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1、第第三三章章 除尘除尘器的设计及选型器的设计及选型 1.1.教学要求：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，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。理解和掌握电除尘器、过滤式除尘器设计等。2. 2. 教学重点教学重点掌握机械除尘器作原理、结构与设计；电除尘器的工掌握机械除尘器作原理、结构与设计；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；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。计与除尘器的发展。3
2、3、教学难点、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电除尘器的工作原理，过滤式除尘器的工作原理及设计。计。除尘装置概述除尘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 湿式除尘装置湿式除尘装置 干式除尘装置干式除尘装置 按分离原理分类按分离原理分类 ：重力除尘装置（机械式除尘装置）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）惯性力除尘装置（机械式除尘装置）离心力除尘装置离心力除尘装置（机械式除尘装置）（机械式除尘装置）洗涤式除尘装置洗涤式除尘装置过滤式除尘装置过滤式除尘装置电除尘装置电除尘装置声
3、波除尘装置声波除尘装置 袋式除尘袋式除尘电除尘电除尘重力除尘重力除尘惯性除尘惯性除尘湿式除尘湿式除尘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：气体分离的装置，常用的有： 重力沉降室重力沉降室 惯性除尘器惯性除尘器 旋风除尘器旋风除尘器 一、重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置装置 气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在
4、重力作用下缓慢向灰斗沉降颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降 层流式和湍流式两种层流式和湍流式两种 层流区：雷诺数层流区：雷诺数Rep1，对球形粒子而言：对球形粒子而言： 当介质为空气时当介质为空气时p则有：则有：由上式可见由上式可见us , 若若dp小，则小，则us就小，故小颗粒就难分离。就小，故小颗粒就难分离。若将雷诺数若将雷诺数Rep=1代入，可求出尘粒沉降时的临界粒径代入，可求出尘粒沉降时的临界粒径dc。 得得 代入得：代入得：一、重力沉降室一、重力沉降室工工业业粉粉尘尘粒粒径径大大致致为为1100m，粒粒径径小小于于5m的的尘尘粒粒实实际际沉沉降降速速度度要要比比Stocks定定律律预预示
5、示的的大大，需需修修正正。故故dp5m的尘粒：的尘粒：us=cusStocksc为修正系数，在空气中温度为为修正系数，在空气中温度为20，压强为，压强为1atm时，时， dp为为m。在其它温度下，在其它温度下，Kc值就变化，值就变化，一、重力沉降一、重力沉降层流式重力沉降室层流式重力沉降室假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中假定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忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用纵剖面示意图纵剖面示意图层流式重力沉降室室沉降室的沉降室的长宽高分别为长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为，处理烟气量为Q 气流在沉降室内的停
6、留时间气流在沉降室内的停留时间在在t时间内粒子的沉降距离时间内粒子的沉降距离该粒子的除尘效率该粒子的除尘效率层流式重力沉降室层流式重力沉降室对于对于stokes粒子，重力沉降室能粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的捕集的最小粒子的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级效率公式的一半作为实际分级效率 层流式重力沉降室层流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途径提高沉降室效率的主要途径：降低沉降室内气流速度降低沉降室内气流速度增加沉降室长度增加沉降室长度降低沉降室高度降低沉降室高
7、度沉降室内的气流速度一般为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不同粉尘的最高允许气流速度层流式重力沉降室层流式重力沉降室多层沉降室：使沉降高度减多层沉降室：使沉降高度减少为原来的少为原来的1/（n+1），其），其中中n为水平隔板层数为水平隔板层数 考虑清灰的问题，一般隔板考虑清灰的问题，一般隔板数在数在3以下以下多层沉降室多层沉降室1.锥形阀；锥形阀；2.清灰孔；清灰孔；3.隔板隔板重力沉降室的设计假假设设: :通通过过重重力力沉沉降降室室断断面面的的水水平平气气流流的的速速度度V分分布布是是均均匀匀的的，呈呈层层流流状状态态；入入口口断断面面上上粉粉尘尘分分布
8、布均均匀匀（即即每每个个颗颗粒粒以以自自己己的的沉沉降降末末端端速速度度沉沉降降，互互不不影影响响）；在在气气流流流流动动方方向向上上尘粒和气流速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。尘粒和气流速度相等，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）沉降速度尘尘粒粒的的沉沉降降速速度度为为us，沉沉降降室室的的长长、宽宽、高高分分别别为为L、W、H，要要使使沉沉降降速速度度为为us的的尘尘粒粒在在沉沉降降室室内内全全部部去去除除，气气流流在沉降室内的停留时间在沉降室内的停留时间( ( ）应大于或等于尘粒应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗的时间（从顶部沉降到灰斗的时间（ ），），即：即
9、：将将 代入代入 ，可求出，可求出沉降室能100%捕集的最小粒径 上上式式是是在在理理想想状状况况下下得得到到的的，实实际际中中常常出出现现反反混混现现象象，工工程程上上常常用用36代代替替式式中中的的18，这这样样理理论论和和实实践践更更接接近近。室室内内的的气气流流速速度度v v0 0应应根根据据尘尘粒粒的的密密度度和和粒粒径径确确定定。一一般般取取0.32m/s。沉降室的设计: : 1).沉降时间沉降时间 ; ; 2).沉降速度沉降速度(按要求沉降的最小颗粒按要求沉降的最小颗粒) 3). 沉降室尺寸沉降室尺寸 （2）沉降室尺寸先按先按 算出捕集尘粒的沉降速度算出捕集尘粒的沉降速度us，假
10、假设设沉沉降降室室内内的的气气流流速速度度V0和和沉沉降降室室高高度度H（或或宽宽度度W），），而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。 Q=WHV0=WLus沉降室长度：沉降室长度：沉降室宽度：沉降室宽度： Q为处理气流量，为处理气流量，m3/s（3）设计要求1保证粉尘能沉降，保证粉尘能沉降，L足够长；足够长；2气流在沉降室的停留时间要大于尘粒沉降所需的时间。气流在沉降室的停留时间要大于尘粒沉降所需的时间。 3能能100%沉降的最小粒径沉降的最小粒径 （4）设计的主要内容：根据粒径根据粒径dp算出算出 1）us；2）初步确定了初步确定了V0、H ，根据根据 求
11、长度求长度L。3）根据进气量根据进气量Q求宽度求宽度w，Q=V0WH.二、惯性除尘器二、惯性除尘器1.惯性除尘器惯性除尘器机理机理沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板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，使其与气流分离作用，使其与气流分离 二、惯性除尘器二、惯性除尘器2.惯性除尘器结构形式惯性除尘器结构形式冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子冲击式惯性除尘装置冲击式惯性除尘装置a单级型单级型 b多级型多级型二、惯性除尘器二、惯性除尘器反转式改变气流方向捕集
12、较细粒子反转式改变气流方向捕集较细粒子反转式惯性除尘装置反转式惯性除尘装置a a 弯管型弯管型 b b 百叶窗型百叶窗型 c c 多层隔板型多层隔板型设备示意图弯管惯性除尘弯管惯性除尘3.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1020m以上的粗颗粒压力损失1001000Pa冲击式冲击式反转式反转式旋旋风风除除尘尘器器是是利利用用旋旋转转气气流流产产生生的的离离心心力力使使尘尘粒从气流中分离粒从气流中分离的装置的装置 。用用来来分分离离粒粒径径大大于于510m以以上上的的的的颗颗粒粒物物。工业上已有工业上已有100多年的历史。多年
13、的历史。特特点点：结结构构简简单单、占占地地面面积积小小，投投资资低低，操操作作维维修修方方便便，压压力力损损失失较较大大，动动力力消消耗耗也也较较大大，可可用用于于各各种种材材料料制制造造，能能用用于于高高温温、高高压压及及腐腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。蚀性气体，并可回收干颗粒物。缺缺点点：效效率率80%左左右右，捕捕集集 FD ，颗粒移向外壁，颗粒移向外壁若若 FC ,即即满满足足要求，否则按要求重新计算。要求，否则按要求重新计算。 确定型号规格确定型号规格 计算压力损失。计算压力损失。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
14、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，确确定入口风速定入口风速Vi； 根根据据气气量量Q，入入口口风风速速Vi计计算算进进口口面面积积A； 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直直径径D，然然后后便便从从手手册册中中查查到到所所需需的型号规格。的型号规格。6.旋风除尘器的设计尺寸比例1筒体直径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堵塞。起堵塞。为此，有人用为此，有人用作为限制指标。作为限制指标。D：150-200mm800-1100mm 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
15、器。2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，一一般般采采用用矩矩形形（长长H、宽宽B、面面积积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较较小小，处理气量处理气量Q大，大，H/B为为2-4。3排气管：多多为为圆圆形形，且且与与筒筒体体同同心心，一一般般 d=(0.4-0.6)D0。深深度度h：切切线线式式h小小，则则压压损损小小，但但效效率率降降低低。经经验取验取h)De或稍低于入口管底部。或稍低于入口管底部。4筒体L1 、锥体L2： L1=（1.4-2.0）D L2=（2.0-3.0）D L1+ L25D（3-4）
16、D L1/ L21.5/2.5较宜。较宜。5圆锥角：一般取一般取20-306排尘口直径Dc：Dc=(0.25-0.5)D0，一般一般Dc70mm6.6.旋风除尘器的设计旋风除尘器的设计选择除尘器的型式选择除尘器的型式 根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素 - - 根据允许的压力降确定进口气速，或取为根据允许的压力降确定进口气速，或取为 12 1225 m/s25 m/s - -确定入口截面确定入口截面A A，入口宽度，入口宽度b b和高度和高度h h - - 确定各部分几何尺
17、寸确定各部分几何尺寸 6.6.旋风除尘器的设计旋风除尘器的设计（续）（续）旋风除尘器的比例尺寸旋风除尘器的比例尺寸尺寸名称XLP/AXLP/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）
18、15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）6.6.旋风除尘器的设计旋风除尘器的设计（续续）也可选择其它的结构，但应遵循以下原则也可选择其它的结构，但应遵循以下原则 为为防防止止粒粒子子短短路路漏漏到到出出口口管管，hs，其其中中s为为排排气气管管插插人深度；人深度；为避免过高的压力损失，为避免过高的压力损失，b（Dde e）/2；为保持涡流的终端在锥体内部，（为保持涡流的终端在锥体内部，（H+ +L）3D3D；为利于粉尘易于滑动，锥角为利于粉尘易于滑动，锥角7 7o o
19、8 8o o；为获得最大的除尘效率，为获得最大的除尘效率，de e/ /D0.40.40.50.5，（H+ +L）/ /de e881010； s/ /de e11；6.6.旋风除尘器的设计旋风除尘器的设计 已已知知烟烟气气处处理理量量Q=5000m3/h，烟烟气气密密度度=1.2kg/ m3，允允许许压压力力损损失失为为900Pa。若若选选用用XLP/B型型旋旋风风除尘器，试求其主要尺寸。除尘器，试求其主要尺寸。解：解： 根据表根据表1，5.8 参考参考XLP/B品系列；取品系列；取D=700mm，CLT/A型旋风除尘器型旋风除尘器CLT/ACLT/A型旋风除尘器的除尘效率为型旋风除尘器的除
20、尘效率为 8O% -98%; 8O% -98%;进风风速为进风风速为 12- 12-18m/s;18m/s;阻力阻力:x:x型为型为 860-195OPa, Y 860-195OPa, Y型为型为 740-174OPa, 740-174OPa,CLT/ACLT/A型除尘器的分类型除尘器的分类 CLT/ACLT/A型单筒旋风除尘器气体和蜗壳可做成左旋和右旋两种形型单筒旋风除尘器气体和蜗壳可做成左旋和右旋两种形式式; ;出风口方式分出风口方式分X X型、型、Y Y型两种，型两种，X X型为水平出风，被处理的气体型为水平出风，被处理的气体经蜗壳排出，经蜗壳排出，Y Y型为上部出风，蜗壳直接与风管相接
21、即可。型为上部出风，蜗壳直接与风管相接即可。(2)CILT/A(2)CILT/A型型双筒双筒旋风除尘器的出风方式为旋风除尘器的出风方式为X X型、型、Y Y型两种，型两种，X X型为型为水平出风，被处理气体经蜗壳汇集后排出，水平出风，被处理气体经蜗壳汇集后排出，Y Y型为上部出风，气型为上部出风，气体经集风帽汇集排出。体经集风帽汇集排出。CLT/ACLT/A型型三筒三筒旋风除尘器只有旁侧进风一种形式，分左旋、右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，出风方式为旋两种进风位置，出风方式为 X X型、型、Y Y型两种型两种 。CLT/ACLT/A型型四筒四筒旋风除尘器由相反方向的
22、两对旋风筒体和蜗壳组旋风除尘器由相反方向的两对旋风筒体和蜗壳组合而成，只有一种进风位置合而成，只有一种进风位置 ( (正中进风正中进风) )，出风方式分，出风方式分X X型、型、Y Y型型两种。两种。 CLT/A CLT/A型型六筒六筒旋风除尘器由相反方向的三对旋风筒体和蜗壳组旋风除尘器由相反方向的三对旋风筒体和蜗壳组合而成，只有一种进风位置合而成，只有一种进风位置 ( (正中进风正中进风) )，出风方式分，出风方式分X X型、型、Y Y型型两种。两种。CLT/A型旋风除尘器型旋风除尘器XLP型旁路式旋风除尘器的分类型旁路式旋风除尘器的分类XLPXLP型旁路式旋风除尘器比一般旋风除尘器进气口位
23、置低，使在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，这样有害于除尘效率的二次气流，变成有离室引至锥体部分，这样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，使进旁路分离室设计成螺旋形，使进入入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。尘化现象。按按XLPXLP型旁路式旋风除尘器出风方式分类。型旁路式旋风除尘器出风方式分类。
24、X X型型( (水平出风，吸水平出风，吸出式除尘器位于风机吸人侧，并带有出口蜗壳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，一般用于负压操作操作;Y;Y型型( (上部出风，压上部出风，压入入式除尘器位于风机压式除尘器位于风机压入入侧侧) )，一般用，一般用于正压或负压操作。于正压或负压操作。 按回旋方向可分为右回旋按回旋方向可分为右回旋S S型和左回旋型和左回旋N N型两种，两型号除尘型两种，两型号除尘器有四种组合型式器有四种组合型式(XN(XN、XS, YNXS, YN、YSYS型型) )。 按螺旋形旁路分离室分类。按螺旋形旁路分离室分类。XLP/AXLP/A呈半螺旋形，外
25、形呈双锥体呈半螺旋形，外形呈双锥体;XLP/B;XLP/B呈全螺旋形，具有较小圆锥角的单锥体，锥体较长。试呈全螺旋形，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验证明在同样条件下A A型效率高于型效率高于B B型，同时型，同时A A型阻力大于型阻力大于B B型，型，B B型比型比A A型结构简单，质量小。型结构简单，质量小。 按筒体直径分类，有按筒体直径分类，有300mm,420mm,540mm,700mm,820mm,940mm,1060mm300mm,420mm,540mm,700mm,820mm,940mm,1060mm等等1515种形式种形式. .XLP型旁路式旋风除尘器型旁路式旋风除尘器
