大气污染控制工程-第四章除尘装置

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1、第四章除尘装置从气体中去除或捕集固体或液体微粒的设备称为除尘装置，或除尘器。根据除尘机理的不同，除尘装置一般可分以下几种类型：（1）机械式除尘器重力沉降室、旋风除尘器和惯性除尘器；（2）洗涤式除尘器喷淋洗涤器、文丘里除尘器、自激式洗涤器、水膜除尘器（3）过滤式除尘器包括袋式除尘器和颗粒层除尘器（4）电除尘器第一节机械除尘器利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。一、重力沉降室通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。含尘气流通过横断面比管道大得多的沉降室时，流速大大降低，使大而重的尘粒以其沉降

2、速度us缓慢落至沉降室低部。设计重力沉降室的模式有层流式和湍流式两种。1.层流式重力沉降室假设沉降室内气流为柱塞流，流速为v0(m/s),流动状态保持在层流范围内，颗粒均匀地分布在烟气中。粒子的运动由两种速度组成。在垂直方向，忽略气体的浮力，仅在重力和气体阻力的作用下，每个粒子以其沉降速度us(m/s)独立沉降，在烟气流动方向，粒子和气流具有相同的速度。设沉降室的长、宽、高分别为L、W和H,处理烟气量为Q(m3/s),气体在沉降室内停留时间为t=L/v0=LWH/Q在时间t内，粒径为dp的粒子的沉降距离为：对于粒径为dp的粒子，只有在高度hc以下进入沉降室才能

3、沉降到灰斗。当hc〈H时，粒子的分级除尘效率为：从该式可以看出，提高沉降室除尘效率的主要途径为，降低沉降室内的气流速度、增加沉降室长度或降低沉降室高度。于是，沉降室的总除尘效率为：该沉降室所能捕集的最小粒径为：v0——气体的流速，m/s；μ——流体的粘度，pa.s湍流式重力沉降室沉降室中气流为湍流状态，在垂直于气流方向的每个横断面上粒子完全混合，即各种粒径的粒子都均匀分布于气流中。为了确定对粒径为dp的粒子的分级效率，需要寻求沉降室内任意位置x与留在气流中的粒子为dp的粒子数目Np之间的关系。粒径为dp的粒子的分级除尘效率为：重力沉降室的主要优点是：结构简单

4、。投资少，压力损失小（一般为50-130Pa），维修管理容易。但它的体积大，效率低，因此只能作为高效除尘的预除尘装置，除去较大和较重的粒子。二、惯性除尘器1.惯性除尘器除尘机理为了改善沉降室的除尘效果，可在沉降室内设置各种形式的挡板，使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。回旋气流的曲率半径愈小，愈能分离捕集细小的粒子。显然，这种惯性除尘器，除借助惯性力作用外，还利用了离心力和重力的作用。2.惯性除尘器结构型式结构型式多样，可分为以气流中粒子冲击挡板捕集较粗粒子的冲击式和通过改变气流流动方向而捕集较细粒子的反转式。

5、这种设备，沿气流方向设置一级或多极挡板，使气体中的尘粒冲撞挡板而被分离。弯管型和百叶窗型反转式除尘装置和冲击式惯性除尘装置一样都适于烟道除尘，多层隔板型的塔式除尘装置主要用于烟雾的分离。3.惯性除尘器的应用一般惯性除尘器的气流速度愈高，气流方向转变角度愈大，转变次数愈多，净化效率愈高，压力损失也愈大。惯性除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘的除尘效率较高；对于粘结性和纤维性粉尘，则因易堵塞而不宜采用。由于惯性除尘器的净化效率不高，故一般只用于多级除尘中的第一级除尘，捕集10-20m以上的粗尘粒。压力损失依型式而定，一般为100-1000Pa。三、旋风

6、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。1.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、锥体和排气管等组成。外涡旋：旋转向下的外圈气流；内涡旋：旋转向上的中心气流。气流作涡旋运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，达到外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰头。气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压力下降，一部分细小的尘粒沿筒壁旋转向上，达到顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后到达排出管下端附近被上升的内涡旋带走并从排出管排出，这股旋转气流称上涡旋。对旋风除尘器内气流运动的测定发现，实际气流除切向和轴向运动外，还有径向运动。

7、在外涡旋也存在离心的径向运动。通常把内外涡旋气体的运动分解成为三个速度分量：切向速度、径向速度和轴向速度。切向速度是决定气流速度大小的主要速度分量，也是决定气流质点离心力大小的主要因素。根据涡旋定律，外涡旋的切向速度vT反比于旋转半径R的n次方n，称为涡旋指数。D为旋风除尘器直径，m;T为气体的温度，k。内旋涡的切向速度正比于旋转半径R，比例常数等于气流的旋转角速度，于是因此，在内、外旋涡交界园柱面上，气流的切向速度最大。实验测量表明，交界园柱面直径d0=(0.6-1.0)de(de是排气管直径）。旋转气流的径向速度根据塔林登（TerLinden)测量的结果

8、，可近似认为外旋涡气流均