除尘器的设计与选型

1、第第三三章章 除尘除尘器的设计及选型器的设计及选型 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。器，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；了解除尘系统的的工作原理，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。选择设计与除尘器的发展

2、。 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电除尘器的工作原理，过滤式除尘器的工作原理及设计。设计。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）离心力除尘装置离心力除尘装置（机械式除尘装置）（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

3、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）的作用使颗粒物与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：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 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，较气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低

4、，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降重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 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：smgdupps/182smgdupps/1822pd1cpepudrpcdu3263. 2gdpc一、重力沉降室一、重力沉降室 工业粉尘粒径大致为

5、工业粉尘粒径大致为1100m，粒径小于粒径小于5m的尘粒实的尘粒实际沉降速度要比际沉降速度要比stocks定律预示的大，需修正。故定律预示的大，需修正。故dp5m的尘粒：的尘粒：us=cusstocks c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，pdc172.01pcdtk410021.61一、重力沉降一、重力沉降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

6、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层流式重力沉降室室 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0/lwhtl vq0vsu0sscsu lu lwhhu tvq 0 ()cssichu lu lwhhhv hq1.0 ()ichh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 = ?chh218ppsdgu2

7、 18ppdglwhhq即min18pqdgwlmin36pqdgwln 由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分 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 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层流式重力沉降室层流式重力沉降室 多层沉降室：使沉降

8、高度多层沉降室：使沉降高度减少为原来的减少为原来的1/（n+1），），其中其中n为水平隔板层数为水平隔板层数 考虑清灰的问题，一般隔考虑清灰的问题，一般隔板数在板数在3以下以下(1)siu lw nq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.隔板隔板重力沉降室的设计假设假设: :通过重力沉降室断面的水平气流的速度通过重力沉降室断面的水平气流的速度v分布是均匀的，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）；在气流流动方向上己的沉降末端速度沉降，互不影响）；在气流流动方向上

9、尘粒和气流速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。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（最小粒径时的）沉降速度 尘粒的沉降速度为尘粒的沉降速度为us，沉降室的长、宽、高分别为，沉降室的长、宽、高分别为l、w、h，要使沉降速度为要使沉降速度为us的尘粒在沉降室内全部去除，气流的尘粒在沉降室内全部去除，气流在沉降室内的停留时间在沉降室内的停留时间( ( ）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：scuht 0vlt suhvl0l h v00 00 us w l us v0 w h 净 气 将将 代入代入 ，可

10、求出，可求出沉降室能100%捕集的最小粒径 上式是在理想状况下得到的，实际中常出现反混现象，工上式是在理想状况下得到的，实际中常出现反混现象，工程上常用程上常用36代替式中的代替式中的18，这样理论和实践更接近。室内，这样理论和实践更接近。室内的气流速度的气流速度v v0 0应根据尘粒的密度和粒径确定。应根据尘粒的密度和粒径确定。一般取一般取0.32m/s。 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 1820gdvppsuhvl0210min1818lwgqglhvdpp0vlt（2）沉

11、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，假设沉降室内的气流速度假设沉降室内的气流速度v0和沉降室高度和沉降室高度h（或宽或宽度度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/s182gdupps0vuhls0hvqw （3）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

12、粒径 （4）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.suhvl021minmin1818glghugudpsps0vuhls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 二、惯性除尘器二、惯性除尘器 2.惯性除尘器结构

13、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，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集1020m以上的粗颗粒压力损失1001000pa冲击式冲击式反转式反转式 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离

14、心力使尘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粒从气流中分离的装置的装置 。 用来分离粒径大于用来分离粒径大于510m以上的的颗粒物。以上的的颗粒物。工业上已有工业上已有100多年的历史。多年的历史。 特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失较大，动力消耗也较大，维修方便，压力损失较大，动力消耗也较大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐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。蚀性气体，并可回收干颗粒物。 缺点：效率缺点：效率80%左右，捕集左右，捕集 fd ，颗粒移向外壁，颗粒移向外壁

15、若若 fc ,即满足即满足要求，否则按要求重新计算。要求，否则按要求重新计算。 确定型号规格确定型号规格 计算压力损失。计算压力损失。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； 根据选用的除尘器的根据选用的除尘器的vi实验曲线，确实验曲线，确定入口风速定入口风速vi； 根据气量根据气量q，入口风速入口风速vi计算进口面积计算进口面积a； 由旋风器的类型系数由旋风器的类型系数求除尘器筒体直径求除尘器筒体直径d，然后便从手册中查到所需然后便从手册中查到所需的型号规格。的型号规格。2dak6.旋风除尘器的设计尺寸比例1筒体直径d：d愈小，愈能分离

16、细小颗粒，但过小易引愈小，愈能分离细小颗粒，但过小易引起堵塞。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入口尺寸（圆形和矩形）为减小颗粒的入射角，一般采用矩形（长为减小颗粒的入射角，一般采用矩形（长h、宽宽b、面积面积a、）、） 类型系数类型系数k一般取一般取0.07-0.3，蜗壳型入口的，蜗壳型入口的k较大，较大，d较小，较小，处理气量处理气量q大，大，h/b为为2-4。smrvr/500222dhbdak3排气管：多为圆形，且与筒体同心，一

17、般多为圆形，且与筒体同心，一般 d=(0.4-0.6)d0。深度深度h：切线式切线式h小，则压损小，但效率降低。经小，则压损小，但效率降低。经验取验取h)de或稍低于入口管底部。或稍低于入口管底部。4筒体l1 、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：一般取一般取20-306排尘口直径dc：dc=(0.25-0.5)d0，一般一般dc70mm6.6.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

18、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 12 pv1qab hv6.6.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3/a2/a5 . 2/a75. 1/aa3a2a5 . 2a75. 1尺寸名称xlp/axlp/bxlt/axlt入口宽度，b入口高度，h筒体直径，d上

19、3.85b下0.7d3.33b（b=0.3d）3.85b4.9b排出筒直径，de上0.6d下0.6d0.6d0.6d0.58d筒体长度，l上1.35d下1.0d1.7d2.26d1.6d锥体长度，h上0.50d下1.00d2.3d2.0d1.3d灰口直径，d10.296d0.43d0.3d0.145d进口速度为右值时的压力损失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）6.6.旋风除尘器的设计旋风

20、除尘器的设计（续续） 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 为防止粒子短路漏到出口管，为防止粒子短路漏到出口管，hs，其中，其中s为排气管为排气管插人深度；插人深度；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；6.6.旋风除尘器的设计

21、旋风除尘器的设计 已知烟气处理量已知烟气处理量q=5000m3/h，烟气密度，烟气密度=1.2kg/ m3，允许压力损失为，允许压力损失为900pa。若选用若选用xlp/b型旋风型旋风除尘器，试求其主要尺寸。除尘器，试求其主要尺寸。 解：解： 根据表根据表1，5.8 参考参考xlp/b品系列；取品系列；取d=700mm，pv21132 90016.1m/s5.8 1.2 10v2150000.0863m36003600 16.1220.0863 0.42m/20.0863/20.208m3.333.33 0.208624m624mm0.qavhabadbe10.60.6700420mm1.71

22、.77001190mm2.32.3 7001610mm0.430.43 700301mmddldhdddclt/a型旋风除尘器型旋风除尘器 clt/aclt/a型旋风除尘器的除尘效率为型旋风除尘器的除尘效率为 8o% -98%;8o% -98%;进风风速为进风风速为 12-12-18m/s;18m/s;阻力阻力:x:x型为型为 860-195opa, y860-195opa, y型为型为 740-174opa,740-174opa, clt/aclt/a型除尘器的分类型除尘器的分类 clt/aclt/a型单筒旋风除尘器气体和蜗壳可做成左旋和右旋两种形型单筒旋风除尘器气体和蜗壳可做成左旋和右旋两

23、种形式式; ;出风口方式分出风口方式分x x型、型、y y型两种，型两种，x x型为水平出风，被处理的气型为水平出风，被处理的气体经蜗壳排出，体经蜗壳排出，y y型为上部出风，蜗壳直接与风管相接即可。型为上部出风，蜗壳直接与风管相接即可。 (2)cilt/a(2)cilt/a型型双筒双筒旋风除尘器的出风方式为旋风除尘器的出风方式为x x型、型、y y型两种，型两种，x x型型为水平出风，被处理气体经蜗壳汇集后排出，为水平出风，被处理气体经蜗壳汇集后排出，y y型为上部出风，型为上部出风，气体经集风帽汇集排出。气体经集风帽汇集排出。 clt/aclt/a型型三筒三筒旋风除尘器只有旁侧进风一种形式

24、，分左旋、右旋风除尘器只有旁侧进风一种形式，分左旋、右旋两种进风位置，出风方式为旋两种进风位置，出风方式为 x x型、型、y y型两种型两种 。 clt/aclt/a型型四筒四筒旋风除尘器由相反方向的两对旋风筒体和蜗壳组旋风除尘器由相反方向的两对旋风筒体和蜗壳组合而成，只有一种进风位置合而成，只有一种进风位置 ( (正中进风正中进风) )，出风方式分，出风方式分x x型、型、y y型型两种。两种。 clt/a clt/a型型六筒六筒旋风除尘器由相反方向的三对旋风筒体和蜗壳旋风除尘器由相反方向的三对旋风筒体和蜗壳组合而成，只有一种进风位置组合而成，只有一种进风位置 ( (正中进风正中进风) )，出风方式分，出风方式分x x型、型、y y型两种。型两种。clt/a型旋风除尘器型旋风除尘器xlp型旁路式旋风除尘器的分类型旁路式旋风除尘器的分类 xlpxlp型旁路式旋风除尘器比一般旋风除尘器进气口位置低，使型旁路式旋风除尘器比一般旋风除尘器进气口位置低，使在除尘器顶部有充足的空间形成上旋涡并形成粉尘环，从旁路在除尘器顶部有充足的空间形成上旋涡并形成粉尘环，从旁路分离室引至