环保设备设计和选型

1、第五章环保设备设计和选型第一节常用除尘设备设计及选型机械除尘器电除尘器文丘里除尘器袋式除尘器除尘器的选择与发展除尘装置从气体中除去或收集固态或液态微粒子的设备称为除尘装置按分离原理分类：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）离心力除尘装置（机械式除尘装置）洗涤式除尘装置过滤式除尘装置电除尘装置声波除尘装置一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）的作用使颗粒物与气体分离的装置,常用的有:重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器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

2、慢向灰斗沉降沉降室的长宽高分别为L、WH,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对于Stokes粒子，代入对于Stokes粒子,重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度(一般为"S)增加沉降室长度降低沉降室高度多层沉降室：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1电除尘器的工作原理三个步骤A粉尘荷电放电极与集尘极间施加高压一放电极附近发生电晕放电一气体电离产生r正离子移向电晕极、自由电子和部分随即形成的负离子一一与粉尘碰撞并附着其上，实现粉尘

3、荷电A粉尘沉集一电粉尘向集尘极移动，到达其表面并放出电荷面沉积其上静电除尘器构造主要构件：电晕极集尘极清灰装置（一）高压直漉里被捕集粉尘的清除电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀生一般方法采取振打清灰方式清除从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板。无二次扬尘,效率高。主要问题是清灰水的处理及设备腐蚀。在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰。有利于回收有经济价值的粉尘，但易产生二次扬尘。现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频

4、率常用的振打器有电磁型和挠唇锤型传动轴漳头X.集生极振打什图6.22挠臂傅型振打装管电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法表捕集飞灰的电除尘器的主要设计参数会攵符号取值范围板间距S23A2801驱进速度33si8cm5比集尘柢表面积4Q300724K田2(lOOOmY.min)气浚速度V"2ms长高比UH0.515比电星功率PcQ1800电晏电济密度IJA0.05iQAin?平均气流速度烟煤锅炉VLI1.6nrs福煤锅炉VL82.6nrs电除尘器的选择和设计 比集尘表面积的确定根据运行和设计经验，确定有效驱进速度么按德意希方程求得比集尘表面积4/Q1./

5、I、=1n4P 长高比的确定集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰时二次扬尘的多少要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.0T5。 气流速度的确定A通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气的平均流速A平均流速高于某一临界速度时，作用在粒子上的空气动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增加 气体的含尘浓度如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高,易发生电晕闭塞A应对措施一提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电晕极，电除尘器前增设预净化设备等三湿式除尘器使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置除尘机理：液体介质

6、与尘粒间的惯性碰撞和拦截；微细尘粒与液滴间的扩散接触孑加湿的尘粒相互凝并孑饱和态高温烟气降温时，以尘粒为凝结核凝结按能耗分为：高能和低能湿式除尘器低能湿式除尘器的压力损失为。2sl.5kPa,对10um以上粉尘的净化效率可达90%95%高能湿式除尘器的压力损失为2.59.0kPa,净化效率可达99.5%以按净化机理,大致分为七类9«1气illAba重力喷雾洗涤器b、旋风洗涤器c、自激喷雾洗涤器cd、板式洗涤器e、填料洗涤器f、文丘里洗涤器g、机械诱导喷雾洗涤器湿式除尘器主要湿式除尘装置的性能和操作范装墨名称气体流速in-s"液气比71-m-3压力损失Pa分割直径中m删塔0.

7、W22s3100-5003.0填科塔0.512s3100025001.0旋风洗;勇器15450.5L51200-15001.0转简洗涤器(300A750rmin)0.72500sl5000.2冲击式洗涤器1020105001500.2文丘里洗涤器609003L5300080000.1湿式除尘器的特点优点：不仅可以除去粉尘，还可净化气体； 效率较高（高于千式机械除尘器），可去除的粉尘粒径较小; 体积小，占地面积小，； 能处理高温、高湿的气流。 缺点: 有泥渣; 需防冻（冬天）; 易腐蚀设备; 动力消耗大。文丘里洗涤器文丘里洗涤器由文丘里管（简称文氏管）和脱水器两部分组成A文丘里管；包括收缩管.喉

8、管、扩散管。除尘过程A分为雾化、凝聚和脱水三个过程除尘过程含尘气体进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能。在喉管入口处，气速达到最大，一般为50sl80m/s水沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速。在液滴加速过程中，由于液滴与粒子之间惯性碰撞，实现微细尘粒的捕集。充分的雾化是实现高效除尘的基本条件洗涤液6接旋风分离器图6-39文丘里洗涤器示意图进（日：2收编代：3.坝哦：4.扩管诲AUft几何尺寸Convergi ngTth roat Divergingl2d2sectionsection进气管直径久按与之相联管道直径确定收缩管的收缩角常E23。25。喉管直径

9、坷按喉管气速F确定，其截面积与进口管截面积之比的典型值为44扩散管的扩散角J一般为5。7。出口管的直径按与其相联的除雾器要求的气速确定D广叭爱D 一DpctS压力损失A高速气流的动能要用于雾化和加速液滴，因而压力损失大于其它湿式和干式除尘器。A关于压力损失的经验公式很多，均具有一定的局限性。其中较被广泛接受的公式有，卡尔井特提出的公式喉管气速/ cm/s型朋（± ）心 103x10岳詹）cmH20海斯凯茨提出的方程式2=0.863£(上严活(色严PaA喉管横截面积,m2文丘里洗涤器除尘效率卡尔弗特等人作了一系列简化后提出下式以计算文丘里洗涤器的通过率几和分别为洗涤液和粉尘的

10、密度,g/an八一气体粘度,lOPa.s;tollJBLOoAP文丘里洗涤器压力损失,赛一粉尘粒径，um;/-经验常数”在该表达式中为01-04。2 - O8XI<T5kg 例题，以液气比为I.OL/m口的速率将水喷入文丘里洗涤器的喉部，气体讥速为122m/s,密度和粘度分别为1.15kg/和m-1-s,喉管横断面跚只为O.O8m2,参数徵为0.2®对于粒径为ioum.密度为L5g/cm0的粒子，试确定气流通过该洗涤器的压力损失和粒子的通过率解:由式AP = -1.03xWl2200/(11)=153.3cmH2O=15126Pa现在运用海斯凯茨提出的式得AP=0.863xlJ

11、5x(0.08)。133x(122)2(竺更=12567Pa例题（续）利用式估算粒子的通过率:0.172=1.172c |b.ixiu-y k二expxlxl.5xlJ72xl2 x(0.25)2 X153.3(2.08xIO"4)2=exp(-2.375)UI过滤式除尘器又称空气过滤器，是利用多孔过滤介质分离捕集气体中I体或液体粒子的净化装置，属于高效干式除尘装置。分类A袋式除尘器纤维织物采用纤维织物作淀料的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广除尘效率一般可达99%以上效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用袋式除尘器的工作原理含尘气流从下部进入圆筒

12、形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上.振动机构图6.41机械振动袋式除尘器粉尘因拦截、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层新鲜滤料（网孔为20A50um）的除尘效率较低粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把己附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降除尘器压力过高，还会使除尘条统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰清灰不应破坏粉尘初层袋式除尘器除尘效率的彩响因素粉尘负荷m单位面积滤布上的积尘量（kg/m2）oa_7m增大时，除尘效率提高，但滤布的积尘量太大，除尘

13、效率反而降低，压损增大，气体处理量减小。过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积.占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。而且一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降表3-24各种捕集机理作用的粒度范围序号机理粒度范围风速增高对机理效率的影响1拦截降低2惯性碰撞>1um增高3扩散<0.01-0.5pni降低4静电vO.OI-5um降低5筛滤过滤层微孔尺寸降低丹尼斯（Dgniik）和克莱姆（Khnim）提出了一系列方程,以预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率C2=A+(Ol")e-叫G+Cr=1.5x

14、1O'7exp12.7(1严)A=3.6xlO-3V-4+0.094G一粉尘出口浓度，g/m3%一无量纲常数:一表面过滤速度，m/s1一粉尘入口浓g/m，cr一脱落浓度（常数,g/nP口一粉尘负荷，g/m2DennisandKlenm取q=0.5袋式除尘器的压力损失压力损失；重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗,而且决定着除尘效率和清灰周期等A北一通过洁净滤料的压力损失，100sl30Pa;一通过粉尘层(du§t”kg)的压力损失；两者均可以用达西定律表示x_KK-粉尘或滤料的渗透率(pwmwbiliy),由实验测定工一粉尘或滤料的厚度渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比

15、表面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数袋式除尘器的压力损失XpZ/U&Kp对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失迪基本上是一个常数通过袋式除尘器的压力损失的变化主要由帆决定在时间（内，沉积在滤袋上的粉尘质量加可以表示为m=Qt-C=v-A-t-C滤袋的过滤面积c烟气中粉尘浓度因此粉尘层的压另损失卑二字令=*定义为颗粒层的比阻力系数，因此帆二R$Cf对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率K,隔与粉尘浓度C和过滤时间f成线性关系，而与过滤速曳的平方成正比若已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以利用丹尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算N严3_4_50i3十4.5Q，3302-气体粘度，10

16、-iPa.s$比表面参数鸟巴暮空）,加.】MMD粉尘粒子的质量中位径，cm%-粉尘粒子的几何标准偏差£P-粒子的真密度，坎宁汉校正系数几-颗粒堆积密度与真密度的比值袋式除尘器的压力损失还可用下式计算:AP=APo+APd=<Co+anid)uV清洁滤料的阻力系数，1皿口气体的粘度，m丁粉尘的堆积负荷口一粘附粉尘层的平均比阻力，mkg;粉尘的比阻力系数粉尘种类纤维种类清灰方式过谑气速1mmin1翔尘比FH力系败/N*min1m1飞灰（煤）乙烯逆气沌、豚冲喷吹、机械嫌动0.5B-1-81.17A2.51飞灰（油）逆气流1.98-2350.79水泥玻璃、丙烯酸系看痢机械獗动046*0

17、.642.00-11.69玻墉丙烯阳系机械嫌动、逆气涯0.18*0.822$1-108®电妒玻ML丙烯改系il弋淤.机械拆动046-1.227.5-119硕除钙2.230.067玻离、常梅克斯聚囚家乙烯、丙烯战系逵气流、机威振动034*0493.67-035白云召逆气渡M)0112飞次（慕烧）玻璃0.7630.00棉、内烯酸累机彳敢撮动0.761.05-3.16氧化铁注梅克斯6420.17石灰窑0.701.50聚鹏逆久流、机检侏动O.W9.50烧绪尘玻璃0.702.08袋式除尘器的压力损失过滤阻力与粉尘负荷粉尘负荷袋式除尘器的滤料对滤料的要求容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低A使用寿

18、命长，耐温、耐磨.耐腐蚀、机械强度高A表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部,可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰袋式除尘器的滤料滤料种类A按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、350s3G0K以下气体无机纤维-主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆合成纤维-性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域滤料种类按滤料结构分滤布（编织物）埸纹编级料纹编织毛毡一工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰袋式除尘器的滤料滤料名称直径4m耐温性能K吸水率/%耐酸性耐碱性强度长期最高棉组物（植物短纤维）10-203483583688很差稍好1蚕丝（动物长纤维）1835336337316-22羊毛（动协短纤维）5-15353-36337310-15稍好很差0.4尼龙348-3583684.0-4.5稍好好2.5良纶398A4084236好差1.6涤纶（聚脂4134336.5好差1.6玻璃纤维（用廷酮树脂处理）585234.0好差1芳香族聚配胺（诺梅克斯）4935334550好2.5聚四氟乙魅4935230很好很好2.5袋式除尘器的结构型式按滤袋形状按进气方式按清灰方式简易