大氣污染控制工程除塵技術及裝置PPT課件

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1、第 三 章 除 塵 技 術 及 裝 置 本 章 要 點 掌 握 顆 粒 的 粒 徑 及 粒 徑 分 布 、 粉 塵 的 物 理 性 質 、 凈 化 裝 置 的 性能 、 顆 粒 捕 集 的 理 論 基 礎 。 掌 握 機 械 式 除 塵 ： 重 力 沉 降 室 ， 旋 風 除 塵 器 捕 集 原 理 、 壓 力 損 失及 除 塵 效 率 旋 風 除 塵 器 的 分 類 及 典 型 結 構 ， 選 型 設 計 。 掌 握 過 濾 式 除 塵 ： 袋 式 除 塵 器 的 基 本 原 理 ， 濾 料 ， 結 構 型 式 和 性能 ， 影 響 除 塵 效 率 的 因 素 ， 壓 力 損 失 ， 選 型

2、 設 計 。 掌 握 電 除 塵 ： 除 塵 過 程 及 荷 電 機 理 ， 驅 進 速 度 與 捕 集 效 率 ， 影 響電 除 塵 效 率 的 因 素 ， 電 除 塵 器 基 本 結 構 型 式 及 選 用 。 一 .除 塵 技 術 基 礎 1 .粉 塵 的 物 理 性 質 密 度 ： 堆 積 密 度 其 中 ： 為 真 密 度 比 表 面 積 ： m2/m3或m2/kg 1b p p 23pv pa n dS n d 以 質 量 為 基 準 定 義 的 比 表 面 積 為 粉 塵 的 浸 潤 性 若 粉 塵 的 含 水 量 為 mW(g)， 干 粉 塵 質 量 為 md(g)， 則 粉

3、塵 的 含 水 率w(%)定 義 為 ： 粉 塵 的 荷 電 性 及 導 電 性 粉 塵 導 電 3 2( / )w p p paS n d n d 1 0 0 % ww dmw m m 容積導電 表面導電 比 電 阻 粉 塵 的 粘 附 性 ： 粉 塵 彼 此 相 互 附 著 粉 塵 的 安 息 角 與 滑 動 角 爆 炸 性 ： 可 燃 性 懸 浮 物 在 一 定 的 濃 度 范 圍 內 會 導 致 化 學 爆 炸 2.粉 塵 粒 徑 及 粒 徑 分 布 單 一 粒 徑 Vj 1 / 24 pA Ad 單 一 粒 徑 投影徑 長徑 短徑定向粒徑dF 定向面積等分徑dM 幾何當量徑 等投影面

4、積徑dA: 等體積徑 dV 1 / 36 pV Vd 等表面積徑 dS 1 / 2ps Sd 體積表面積平均徑 6 p e pVd S物理當量徑 空氣動力直徑 da斯托克斯直徑 /沉降直徑 dst篩分粒徑：20m 12mm。 空 氣 動 力 直 徑 da 指 與 被 測 粒 子 在 空 氣 中 的 終 端 沉 降 速 度 相 同 、 密 度 為1(g/cm3)的 球 的 直 徑 ， 其 單 位 用 m(g/cm3)1/2。 斯 托 克 斯 直 徑 /沉 降 直 徑 dst 18( ) pst P ud g 平 均 粒 徑 g l s v sl vs md d d d d d d 3.粒 徑 分

5、 布 (1)粒 徑 分 布 的 表 示 方 法 相 對 頻 數 （ 或 頻 率 ） 分 布 D（ %） 頻 度 分 布 f（ %/ m） （ % m -1） 0 1 0 0 %mD m 100%D PDf d Pd Df d d 篩 上 累 計 分 布 R（ %） 篩 下 累 計 分 布 m a x m a xP Pd d Pd dR D f d m i n m i nP Pd d Pd dD D f d 1D R 眾 徑中 位 徑 （ 2） 分 布 函 數 正 態(tài) 分 布 (高 斯 分 布 )頻 率 密 度 函 數 為 ： 221 0 0( ) ex p 22 P PP d df d 對 數

6、 正 態(tài) 分 布 函 數 為 ： 式 中 dg是 幾 何 平 均 粒 徑 ， 并 等 于 中 位 徑 d50； g是 幾 何 標 準 差 ， 有 粒 徑 分 布 遵 從 對 數 正 態(tài) 分 布 ， 則 以 質 量 、 個 數 和 表 面 積 表 示 的 粒 徑 分 布 ， 皆 遵從 對 數 正 態(tài) 分 布 。 在 對 數 概 率 紙 上 代 表 這 三 種 分 布 的 直 線 互 相 平 行 。 22ln ln100ln expln 2 2 lnP gP g gd df d 1 / 21 5 . 8 7 %8 4 . 1 3 % Pg Pd Rd R 25 0 5 0 e x p ( 3 ln

7、 )gd d 、 、 分 別 是 以 粒 子 的 質 量 、 個 數 和 表 面 積 表 示 的 對 數 正 態(tài) 分 布 的 中 位 徑 。 長 度 平 均 粒 徑 表 面 積 平 均 粒 徑 體 積 平 均 粒 徑 積 平 均 粒 徑 250 50 exp(0.5 ln )gd d 50d 50d 5 0d 5 0d 2 1 5 0 e x p ( 0 .5 ln )gd d 25 0 e x p ( ln )s gd d 25 0 e x p (1 .5 ln )v gd d 2 50 exp(2.5 ln )vs gd d )ln5.0exp( 25050 gdd 例 3 1 某 粉 煤

8、 燃 燒 產 生 的 飛 灰 的 粒 徑 分 布 遵 從 對 數 正 態(tài) 分 布 ， 當 以 質 量 表 示 其 粒 徑 分 布 時 ， 中 位 徑 為 21.5 m，dp（ D=15.87%） =9.8 m。 試 確 定 以 及 個 數 表 示 時 對 數 正 態(tài) 分 布 函 數 的 特 征 值 和 算 術 平 均 粒 徑 。 解：對數正態(tài)分布函數的特征數是中位徑和幾何標準差。由圖35（圖中橫坐標是對數坐標）得，所以， 19.28.9 5.21%87.15( ）Dd dp gg 由于對數正態(tài)分布以個數和質量表示的幾何標準差相等，故即為以個數表示的幾何標準差。 由式（328）得以個數表示的中位

9、徑 m 由式（330）的算術平均粒徑 m 4.3)19.2ln3exp( 5.21 250 d 62.4)19.2ln5.0exp(40.3 21 d 羅 辛 拉 姆 勒 分 布 (R-R分 布 ) 適 用 于 破 碎 、 研 磨 、 篩 分 過 程 中 產 生 的 細 粒 子 及 分 布 很 廣 的 各 種 粉 塵 5 0( ) 1 0 0 ex p 0 .6 9 3 npp dR d d 4.除 塵 裝 置 的 性 質（ 1） 總 捕 集 效 率 入 口 氣 體 流 量 為 Qi（ m3/s） ， 污 染 物 濃 度 為 Ci(g/m3)， 污 染 物 流 入 量 為 Si （ g/s）

10、； 凈 化 裝 置 的 出 口對 應 Qo （ m3/s） ， So（ g/s） ,Co(g/m3)。 若 凈 化 裝 置 捕 集 的 污 染 物 的 量 為 Sc（ g/s） ， 則 有 總 捕 集 效 率 ： 100% (1 ) 100%c oT i iS SS S (1 ) 100%o oT i iC QC Q (1 ) 100%oN oN T iN iNC QC Q (1 ) 100%oNT iNC kC 換算成標準態(tài)漏風情況 分 別 為 第 1， 2， ， n個 除 塵 器 的 除 塵 效 率 。 (2)分 級 捕 集 效 率 粉 塵 流 量 為 （ g/s） ,則 粒 徑 為 范

11、圍 內 的 顆 粒 的 分 級 效 率 為 （ ） 。 其數 學 表 達 式 為 若 以 （ g/s） 表 示 在 范 圍 內 的 出 口 粉 塵 流 量 ， 則 粒 徑 為 范 圍 內 的 顆 粒 的 分 級通 過 率 為 1 21 (1 )(1 ) (1 ) 100%T n 1 2 iSd 1 0 0 % cd iSS oS pd 除 塵 器 總 效 率 和 分 級 效 率 的 關 系 式 其 中 ， 是 相 對 頻 數 （ 3） 除 塵 裝 置 的 壓 力 損 失 100% 100% 1o i cd di iS S SP S S ( )1nT d i d ii R iR 22g uP （

12、4） 除 塵 裝 置 的 分 類 及 其 性 能 比 較 二 .機 械 式 除 塵 器 1.重 力 沉 降 室 特 性 ： 構 造 簡 單 、 造 價 低 、 耗 能 小 、 便 于 維 護 管 理 ； 可 以處 理 高 溫 氣 體 （ 煙 氣 溫 度 350 550 ） ； 阻 力 50 130Pa ；除 塵 效 率 40 60 ； 去 除 大 于 40 50 m的 大 顆 粒 ； 作 為 預除 塵 器 使 用 。 分 類 水平氣流沉降室 垂直氣流沉降室 （ a） 屋 頂 式 沉 降 室 擴 大 煙 管 式 沉 降 室 帶 有 錐 型 導 流 器 的 擴 大 煙 管 式 沉 降 室 水 平

13、氣 流 沉 降 室 的 主 要 設 計 計 算 沉 降 室 內 氣 體 流 速 一 般 為 0.2 2m/s。 沉 降 室 的 高 度 (m)應 根 據 實 際 需 要 而 定 。 Q 、 v L H vLt /puHt /0 0tt 要 使 粒 徑 為 dp(m)的 塵 粒 在 沉 降 室 中 全 部 沉 降 下 來 ， 必 須 保 證 即 puHvL / / pL H v u 2 18p p gp gd gu HvQB / m i n 1 8 gp gH vd g L 2 1 8i p gi gd g LH v gL Hvd pg 18min p g因為 id i這種沉降室對各種不同粒徑塵

14、粒 (m)的分級除塵效率 按下式求得 由上式可見，要提高沉降室的捕集效率，可從三個方面入手：(1)降低室內氣體流速v；(2)降低沉降室高度H；(3)增加沉降室長度L。 n塊 隔 板 將 高 度 為 的 沉 降 室 分 為 個 n+1個 通 道 ： 2 118i p gi gd gL nHv m in 18 1gp g Hvd gL n 由上分析得知，多層沉降室的分級效率比單層沉降室的效率高（n+1）倍，而能捕集的最小粒徑比單層沉降室小 倍 )1(1 n沉降室分層越多，除塵效果就越好，但必須使各層隔板間氣流分布均勻。同時，分層越多，清理集灰也越困難。 例 3 3在 設 計 一 個 鍋 爐 煙 氣

15、 重 力 沉 降 室 ， 已 知 煙 氣 量 Q 2800m3/h， 煙 氣 溫 度 ts=150 ， 煙 氣真 密 度 p=2100Kg/m3（ 忽 略 氣 體 密 度 ） ， 煙 氣 粘 度 g=2.4 10-5Pas。 要 求 能 去 除dp 30 m的 煙 塵 。 解 ： 由 式 （ 3 56） 得 取 沉 降 室 內 流 速 為 0.25m/s， 沉 降 室 高 度 為 1.5m， 則 沉 降 室 的 長 度 m 由于沉降室的長度過長，可采用三層水平隔板，即四層沉降室，取每層高m，總高調整為1.6m，則此時所需沉降室的長度為 0428.0102418 81.92100)1030(18

16、18 52622 gppg gppp gdgdu 8.80428.0/25.05.1/ puHvL 34.20428.0/25.04.0/ puHvL 若 取 沉 降 室 長 度 m， 則 沉 降 室 寬 度 為 m 因 此 ， 沉 降 室 的 尺 寸 為 m， 其 能 捕 集 的 最 小 粒 徑 為 也 即 28.6 m,小 于 30 m， 滿 足 要 求 。 由 于 設 置 了 三 層 隔 板 ， 每 層 氣 量 應 為 Q/4， 用 q表 示 ， 則 （ m 3/h） 0.225.0)13(4.03600 2800)1(/ vnHQB 55min 1086.2)13(5.281.9210

17、0 25.06.1105.218118 ngLHvd gp g 7004/28004/ Qq 2.慣 性 除 塵 器 慣 性 除 塵 器 是 使 含 塵 氣 體 沖 擊 在 擋 板 上 ， 氣 流 急 劇 地 改 變 方向 ， 借 助 粉 塵 粒 子 的 慣 性 作 用 使 其 與 氣 流 分 離 并 被 捕 集 的 一種 裝 置 。 對 慣 性 除 塵 器 ， 若 氣 體 在 管 道 內 流 速 為 10m/s， 而 在其 擴 大 部 分 的 流 速 為 1m/s， 則 對 25 30 m以 上 的 塵 粒 ， 除 塵效 率 一 般 可 達 65 85 。 總 的 來 講 ， 慣 性 除 塵

18、 器 的 除 塵 效 率一 般 為 50 70 ， 阻 力 一 般 為 150 700Pa。 由 于 慣 性 除 塵 器的 除 塵 效 率 較 低 ， 一 般 只 作 為 預 除 塵 器 用 。 慣 性 除 塵 器 可 用 于 處 理 高 溫 含 塵 氣 體 ， 能 直 接 安 裝 在 風 道 上 。含 塵 氣 體 在 沖 擊 或 方 向 轉 變 前 的 速 度 越 高 ， 方 向 轉 變 的 曲 率半 徑 越 小 時 ， 其 除 塵 效 率 越 高 ， 但 阻 力 也 隨 之 增 大 。 為 了 提高 效 率 ， 可 以 在 擋 板 上 淋 水 ， 形 成 水 膜 ， 這 就 是 濕 式 慣

19、 性 除塵 器 。 慣 性 除 塵 器 沖擊式結構 反轉式結構 彎管型 百葉窗型 多層隔板塔型 彎管型 百葉窗型 多層隔板塔型 3.旋 風 除 塵 器旋風除塵器是使含塵氣體作旋轉運動，利用離心力作用將塵粒從氣流中分離并捕集下來的裝置。它歷史悠久、應用廣泛、型式繁多、結構簡單、沒有運動部件、造價便宜、維護管理方便，除塵效率一般達85左右， 高效的旋風除塵器除塵效率可達90左右。 逆轉型 結構 單管 多管 組合式 入口流向 軸向入口 逆轉型 正交型 切向入口 直入型 蝸殼型 旋 風 除 塵 器 的 設 計 計 算 壓 力 損 失 壓 力 損 失 系 數 見 P118表 3-11 22g vP 分

20、割 直 徑 1 / 250 92 ( )gc p g ebd N v hHLN e 2/ 0.5250 10.596(0.7) n ngc ng i dd vh D 根據假想圓筒理論 3.014.0 )283/)(669.01(1 TDn 池森龜鶴 5.050 03.5 Ddvh Ad iP gc 旋 風 除 塵 器 的 效 率 12 23(1 )1 exp 2 nii G Q nD 3.014.0 )283/)(669.01(1 TDn g uppi 18 Cd )55.0exp(40.0257.121 ppu ddC ugg 499.0 MRTu 8則除塵器的總效率為 iim 旋 風 除

21、塵 器 的 選 擇 設 計收 集 設 計 資 料 除 塵 器 型 式 的 選 擇計 算 法 經 驗 法 計 算 法 計 算 除 塵 效 率 確定結構型式總除塵效率 定型 壓損確定結構型式入口速度 v 入口面積 定型 經驗法 例 3 4 某 旋 風 除 塵 器 進 口 寬 度 為 b=0.21m， 氣 流 在 旋 風 器 內 旋 轉 4圈 ， 入 口 氣 速 為 15m/s, =1700kg/m3.T=350K,載 氣 為 空 氣 。 試 計 算 旋 風 器 的 分 割 粒 徑 dc50 解 ： 忽 略 空 氣 的 密 度 ， 并 從 有 關 手 冊 中 查 的 空 氣 在 350K 時 的 粘

22、 度 Pas,則 由 式 （ 365） 得 51008.2 g 65.052/150 1092.515417002 12.01008.29)(2 9 vNbd egp gc 例 3 5用 XLP/B-7.0型 旋 風 除 塵 器 凈 化 20 的 含 塵 氣 體 ， 除 塵 器 的 進 口 速 度 為 v=15.2m/s， 粉 塵 的 真 密 度 為 kg/m3，求 該 旋 風 除 塵 器 的 分 割 粒 徑 dc50 。 由 XLP/B型 旋 風 除 塵 器 國 家 標 準 圖 紙 知 ， 該 除 塵 器 的 有 關 參 數 如 下 ： D=0.7m,d=0.42m,h=0.42m,b=0.

23、21m, A=0.0882m2,hi=2.81m。 解 ： 外 旋 流 速 度 分 布 指 數 n由 式 （ 3 69） 計 算未 指 明 載 氣 性 質 ， 近 似 按 空 氣 處 理 ， 20 時 空 氣 的 粘 度 Pas。 由 式 （ 3 68） 得若 按 式 （ 3 70） 計 算 ， 則 得 633.0)283/293)(7.0669.01(1)283/)(669.01(1 3.014.03.014.0 TDn m Ddvhd nnig nc 6 1633.0 633.05.05633.0215.0250 1063.2 7.0 42.081.22.152000 10815.17.0

24、596.0)7.0(596. 可 見 ， 按 式 （ 3 70） 的 計 算 結 果 比 按 式（ 3 68） 的 結 果 大 60 ， 原 因 在 于 兩 式的 推 導 條 件 不 同 。m Ddvh Ad iP gc 6 5.055.050 1024.4 7.081.22.152000 42.00882.010815.103.503.5 三 .濕 式 除 塵 器濕 式 除 塵 器 是 用 水 或 其 他 液 體 與 含 塵 廢 氣 相 互 接 觸 ， 從 而 實 現 分 離 捕 集 粉 塵 粒 子 和 吸 收 有 害 氣 體 的 裝 置 ， 它 主 要 是 利 用液 網 、 液 膜 或 液

25、 滴 來 去 除 廢 氣 中 的 塵 粒 ， 并 兼 備 吸 收 有 害 氣 體 的 作 用 。 濕 式 除 塵 器 具 有 結 構 簡 單 、 耗 用 鋼 材 少 、 投 資低 、 運 行 安 全 等 特 點 ， 已 得 到 廣 泛 應 用 。 優(yōu) 點 ： 效 率 高 可 以 處 理 高 溫 、 高 濕 、 高 比 阻 、 易 燃 和 易 爆 的 含 塵 氣 體 除 塵 、 冷 卻 和 凈 化缺 點 ： 二 次 污 染 有 腐 蝕 性 的 氣 態(tài) 污 染 物 腐 蝕 設 備 不 適 于 憎 水 性 和 水 硬 性 粉 塵 容 易 凍 結 能 耗 大 1.分 類濕 式 除 塵 器 按 能 耗

26、低 能 耗高 能 耗 噴 霧 除 塵 器 水 膜 除 塵 器 文 丘 里 除 塵 器 按 凈 化 機 理 重 力 噴 霧 除 塵 器旋 風 水 膜 除 塵 器貯 水 式 沖 擊 水 浴 除 塵 器板 式 塔 除 塵 器填 料 塔 除 塵 器文 丘 里 除 塵 器機 械 動 力 洗 滌 除 塵 器 主 要 的 濕 式 除 塵 器 的 性 能 和 操 作 范 圍除塵器名稱 氣體流速(m/s) 液氣比(l/m3) 壓 力 損 失(Pa) 分割直徑( m)旋風水膜除塵器文丘里除塵器噴淋除塵器自激噴霧除塵器填料塔除塵器 沖擊式除塵器 154560900.1210200.511020 0.51.50.31

27、.5230.070.15231050 5001500500020000100300800200010002500 0150 1.00.13.03.01.00.2 29p p r ug Ld u CS t D 2.濕 式 除 塵 的 原 理 慣 性 碰 撞 主 要 作 用 : 攔 截 原 理 擴 散 次 要 作 用 : 熱 泳 靜 電 pR LdK D 3.濕 式 除 塵 器 的 除 塵 效 率 濕 式 除 塵 器 的 總 能 量 消 耗 濕 式 除 塵 器 的 總 效 率 值 見 P132表 3-15 tE13 6 0 0 Lt g L g L gQE E E P P Q 1 exp( ) 1

28、 exp( ) OG tN E 濕 式 除 塵 器 分 級 通 過 率 Pd 其 中 ， 空 氣 動 力 直 徑 濕 式 除 塵 器 的 總 通 過 率 空 氣 動 力 分 割 粒 徑 與 實 際 分 割 粒 徑 的 關 系 為 1 exp( )Bd d aP Ad 1 / 2a g p ud d C 00 0m dPP d mm 1/ 250 50 ( )a c p ud d C 70 例36設粉塵的幾何平均粒徑 m( 為空氣動力中位徑)， kg/m3,幾何標準差 ， 要求通過率 。如果使用 的填料塔、篩板塔或者文丘里洗滌器之類的濕式除塵器，在293K和1大氣壓下求其分割粒徑。 解：由圖（3

29、28）查得時得， 則 mA. 先不考慮肯寧漢修正系數，按 計算得 m； 考慮肯寧漢修正系數以后，將小于0.52m。估計 m，帶入（373）中，得，則 1050 ag dd 50ad3000p3g %2P 2B%2P 09.0/ gac dd9.01009.009.0 gac dd 2/1)( upacc Cdd 45.0)36.13( 9.0)( 2/12/1 up acc Cdd 52.0cd48.0cd 36.1uC i o p g yP P P P P P 濕 式 除 塵 器 的 壓 降 在 兩 相 流 動 接 觸 區(qū) 內 的 流 體 阻 力 為 4.各 種 濕 式 除 塵 器 類 型

30、有 立 式 、 臥 式 、 管 式 、 中 央 噴 水 和 同 心 圓 旋 風 水 膜 以 及 斜 棒 式洗 滌 柵 水 膜 除 塵 器 等 。 222 2 1g g L Lp g Lu uP （ 1） 水 膜 除 塵 器 立 式 旋 風 水 膜 除 塵 器 a.CLS型 旋 風 水 膜 除 塵 器 基 本 參 數 ： 入 口 最 大 允 許 濃 度 為 2g/m3 液 氣 比 為 0.1 0.3L/m3(氣 ) 入 口 速 度 一 般 范 圍 為 15 22m s 筒 體 高 度 一 般 不 大 于 5倍 筒 體 直 徑 凈 化 效 率 隨 筒 體 直 徑 減 小 ， 隨 筒 體 高 度 增

31、 加 而 提 高 。 b.麻 石 水 膜 除 塵 器 麻石水膜除塵器主要性能參數表 型號 煙氣量(m3/h) 質量(t) 進口煙氣速度(m/s)15 18 20 22MCLS1.30 MCLS1.60MCLS1.75MCLS1.85MCLS2.50MCLS3.10MCLS4.00 2320027200295003780075600104000108000 2780032600345004530091000125000126000 3090036300394005040010100138700144000 34000395004340055600111000158000 33.341.547.3

32、243.7阻力(Pa) 579 843 1030 1246 麻石水膜除塵器的結構圖 臥 式 旋 風 水 膜 除 塵 器 基 本 參 數 煙 氣 流 速 以 8 18m/s 除 塵 器 的 壓 力 損 失 約 為 300 1000Pa 內 筒 與 外 殼 直 徑 比 以 1:3為 宜 液 氣 比 一 般 為 0.06 0.15L/m3,氣 體 流 量 20 左 右 水 位 高 度 應 以 80 150mm 76 管 式 水 膜 除 塵 器 基 本 參 數 ： 液 氣 比 0.25L/m3 管 束 單 根 長 度 以 不 超 過 2m 自 然 引 風 ： 煙 氣 流 速 3m/s 機 械 引 風

33、： 流 速 可 取 5m/s 78 文 丘 里 除 塵 器 分 類 圓 形 形 狀 矩 形 定 徑 文 氏 管 喉 管 構 造 文 丘 里 除 塵 器 水 霧 化 方 式 調徑文氏管 預霧化不預霧化 供水方式 徑向內噴 徑向外噴 軸向噴霧 溢流供水 基 本 參 數 進 口 管 徑 D1 流 速 取 15 22m/s 出 口 管 徑 D2 流 速 取 18 22m/s 喉 管 截 面 積 與 進 口 管 截 面 積 之 比 1： 4 除 塵 中 喉 管 內 氣 流 速 度 u0 40 120m/s 亞 微 米 的 塵 粒 u0 80 120m/s 凈 化 較 粗 塵 粒 u 0 60 90m/s

34、 氣 體 吸 收 u0 20 30m/s 喉 管 長 度 L0 200 350mm 收 縮 管 的 收 縮 角 1 23 30 擴 散 管 的 擴 散 角 6 7 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 收 縮 管 進 氣 端 的 截 面 積 擴 張 管 出 氣 端 的 截 面 積 1 13 6 0 0tQF u 2 23 6 0 0tQF u 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 喉 管 截 面 積 圓 形 收 縮 管 和 擴 張 管 的 長 度 0 03 6 0 0tQF u 1 0 11 2 2D DL c t g 2 0

35、 22 2 2D DL c t g 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 矩 形 文 丘 里 管 的 收 縮 管 長 度 1 0 11 2 2a a aL c tg 1 0 11 2 2b b bL c t g 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 矩 形 文 丘 里 管 擴 張 管 的 長 度 ， 取 下 列 兩 式 計 算 的 最 大 值 2 0 22 2 2a a aL ctg 2 0 22 2 2b b bL ctg 0.133 2 0.780 00.863 ( / )gP F u L G 文丘里除塵器的除塵效率 海思開斯(Hesketh)經驗公式 木村典夫 202

36、0.42 0.79 / 0.36( / ) 2guP L G L G 200.30.033 3.0 ( / ) 2gHTHT uP R L GR 01 21 e x p ( , )5 5L L Lg gQ u D F S t fQ 文 丘 里 洗 滌 器 通 過 率 5 m以 下 的 粉 塵 粒 子 ,海 思 開 斯 公 式 13 2 20 26.1 10exp p L p ut g d f PCP 1.3(1 4525.3 ) 100%P 噴 淋 除 塵 器 噴 淋 除 塵 器粒徑小粒徑大 逆流噴淋除塵器的效率 橫向錯流噴淋除塵器的效率 自激噴霧除塵器 分類 31 e x p ( )2 L

37、I pg L LQ u HQ D u 31 e x p ( )2 L Ig LQ HQ D 沖 擊 水 浴 除 塵 器 沖 激 式 除 塵 器 除塵器 噴頭 沖激式除塵器 沖激式除塵器 板 式 塔 除 塵 器 四 .電 除 塵 器 優(yōu) 點 ： 1.除 塵 效 率 99 以 上 2.能 耗 低 3.氣 流 阻 力 小 4.耐 高 溫 5.處 理 煙 氣 量 大 缺 點 ： 1.一 次 性 投 資 費 用 高 2.占 地 面 積 較 大 四 .電 除 塵 器 3.除 塵 效 率 受 粉 塵 比 電 阻 等 物 理 性 質 限 制 4.不 適 宜 直 接 凈 化 高 濃 度 含 塵 氣 體 5.對

38、制 造 和 安 裝 質 量 要 求 高 電除塵過程示意圖 （ 1） 原 理 電 暈 放 電 和 氣 體 電 離 空 氣 中 圓 形 極 線 上 的 起 始 電 暈 電 場 強 度 量 的 經 驗 公 式 管 式 電 除 塵 器 內 任 一 點 的 電 場 強 度 ， 起 始 電 暈 電 壓 63 10 ( 0.03 / )cE f a l n / r VE r b a 63 10 0.03 / lnc bV af a a 100 板 式 電 除 塵 器 的 起 始 電 暈 電 壓 adaEV cc ln例37管式電除塵器的放電極電暈線半徑1.0mm，集塵極管式直徑200mm。除塵運行工況：壓力

39、1.0105Pa，溫度為150 。試求該管式電除塵器的起始電暈場強和起始電暈電壓。 101 解：先求 695.0100133.1423 100.1298 5500 PPTT由式（3118），當取 7.0f時，求得起始電暈場強mV afE c /1012.3 001.0/695.003.0695.0(7.0103)/03.0(103 6 66 由式（3120）得起始電暈電壓為VC=3.121060.001ln(0.1/0.001)=14.4103V l nc c dV a E a 工 業(yè) 上 用 電 除 塵 器 ： 負 電 暈 放 電 型 式 空 氣 調 節(jié) 的 小 型 電 除 塵 器 ： 正

40、電 暈 放 電 粒 子 荷 電 0.2 m 1 m 電 場 荷 電 擴 散 荷 電 擴散荷電電 場 荷 電 203 2 ps d Eq a. 電場荷電 單個球形顆粒的飽和荷電量 粉塵粒子荷電量隨時間變化的關系式 其中 在 0.11秒內，荷電率 可達99%；q t/qs=0.5時，11 /t sq q t 04 ie N K 0t 104 例 3 8 已 知 管 式 電 除 塵 器 的 電 暈 電 流 3.0imA/m,距離電暈線 0.3r 0.3r cm處的電場強度 6102 E 6102 Ev/m 試計算粒子荷電時間常數以及荷電率達到90 時所需的荷電時間。解： 首先計算荷電時間常數。近似取

41、離子的體電荷密度 Nei 因為 ErKi ii 2 ErKi ii 2 i rEi ErKKKNeK iiiii 0000 82444 代入數值后得， 443.0 s荷 電 率%90/ st qq 時所需荷電時間為 40.09.01 9.00443.0/1 / st st qq qqt s b.擴 散 荷 電 c.電 場 荷 電 和 擴 散 荷 電 綜 合 作 用 荷 電 粒 子 的 遷 移 和 捕 集 a.粒 子 驅 進 速 度 20 02 ln 1 8p pp d kT d ue Ntq e kT T s pq q q 3 ug pq E C d b.捕集效率 德意希假定:含塵氣流為紊流狀

42、態(tài),濃度和氣流分布均勻 完全荷電 忽略影響 進 口 出 口f dxv c+dcc 0 LCi Coa 107 在dt時間內于dx空間捕集的粉塵量為 vdtdx AaL )()()( dcdxFdtcdxadm vdtdx iccFvLa 0ln iccFv La 0ln QFv )exp(11 0 QAcc i 表 3-19某 些 工 業(yè) 窯 爐 電 除 塵 器 的 電 場 風 速 和 有 效 驅 進 速 度板式電除塵器 bvLexp1圓管式電除塵器 bvL2exp1 109 110 例 3 9 在 氣 體 壓 力 為 101.325kPa， 溫 度 為 20 條 件 下 運 行 的 管 式

43、電 除 塵 器 ， 圓 筒 形 集 塵 極 直 徑 D=0.3m， 管 長 L=2.0m，氣 體 流 量 Q 0.075m3/s, 若 集 塵 極 附 近 的 平 均 場 強 E=100Kv/m,粒 徑 為 1.0 m的 粉 塵 荷 電 量 q=0.3 10 15。 試 計 算 粉 塵的 趨 進 速 度 和 捕 集 效 率 。 解：（1）計算粉塵的趨進速度。在給定的條件下 空氣的粘度系數 Pas .肯寧漢系數 51082.1 g 17.1uC則按式（3132）得 205.0101082.13 17.1100000103.03 6515 pg udqEC （m/s）(2) 按（3137）計算捕集

44、效率。集塵極的表面積 89.10.23.0 DLA m2 111 例310某鋼鐵廠90m2燒結機尾電除塵器的實測結果如下：電除塵器進口含塵濃度為 g/m3,出口含塵濃度為 g/m3,進口煙氣流量為 m3/h (44.4m3/s)。該除塵器采用Z型板極和星型電暈線，斷面面積 m2,集塵極總面積 %4.99994.0)205.0075.0 89.1exp(1)exp(1 QA8.26ic 133.0oc41016 Q40 cA1982A m2(二個電場)。試參考以上數據設計另一新建130m2燒結機尾的電除塵器，要求除塵效率 工藝設計給出的總煙氣量 %8.99 112 (m3/h)(即70m3/s)

45、.41025 Q 解：（1）根據實測數據計算原電除塵器的除塵效率和有效趨進速度。由式（3141） )exp(11 0 pi QAcc 995.08.26133.011 0 icc 得 6.444.441982 QA (s/m) 119.06.44 )995.01ln(/ )1ln( QAp 所以除塵器斷面風速為 11.140/4.44/ cAQv m/s (2)設計新的電除塵器按要求的效率 %8.99 和有效趨進速度 113 m/s，求得119.0p 2.52119.0 )998.01ln()1ln( pQA （s/m）則所需的集塵極的總面積為 3654702.522.52 QA (m2)若選

46、取系列產品SHWB60時，則集塵極總面積為3743m2，其有效斷面積為63.3m2，此時電場風速為1.13.63/70/ cAQv （m） （ 2） 分 類 及 結 構 電 除 塵 器 集塵電極 管式電除塵器板式電除塵器 含塵氣流流動方式 立式電除塵器 臥式電除塵器 電極在除塵器內布置 單區(qū)電除塵器 雙區(qū)電除塵器 清灰方式 干式電除塵器濕式電除塵器 電 除 塵 器 結 構 高壓直流電源：最佳火花率50100次分鐘 本體 電暈電極 集塵電極 清灰裝置 氣流分布裝置 外殼 管式 板式單 區(qū) 雙區(qū) 120 121 噴水 干式 122 （ 3） 電 除 塵 器 設 計 與 選 型 集 塵 極 面 積

47、見 各 種 工 業(yè) 粉 塵 的 有 效 驅 進 速 度 電 場 段 面 面 積 集 塵 極 的 間 距 （ 2b） 采 用 200 300mm 放 電 極 間 距 一 般 也 采 用 200 300mm 集 塵 極 的 排 數 1ln 1pQA c QA v( / ) 1n B B 其 中 ： B電 場 斷 面 寬 度 ， 電 場 長 度 工 作 電 壓 2 1AL n H 2B b 250U B 125 126 127 五 .過 濾 式 除 塵 器 （ 1） 分 類 過 濾 式 除 塵 器 濾料 不同 袋式除塵器 顆粒層除塵器 空氣過濾器 捕獲的位置 內部過濾除塵器 外部過濾除塵器 （ 2）

48、 原 理 篩 濾 作 用 慣 性 碰 撞 作 用 攔 截 作 用 擴 散 作 用 靜 電 作 用 重 力 沉 降 作 用 各種捕集機理作用的粒度范圍序號 機理 粒度范圍 風速增高對機理效率的影響1 攔截 1 m 降低2 慣性碰撞 1 m 增高3 擴散 0.010.5 m 降低4 靜電 過濾層微孔尺寸 降低 （ 3） 計 算 過 濾 速 度 除 塵 效 率 圓 柱 形 纖 維 捕 塵 體 圓 球 形 捕 塵 體 p pvv 1 oiCC 4 11 exp Dd 1 .5 ( 1)1 e x p Dd 纖 維 過 濾 器 的 除 塵 效 率 顆 粒 層 過 濾 器 過 濾 器 的 阻 力 計 算

49、結 構 阻 力 損 失 一 般 為 300 500Pa。 1 e x p Dg gd Pv F ( 1)1 exp DK d 0 0( )f d d gP P P am v cP c fP P P 過 濾 除 塵 器 的 阻 力 清 灰 方 式 機 械 振 打 、 反 向 射 流 、 低 壓 反 吹 、 大 氣 反 吹 和 脈 沖 反 吹 等 （ 4） 袋 式 除 塵 器 優(yōu) 點 ： 效 率 高 達 99% 干 法 捕 集 ， 尤 適 于 高 比 電 阻 粉 塵 含 塵 氣 體 濃 度 變 化 對 除 塵 效 率 和 阻 力 影 響 不 大 運 行 穩(wěn) 定 ， 維 護 簡 單 缺 點 ： 不

50、適 于 凈 化 含 粘 結 和 吸 濕 性 強 的 含 塵 氣 體 ， 凈 化 時 溫 度 不 能 低 于 露 點 溫 度 分 類 濾袋截面形狀 圓筒形 扁平形 進氣口布置 上進氣下進氣 氣流通過方向 內濾式外濾式密閉 否 密閉式 敞開式 清灰方式 簡易清灰式 機械振動清灰式 逆氣流反吹清灰式 氣環(huán)反吹清灰式 脈沖噴吹清灰式 聯合清灰式 常 用 的 袋 式 除 塵 器 機 械 振 動 清 灰 袋 式 除 塵 器 脈 沖 噴 吹 袋 式 除 塵 器 回 轉 反 吹 扁 袋 除 塵 器 氣 環(huán) 反 吹 袋 式 除 塵 器 組 合 式 清 灰 袋 式 除 塵 器 袋 式 除 塵 器 的 選 擇 和

51、設 計 選 擇 ； 1um左 右 的 微 粒 ,不 適 用 于 凈 化 油 霧 、 水 霧 、 粘 結 性強 和 濕 度 高 的 粉 塵 。 選 擇 相 應 的 耐 溫 、 耐 腐 蝕 、 耐 磨 、 抗 爆 等材 質 的 濾 布 。 確 定 清 灰 方 式 ； 再 依 據 清 灰 方 式 和 清 灰 制 度 選 定袋 式 除 塵 器 。 137 計 算 及 設 計 總 過 濾 面 積 振 動 清 灰 逆 氣 流 反 吹 清 灰 ； 氣 環(huán) 反 吹 清 灰 ， 脈 沖 噴 吹 清 灰 。 濾 袋 數 n 殼 體 設 計 清 灰 設 計 粉 塵 輸 送 、 回 收 及 綜 合 系 統(tǒng) 的 設 計

52、 等 。fuQA 60 min/0.20.1 mu f min/32 mu f min/7.020.0 mu f min/42 mu f aAn （ 5） 顆 粒 層 除 塵 器 優(yōu) 點 ： 結 構 簡 單 、 維 修 方 便 、 耐 高 腐 蝕 、 效 率 高 、 可 處 理 易 燃 易 爆 及 SO2等 污 染 物 。 缺 點 ： 過 濾 氣 速 不 高 ， 阻 力 高 捕 集 機 理 ： 慣 性 碰 撞 、 攔 截 、 布 朗 擴 散 、 重 力 沉 降 和 靜 電 力 （ 5） 顆 粒 層 除 塵 器 六 .除 塵 器 應 用除塵器的分級效率除塵器名稱 全 效 率（） 不同粒徑（ m）

53、時的分級效率（）05 510 1020 2044 44 帶擋板的沉降室普通旋風除塵器長錐體旋風除塵器噴淋塔電除塵器文丘里除塵器袋式除塵器 58.665.384.294.597.099.599.7 7.5124072909999.5 2233799694.599.5100 4357929897100100 808299.510099.5100100 9091100100100100100 六 .除 塵 器 應 用 142 143 144 145 例 題 1 已知某粉塵粒徑分布數據（見表）： （1）判斷該粉塵的粒徑分布是否符合對數正態(tài)分布； （2）如果符合，求其幾何標準差、質量中位直徑、個數中位直

54、徑、算術平均直徑及表面積-體積平均直徑。 146 表1 147 解：（1）在對數正態(tài)坐標紙上作出粒徑分布的篩下累積頻率分布曲線，如果為直線，該粉塵的粒徑分布符合對數正態(tài)分布。粒徑的篩下累積頻率見下表 表2 148 84.150 20.6 1.8411.2dg d （2）讀圖 1，得：d84.1 206m；d50 112 m。所以幾何標準差： 質量中位直徑：d50 =112 m 個數中位直徑： 2 2ln ln 3ln ln11.2 3ln 1.3NMD MMD g g NMD=3.67 m算術平均直徑： 25ln ln ln 1.48624.42L gLd M M Dd 149 體積表面積平均

55、直徑 21ln ln ln 2 .2 329 .3s v gs vd M M Dd 150 2 對于上題中的粉塵，已知其真密度為 1900 kgm，填充空隙率為07，試確定其比表面積（分別以質量、凈體積和堆積體積表示）。 解：以粉塵質量表示的比表面積：以凈體積表示的比表面積： 以堆積體積表示的比表面積 151 523 經測定某城市大氣中的飄塵的質量粒徑分布遵從對數正態(tài)分布規(guī)律。其中位直徑為d50 57 m，篩上累積分布R1587時，粒徑dp90 m。試確定以個數表示時對數正態(tài)分布函數的中位徑幾何標準差和算術平均直徑。 152 解：對于服從對數正態(tài)分布的粒子，以個數和質量表示的粒徑分布函數的 幾

56、何標準美相等所以：以個數表示的中位直徑：算術平均直徑 153 4 .一組玻璃珠樣品的篩下累積頻率數據如表3所示。檢驗這些數據是否符合對數正態(tài)分布，如果符合，確定MMD、NMD和 ；繪出表面積分布曲線。 表3 gsvd 154 以 質 量 為 基 準 定 義 的 比 表 面 積 為 粉 塵 的 浸 潤 性 若 粉 塵 的 含 水 量 為 mW(g)， 干 粉 塵 質 量 為 md(g)， 則 粉 塵 的 含 水 率w(%)定 義 為 ： 粉 塵 的 荷 電 性 及 導 電 性 粉 塵 導 電 3 2( / )w p p paS n d n d 1 0 0 % ww dmw m m 容積導電 表面導電 噴 淋 除 塵 器 電除塵過程示意圖 電除塵過程示意圖 161 表1 162 523 經測定某城市大氣中的飄塵的質量粒徑分布遵從對數正態(tài)分布規(guī)律。其中位直徑為d50 57 m，篩上累積分布R1587時，粒徑dp90 m。試確定以個數表示時對數正態(tài)分布函數的中位徑幾何標準差和算術平均直徑。