效率为50% 分离性能n分割粒径和临界粒径：分割粒径和临界粒径：n当当 FC = FD时时: :分割粒径分割粒径dc50 ：当处理气量为当处理气量为Q(m3/s)时，时，则则分离性能
13、捕集效率：dc50确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率由与dp/dc50的关系图查取，工程上通常可通过下式估算。课本p171例题6-2(自学)影响效率的因素二次效应被捕集粒子的重新进入气流在实际除尘过程并不能达到理想的效果，存在二次效应。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 影响效率的因素入口流速Vin:入口流速范围一般在1220m/s。在该范围内，提高进口流速，效率提高；入口流速
14、过大（大于25m/s），分离的颗粒可能被再次吹起，卷入内旋流，降低效率。另外，压力损失与进口流速的二次方成正比，压力损失急剧升高；不宜过低，低于10m/s时，管道积灰。 影响效率的因素除尘器的结构尺寸：在同样的切线速度下，筒体直径越小，离心力FC越大，则效率越大；直径过小，筒体直径与排出管直径相近时，易逃逸。经研究证明：内、外旋流交界面的直径d0近似于排出管直径de的0.6倍。出口管直径减小，内旋流的范围随排出管直径de的减小而减小，则效率增大。但de减小阻力也会增大，故不能太小，一般取排出管直径de=（0.40.65）D。 影响效率的因素除尘器的结构尺寸：筒体长度增大，则效率增大，但过大阻力
15、会增大。另外，希望锥体长度大一点，这样会使切向速度大和距器壁短。一般筒体和锥体的总高度以不大于筒体直径的五倍为宜。入口截面积越小，效率越高。影响效率的因素流体性质对于气体而言，增大对除尘不利，dc50增大，效率减小。温度增大，则增大，温度高或增大都会使效率减小。粉尘粒径与密度：离心力跟粒径的三次方成正比，向心力跟粒径的一次方成正比。综合来说，dp增大则效率增大。同样密度p小，离心力变小，难分离 。影响效率的因素分离器的气密性除尘器中静压在径向上的变化是从外筒壁向中心逐渐降低的，即使除尘器处于正压下运行时，锥体底部也会处于负压状态。尤其当底部密封不好时，易渗入空气，带起落入灰斗的粉尘，降低除尘效
16、率。漏风率漏风率0%90%5%50%15%0影响效率的因素n分离器的气密性分离器的气密性要求保证旋风器的严密性。为保证良好的气密性，可通过间歇排灰，连续排灰时可设双翻板式和回转式锁气器。结构及分类结构形式进气方式分 切向进入式轴向进入式 a. 直入切向进入式直入切向进入式 b. 蜗壳切向进入式蜗壳切向进入式 c. 轴向进入式轴向进入式结构及分类结构形式多管旋风除尘器：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设计与选型特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便；压力损失中等，动力消耗不大；可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可
17、回收干颗粒物。缺点：效率80%左右，捕集,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。设计与选型旋风除尘器的选型计算法和经验法。经验法：计算所要求的除尘效率；选定除尘器的结构型式；根据选用的除尘器的Vi实验曲线，确定入口风速Vi；根据气量Q，入口风速Vi计算进口面积A；由旋风器的类型系数 求除尘器筒体直径D，然后便从手册中查到所需的型号规格。n根据粉尘的性质、分离要求、允许的阻力和制造条件等因素全面分析，一般说：粗短型的除尘效率低，阻力小，适川于大风量、低阻力和净化效率低的情况；细长型的除尘效率高，阻力大，操作费用要增加。设计与选型旋风除尘器的设计步骤：尺寸比例确定旋风除尘器旋风
18、除尘器的压力降的压力降效率设计与选型旋风除尘器的比例尺寸设计与选型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为排气管在筒体内长度，h为进气口高度；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78；为获得最大的除尘效率，de/D0.40.5，（H+L）/de810；s/de1；设计与选型n尺寸比例尺寸比例：筒筒体体直直径径D D： D D愈愈小小，愈愈能能分分离离细细小小颗颗粒粒，但但过过小小易易引引起起堵堵塞塞。为为此此，有有人人用用 作作为为限限制制指指标标。D D：150-200mm150-2
19、00mm800-1100mm800-1100mm。若若处处理理气气量量大大，可可并并联联使使用用或或采采用用多多管管式式旋旋风风器。器。入入口口尺尺寸寸（圆圆形形和和矩矩形形）：为为减减小小颗颗粒粒的的入入射射角角，一一般般采采用用矩矩形（长形（长H H、宽宽B B、面积面积A A、）、） 类类型型系系数数k k一一般般取取0.07-0.30.07-0.3，蜗蜗壳壳型型入入口口的的k k较较大大，D D较较小小，处处理理气量气量Q Q大，大，H/BH/B为为2-42-4。设计与选型排气管排气管：多为圆形，且与筒体同心，一般多为圆形，且与筒体同心，一般d=(0.4-0.6)Dd=(0.4-0.6
20、)D0 0。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。依依经经验验取取或或稍稍低低于入口管底部。于入口管底部。筒体筒体L L1 1 锥体锥体L L2 2：L L1 1= =（1.4-2.01.4-2.0）D DL L2 2= =（2.0-3.02.0-3.0）D D L L1 1+ L+ L2 25D5D（3-43-4）D DL L1 1/ L/ L2 21.5/2.51.5/2.5较宜。较宜。圆锥角圆锥角：一般取一般取2020-30-30排尘口直径排尘口直径DcDc：Dc=(0.25-0.5)DDc=(0.25-0.5)D0 0，一般一般Dc70mmDc70mm
