4颗粒物的治理1

第二节重力沉降法•沉降速度•重力沉降设备-重力沉降室1.重力沉降室2.重力沉降室的设计重力沉降室•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，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降•层流区：雷诺数Rep1，对球形粒子而言：••当介质为空气时ρpρ则有：•由上式可见us,若dp小，则us就小，故小颗粒就难分离。smgdupps/182smgdupps/1822pd重力沉降室•沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q•气流在沉降室内的停留时间•在t时间内粒子的沉降距离•该粒子的除尘效率0/LWHtLvQ0vsu0sscsuLuLWHhutvQ0()cssichuLuLWhHHvHQ1.0()ichH•提高沉降室效率的主要途径：–降低沉降室内气流速度–增加沉降室长度–降低沉降室高度•沉降室内的气流速度一般为0.2～2.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度•多层沉降室：使沉降高度减少为原来的1/（n+1），其中n为水平隔板层数•考虑清灰的问题，一般隔板数在3以下多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板QnLWUHvnLUnHhssci)1()1()1/(0重力沉降室优缺点•重力沉降室的优点–结构简单–投资少–压力损失小（一般为50～130Pa）–维修管理容易;可处理高温烟气•缺点–体积大–效率低(75µm以上)–仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子重力沉降室的设计•假设通过重力沉降室断面的水平气流的速度v0分布是均匀的，呈层流状态；•入口断面上粉尘分布均匀（即每个颗粒以自己的沉降末端速度沉降，互不影响）；•在气流流动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。（1）沉降时间和沉降速度尘粒的沉降速度为us，沉降室的长、宽、高分别为L、W、H，要使沉降速度为us的尘粒在沉降室内全部去除，气流在沉降室内的停留时间t（）应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗的时间（），即：scuHt0VLtsuHVL0LHV0000usWLusV0WH净气重力沉降室的设计（2）沉降室尺寸•先按算出捕集尘粒的沉降速度us，•假设沉降室内的气流速度V0和沉降室高度H（或宽度W），而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。•Q=WHV0=WLus(Q为处理气流量，m3/s)•沉降室长度：•沉降室宽度：182gdupps0VuHLs0HVQW（3）设计的主要内容：根据粒径dp算出1）us；2）初步确定了V0、H，根据求长度L。3）根据进气量Q求宽度W，Q=V0WH.0VuHLs第三节惯性除尘•惯性除尘的原理•惯性除尘器冲击式反转式•惯性除尘器机理–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作用，使其与气流分离。惯性除尘器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惯性除尘装置a单级型b多级型惯性除尘器–反转式－改变气流方向捕集较细粒子反转式惯性除尘装置a弯管型b百叶窗型c多层隔板型说明：颗粒的直径及密度越大、气速越大、气体转折的曲率半径越小，则除尘效果越好，但阻力也随之增大。挡板尘灰惯性分离器组设备示意图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（50-70%）一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集20～30µm以上的粗颗粒压力损失150～700Pa冲击式反转式迷宫式离心力除尘•离心沉降速度•离心力除尘器旋风除尘器旋流除尘器离心沉降：依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。惯性离心力场与重力场的区别重力场离心力场力场强度重力加速度gut2/R方向指向地心沿旋转半径从中心指向外周Fg=mgRumFtC2作用力一、离心沉降速度1、离心沉降速度ur与颗粒在重力场中相似，颗粒在离心力场中也受到三个力的作用，即惯性离心力、向心力和阻力。惯性离心力=Rudts236向心力=Rudt236阻力=2422rud三力达到平衡，则：Rudts236Rudt23602422rud平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是此位置上的离心沉降速度。Rudutsr342阻力系数：层流时eR24Rudutsr2218同一颗粒在同一种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值为：cTtrKgRuuu2比值Kc就是粒子所在位置上的惯性离心力场强度与重力场强度之比称为离心分离因数。例如；当旋转半径R=0.4m，切向速度ur=20m/s时，求分离因数。1022gRuKTc•旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。•用来分离粒径大于5～10μm以上的颗粒物。工业上已有100多年的历史。•特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。•缺点：压力损失较大，动力消耗也较大，效率85%左右，捕集5μm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。旋风除尘器普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度旋风除尘器内气流与尘粒的运动到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出常见旋风分离器的形式1）进口方式切向进口：切向进口方式结构简单，较常用。旋风分离器切向进口B螺旋面进口：结构复杂，设计制造不方便。蜗壳形进口：结构简单，减小阻力。轴向进口：常用于多管式旋风分离器。a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式（2）按气流组织分为回流式、直流式等（3）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常见的多管除尘器有回流式和直流式两种回流式多管旋风除尘器多级旋风分离器旋风除尘器•切流式旋风除尘器结构如图6-13所示，分为蜗壳进口旋风除尘器[见图6-13(a)]螺旋面进口旋风除尘器[见图6-13(b)]狭缝进口旋风除尘器[见图6-13(c)]狭缝进口旋风除尘器按二次风引人方式分为切流式[见图6-13(d)〕和轴流式[见图6-13(e)]•轴流式旋风除尘器按气体在旋风除尘器内的流动情况分为轴流反转式[见图6-13(f)]轴流直流式[见图6-13(g)]•将排出气体中含尘浓度较大部分(或干净气体)以二次风的形式再导回旋风除尘器就变成龙卷风旋风除尘器,龙卷风旋风除尘器按二次风导入方式分为切流二次风[见图6-13(h)轴流二次风[见图6-13(i)].旋风除尘器性能指标：（1）分离效率η总效率粒级效率1210CCCiiiiCCC121旋风除尘器的压力损失•压力损失（压降）：由气体流经器内时的膨胀、压缩、旋转、转向及对器壁的摩擦而消耗的能量表6-1局部阻力系数旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ5.36.58.05.82in12PVρ：气体的密度,kg/m3Vin：气体入口速度，m/s：局部阻力系数除尘器型号代号统一编制识别方法（网查）•1、第一位字母表示除尘器按工作原理的分类，暂分下列四类。•旋风式-X（旋XUAN）、湿式-S（湿SHI）、过滤式-L（滤LV）、静电式-D（电DIAN）•2、第二位、第三位字母以表示除尘器的构造形式特点为主，为避免同其他除尘器的型号重复，必要时也可以包括或表示工作原理方面的特点。型号代号一般不多于三位字母，如二位字母能表示清楚的就不用第三位，个别情况需要第四位表示不同用途时，可用斜线隔开，后加第四位。例如同一型式的除尘器，本来用于工业通风，后经部分修改又用于锅炉烟气除尘时，则采用斜线后家“G”字（锅GUO）的办法以示区别。但原为锅炉烟气设计的除尘器不必再加斜线及第四位了。•3、代号字母举例。构造形式方面：•L-立式（立LI）、W-卧式（卧WO）、T-筒式（筒TONG）、•S-双级（双SHUANG）、C-长锥体（长CHANG）、P-旁路（旁BANG）•工作原理方面：P-平旋（平PING）、M-水膜（膜MO）G-多管（管GUAN）、K-扩散（扩KUO）、Z-直流（直-ZHI）。•4、形式代号举例主要是为了说明编制办法，型号不作定论。具体型号应在修编•过程中协商确定。•1）、XLG型立式多管除尘器（原称CLG）：X-旋风、L-立式、G-多管。•2）、XWG型式多管除尘器：X-旋风、W-卧式、G-多管。•3）、XLK型扩散式钻风除尘器（原称GLK型）：X-旋风、L-立式、K-扩散•4）、XLP型旋风除尘器（原称CLP型）X-旋风、L-立式、P-旁路。XLP/G型旋风除尘器：G-锅炉烟气用•5）、SCJ型冲击式除尘器机组：S-湿式、C-冲激、J-机组•6）、SWM型卧式旋风水膜除尘器：S-湿式、W-卧式、M-水膜•7）、LMC72型脉冲袋式除尘器（原称MC型）：L-过滤式、MC-脉冲、72-袋数•8）、XPW型平旋除尘器（原称PW型）：X-旋风、PW-水平涡旋•9）、XSW型旋风除尘器（原型DG型）;X-旋风、S-双级、W-卧式。•旋风除尘器的其他操作因素对压力损失的影响－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影响旋风除尘器技术性能的因素1.气流和粉尘的性质在一定范围内提高进口气流速度，可以使除尘效率提高，烟气处理量增加；但不宜过大，过大会使压力损失急剧上升，并且加剧粉尘的返混，从而导致效率下降。2.筒体直径D在相同的旋转速度下，筒体的直径越小，除尘效率越高。但筒体直径小，处理风量也小，并且容易引起粉尘堵塞。3.排气管直径de减小排气管直径可以减小内旋流直径，有利于提高除尘效率，但过小亦会增加出口阻力。一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D。4.筒体和锥体高度锥体适当加长，对提高除尘效率有利特征长度（naturallength）-亚历山大公式旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于L。筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。21/3e2.3()DldA5.排尘口直径排尘口直径过小会影响粉尘的沉降而使其被再次带走，同时易被堵塞。6.除尘器底部的严密性排灰口的严密程度是保证除尘效率的重要因素。排灰口处的负压较大，稍不严密，都会产生较大的漏风，已沉集下来的粉尘必被上升气流带出排气管。漏风率为5%，可使除尘效率降低50%，漏风率达10%，效率几乎等于零。排灰口的严密性应由闭风器严格控制。（2）比例尺寸对性能的影响比例变化性能趋向投资趋向压力损失效率增大旋风除尘器直径降低降低提高加长筒体稍有降低提高提高增大入口面积（流量不变）降低降低——增大入口面积（速度不变）提高降低降低加长锥体稍有降低提高提高增大锥体的排出孔稍有降低提高或降低——减小锥体的排出孔稍有提高提高或降低——加长排出管伸入器内的长度提高提高或降低提高增大排气管管径降低降低提高•一般而言，粗短形的旋风除尘器，阻力较小，适用于处理风量大、净化效率要求不高或作为初级除尘的场合；•细长形旋风除尘器，除尘效率较高，阻力大，运行费用也高。6.旋风除尘器的设计旋风除尘器的选型一般选用计算法和经验法。计算法：①由入口浓度c0，出口浓度ce（或排放标准）计算除尘效率η；②选结构型式；③根据选用的除尘器的分级效率ηd（分级效率曲线）和净化粉尘的粒径频度分布f0，计算ηT,若ηTη,即满足要求，否则按要求重新计算；④确定型号规格；⑤计算压力损失。经验法：①计算所要求的除尘效率η；②选定除尘器的