大气污染控制工程-.pptx

1 1第六章第六章 除尘装置除尘装置 教学内容教学内容:1.1.机械除尘器机械除尘器2.2.电除尘器电除尘器3.3.湿式除尘器湿式除尘器4.4.过滤式除尘器过滤式除尘器5.5.除尘器的选择与发展除尘器的选择与发展2 2 第六章第六章 除尘装置除尘装置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 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。建议学时数：建议学时数：6-8学时学时 3 3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（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4 41 机械除尘器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：作用使颗粒物与气体分离的装置，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 5 5一、重力沉降室一、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 6 6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7 7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定定律律预预示示的的大大，需需修修正正。故故dp5m的尘粒：的尘粒：us=cusc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8 81.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9 91.层流式重力沉降室层流式重力沉降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10101.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，工程上一般由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分用分 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 11111.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12121.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.隔隔板板13132.湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室湍流模式湍流模式1假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气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流方向的每个断面上粒子完全混合宽度为宽度为W、高度为、高度为H和长度为和长度为dx的捕集元，假定气体流过的捕集元，假定气体流过dxdx距离的时间内，边界层距离的时间内，边界层dy内粒径为内粒径为dp的粒子都将沉降而的粒子都将沉降而除去除去14142.湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室粒子在微元内的停留时间粒子在微元内的停留时间被去除的分数被去除的分数对上式积分得对上式积分得边界条件：边界条件：得得因此，其分级除尘效率因此，其分级除尘效率15152.湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室湍流模式湍流模式2完全混合模式完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全，即沉降室内未捕集颗粒完全混合混合单位时间排出：单位时间排出：（为除尘器内粒子浓度，均为除尘器内粒子浓度，均一）一）单位时间捕集：单位时间捕集：总分级效率总分级效率 siniusLW16162.湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室三种模式的分级效率均可用三种模式的分级效率均可用 归一化归一化对对Stokes颗粒，分级效率与颗粒，分级效率与dp成正比成正比17173.重力沉降室优缺点重力沉降室优缺点重力沉降室的优点重力沉降室的优点结构简单结构简单投资少投资少压力损失小（一般为压力损失小（一般为50100Pa）维修管理容易维修管理容易缺点缺点体积大体积大效率低效率低仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子较重的粒子18184.4.重力沉降室的设计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上尘粒和气流速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。向上尘粒和气流速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。（1 1）沉降时间和（最小粒径时的）沉降速度）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，气气流在沉降室内的停留时间流在沉降室内的停留时间t（）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：19194.4.重力沉降室的设计重力沉降室的设计2020将将 代入代入 ，可求出，可求出沉降室能沉降室能100%100%捕集的最捕集的最小粒径小粒径d dminmin 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 4.重力沉降室的设计重力沉降室的设计2121（2 2）沉降室尺寸）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/s2222（3 3）设计要求）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.2323二、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 2424二、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2525二、惯性除尘器二、惯性除尘器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2626设备示意图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，净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集捕集1020m以上的粗颗粒以上的粗颗粒压力损失压力损失1001000Pa冲击式冲击式反转式反转式2727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,即即满满足足要要求求，否否则则按按要要求求重重新新计计算。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。6060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的型号规格。需的型号规格。6.旋风除尘器的设计旋风除尘器的设计6161尺寸比例尺寸比例1 1筒筒体体直直径径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器。2 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。62623排排气气管管：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。经验取经验取h)De或稍低于入口管底部。或稍低于入口管底部。4筒体筒体L1、锥体锥体L2：L1=（1.4-2.0）D L2=（2.0-3.0）D L1+L25D（3-4）D L1/L21.5/2.5较宜。较宜。5圆锥角圆锥角：一般取一般取20-306排尘口直径排尘口直径Dc：Dc=(0.25-0.5)D0，一般一般Dc70mm63636.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 121225 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 -确定各部分几何尺寸确定各部分几何尺寸 6464CLT/A型旋风除尘器6565XLP型旁路式旋风除尘器型旁路式旋风除尘器66666.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尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口宽度，入口宽度，b入口高度，入口高度，h筒体直径，筒体直径，D上上3.85b下下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直径，排出筒直径，de上上0.6D下下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度，筒体长度，L上上1.35D下下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，锥体长度，H上上0.50D下下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直径，灰口直径，d10.296D0.43D0.3D0.145D进口进口速度速度为右为右值时值时的压的压力损力损失失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）67676.6.旋风除尘器的设计（续）旋风除尘器的设计（续）旋风除尘器的设计（续）旋风除尘器的设计（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 o8 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；68686.6.旋风除尘器的设计（续）旋风除尘器的设计（续）旋风除尘器的设计（续）旋风除尘器的设计（续）P P177177【例例6-26-2】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，允允许压力损失为许压力损失为900Pa。若选用若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。型旋风除尘器，试求其主要尺寸。解：由式（解：由式（6 626）根据表根据表61，5.8 v1 的计算值与表的计算值与表53的气速与压力降数据一致。的气速与压力降数据一致。参考参考XLP/B品系列；取品系列；取D=700mm，6969小结小结一一、重力沉降室、重力沉降室设计要求设计要求1保保证证粉粉尘尘能能沉沉降降，L足足够长；够长；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时间。的时间。3能能100%沉沉降降的的最最小小粒径粒径 二、旋风除尘器的设计步二、旋风除尘器的设计步骤：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。7070治理大气污染刻不容缓7171作业作业P243 6.16.4（提示：需要对沉降速度做肯宁汉修正）、（提示：需要对沉降速度做肯宁汉修正）、6.5 （提示：利用（提示：利用 ，求出分，求出分割粒径，然后用分级效率公式来求出分级效率，割粒径，然后用分级效率公式来求出分级效率，最后由分级效率求总效率最后由分级效率求总效率 6.8