《大气污染控制工程》教案第六章(最新整理)

第六章除尘装置
从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置或除尘器。根据主要除尘机理,目前常用的除尘器可分为:(1)机械式除尘器;(2)电除尘器;(3)袋式除尘器(4)湿式除尘器等。
近年来为提高对微粒的捕集效率,陆续出现了综合几种除尘机制的一些新型除尘器,如通量力/冷凝(FF/C)洗涤器,高梯度磁分离器、荷电袋式过滤器、荷电液滴洗涤器等。
下面分别介绍几种常用除尘装置的工作原理。
第一节机械式除尘器
机械式除尘器通常指利用质量力(重力、惯性力和离心力等)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等。
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起置,它的结构如图6-1 所示。含尘气流进入重力沉降室后,由于扩大了流动截面积而使气体流速大大降低.使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。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
图6-1 简单的重力沉降室
沉降室设计的简单模式的假定是在沉降室内气流为校塞流,流动状态保持在层流范围内,颗粒均匀地分布在烟气中。粒子的运动内两种速度组成。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独立沉降,在烟气流动方向,粒子和气流具有相同的速度。图6—2 是这种沉降室纵截面的示意图。
图6-2 层流式重力沉降室纵断面图
假定粒子沉降运动处于斯托克斯区域,则重力沉降室能100%捕集的最小粒子直径为
2.湍流式重力沉降室
重力沉降室设计的另一种模式是假定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。图6-3 为湍流式重力沉降室内粒子分离示意图。
图6-3 湍流式重力沉降室粒子分离示意图
降低沉降室内气体流速,降低沉降室高度和增加沉降室长度,可提高粉尘的沉降效率。为提高沉降室沉降效率和容积利用率,从降低高度出发,出现了设有多成水平隔板的多层沉降室;从增大长度出发,设计出带有多块垂直挡板的沉降室。
沉降室适用于净化密度大,颗粒粗的颗粒,特别是磨损性很强的粉尘。它能捕集50 微米以上的尘粒,而不宜捕集20 微米以下的尘粒,其缺点是体积大,沉降效率低。因此只能作为高效除尘的预除尘装置,
除去大于50 微米的尘粒。但因其结构简单,投资少,维护管理容易及压力损失少等优点,仍有一定应用。
二、惯性除尘器
1.机理
惯性除尘器是使气流冲击在挡板上,气流方向发生急剧转变,借助尘粒本身的惯性作用,使其气流发生分离的装置。
2.结构形式
惯性除尘器根据其结构形式可分为碰撞式和回转式两类。冲击力是靠气流中的粒子冲击挡板捕集较粗的粒子,如图6-4 所示。含尘气流撞击到挡板上后,粉尘失去惯性力,而靠重力作用沿挡板落下。回转式(反转式)是靠改变气流流动方向而捕集细粒子,如图6-5 所示,含尘气体进入后,粗粉尘靠惯性力冲入下部灰斗中,而气体和惯性较小的细粉尘,则发生急剧转弯穿过挡板,经出口排出。
图6-4 冲击式惯性除尘装置
(a)单极型(b)多级型
图6-5 反转式惯性除尘装置
(a)弯管型(b)百叶窗型(c)多层隔板型
3.应用
惯性除尘器的气流速度越高,气流方向转变角度越大,转变次数越多,净化效率就越高,压力损失也越大。
惯性除尘器应用于净化密度和粒径较大的金属或矿物粉尘,具备较高除尘效率。对于粘结性和纤维性粉尘,因为堵赛而不宜采用。由于其除尘效率不高,故一般只用于多级除尘中的第一级除尘,捕集10~20 微米以上的粗颗粒。压力损失依形式而定,一般为100~1000Pa.
三、旋风除尘器
旋风除尘器是使气流作旋转运动,颗粒受到离心力作用而与气体分离的装置。由于其结构简单、分离效率较高,在工业上获得广泛的应用。
1.旋风除尘器的基本原理
旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成。如图6-6 所示。含尘气体
图6-6 普通旋风除尘器的结构及内部气流
沿切线方向进入除尘器后,沿外壁自上而下作旋转运动,形成外涡旋流。当旋转气流的大部分到达锥体底部后,转而向上沿轴心旋转形成内旋流(内漩流与外旋流的方向是相同的),最后通过出口管排出。悬浮在旋流中的尘粒,在逐渐增强的离心力作用下,一面向除尘器壁靠近,然后在重力作用下落入灰斗中,一面随气流旋转向下至气体底,落入灰斗。在外漩流转变为内旋流的锥体底部附近区域称为回流区。在此区将有少量细粉尘被内旋转带走,最后有部分被排出。此外进口气流的少部分沿筒体内壁旋转而上,到达上顶盖后折回沿出口外壁向下旋转到达出口管下端附近被上升的内漩流带走,这部分气流通常称为上漩流。上漩流中的微量细小粉尘被内漩流带走。解决上漩流和回流区中细粉尘的二次返混问题,是设计旋风除尘器时应注意的两个问题。
2.旋风除尘器的除尘效率
(1)分割直径
在旋风除尘器内尘粒的分离沉降,主要取决于尘粒琐受的离心力和径向气流的摩擦阻力。重力和尘粒间的摩擦力等影响较小,可以忽略不计。
(2)除尘效率
3.根据生产实践和理论分析,影响旋风除尘器除尘效率的因素主要有:
磁分离
(1)除尘器的结构形式,即相对尺寸,对除尘效率影响很大。
(2)烟尘的物理性质
气体的密度和粘度,尘粒的大小和比重,烟气含尘浓度等都影响旋风除尘器的效率。
气体密度和粘度增大,效率下降;粉尘的密度和粘度减小,效率明显提高。进口粉尘浓度增大,效率会有所提高,化学影响不大。
(3)操作变量
4.旋风除尘器的压力损失

本文发布于:2024-09-22 11:22:36,感谢您对本站的认可!

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