第四章 除尘技术

第四章除尘技术本章主要讨论以下问题：粉尘性质评定指标及除尘效率除尘机理除尘设备重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、过滤除尘器、静电除尘器、原理和结构-性能及计算-类型，特点及应用。§4.1除尘技术基础一、粒状污染物的分类德林卡和哈奇粒状污染物分类分类名称粒径/μm生成方式固体粒子粉尘1~100破碎、筛分、机械加工、扬尘凝结固体烟雾0.1~1金属冶炼、蒸发、升华、凝聚、燃烧焊接烟0.001~0.3木材、纸、布、油等燃烧而成液体粒子霭1~100蒸汽的凝结、化学反应、液体喷雾雾5~0水蒸气的凝结4.1除尘技术基础（一）几何特性

1投影粒径

是指用光学显微镜或电子显微镜测得的粒径。二、粉尘的几何特性与粒径分布粒径也称为粒度，是衡量粉尘颗粒大小的尺度。实际防尘中采用粉尘的投影定向长度表示粉尘的粒径,单位为微米(μm)。d≤5μm的粉尘称为呼吸性粉尘,可随呼吸进入并沉积在肺部,危害最大。

4.1除尘技术基础定向粒径dF；粉尘在某一确定方向上的最大投影距离。

定向面积等分粒径dM

：粉尘在某一确定方向上将粉尘投影面积二等分的线段长度。

投影圆等值粒径dH

：与粉尘投影面积相等的圆的直径。因定向粒径测定方法较简便，故较为常用。4.1除尘技术基础2物理当量径

物理当量径是指与被测粉尘的某一物理量相同的球形粉尘的直径。

斯托克斯(stokes)粒径dS

：指与被测尘粒密度相同、沉降速度相同的球形粒子直径。

空气动力径dH：指与被测尘粒在空气中的沉降速度相同、密度为1000kg／m3的球形粒子的直径。斯托克斯粒径和空气动力径是除尘技术中应用最多的两种粒径，原因在于它们皆与尘粒在流体中运动的动力特性有关。4.1除尘技术基础3、分割粒径指某除尘器的除尘效率为50％的尘粒粒径的粒径，它是一种表示除尘器性能的很有代表性的粒径。4、筛分粒径即尘粒能够通过的最小筛孔的宽度。4.1除尘技术基础1粉尘分散度:各粒径粉尘所占总粉尘的百分比。又分为质量分散度和数量分散度。

质量分散度Pm：是指各粒径粉尘的质量(mg)占粉尘的总质量(mg)的百分比。数量分散度Pn：是指各粒径粉尘的颗粒数占粉尘颗粒数的百分比。m—某级粒径粉尘的质量，mg；n—某级粒径粉尘的颗粒数，颗。（二）粒径分布4.1除尘技术基础三、粉尘的物理性质1、密度

粉尘密度：单位体积粉尘的质量,单位为kg/m3或g/cm3。根据是否包含粒间空隙体积分为真密度与假密度（表观密度）。假密度与堆积状态有关。

真密度(ρp)：排除粉尘间空隙以纯粉尘的体积计量的密度。

表观密度(ρb)：包括粉尘间空隙体积和粉尘纯体积计量的密度。与堆积状态有关。

粉尘比重：指粉尘的质量与同体积水的质量之比，系无因次量。4.1除尘技术基础

ρb=(1-ɛ)ρp

ɛ--空隙率，即粒子间空隙体积与粒子堆积体积的比值。许多除尘设备的选择不仅要考虑粉尘粒径的大小，而且要考虑粉尘的真密度，在介质中的运动与其真密度有关。堆积密度随ɛ而变化，粉尘的空隙率与粉尘的粒径、形状、堆积方式等因素有关。

真密度一般用于粉尘的沉降计算，而堆积密度用于仓储设备、除尘灰斗的设计计算。4.1除尘技术基础4.1除尘技术基础2、粉尘湿润性

指粉尘被水湿润的难易程度。

湿润现象：水滴内部与水滴表面间的分子引力为水的表面张力,当水的表面张力小于水与固体间的分子引力时，固体容易被湿润，反之，固体则不易被湿润。依此粉尘可分为亲水性与疏水性两类。4.1除尘技术基础θ液滴θ衡量湿润性指标:湿润接触角(θ)。θ<60°时,表示湿润性好,为亲水性；θ>90°时,湿润性差,属于憎水性。粉尘的湿润性是湿式防、除尘的依据。

4.1除尘技术基础小于1微米的粉尘一般就很难被水润湿，这是因为微粒表面皆存在一层气膜，只有当液体以相对较高的速度冲击粉尘时，才能冲破气膜，将粉尘润湿。粉尘的润湿性还随温度的升高而减小，随压力升高而增大，随液体表面张力的减小而增强。在湿法除尘中，如果在水中加入某些湿润剂(如皂角素、平平加等)，可降低水的表面张力，提高粉尘的润湿性。影响湿润性因素：粉尘成分、粒径、荷电状况及水的表面张力等因素。湿润性强的粉尘有利于湿式除尘。4.1除尘技术基础3、粉尘的安息角和滑动角安息角：指粉尘自漏斗连续落到水平板上，堆积成圆锥体，圆锥体的母线与平面的夹角为安息角。

4.1除尘技术基础滑动角：自然堆放在光滑平板上的粉尘，随光滑平板以其一端为轴转动。平板上粉尘开始发生滑动时平板相对于水平面的倾斜角称为粉尘的滑动角，也有文献称之为动安置角。4.1除尘技术基础

安息角及滑动角是粉状物料物特有的性质，与物料的种类、粒径、形状、含水率、粘附性等因素有关。对同一种粉尘：粒径越大、形状越接近于球体、含水率越低，表面越光滑，则安息角越小。粉尘的安息角和滑动角是设计除尘装置灰斗、料仓的锥角和除尘系统管路、输送管路的倾角的重要依据。4.1除尘技术基础4、比表面积

粉尘的比表面积定义为单位体积(或质量)粉尘所具有的表面积以粉尘的自身体积表示的比表面积a可表示为：4.1除尘技术基础比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。它对粉尘的湿润、凝聚、附着以及燃烧和爆炸等性质都有明显的影响。粉尘的比表面积值的变化范围很大，如大部分烟尘的质量比表面积在1000～10000cm2／g的范围内变化。4.1除尘技术基础5、粉尘荷电性指粉尘能被荷电的难易程度。悬浮空气中粉尘荷电原因：破碎时的摩擦、粒子间撞击或放射性照射、外界离子或电子附着等。粉尘荷电后会改变其某些物理性质，如凝并性、粘附性等。此外，粉尘的荷电量随温度升高、比表面积增大及含水率减小而增大，还与其化学成分等因素有关。衡量粉尘荷电性的指标：粉尘比电阻。4.1除尘技术基础粉尘层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。比电阻测定：采用圆板电极法测定。粉尘的比电阻的单位为Ω·cm。粉尘比电阻对电除尘影响：是除尘的依据。比电阻在104～1011Ω·cm范围内，电除尘的效果较好。4.1除尘技术基础粉尘的导电性主要取决于粉尘、气体的温度和组成成分。在温度较高时(约高于200度)，粉尘的导电主要靠粉尘内部的电子或离子进行(即容积导电)；而在较低温度时(约低于100度)，则主要靠粉尘表面吸附的水分和化学膜进行(即表面导电)。因此，粉尘的比电阻与测定条件有关。4.1除尘技术基础6、爆炸性

能发生爆炸的粉尘称为可爆尘。井下具有爆炸性的粉尘主要是硫化粉尘和煤尘。粉尘爆炸能产生高温、高压,同时生成大量的有毒有害气体,对安全生产有极大的危害，应注意采取防爆、隔爆措施。4.1除尘技术基础不同种类及存在状态的粉尘爆炸条件不同、悬浮在空气中的可燃粉尘发生爆炸的条件是：①由可燃粉尘与空气构成的可燃混合物其粉尘浓度达到爆炸浓度；②存在能量足够的火源。4.1除尘技术基础7、粘附性粉尘附着在固体表面上或粉尘彼此相互附着的难易程度的性质称为粉尘的粘附性。产生粘附的原因是由于粘附力的存在:范德华力(即分子间作用力)、静电引力和毛细管作用力等。影响粉尘粘附性的围素：一般情况下，粉尘的粒径小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、带电量大时，易于产生粘附现象。粘附现象还与周围介质的性质有关，如在液体介质粉尘的粘附性比在气体中弱得多。4.1除尘技术基础8、磨损性粉尘的磨损性是指粉尘在流动过程中对器壁和管壁的磨损程度的性质。影响磨损的因素：

硬度大、密度高、粒径大、带有棱角的粉尘磨损性大。粉尘的磨损性还与含尘气流的流动速度有关，研究表明，磨损量与含尘气流速度的2～3次方成正比。4.1除尘技术基础第4.2节除尘装置的性能指标除尘装置的性能指标包括技术指标和经济指标两大类。

技术指标主要包括处理气体流量、除尘效率、压力损失(或称阻力)、漏风率等；经济指标包括设备费、运行费、维修费、占地面积、占用空间体积、使用寿命等。还考虑除尘装置的安装、操作、检修的难易等因素。但是，低阻（阻力低）、高效（除尘效率高）仍是目前评价除尘装置的主要指标。4.2除尘装置的性能指标一、处理气体的流量

处理气体流量：表示除尘装置在单位时间内所能处理的含尘气体的流量、一般用体积流量Q(单位：m3／s)表示。

实际运行的防尘装置由于不严密而漏风，使得进出口的气体流量往往并不一致。通常用两者的平均值作为该除尘装置的处理气体流量。即4.2除尘装置的性能指标二、压力损失(或称阻力）

净化装置的压力损失是表示能耗大小的技术指标，可通过测定净化装置进口与出口气流的全压差而得到。其与下列因素有关：净化装置的种类和结构型式；处理气体通过时的流速。即4.2除尘装置的性能指标

净化装置的压力损失，实质上是气流通过装置时所消耗的机械能，它与通风机所耗功率成正比，所以净化装置的压力损失越小越好。多数除尘装置的压力损失在2000Pa以下根据除尘装置的压力损失，防尘装置可分为：4.2除尘装置的性能指标

低阻除尘器—△P<500Pa;

中阻除尘器—△P=500～2000Pa;

高阻除尘器—△P=2000～20000Pa;三、除尘效率

除尘效率是表示除尘装置净化含尘气体效果的重要技术指标1、总除尘效率总除尘效率系指在同一时间内防尘装置捕集的粉尘质量占进入除尘装置的粉尘质量的百分数。通常以“”表示。除尘器进口：气体流量为Q1，粉尘的质量流量为S1，粉尘的浓度为C1；

装置出口的相应量为：Q2、S2、C2装置捕集的粉尘的质量为S3S1=S2+S3S1=Q1*C1、S2=Q2*C2除尘器的总效率为（1）4.2除尘装置的性能指标或：若除尘器不漏风利用上式（1）通过称重可求得总除生效率。这种方法称为质量法，用这种方法测出的结果比较准确，主要用于实验室。在现场测定除尘器的总除尘效率时，通常先同时测出除尘器前后的空气含尘浓度、再利用式（2）求得总除尘效率，这种方法称为浓度法。4.2除尘装置的性能指标（2）有时由于除个器进口含尘浓度很高，或者使用单位对除尘系统的除尘效率要求很高，一般会使用两级或多级除尘器n台除尘器串联时其总效率为：

在实际应用中，多级除尘系统通常最多三级。4.2除尘装置的性能指标2、除尘器的分级效率除尘装置的除尘效率因处理粉尘的粒径不同而有很大的差别，表列出了各种除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率。4.2除尘装置的性能指标分级除尘效率简称分级效率，就是除尘装置对某一粒径或某一粒径范围的粉尘的除尘效率。----分别为除尘器进口和除尘器灰斗中某一粒径或粒径范围的粉尘质量流量；S1、S3----分别为除尘器进口和防尘器灰斗中的粉尘质量流量；----分别为除尘器进口和除尘器灰斗中同一粒径或粒径范围的粉尘的质量分数。4.2除尘装置的性能指标第4.3节除尘器机理粉尘从空气中分离的作用力主要有:

机械力:包括重力,离心力和惯性力;阻留作用:包括介质的筛滤作用,尘气绕流的接触阻留作用;

凝聚作用:通过加湿,蒸汽凝结,超声波等作用,使细尘粒凝聚而从空气中分离;

静电力:利用静电力使带电尘粒从空气中分离。

第4.3节除尘器工作机理除尘器分类

根据除尘机理常将除尘器分为四大类:

机械除尘器,过滤式除尘器,湿式除尘器和电除尘器。

根据净化要求不同，分为：粗净化：多为第一级净化中净化：用于通风除尘系统细净化：净化后浓度<=1～2mg/m3超净化：1微米以下第4.3节除尘器工作机理第4.4节机械除尘器

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第4.4节机械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。第4.4节机械除尘器层流式模式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在烟气流动方向，粒子与气流速度相同纵剖面示意图1、除尘机理

第4.4节机械除尘器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

对于Stokes粒子()代入第4.4节机械除尘器对于Stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?第4.4节机械除尘器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0.3～2.0m/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以下第4.4节机械除尘器重力沉降室的实际性能沉降室的实际性能几乎从不进行实验测量或测试，在最好的情况下，这种装置也只能作为气体的初级净化，除去最大和最重的颗粒。沉降室的除尘效率约为40—70%，仅用于分离dp>50μm的尘粒。穿过沉降室的颗粒物必须用其它的装置继续捕集。优点：结构简单、投资少、易维护管理、压损小（50—130Pa）。缺点：占地面积大、除尘效率低（仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子）。第4.4节机械除尘器二惯性除尘器1、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（还利用了离心力和重力的作用），使其与气流分离。

第4.4节机械除尘器2、结构形式冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子反转式－改变气流方向捕集较细粒子第4.4节机械除尘器a弯管型b百叶窗型c多层隔板型第4.4节机械除尘器3、应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘（粘结性和纤维性粉尘不宜）净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10～20µm以上的粗颗粒压力损失100～1000Pa第4.4节机械除尘器三旋风除尘器进气管、筒体、锥体、排气管利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离第4.4节机械除尘器1、机理气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋；旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋；少量气体沿径向运动到中心区域；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。第4.4节机械除尘器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；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；第4.4节机械除尘器下涡流：外涡旋在运动到锥体下部向上折转时产生的局部涡流，下涡流一直延伸至灰斗，会把灰斗中的粉尘，特别是细粉尘搅起，被上升气流带走。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，最后从排气管排出。第4.4节机械除尘器切向速度外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方

此处n

1，称为涡流指数

第4.4节机械除尘器内涡旋的切向速度正比于半径

内外涡旋的界面上气流切向速度最大

交界圆柱面直径

d0=(0.6～1.0)de,de

为排气管直径

第4.4节机械除尘器径向速度

假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋平均径向速度r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m第4.4节机械除尘器轴向速度外涡旋的轴向速度向下内涡旋的轴向速度向上在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值。第4.4节机械除尘器2、旋风除尘器的除尘效率（很多种理论）计算分割直径是确定除尘效率的基础在交界面上粉尘的所受的作用力包括：离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD

若

FC>FD

，颗粒移向外壁若

FC<FD

，颗粒进入内涡旋当

FC=FD时，有50%的可能进入外涡旋，即除尘效率为50%

第4.4节机械除尘器为什么忽略了粉尘的质量呢？因为重力等于mg，离心力设Vt=30m/s，r=0.1m，

离心力远远大于重力，故重力可忽略。第4.4节机械除尘器对于球形Stokes粒子分割粒径dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率

另一种经验公式第4.4节机械除尘器流体阻力：1、形状阻力：向前运动，前面受力比后面大2、摩擦阻力：颗粒与流体之间第4.4节机械除尘器对于球形Stokes粒子第4.4节机械除尘器3、旋风除尘器的压力损失

：局部阻力系数

A：旋风除尘器进口面积局部阻力系数试验数据旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ5.36.58.05.8第4.4节机械除尘器旋风除尘器的压力损失相对尺寸的不同对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa思考题：一个进口面积为0.36m2，排气管直径0.6m的旋风除尘器，和另一个进口面积为4m2，排气管直径2m的旋风除尘器，在气体入口速度相同时，压力损失哪个大？为什么？第4.4节机械除尘器例题：已知旋风除尘器在选取入口速度V1=13m/s时，处理气体量Q=1.37m3/s。试确定净化工业锅炉烟气（温度为423K，烟尘真密度为2.1g/cm3）时的分割直径和压力损失。已知该除尘器筒体直径0.9m，排气管直径为0.45m，排气管下缘至锥顶的高度为2.58m，423K时烟气的粘度

（近似取空气的值）µ=2.4×10－5pa﹒s。第4.4节机械除尘器分割粒径压力损失第4.4节机械除尘器解:假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即Vt=13m/s，取内、外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7de，根据式

气流在交界面上的切向速度

第4.4节机械除尘器径向速度计算

此时旋风除尘器的分割直径为5.31μm。第4.4节机械除尘器例题（续）计算旋风除尘器操作条件下的压力损失：423K时烟气密度可近似取为第4.4节机械除尘器4、影响旋风除尘器效率的因素(1)二次效应——所谓二次效应是指被捕集的粒子重新进入气流的运动。在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应第4.4节机械除尘器（2）比例尺寸A、在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。B、锥体长度——适当加长，对提高除尘效率有利H=（1～3）DC、排出管直径愈小，分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力损失增加，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D。第4.4节机械除尘器

特征长度（naturallength）-亚历山大公式第4.4节机械除尘器D、旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于，筒体和锥体的总高度以不大于筒体直径的五倍为宜。(3)除尘器下部的严密性应在不漏风的情况下进行正常排灰

锁气器(a)双翻板式(b)回转式

漏风率：0%、5%、15%η：90%、50%、0第4.4节机械除尘器(4)烟尘的物理性质气体粘度：对于气体而言，μ增大对除尘不利，dc增大，效率减小。温度增大，则μ增大，效率减小。粉尘粒径与密度：离心力跟粒径的三次方成正比，流体阻力跟粒径的一次方成正比。综合来说，dp增大则效率增大，又因为所以，ρp小，难分离，影响捕集效率。第4.4节机械除尘器(5)操作变量提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降效率最高时的入口速度第4.4节机械除尘器a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式5、旋风除尘器结构形式（1）、按进气方式分切向进入式轴向进入式

第4.4节机械除尘器（2）、按气流组织分类回流式、直流式、平旋式第4.4节机械除尘器第4.4节机械除尘器

（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。

优点：结构简单、占地面积小，投资少，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大。缺点：除尘效率平均80%左右，捕集<5μm颗粒的效率不高，一般用作多级除尘的预除尘。磨损严重，旋风子易堵。6、旋风除尘器的特点第4.4节机械除尘器第4.5节电除尘器特点：1．分离的作用力直接施之于粒子本身，而机械方法大多把作用力作用在整个气体。2．气流阻力小。耗电少：0.2～0.4度/1000m3，压损小：一般为200～500Pa。3．捕集细小颗粒（1μm左右）的效率高。第4.5节电除尘器特点：4．除尘效率高，一般在95-99%(最高可达99.9%)。处理气量大。可在高温或强腐蚀性气体下操作。7.主要缺点是设备庞大，消耗钢材多，初投资大，要求安装和运行管理技术较高。第4.5节电除尘器第4.5节电除尘器第4.5节电除尘器主要构件：电晕极集尘极清灰装置第4.5节电除尘器一、电除尘器的工作原理第4.5节电除尘器1、电晕放电1）电除尘器中两电极的电位差达到一定值时，在电晕极附近的强电场空间内，气体中的微量自由电子加速到极高速度。足于使与之碰撞的气体分子发生电离——产生新的自由电子和正离子。2）新的自由电子接着又获得足够动能，进一步引起气体分子的碰撞电离。3）这种过程在瞬间重复无数次，在放电极表面附近产生大量的自由电子和正离子——“电子雪崩”。第4.5节电除尘器起始电晕电压可以通过调整电极的几何尺寸来实现。电晕线越细，起始电晕电压越小。

电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离－电场击穿，相应的电压－击穿电压。此时发生火花放电，电路短路，电除尘器停止工作。在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极；空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低（约为负电晕的1/10）起晕电压——开始产生电晕电流时的电压第4.5节电除尘器2、粒子荷电

两种机理电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电；扩散荷电－离子由于热运动产生扩散而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场。电除尘过程对粒子荷电的基本要求是：相同条件下荷电速度快，荷电量大。第4.5节电除尘器粒子荷电电荷累积粒子场强增加没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和粒子的主要荷电过程取决于粒径大于0.5m的微粒，以电场荷电为主小于0.15m的微粒，以扩散荷电为主介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。第4.5节电除尘器（1）电场荷电粒子获得的饱和电荷

一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动10～20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷。第4.5节电除尘器（2）扩散荷电荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间扩散荷电理论方程第4.5节电除尘器（3）电场荷电和扩散荷电的综合作用处于中间范围

（0.15～0.5μm）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电

根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致第4.5节电除尘器在电晕区内，气体正离子向电晕运动的路程极短，只能与极少数的粉尘相遇并使之荷正电，而沉积在电晕极上。在负离子区，大量荷负电的粉尘颗粒在电场力的驱动下向集尘极运动，到达极板失去电荷后便沉降在集尘板上。当尘粒所受的静电力与尘粒的运动阻力达到平衡时时，尘粒便达到一个静电沉降的末端速度——驱进速度。3、荷电粒子的运动和捕集

第4.5节电除尘器驱进速度力平衡关系第4.5节电除尘器t＝0时，＝0，则最终得第4.5节电除尘器驱进速度e的指数项是一个很大的数值。例如，密度为1g/cm3、直径为10μm的球状粉尘粒子，在空气中有若t>10－2s，完全可以忽略不计所以，驱进速度第4.5节电除尘器驱进速度与粒径和场强的关系第4.5节电除尘器捕集效率一德意希公式

指明了提高电除尘器效率的途径，在除尘器性能分析和设计中被广泛采用。第4.5节电除尘器有效驱进速度－实际中常常根据在一定的除尘器结构型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相应驱进速度值，以ωe表示(大致0.02～0.2m/s)实际测量表明：对于粒径在亚微米区的粒子，除尘效率有增大的趋势。最低捕集效率区在0.1～0.5微米。第4.5节电除尘器粉尘种类驱进速度/m∙s-1粉尘种类驱进速度/m∙s-1煤粉（飞灰）0.10～0.14冲天炉（铁－焦比＝10）0.03～0.04纸浆及造纸0.08水泥生产（干法）0.06～0.07平炉0.06水泥生产（湿法）0.10～0.11酸雾（H2SO4）0.06～0.08多层床式焙烧炉0.08酸雾（TiO2）0.06～0.08红磷0.03氧气转炉0.08石膏0.16～0.20催化剂粉尘0.08二级高炉（80％生铁）0.125第4.5节电除尘器4、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性，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。第4.5节电除尘器

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率，常用的振打器有电磁型和挠臂锤型。第4.5节电除尘器5、电除尘器结构除尘器类型双区电除尘器－通风空气的净化和某些轻工业部门单区电除尘器－控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染单区电除尘器第4.5节电除尘器电晕电极

电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等。

a.圆形线b.星形线c.锯齿线d.芒刺线第4.5节电除尘器

电晕线固定方式重锤悬吊式管框绷线式

第4.5节电除尘器集尘极集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量

（约占总耗量的40％～50%）有很大影响；性能良好的集尘极应满足下述基本要求振打时粉尘的二次扬起少；单位集尘面积消耗金属量低；极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形；振打时易于清灰，造价低。第4.5节电除尘器常用板式电除尘器集尘极第4.5节电除尘器气流分布板为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板；最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板。对气流分布的具体要求是任何一点的流速不得超过该断面平均流速的40%；在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差25%。第4.5节电除尘器比电阻过高或过低都会大大降低电除尘器的除尘效率，适宜的范围是从103～4Ω·cm~1×1010Ω·cm。6粉尘比电阻粉尘层I第4.5节电除尘器高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响

高比电阻粉尘既不易荷电，也不易放电，到达集尘极后，残留部分电荷，对随后而至的同性电荷颗粒产生排斥，阻止其沉降。高于1011Ω·cm时，产生明显反电晕——随着颗粒层变厚，会在表面与极板间造成大的电压降，发生电晕放电。这种在集尘板上的电晕放电叫反电晕放电，其结果产生大量正离子，部分或全部中和颗粒所带负电荷，导致除尘效率下降。第4.5节电除尘器低比电阻粉尘对电除尘器性能的影响如果灰尘的比电阻小于103~104Ω·cm，则易荷电，也易放电，粉尘到达集尘极后很快放出电荷并马上因静电感应获得与集尘极相同的电荷而被排斥出去。用电除尘器处理各种金属粉尘和石墨粉尘、炭黑粉尘都可以看到这一现象。第4.5节电除尘器粉尘的导电性主要取决于粉尘、气体的温度和组成成分。在温度较高时(约高于200度)，粉尘的导电主要靠粉尘内部的电子或离子进行(即容积导电)；而在较低温度时(约低于100度)，则主要靠粉尘表面吸附的水分和化学膜进行(即表面导电)。第4.5节电除尘器烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响a.飞灰b.水泥窑粉尘第4.5节电除尘器克服高比电阻影响的方法

保持电极表面尽可能清洁烟气调质增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3

改变烟气温度烟气温度调至403K以下或623K以上，可使粉尘有较高的导电性向烟气中喷水，可以同时增加烟气湿度和降低温度第4.5节电除尘器4.6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：①液体介质与尘粒间的惯性碰撞和拦截（1～5微米）；②微细尘粒与液滴间的扩散接触；③加湿的尘粒相互凝并；④饱和态高温烟气降温时，以尘粒为凝结核凝结。4.6湿式除尘器优点：①

不仅可以除去粉尘，还可净化气体；②

效率较高（高于干式机械除尘器），可去除的粉尘粒径较小；③

体积小，占地面积小；④

能处理高温、高湿的气流。缺点：①

有泥渣；②

需防冻（冬天）；③

易腐蚀设备；④

动力消耗大。4.6湿式除尘器湿式除尘器的除尘机理

惯性碰撞参数与除尘效率

定义惯性碰撞参数NI：停止距离xs与液滴直径dD的比值对斯托克斯粒子up：粒子运动速度；uD：液滴运动速度；dD：液滴直径

4.6湿式除尘器除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则η越高对于势流和粘性流，

K—关联系数，其值取决于设备几何结构和系统操作条件L—液气比，L/1000m3气体

当颗粒直径和密度确定以后，碰撞系数与液滴之间的相对速度成正比，而与液滴直径成反比。所以对于给定的烟气系统，要提高N值，必须提高液气相对运动速度和减小液滴直径。目前工程上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这两个因素发展起来的。4.6湿式除尘器液滴直径并非越小越好，直径过小的液滴易随气流一起流动，减小了液气相对运动的速度；对于给定尘粒的最大除尘效率应有一个最佳液滴直径。一般dD>100μm4.6湿式除尘器按能耗分为：高能和低能湿式除尘器低能湿式除尘器的压力损失为0.2～1.5kPa，对10μm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2.5～9.0kPa，净化效率可达99.5％以上。4.6湿式除尘器喷雾塔洗涤器

广泛用于净化大于50微米的颗粒，对于小于10微米的颗粒，净化效率较低，很少用于脱除气态污染物，常与高效的联用，起净化和降温作用。

4.6湿式除尘器喷雾塔洗涤器错流式喷雾塔4.6湿式除尘器4.6湿式除尘器旋风洗涤器干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，就构成一种最简单的旋风洗涤器；喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集尘粒，携带尘粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面沉落到器底。4.6湿式除尘器

含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出形成水雾与螺旋转气流相碰，使尘粒被捕集下来。旋风洗涤器4.6湿式除尘器旋风水膜除尘器

含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，靠离心力甩向壁面的粉尘为水膜所粘附，沿壁面流下排走，效率一般在90%以上。旋风水膜除尘器4.6湿式除尘器旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5～1.5kPa，可用下式进行估算

－旋风洗涤器的压力损失，pa－喷雾系统关闭时的压力损失，Pa－液滴密度，kg/m3－液滴初始平均速度，m/s4.6湿式除尘器离心洗涤器净化dp<5μm的尘粒仍然有效耗水量L/G=0.5～1.5L/m3适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器。4.6湿式除尘器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文丘里管：包括收缩管、喉管、扩散管。除尘过程分为雾化、凝聚和脱水三个过程4.6湿式除尘器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50～180m/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

4.6湿式除尘器文丘里洗涤器文丘里洗涤器结构简单、体积小、布置灵活、投资费用低，用于高温烟气降温和除尘，也可用于吸收气体污染物，效率较高主要缺点阻力太大，3～9kPa,存在污泥处理问题，运行费用高4.6湿式除尘器４.7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固体或液体粒子的净化装置，属于高效干式除尘装置。分类空气过滤器滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物4.7过滤式除尘器袋式除尘器纤维织物采用纤维织物作滤料的袋式除尘器（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。4.7过滤式除尘器除尘器工作原理工作原理拦截、惯性碰撞4.7过滤式除尘器工作原理扩散、电沉积4.7过滤式除尘器含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上。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。4.7过滤式除尘器新鲜滤料（网孔为20~50μm）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，会把已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，还会使除尘系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。4.7过滤式除尘器袋式除尘器的分级效率曲线

4.7过滤式除尘器袋式除尘器除尘效率的影响因素粉尘负荷m——单位面积滤布上的积尘量（kg/m2）。

m增大时，除尘效率提高，但滤布的积尘量太大，除尘效率反而降低，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4.7过滤式除尘器袋式除尘器的压力损失

压力损失：不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰周期等

渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数4.7过滤式除尘器袋式除尘器的压力损失对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失基本上是一个常数；通过袋式除尘器的压力损失的变化主要由粉尘层决定。4.7过滤式除尘器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；使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高；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。

4.7过滤式除尘器滤料种类

按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、350～360K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。4.7过滤式除尘器滤料种类

按滤料结构分：滤布（编织物）平纹滤布：交织点近，纱线相互压紧，滤布致密，效率高，透气性差，阻力大，易堵；4.7过滤式除尘器斜纹：机械强度略低于平纹，易错位，表面不过光滑、耐磨性好，效率高、易清灰，不易堵，较常用；缎纹滤布，透气性和弹性都较好，易清灰，但强度低，效率低；毛毡－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰。4.7过滤式除尘器滤料名称直径/μm耐温性能/K吸水率/％耐酸性耐碱性强度长期最高棉织物（植物短纤维）10～20348～3583688很差稍好1蚕丝（动物长纤维）18353～36337316～22

羊毛（动物短纤维）5～15353～36337310～15稍好很差0.4尼龙

348～3583684.0～4.5稍好好2.5奥纶

398～4084236好差1.6涤纶（聚脂）

4134336.5好差1.6玻璃纤维（用硅酮树脂处理）5～8523

4.0好差1芳香族聚酰胺（诺梅克斯）

4935334.5～5.0差好2.5聚四氟乙烯

493～523

0很好很好2.5

4.7过滤式除尘器袋式除尘器的结构型式按滤袋形状——筒形和扁形按进气方式——上进气和下进气按清灰方式——简易清灰、机械振动清灰、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰等。４.7过滤式除尘器袋式除尘器的清灰

清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的常用的清灰方式有三种机械振动式

逆气流清灰脉冲喷吹清灰４.7过滤式除尘器机械振动清灰

机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.0～2.0m/min，压力损失为800～1200Pa４.7过滤式除尘器机械振动清灰此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好；缺点是滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大。清洁气体出口灰斗滤袋清洁气体一侧含尘气体入口固定孔板典型机械振动式布袋除尘器４.7过滤式除尘器a：水平振动；b：垂直振动；c：扭曲振动4.7过滤式除尘器逆气流清灰

过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围1000～1500Pa

；这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况。4.7过滤式除尘器袋式除尘器的应用应用袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘；比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电阻粉尘；与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合利用