工业通风第四章

第四章通风排气中粉尘的净化净化工业生产过程中排出的含尘气体称为工业除尘净化进风空气称为空气过滤除尘器空气过滤器§4.1粉尘的特性

一、粉尘的密度根据实验方法和应用场合：真密度和容积密度粉尘的容积密度：松散状态下单位体积粉尘的质量真密度(或尘粒密度)：密实状态下单位体积粉尘的质量二、粘附性粉尘间的凝聚与粉尘在器壁上的附着都与粉尘的粘附性有关。粉尘的粘附性是粉尘与粉尘之间或粉尘与器壁之间的力的表现。这种力包括分子力、毛细粘附力及静电力等。粘附性与粉尘的形状、大小以及吸湿等状况有关。粒径细、吸湿性大的粉尘，其粘附性也强。研究单个尘粒在空气中的运动时应用真密度，计算灰斗体积时则应用容积密度。三、爆炸性比表面积((m2/kg)单位质量粉尘的总表面积)与粒径成反比，粒径越小，比表面积越大。比表面积增大，强化了表面活性。某些在堆积状态下不易燃烧的可燃物如糖、面粉、煤粉等，当它以粉末状悬浮于空气中时，与空气中的氧有了充分的接触机会，在一定的温度和浓度下，可能发生爆炸。能发生爆炸的粉尘称为可爆粉尘，如煤粉尘、亚麻粉尘、镁、铝粉尘等。爆炸性粉尘在空气中发生爆炸必备的条件可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度可燃物爆炸的最低浓度叫爆炸浓度下限可燃物爆炸的最高浓度叫爆炸浓度上限存在能量足够的火源四、荷电性与比电阻悬浮于空气中的尘粒由于天然辐射、外界离子或电子的附着、尘粒间的摩擦等，都能使尘粒荷电。此外，在粉尘生成过程中也可能使其荷电。

粉尘的比电阻是反映粉尘的导电性能。采用圆板电极法测定粉尘层Iρ—粉尘的比电阻，Ω·cm；V——施加在粉尘层上的电压，V；I——通过粉尘层的电流，A；A——粉尘层的面积，cm2；d——粉尘层的厚度，cm。面积为lcm2、厚度为lcm的粉尘层所具有的电阻值称为粉尘比电阻。其单位为Ω·cm。粉尘比电阻对电除尘器有较大影响衡量湿润性指标:湿润接触角()。

<60°时，表示湿润性好，为亲水性；

>90°时，表示湿润性差，属于疏水性。θθ各种湿式除尘装置主要依靠粉尘与水的润湿作用捕集粉尘。有些粉尘(如水泥、石灰等)与水接触后，会发生粘结和变硬，这种粉尘称为水硬性粉尘。水硬性粉尘不宜采用湿法除尘。五、粉尘的润湿性指粉尘被液体湿润的难易程度。当尘粒与液体接触时，接触面能扩大而相互附着，就是能润湿；反之，接触面趋于缩小而不能附着，则是不能润湿。依此粉尘可分为亲水性与疏水性两类。湿润现象是分子力作用的一种表现，当水的表面张力小于水与粉尘间的分子引力时，粉尘容易被湿润，反之，粉尘则不易被湿润。亲水性：石英、黄铁矿、方铅矿粉尘等疏水性：石蜡粉、炭黑、煤粉等

六、粉尘的粒径及粒径分布粒径即颗粒的直径，是衡量粉尘颗粒大小的尺度。对于球形尘粒来说，是指它的直径。对于实际粉尘来说，它的形状是不规则的，为了表征颗粒的大小，需要按一定方法，确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸。常用的粒径测量方法有：显微镜法、筛分法、液体沉降法。用显微镜法测定粒径时有定向粒径、长轴粒径、短轴粒径等；用筛分法测出的称为筛分直径；用液体沉降法测出的称为斯托克斯粒径。在通风除尘技术中，常用斯托克斯粒径和空气动力学当量直径作为粉尘的粒径。尘粒的斯托克斯粒径:在同一种流体中，与尘粒密度相同并且具有相同沉降速度的球体直径。空气动力学当量直径：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径空气动力学当量直径已知：粉尘的vs和c求：尘粒的斯托克斯粒径和空气动力学当量直径斯托克斯粒径粒径分布指各粒径粉尘占总粉尘的比例，也称为粉尘的分散度。粒径分布可分为质量分布和粒数分布质量分布：各粒径粉尘质量占总粉尘质量的比例。粒数分布：各粒径粉尘颗粒数占总粉尘颗粒数的比例。

以某厂生产的粉尘为例，将其粒径分布(频率分布)在表4-l列出。频率分布：在某一粒径间隔dc内尘粒所占的质量百分数。粒径的相对频率分布粒径的相对频率分布曲线在范围内的尘粒所占的质量百分数粒径小于和等于dc1的尘粒所占的质量百分数整个粒径分布范围内，尘粒的累计质量百分数=1粉尘粒径分布函数粉尘粒径分布函数通过采用概率论或近似函数的经验方法来寻找f(dc)的数学表达式，常用的分布函数有正态分布函数和对数正态分布函数。中位径（d50）：累计质量百分数为50%时的粒径(1)正态分布函数

——粉尘的粒径；

——粉尘的算术平均粒径；中位径

——粒径的标准偏差；

——在某一粒径间隔内，尘粒所占的质量百分数；

——在该粒径间隔内尘粒的平均粒径。值的大小反映尘粒集中的程度，值大，曲线平缓，粒径分布分散；

值小，曲线陡直，粒径分布集中。

（2）对数正态分布函数dcj—粉尘的几何平均粒径；粉尘的对数平均粒径j—粉尘的几何标准偏差。cj粉尘的累计质量百分数：jdcj对数概率纸在除尘技术上具有以下用途：1从该图可直接求得dcj和j；2如已知粉尘的dcj和j

，可利用该图了解整个粒径分布；3凡属机械破碎、筛分的粉尘测出的粒径分布在对数概率纸上应接近一条直线。如果偏离直线分布太远，则应重新进行测定。§4.2除尘器效率和除尘机理

一、除尘器效率除尘器效率是评价除尘器性能的重要指标之一，它是指除尘器从气流中捕集粉尘的能力。除尘器效率的表示方法有：全效率、分级效率和穿透率。(一)全效率定义：含尘气体通过除尘器时，除尘器所捕集的粉尘量占进入除尘器总粉尘量的百分数。L一除尘器处理的空气量，m3/sy1—除尘器进口的空气含尘浓度，g/m3；y2—除尘器出口的空气含尘浓度，g/m3。G1—进入除尘器的粉尘量，g/s；G2—从除尘器排出的粉尘量，g/s；G3—除尘器所捕集的粉尘量，g/s。质量法用于实验室测定除尘器效率，浓度法用于现场测定除尘器效率两个除尘器串联时的总除尘效率是多少？n个除尘器串联时其总效率为全效率的测量方法：质量法和浓度法图

两级除尘器除尘系统

(二)穿透率除了用除尘器效率外，还用穿透率P表示除尘器除尘的性能。穿透率P=G2/G1=(1一)×100％要正确评价除尘器的除尘效果，必须按粒径标定除尘器效率，这种效率称为分级效率。穿透率：排出除尘器的粉尘量占进入除尘器总粉尘量的百分数

(三)除尘器的分级效率已知：Lm3/s、y1g/m3

、f1(dc)、y2g/m3

、f2(dc)、f3(dc)求：该除尘器的分级效率。除尘器所捕集粒径在范围内的粉尘量为解：除尘器进口处粒径在范围内的粉尘量除尘器出口处粒径在范围内的粉尘量对于粒径在范围内的粉尘，除尘器的分级效率为：研究表明，大多数除尘器的分级效率可用下列经验公式表示：我们把除尘器分级效率为50％时的粒径dc50称为分割粒径(Cutdiameter)或临界粒径。a、m—待定的常数

(四)分级效率和全效率的关系d1(dc)—在除尘器进口处，该粒径范围内的粉尘所占的质量百分数；d3(dc)—在除尘器灰斗中，该粒径范围内的粉尘所占的质量百分数。

二、除尘器机理（动画）1.重力作用气流中的尘粒可以依靠重力自然沉降，从气流中进行分离。

2.离心力作用含尘气流作圆周运动时，由于惯性离心力的作用，尘粒和气流会产生相对运动，使尘粒从气流中分离。3.惯性碰撞含尘气流在运动过程中遇到物体的阻挡时，气流要改变方向进行绕流，细小的尘粒会随气流一起流动。粗大的尘粒具有较大的惯性，它会脱离流线，保持自身的惯性运动，这样尘粒就和物体发生了碰撞。

4.接触阻留

5.扩散作用6.静电力7.凝聚作用细小的尘粒随气流一起绕流时，如果流线紧靠物体(纤维或液滴)表面，有些尘粒因与物体发生接触而被阻留，这种现象称为接触阻留。筛滤作用也属于接触阻留。小于1m的微小粒子在气体分子撞击下，像气体分子一样作布朗运动。如果尘粒在运动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离，这个机理称为扩散。三、除尘器分类电除尘器—静电力。重力沉降室—重力作用；惯性除尘器—惯性碰撞作用；旋风除尘器—离心力作用；袋式除尘器、颗粒层除尘器—过滤作用；湿式除尘器—洗涤作用；除尘器按除尘机理不同分为：

根据气体净化程度的不同，可分为以下几类：粗净化：主要除掉粗大的尘粒，一般用作多级除尘的第一级。中净化：主要用于通风除尘系统，<=100～200mg/m3。细净化：用于通风空调系统的进风和再循环系统，<=1～2mg/m3。超净化：主要除掉1微米以下的细小尘粒，用于清洁度要求较高的洁净房间。§4.3重力沉降室和惯性除尘器一、重力沉降室（动画）通过重力作用使尘粒从气流中分离。

1．尘粒的沉降速度定义：尘粒在静止的空气中自由下落所能达到的最大速度。`重力浮力阻力重力：浮力：阻力：重力=浮力+阻力

CR：空气阻力系数。CR值与尘粒和气流相对运动的雷诺数Rec有关Rec1时CR=24/RecRec=1~103时CR=13/Rec1/2Rec1103时CR=0.44沉降速度是指尘粒在静止的空气中自由下落所能达到的最大速度。悬浮速度是指要使尘粒处于悬浮状态，上升气流的最小上升速度。悬浮速度用于除尘管道的设计。<<c悬浮速度=沉降速度在通风除尘技术中，Rec1vs当尘粒粒径较小，尘粒与周围空气层发生滑动现象，气流对尘粒的实际阻力变小，尘粒的实际沉降速度要比计算值大。对dc≤5m的尘粒计算沉降速度时要进行修正。Kc：库宁汉(Cunninghum)滑动修正系数。

2．重力沉降室的计算气流在沉降室内停留时间s已知：长度l，高度H，气流的水平流速v求：重力沉降室所能捕集的最小粉尘的粒径dcmin解：尘粒从除尘器顶部降落到底部所需时间st2<=t1H/vs

<=

l/v重力沉降室能100％捕集的最小粒径dmin—重力沉降室能100％捕集的最小粉尘粒径，m。(1)计算所捕集粉尘中的最小沉降速度vs；(2)设沉降室内的气流速度v（根据尘粒的密度和粒径确定一般取为0.3~2m/s)和沉降室高度(或宽度)；(3)求沉降室的长度和宽度(或高度)。设计重力沉降室的步骤沉降室宽度沉降室长度优点：简单、投资少、易维护缺点：占地大，除尘效率低。主要用于捕集50m以上的大颗粒，可作为预除尘。重力沉降室特点：H/vs

<=

l/v除尘器名称除尘机理除尘粒径μm除尘效率%除尘器阻力Pa净化程度除尘器的特点应用范围重力沉降室依靠粉尘自身的重力实现尘气分离.>50<5050~130粗净结构简单,阻力小;占空间大,效率低使用较少,可用于第一级除尘除尘器比较表二、惯性除尘器工作原理：利用尘粒在运动气流中具有的惯性力，通过突然改变含尘气流的流动方向，或使其与某种障碍物碰撞，使尘粒从气体中分离。惯性除尘器的结构：碰撞式和回转式。惯性除尘器主要用于捕集20～30m以上的粗大尘粒，常用作多级除尘中的第一级除尘。（动画）（动画）除尘器比较表除尘器名称除尘机理除尘粒径μm除尘效率%除尘器阻力Pa净化程度除尘器的特点应用范围重力沉降室依靠粉尘自身的重力实现尘气分离.>50<5050~130粗净结构简单,阻力小;占空间大,效率低使用较少,可用于第一级除尘惯性除尘器依靠惯性碰撞实现尘气分离20~5050~70300~800粗净结构简单,阻力较小;效率较低使用较少,可用于第一级除尘4．沉降速度和悬浮速度的物理意义有何不同？各有什么用处？1．为什么两个型号相同的除尘器串联运行时，它们的除尘效率是不同的？哪一级的除尘效率高？11．有一两级除尘系统，系统风量为2.22m3/s，工艺设备产尘量为22.2g/s，除尘器的除尘效率分别为80％和95%，计算该系统的总效率和排空浓度。§4.4旋风除尘器旋风除尘器是利用气流旋转过程中作用在尘粒上的惯性离心力，使尘粒从气流中分离的。旋风除尘器结构简单、体积小、维护方便，对于10~20um的粉尘，效率为90%左右。旋风除尘器在通风工程中得到了广泛应用，它主要用于10um以上的粉尘，可用作多级除尘中的第一级除尘器。它也是我国中小型燃煤锅炉烟气净化的主要除尘设备。一、旋风除尘器的工作原理当含尘气流由切线进口进入除尘器后，气流在除尘器内作旋转运动，气流中的尘粒在离心力作用下向外壁移动，到达壁面，并在气流和重力作用下沿壁落入灰斗而达到分离的目的。组成:进口管、筒体、锥体、排出管、灰斗1．旋风除尘器内气流与尘粒的运动（动画）外涡旋—沿外壁由上向下旋转运动的气流内涡旋—沿轴心向上旋转运动的气流外涡旋和内涡旋的旋转方向相同下涡流—在除尘器纵向,外层及底部形成的局部涡流。（动画）流场组成上涡流—气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压力发生下降，一部分气流会带着细小的尘粒沿外壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，从排出管排出，这股旋转气流即为上涡旋。降低除尘效率气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力的推动下，要向外壁移动。到达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下，沿壁面落入灰斗。尘粒的运动2.旋风除尘器内的速度和压力分布规律n=0.5~0.8，一般取n=0.5径向速度是向心的；轴向速度向下。vt1/nr=c外涡旋区切向速度随r

的减少而增大，在内、外涡旋交界面上，vt达到最大。r0(0.6~0.65)rp(rp为排出管半径)切向运动、轴向运动、径向运动速度分布规律切向速度和径向速度对粉尘的分离起相反的影响，前者产生惯性离心力，使粉尘有向外的径向运动，后者则造成粉尘作向心的径向运动，把它推入内涡旋。切向速度随r

的减小而减小径向速度是向外的；轴向速度向上。内涡旋区vt/r=c速度分布规律压力分布：轴向压力变化较小；径向压力变化大，外侧高，中心低，轴心处为负压。试验研究表明，即使在正压下运行，旋风除尘器轴心处也保持负压，这种负压能一直延伸到灰斗。据测定，有的旋风除尘器当进口处静压为900Pa时，除尘器下部静压为-300Pa。因此，除尘器下部不保持严密，会有空气渗入，把已分离的粉尘重新卷入内涡旋。压力分布规律二、旋风除尘器的计算

计算旋风除尘器的分割粒径(dc50)是确定除尘器效率的基础处于外涡旋的尘粒在径向会受到两个力的作用：惯性离心力向心运动的旋风气流给予尘粒的向心力是气体与尘粒在径向的相对运动速度。这两个力方向相反，因此作用在尘粒上的合力粒径分布是连续的，必定存在某个临界粒径dk，作用在该尘粒上的合力之和恰好为零。dc>dkdc<dkF1>PF1<P捕集不能捕集dk假想的筛网应位于旋风除尘器内何处？筛网的位置应位于内、外涡旋交界面上。这时筛网所对应的孔径最小，dk·min

dc>dk·min

dc<dk·min

捕集不能捕集dc=dk·min在交界面上不停的旋转dc50=

dk·min

旋风除尘器的分割粒径旋风除尘器的阻力：局部阻力系数，通过实测求得；u：进口速度，m/s。例：已知某旋风除尘器的分割粒径dc50=6um，入口粉尘的浓度为5g/m3，进口处粉尘粒径分布如下表所示，除尘器的特性系数m=1.0，试计算该除尘器的出口粉尘浓度。粉尘粒径dc(um)0~55~1010~2020~3030~40>40质量百分数d%8203617910解：粉尘粒径dc(um)0~55~1010~2020~3030~40>40dcp(um)2.57.5152535>40分级效率(dc)0.250.580.8230.9440.9821三、影响旋风除尘器性能的因素

1．进口速度u除尘效率和除尘器阻力都是随u的增大而增高的，一般控制在12～25m/s之间。2．筒体直径D和排出管直径Dp筒体直径D↓，η↑，一般D≤0.8m。Do=0.6Dp排出管直径，Dp↓，η↑，阻力大，一般Dp=(0.5～0.6)D。

3．旋风除尘器的筒体和锥体高度实践证明，筒体和锥体的总高度以不大于5倍筒体直径为宜。由于锥体部分的直径逐渐减少，其效率高于筒体，可采用短筒体长锥体，锥体的长度一般为筒体的2~3倍。除尘器下部不严密，渗入外部空气，会把正在落入灰斗的粉尘重新带走，使除尘效率显著下降。

4．除尘器下部的严密性四、旋风除尘器的其它结构形式(一)多管除尘器（动画）特点：处理风量大，除尘效率较高；旋风子尺寸不宜过小，不宜处理粘性大的粉尘，以免堵塞。多管除尘器主要用于高温烟气净化。为了提高除尘效率，可以把许多小直径（100~250mm）旋风管（称为旋风子）并联使用，这种除尘器称为多管除尘器。设有旁路分离室，利用上旋涡和下漩涡分离粉尘，从而提高除尘效率。为了使除尘器顶部空间形成明显的上旋涡，进气口和顶盖之间要保持一定的距离。(二)旁路式旋风除尘器（动画）五、旋风除尘器的进口形式平顶盖直入式直入式（平顶盖直入式、螺旋形直入式）、蜗壳式、轴流式如果除尘器处理风量大，需要大的进口，采用蜗壳式进口可以避免进口气流与排出管发生直接碰撞有利于除尘效率和阻力的改善。平顶盖直入式进口结构简单，应用最为广泛。螺旋形直入式进口避免了进口气流与旋转气流之间的干扰，可减小阻力，但效率会下降。轴流式进口主要用于多管旋风除尘器的旋风子六、旋风除尘器的排灰装置（动画）翻板式锁气器是利用翻板上的平衡锤和积灰质量的平衡发生变化时，进行自动卸灰的。它设有两块翻板轮流启闭，可以避免漏风。回转式锁气器采用外来动力使刮板缓慢旋转，转速一般在15~20r/min之间，它适用于排灰量较大的除尘器。除尘器名称除尘机理除尘粒径μm除尘效率%除尘器阻力Pa净化程度除尘器的特点应用范围重力沉降室依靠粉尘自身的重力实现尘气分离.>50<5050~130粗净结构简单,阻力小;占空间大,效率低使用较少,可用于第一级除尘惯性除尘器依靠惯性碰撞实现尘气分离20~5050~70300~800粗净结构简单,阻力较小;,效率较低使用较少,可用于第一级除尘旋风除尘器含尘气流旋转运动产生离心力使尘气分离10~2090左右800~1500中净结构简单,没有运转部件,运行可靠,阻力中等;效率较高使用广泛,多用于烟气净化除尘器比较表§4.5过滤式除尘器过滤式除尘器是利用含尘气流通过过滤材料时，将粉尘分离捕集的装置。袋式除尘器—纤维织物为滤料颗粒层除尘器—廉价的砂、砾、焦炭等颗粒物为滤料一、袋式除尘器袋式除尘器是干式的高效除尘器，它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。对1.0um的粉尘，效率高达98％-99％。滤袋通常做成圆柱形（直径为125~500mm），有时也做成扁长方形，滤袋长度一般为2m左右。近年来，由于高温滤料和清灰技术的发展，袋式除尘器在冶金、水泥、化学、陶瓷、食品等不同的工业部门得到广泛应用。由于袋式除尘器的除尘效率高，如果净化空气的含尘浓度能达到卫生标准的要求，可直接返回车间再循环使用，以节省热能。小型袋式除尘机组就是这样工作的。(一)袋式除尘器的除尘机理向外式流动：含尘气流由滤袋内部流向滤袋外，粉尘积聚在滤袋内表面。向内式流动：含尘气流由滤袋外部流向滤袋内部，粉尘积聚在滤袋外表面。在袋式除尘器内气流的运动方式有两种：主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。滤料实际上主要起到形成初层和支持它的骨架作用。1.接触阻留2.惯性碰撞3.扩散作用袋式除尘器的除尘机理随着粉尘在滤袋上的积聚，空气通过滤料时的阻力增大，阻力过大，会使滤袋易于损坏，通风系统风量下降。粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流速增高，这样会把已捕集的尘粒带走，使除尘效率下降。因此除尘器运行一段时间后，要及时进行清灰，清灰时不能破坏初层，以免效率下降。为什么袋式除尘器运行一段时间后要进行清灰？vF=L/60Fm3/minm2过滤风速是指单位时间每平方米滤料表面积上所通过的空气量。每一个过滤系统根据它的清灰方式、滤料、粉尘性质、处理气体温度等因素都有一个最佳的过滤风速。vFF

阻力除尘效率除尘器的体积处理高浓度粉尘的过滤风速要比处理低浓度粉尘的过滤风速低细粉尘的过滤风速要比粗粉尘的低，大除尘器的过滤风速要比小除尘器的低。(二)袋式除尘器的阻力袋式除尘器阻力与除尘器结构、滤袋布置、粉尘层特性、清灰方法、过滤风速、粉尘浓度等因素有关。Pg—除尘器结构阻力，Pa；即设备进、出口及内部流道内挡板等造成的流动阻力。Pg=200~500PaP0—滤料本身的阻力，Pa；Pc—粉尘层阻力，Pa。滤料本身的阻力：棉布０=1.0×107m-1、呢料０=3.6×107m-1

、涤纶绒布０=4.8×107m-1μ——空气的粘度，Pa·s;vF——过滤风速，m3/min·m2；０——滤料的阻力系数，m-1滤料上粉尘层阻力c—滤料上粉尘层厚度，m；Gc—滤料上堆积的粉尘量，kg；F—滤料的表面积，m2；m—粉尘层的平均比阻，m／kg。m是随粉尘粒径、真密度及粉尘层内部空隙率的减小而增加。处理粉尘的粒径愈细小，Pc愈大。τ—滤料的连续过滤时间，s；y—除尘器进口处含尘浓度，kg/m3。除尘器运行τ秒种后，滤料上堆积的粉尘量：粉尘层的阻力取决于过滤风速、气体的含尘浓度和连续运行的时间。y低长y高短y低短vF大长vF小y高为什么过滤风速与清灰方式有关？为了使袋式除尘器保持高效运行，清灰不能过于彻底，要求在滤料表面保留一定的粉尘层（即初层），这时的阻力称为残留阻力。(三)滤料（自学了解各种滤料的性能及适用场合）滤料的性能对袋式除尘器的工作具有很大的影响，选择滤料时必须考虑含尘气体的特性如粉尘和气体性质、温度、湿度、粒径等等。性能良好的滤料应具备耐温、耐腐、耐磨、效率高、阻力低、使用寿命长、成本低等优点。滤料的特性除了与纤维本身的性质（如耐温、耐腐、机械强度等）有关外，还与滤料的表面结构有很大关系。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，采用的过滤风速不宜过高。表面起毛（绒）的滤料（如羊毛毡）容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤风速，但必须及时清灰。袋式除尘器用的滤料种类较多。按滤料材质分，有天然纤维、无机纤维和合成纤维等；按滤料结构分，有滤布和毛毡两类。不起绒的滤布称为素布，经起绒使表层纤维形成绒毛的滤布称为绒布。绒布的透气性及净化效率都比素布好，但清灰较难。毛毡的整个厚度上均匀分布着纤维，容尘均匀，毡内永远剩留着粉尘，过滤是在毡内进行的，可以采用较高的过滤风速。但是它需要有强有力的清灰措施。(四)袋式除尘器的结构1．机械振动(打)清灰的除尘器（动画）它是利用机械装置振打或摇动悬吊滤袋的框架，使滤袋产生振动而清除积灰。特点：机械清灰结构简单，投资少，但滤袋振动不均匀，对滤袋损害较大，过滤风速低，一般为0.5~0.8m/min，阻力约400~800Pa，除尘器进口浓度不宜超过3～5g/m3，适用于处理风量不大的场合。2．逆气流清灰除尘器逆气流清灰是利用与过滤气流相反的气流进行清灰。由于反向气流的直接冲击和滤袋在反向气流作用下产生胀缩振动，导致粉尘层崩落。反吸清灰袋式除尘器的示意图。它有三个室在工作，一个室在清灰。通过主风机吸入端的负压作用，对滤袋进行反吸清灰。特点：是处理风量大，可达105m3/h以上。常分成3~20个室，采用分室清灰。反吸风量通常为滤袋过滤风量的0.25～0.5。反吸风压要大于滤袋阻力的两倍，或大于4000Pa。过滤风速为0.6~1.0m/min，阻力1800～2000Pa。回转式逆气流反吹清灰除尘器反吸清灰和反吹清灰区别：反吸清灰：清灰气流与风机的吸入段相连。反吹清灰：清灰气流与风机的压出段相连。反吹空气经中心管送到设在滤袋上部的旋臂内，电动机带动旋臂旋转，使所有滤袋都得到均匀反吹。每只滤袋的反吹时间约为0.5s，反吹的时间间隔约为15min左右，反吹风机的风压约为5kPa左右。在高温工况下（80～120℃），推荐的过滤风速vF=0.8～1.2m3/min·m2；在低温工况下（＜80℃）推荐的过滤风速vF=1.0～1.5m3／min·m2。阻力约为1000～1400Pa适用于向内式流动3．脉冲喷吹清灰除尘器适用于向内式流动动画每排滤袋上方设一根喷吹管，喷吹管上设有与每个滤袋相对应的喷嘴，喷吹管前端装设脉冲阀，通过程序控制机构控制脉冲阀的启闭。脉冲阀开启时，压缩空气从喷嘴高速喷出。带着比自身体积大5~7倍的诱导空气一起经文丘里管进入滤袋。滤袋急剧膨胀引起冲击振动，使附在滤袋外的粉尘脱落。压缩空气的喷吹压力为500~600kPa，脉冲周期为60s左右，脉冲宽度为0.1~0.2秒。这种清灰方式清灰强度高，清灰效果好。由于清灰时间短，除尘器可以不间断连续工作。（五）袋式除尘器的应用袋式除尘器作为一种干式高效除尘器广泛应用于各工业部门，它比静电除尘器结构简单、投资省、运行稳定可靠，可回收高比电阻粉尘。与文丘里除尘器相比，它能量消耗小，能回收干的粉尘，不存在泥浆处理问题。使用袋式除尘器时应注意以下问题：（1）由于滤料使用温度的限制，处理高温烟气时，必须先冷却到滤料可能承受的温度。通常采用的烟气冷却方式有①直接喷雾蒸发冷却；②表面换热器（用水或空气间接冷却）；③混入周围冷空气。（2）处理高温、高湿气体（如球磨机排气）时，为防止水蒸汽在滤袋上凝结，应对管道及除尘器保温，必要时还可进行加热。（3）不宜处理含有油雾、凝结水和粘性粉尘的气体。（4）不能用于带有火花的烟气。（5）处理含尘浓度高的气体时，为减轻袋式除尘器负担，最好采用两级除尘，用低阻除尘器进行预净化。袋式除尘器碰撞拦截扩散等综合作用0.5~195~991000~1500超净除尘本体结构简单、效率高、清灰机构复杂、滤料耗量大应用广泛，多用于除尘末级，不适合于含湿油的尘气除尘器名称除尘机理除尘粒径μm除尘效率%除尘器阻力Pa净化程度除尘器的特点应用范围重力沉降室依靠粉尘自身的重力实现尘气分离.>50<5050~130粗净结构简单,阻力小;占空间大,效率低使用较少,可用于第一级除尘惯性除尘器依靠惯性碰撞实现尘气分离20~5050~70300~800粗净结构简单,阻力较小;效率较低使用较少,可用于第一级除尘旋风除尘器含尘气流旋转运动产生离心力使尘气分离10~2090左右800~1500中净结构简单,没有运转部件,运行可靠,阻力中等;效率较高使用广泛,多用于烟气净化除尘器比较表§4.6湿式除尘器湿式除尘器是通过含尘气体与液滴或液膜的接触使尘粒从气流中分离的。它的优点是结构简单，投资低，占地面积小，除尘效率高，能同时进行有害气体的净化。适宜处理有爆炸危险或同时含有多种有害物的气体。它的缺点是有用物料不能干法回收，泥浆处理比较困难；为了避免水系污染，有时要设置专门的废水处理设备；高温烟气洗涤后，温度下降，会影响烟气在大气的扩散。一、湿式除尘器的除尘机理湿式除尘的机理可概括为两个方面:水与含尘气流的接触形式有:水滴、水膜。使尘粒与水接触的作用机理主要有:一是尘粒与水接触时直接被水捕获;二是尘粒在水的作用下凝聚性增加。惯性碰撞、接触阻留和扩散。二、湿式除尘器的结构形式(一)自激式除尘器自激式除尘器内先要贮存一定量的水，它利用气流与液面的高速接触，激起大量水滴，使尘粒从气流中分离。

1．水浴除尘器含尘空气以8~12m/s的速度从喷头高速喷出，冲入液体中，激起大量泡沫和水滴。粗大的尘粒直接在水池内沉降，细小的尘粒在上部空间和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。水浴除尘器的效率一般为80%~95％。喷头的埋水深度20~30mm。除尘器阻力约为400~700Pa。水浴除尘器可在现场用砖或钢筋混凝土构筑，适合中小型工厂采用。它的缺点是泥浆清理比较困难。2．冲激式除尘器含尘气体进人除尘器后转弯向下，冲激在液面上，部分粗大的尘粒直接沉降在泥浆斗内。随后含尘气体高速通过S型通道，激起大量水滴，使粉尘与水滴充分接触。在正常情况下，除尘器阻力为1500Pa左右，对5um的粉尘，效率为93％。冲激式除尘器下部装有刮板运输机自动刮泥，也可以人工定期排放。冲激式除尘机组把除尘器和风机组合在一起，具有结构紧凑、占地面积小、维护管理简单等优点。但与其它的湿式除尘器相比，金属消耗量大，阻力较高，价格较贵。(二)旋风水膜除尘器卧式旋风水膜除尘器含尘气体由一端沿切线方向进入，沿螺旋形导流片作旋转运动。在气流带动下液体在外壁形成一层水膜，同时还产生大量水滴。尘粒在惯性离心力作用下向外壁移动，到达壁面后被水膜捕集。部分尘粒与液滴发生碰撞而被捕集。立式旋风水膜除尘器含尘气体由下部沿切线进口进入除尘器内，自下而上旋转运动。水由除尘器上部的喷嘴沿切线方向喷出。在气流带动下液体在外壁形成一层水膜，尘粒在惯性离心力作用下向外壁移动，到达壁面后被水膜捕集。(三)文氏管除尘器引水装置（喷雾器）、文氏管体、脱水器作用：雾化、凝并、除尘文氏管除尘器是一种高效除尘器，对于小于1um的粉尘仍有很高的除尘效率。它适用于高温、高湿和有爆炸危险的气体。它的最大缺点是阻力很高。目前主要用于冶金、化工等行业高温烟气净化，如吹氧炼钢转炉烟气。含尘气流由风管进入渐缩管，气流速度逐渐增加，静压降低。在喉管中，气流速度达到最高。由于高速气流的冲击，使喷嘴喷出的水滴进一步雾化。在喉管中气液两相充分混合，尘粒与水滴不断碰撞凝并，成为更大的颗粒。在渐扩管气流速度逐渐降低，静压增高。最后含尘气流经风管进入脱水器。由于细颗粒凝并增大，在一般的脱水器中就可以将粒尘和水滴一起除下。除尘器名称除尘机理除尘粒径μm除尘效率%除尘器阻力Pa净化程度除尘器的特点应用范围水浴除尘器液体洗涤尘气，尘粒加湿后被捕集1~1080~95600~1200中净结构简单，除尘效率高，能同时进行有害气体的净化。缺点是有用物料不能干法回收，泥浆处理困难适宜处理有爆炸危险或同时含有多种有害物的气体文氏管除尘器尘气与雾化水滴混合，尘粒凝并排除0.5~190~984000~10000超净除尘器比较表§5.7电除尘器电除尘器是利用电场产生的静电力使尘粒从气流中分离的设备一、电除尘器的工作原理电除尘器捕集粉尘的过程：空气电离、尘粒荷电、荷电尘粒的捕集、清灰（一）空气电离电晕线——接高压自流电源的负极（正极）集尘板——接地电晕线与集尘板非均匀电场电场强度与电压成正比电压增加电场强度增加离子的运动速度增大空气电离电晕线附近的空气全部电离，在电晕线周围可以看见一圈淡蓝色的光环，这个光环称为电晕。放电的导线称为电晕极。极间空气全部电离，这种现象称为电场击穿。电场击穿时，发生火花放电，电路短路，电除尘器停止工作。起晕电压：开始产生电晕放电（空气电离）的电压击穿电压：电场击穿时的电压击穿电压与放电极的形式、正负电极间的距离和放电极的极性有关正负电极间的距离大击穿电压大为什么电除尘器内要形成非均匀电场？负电晕能产生较高的电晕电流，而且它的击穿电压也高得多。故工业电除尘器一般采用负电晕极通风空调进气净化的静电空气过滤器，一般采用正电晕极。产生的臭氧量较少。-+(-)(+)+(+)(-)-负电晕极正电晕极为什么负电晕的电晕电流比正电晕高？(二）尘粒的电荷0.2~0.5m的尘粒，两种机理共同作用电场荷电离子在静电力作用下做定向运动，与尘粒碰撞，使其荷电扩散荷电离子的扩散现象导致尘粒荷电dc>0.5m的尘粒，以电场荷电为主；dc<0.2m的尘粒，以扩散荷电为主；-+饱和状态下尘粒的荷电量按下式计算对于电场荷电，随尘粒上电荷的增加，在尘粒周围形成一个与加外电场相反的电场，其场强越来越强，最后导致离子无法到达尘粒表面。此时，尘粒上的电荷已达到饱和。影响尘粒荷电的主要因素是尘粒直径、相对介电常数和电场强度(三)收尘

1．驱进速度w-+静电力静电力空气阻力阻力定义：荷电尘粒在静电力作用下所能达到的最大速度。F=P

UBEpww

T对dc<=5um的尘粒

2．除尘效率方程式(多依奇方程式)电除尘器的除尘效率与粉尘性质、电场强度、气流速度、气体性质及除尘器结构等因素有关。①电除尘器横断面上有两个区域，集尘极附近的层流边界层和几乎占有整个断面的紊流区。②尘粒运动受紊流的控制，整个断面上的浓度分布是均匀的。③在边界层尘粒具有垂直于壁面的分速度w。④忽略电风、气流分布不均匀、二次扬尘等因素的影响。假设：已知：Lm3/sLlmam2/mwm/s

求：在d时间内，在dx空间捕集的粉尘量y1g

/m3y2g

/m3与A、w成正比与L成正反比A=al集尘极的总集尘面积解：

3．有效驱进速度所谓有效驱进速度就是根据某一除尘器实际测定的除尘效率和它的集尘极总面积A、气体流量L，利用除尘效率公式倒算出驱进速度。二、粉尘的比电阻粉尘的比电阻是评定粉尘导电性能的一个指标Rb<104•cm低阻型粉尘二次扬尘Rb=104~1011•cm正常型粉尘Rb>1011•cm高阻型粉尘反电晕-+克服高比电阻影响的方法有：加强振打，使集尘板表面尽可能保持清洁；降低尘粒的比电阻降低粉尘比电阻的方法选择适当的操作温度；增加烟气的含湿量；在烟气中加入调节剂(SO3、NH3等)。三、电除尘器设计中的有关问题(一)集尘极面积的确定

(二)电场风速(三)长高比的确定电除尘器的长高比是指集尘板的有效长度与高度之比。它直接影响振打清灰时二次扬尘的多少。除尘器的长高比应不小于1.0~1.5。电场风速就是电除尘器内气体的运动速度根据经验，电场风速最高不宜超过1.5~2.0m/s，除尘效率要求高的除尘器不宜超过1.0~1.5m/s。电除尘器气体含尘浓度高，电场内充满了大量的细小尘粒，由于尘粒的运动速度慢，故产生的电晕电流小，严重时电晕电流趋于零，这种现象称为电晕闭塞。(四)气体含尘浓度防止电晕闭塞产生的方法：离子电荷尘粒电荷60~100m/s60cm/s清洁空气通过电除尘器时产生的电晕电流要比含尘气体的大。提高工作电压采用放电强烈的电晕极增设预净化设备四、电除尘器的结构板式电除尘器是由本体和供电源两部分组成。本体包括除尘器壳体、灰斗、放电极、集尘极、气流分布装置、振打清灰装置、绝缘子及保温箱等等。1．集尘极（1）对集尘极板的基本要求极板用厚度为1.2~2.0mm的钢板在专用轧机上轧制而成，为了增大容纳粉尘量大，通常将集尘极做成各种断面形状。（2）集尘极板的结构形式①板面场强分布和板面电流分布要尽可能均匀；②防止二次扬尘的性能好。在气流速度较高或振打清灰时产生的二次扬尘少；③振打性能好。在较小的振打力作用下，在板面各点能获得足够的振打加速度，且分布较均匀；④机械强度好（主要是刚度）、耐高温和耐腐蚀。具有足够的刚度才能保证极板间距及极板与极线的间距的准确性；⑤容纳粉尘量大，消耗钢材少，加工及安装精度高。极板高度一般为2~15m。每个电场的有效电场长度一般为3~4.5m，由多块极板拼装而成。常规电除尘器的集尘极板的间距通常采用300mm。国内、外研究结果表明，加大极板间间距，增大了绝缘距离，可以抑止电场火花放电；同时可以提高电除尘器的工作电压，增大粉尘的驱进速度；另外还可使电极的安装维修较为方便。在处理相同烟气量，达到同样除尘效率的条件下，它所需的集尘极板面积也会相应减小。由于这种除尘器的工作电压比常规的高，故称为宽间距超高压电除尘器。宽间距电除尘器的极板间距一般为400~600mm。根据目前的试验研究，采用400mm为好，其工作电压为120~80kV。这种除尘器目前已在电站、水泥等行业应用。①放电性能好（起晕电压低、击穿电压高、电晕电流强）；②机械强度高、耐腐蚀、耐高温、不易断线；③清灰性能好。振打时，粉尘易于脱落，不产生结瘤和肥大现象。2．电晕极（放电极）（1）对放电极的基本要求（2）电晕极的结构形式①圆形采用直径1.5~2.5mm的高强镍铬合金制作，上部悬挂在框架上，下部用重锤保持其垂直位置。②星形它是用4~6mm的圆钢冷拉成星形断面的导线。它利用极线全长的四个尖角放电，放电效果比光线式好。星形线容易粘灰，适用于含尘浓度低的烟气。③锯齿形用薄钢条（厚约1.5mm）制作，在其两侧冲出锯齿，形成锯齿形电极。锯齿形的放电强度高，是应用较多的一种放电极。④芒刺式芒刺型电晕线是依靠芒刺的尖端进行放电。形成芒刺的方式很多，R-S是目前采用较多的一种，它是以直径为20mm的圆管作支撑，两侧伸出交叉的芒刺。这种线的机械强度高，放电强。安装时要严格控制极距，极线和极板距离的偏差不得大于5mm沉积在电晕极和集尘极上的粉尘必须通过振打及时清除，电晕极上积灰过多，会影响放电。集尘极上积灰过多，会影响尘粒的驱进速度，对于高比电阻粉尘还会引起反电晕。及时清灰是防止反电晕的措施之一。常用的振打方式是锤击振打。振打频率和振打强度必须在运行过程中调整。振打频率高、强度大，积聚在极板上的粉尘层薄，振打后粉尘会以粉末状下落，容易产生二次飞扬。振打频率低、强度弱，极板上积聚的粉尘层较厚，大块粉尘会因自重高速下落，也会造成二次飞扬。振打强度还与粉尘的比电阻有关，高比电阻粉尘应采用较高的振打强度。为了防止比电阻小的粉尘产生二次飞扬，有的电除尘器专门在集尘极的表面淋水，形成一层水膜，用水膜把粉尘带走，这种电除尘器称为湿式电除尘器。用湿法清灰虽解决了粉尘的二次飞扬问题，但是也带来了泥浆和废水的处理问题，因此目前应用较少。3．振打清灰装置气流分布