中农大大气污染控制课件第4章 颗粒污染物控制技术

第四章

颗粒物污染控制技术第一部分颗粒污染物控制技术基础1.粉尘的粒径及粒径分布2.粉尘的物理性质3.净化装置的性能4.颗粒捕集理论基础学习要求掌握颗粒粒径分布特点，学会计算平均粒径和粒径分布的相关计算；掌握粉尘物理性质；掌握除尘系统的关键参数，学会计算总除尘效率和分级除尘效率；掌握颗粒捕集的理论基础，学会计算几种主要作用力下颗粒的运动速度。一、颗粒的粒径定义：在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示方法有所不同。一般分为两类：单一粒径：单个粒子的直径；平均粒径：粒子群的直径。球形颗粒：d=直径

单一粒径分成

投影径

非球形颗粒：

几何当量径

物理当量径第一节颗粒的粒径及粒径分布第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径显微镜法定向直径dF（Feret

直径）：各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度定向面积等分直径dM（Martin直径）：各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径

Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dA>dM颗粒的直径显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径b-定向面积等分直径c-投影面积直径颗粒的直径筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度筛孔的大小用目表示——每英寸长度上筛孔的个数光散射法等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径沉降法斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径颗粒的直径粒径的测定结果与颗粒的形状有关通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比Φs（Φs<1）正立方体Φs＝0.806，

圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)颗粒的直径某些颗粒的圆球度二、粒径分布（针对于颗粒群）粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例粒数分布:每一间隔内的颗粒个数粒数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比∑ƒi﹦1由计算结果可绘出频度分布f的直方图。二、粒径分布粒数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比Fi=∑ƒiFN=Σƒi=1d50二、粒径分布粒数频率密度用每一间隔的平均频度对粒径间隔中值可绘出频度分布曲线。最大频度的粒径dom称为众径。dom二、粒径分布粒数分布的测定及计算二、粒径分布粒数众径（mode）——频度p最大时对应的粒径，此时粒数中位径（numbermediandiameterNMD）——累计频率F=0.5时对应的粒径二、粒径分布质量分布类似于粒数分布，也有质量频率、质量筛下累积频率、质量频率密度等在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方成正比的假设下，粒数分布与质量分布可以相互换算同样的，也有质量众径和质量中位径（massmediandiameterMMD）三、平均粒径前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径之一长度平均直径表面积平均直径体积平均直径体积－表面积平均直径三、平均粒径几何平均直径，反映了直径对数的算术平均对于频率密度分布曲线对称的分布，众径、中位径和算术平均直径相等频率密度非对称的分布，单分散气溶胶，；否则，四、粒径分布函数用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布正态分布频率密度筛下累积频率标准差四、粒径分布函数正态分布（续）正态分布是最简单的分布函数（1）（2）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线，其斜率取决于σ（3）正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布，因为大多数粉尘的频度曲线向细粒子方向偏移四、粒径分布函数正态分布的累积频率分布曲线四、粒径分布函数对数正态分布以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线四、粒径分布函数对数正态分布（续）对数正态分布在对数概率坐标纸上为一直线，斜率决定于四、粒径分布函数对数正态分布（续）可用、MMD和NMD计算出各种平均直径四、粒径分布函数对数正态分布的累积频率分布曲线四、粒径分布函数罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）

若设得到

一般多选用质量中位径或四、粒径分布函数罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）判断是否符合R－R分布应为一条直线R－R的适用范围较广，特别对破碎、研磨、筛分过程产生的较细粉尘更为适用分布指数n>1时，近似于对数正态分布；n>3时，更适合于正态分布第二节

粉尘的物理性质一、粉尘的密度单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙——真密度用堆积体积计算——堆积密度空隙率ε——粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比二、粉尘的安息角与滑动角安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性三、粉尘的比表面积单位体积粉尘所具有的表面积以质量表示的比表面积以堆积体积表示的比表面积四、粉尘的含水率粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分含水率——水分质量与粉尘总质量之比含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性吸湿现象平衡含水率五、粉尘的润湿性润湿性——粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降润湿速度——润湿性是选择湿式除尘器的主要依据六、粉尘的荷电性和导电性粉尘的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷荷电因素——电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被颗粒捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、粉尘产生过程中荷电天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关六、粉尘的荷电性和导电性粉尘的导电性比电阻导电机制：高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子——体积比电阻低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质——表面比电阻中间温度，同时起作用比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～1010六、粉尘的导电性和荷电性典型温度——比电阻曲线六、粉尘的导电性和荷电性温度和相对湿度对粉尘比电阻的影响

较为干燥的粉尘的比电阻在3000F（420K）左右达到最大值七、粉尘的粘附性粘附和自粘现象粘附力——克服附着现象所需要的力粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）断裂强度——表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性八、粉尘的自燃性和爆炸性1.粉尘的自燃性自燃自然发热的原因——氧化热、分解热、聚合热、发酵热影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境存放过程中自然发热热量积累达到燃点燃烧2.粉尘的爆炸性粉尘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最低可燃物浓度——爆炸浓度下限爆炸浓度上限存在能量足够的火源第三节净化装置的性能一、评价净化装置性能的指标技术指标处理气体流量净化效率压力损失经济指标设备费运行费占地面积一、净化装置技术性能的表示方法处理气体流量漏风率压力损失二、净化效率的表示方法1.总净化效率2.通过率3.分级除尘效率分割粒径——除尘效率为50％的粒径4.分级效率与总效率的关系由总效率求分级效率由分级效率求总效率5.多级串联的总净化效率总分级通过率总分级效率总除尘效率第四节颗粒捕集的理论基础对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气流中分离颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流体阻力、颗粒间相互作用力外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、泳力等流体阻力：对所有捕集过程都是最基本的作用力颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略一、流体阻力流体阻力＝形状阻力＋摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反

一、流体阻力流体阻力与雷诺数的函数关系

一、流体阻力颗粒尺寸与气体平均自由程（

~10-8m，氢气约为10-7m）接近时，颗粒发生滑动——坎宁汉修正坎宁汉系数与气体温度、压力和颗粒大小有关，温度越高、压力越低、粒径越小，C值越大二、阻力导致的减速运动根据牛顿第二定律若仅考虑Stokes区域积分得速度由u0减速到u所迁移的距离若引入坎宁汉修正系数C停止距离－驰豫时间或松弛时间三、重力沉降力平衡关系Stokes颗粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影响）湍流过渡区牛顿区Stokes直径空气动力学当量直径四、离心沉降力平衡关系Stokes颗粒的末端沉降速度五、静电沉降力平衡关系静电沉降的末端速度习惯上称为驱进速度，用表示，对于Stokes粒子：六、惯性沉降颗粒接近靶时的运动情况1.惯性碰撞惯性碰撞的捕集效率取决于三个因素气流速度在靶周围的分布，用ReD衡量颗粒运动轨迹，用Stokes数描述颗粒对捕集体的附着，通常假定为100％1.惯性碰撞惯性碰撞分级效率与的关系2.拦截直接拦截发生在颗粒距捕集体表面dp/2的距离内拦截效率用直接拦截比R表示对于惯性大的颗粒对于惯性小的颗粒DIDI

==圆柱形捕集体

球形捕集体R2Rhh七、扩散沉降扩散系数和均方根位移布朗扩散作用对于小粒子的捕集影响较大颗粒的扩散类似于气体分子的扩散对于粒径约等于或大于气体分子平均自由程的颗粒对于粒径大于分子但小于气体平均自由程的颗粒颗粒的均方根位移（时间t秒钟）七、扩散沉降标准状态下布朗扩散平均位移与重力沉降的比较七、扩散沉降效率扩散沉降效率取决于皮克莱数Pe和雷诺数ReD粘性流单个圆柱体的效率势流单个圆柱体效率孤立球形捕集体从理论上讲，

是可能的七、扩散沉降效率惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较

第四章颗粒物污染控制技术第二部分除尘装置机械除尘器电除尘器湿式除尘器过滤式除尘器除尘器的选择与发展学习要求掌握各类除尘器的工作原理、结构及性能

能够进行简单除尘器的选择和设计

了解目前除尘器的研究和发展情况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

干式除尘装置

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第一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

层流式和湍流式两种

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垂直方向忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用烟气流动方向，粒子和气流具有相同的速度纵剖面示意图层流式重力沉降室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径粒子的除尘效率层流式重力沉降室对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin

=?层流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度层流式重力沉降室多层沉降室：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以下多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板湍流式重力沉降室湍流模式1－假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合宽度为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流过dx距离的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而除去湍流式重力沉降室粒子在微元内的停留时间被去除的分数对上式积分得边界条件：得因此，其分级除尘效率湍流式重力沉降室湍流模式2－完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合单位时间排出：（为除尘器内粒子浓度，均一）单位时间捕集：总分级效率湍流式重力沉降室三种模式的分级效率均可用归一化对Stokes颗粒，分级效率与dp成正比重力沉降室归一化的分级率曲线a层流－无混合b湍流－垂直混合c湍流－完全混合重力沉降室设计要求1．保证粉尘能沉降，L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。

3．能100%沉降的最小粒径

设计的主要内容：根据粒径dmin算出1）沉降速度us；2）初步确定了V0、H，根据求长度L；3）根据进气量Q求宽度w，Q=V0WH。重力沉降室重力沉降室的优点结构简单投资省，施工快压力损失小（一般为50～100Pa）维修管理容易缺点体积较大，适用处理中等气量的常温或高温气体效率低，一般50-60%，适于捕集粒径大于50um粉尘仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子惯性除尘器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，使其与气流分离

惯性除尘器结构形式冲击式－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冲击式惯性除尘装置a单级型b多级型反转式惯性除尘装置a弯管型

b百叶窗型

c多层隔板型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10～20µm以上的粗颗粒压力损失100～1000Pa旋风除尘器

利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置

1.旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成

气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋

少量气体沿径向运动到中心区域

旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋

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

旋风除尘器气流与尘粒的运动1.旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）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上涡旋——气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压力下降，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，最后从排出管排出旋风除尘器旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布

旋风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

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

dI=(0.6～1.0)de,de

为排气管直径

旋风除尘器径向速度

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）

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

旋风除尘器2.旋风除尘器的压力损失

缺乏实验数据时，可用下式表示：

A：旋风除尘器进口面积，de：排出管直径局部阻力系数旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ

5.8ρ：气体的密度,kg/m3Vin：气体入口速度，m/s：局部阻力系数旋风除尘器2.旋风除尘器的压力损失相对尺寸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

含尘浓度增高，压力降明显下降操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa旋风除尘器3.旋风除尘器的除尘效率计算分割直径是确定除尘效率的基础

受力：离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD在交界面上，气流切向速度最大，FC最大若

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，既除尘效率为50%

旋风除尘器3.旋风除尘器的除尘效率（续）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

另一种经验公式旋风除尘器3.旋风除尘器的除尘效率——模型2将旋风除尘器视为利用离心力进行沉降的沉降室沉降室长度为NπD沉降室高度为b沉降速度＝径向速度Vr活塞流纵向湍流旋风除尘器旋风除尘器分级效率曲线

旋风除尘器例题：已知XZT一90型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。

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v1=13m/s，取内、外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7de，根据式

（6－10）计算涡流指数由式

（6一9）得气流在交界面上的切向速度由式（6－12）计算平均径向速度旋风除尘器例题（续）根据式（6－16）

此时旋风除尘器的分割直径为5.31μm。根据式（5－13）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旋风除尘器4.影响旋风除尘器效率的因素

(1)二次效应——被捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间内，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临界入口速度旋风除尘器4.影响旋风除尘器效率的因素（续）(2)比例尺寸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。锥体适当加长，对提高除尘效率有利排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D。特征长度（naturallength）——亚历山大公式旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。

旋风除尘器4.影响旋风除尘器效率的因素（续）(2)比例尺寸对性能的影响比例变化性能趋向投资趋向压力损失效率增大旋风除尘器直径降低降低提高加长筒体稍有降低提高提高增大入口面积（流量不变）降低降低——增大入口面积（速度不变）提高降低降低加长锥体稍有降低提高提高增大锥体的排出孔稍有降低提高或降低——减小锥体的排出孔稍有提高提高或降低——加长排出管伸入器内的长度提高提高或降低提高增大排气管管径降低降低提高旋风除尘器4.影响旋风除尘器效率的因素（续）除尘器下部的严密性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

旋风除尘器4.影响旋风除尘器效率的因素（续）(3)烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度

压力损失与含尘量之间的关系旋风除尘器4.影响旋风除尘器效率的因素（续）(4)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

a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式旋风除尘器5.结构形式(1)进气方式分

切向进入式轴向进入式

旋风除尘器5.结构形式（续）(2)气流组织分

回流式、直流式、平旋式和旋流式

(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常见的多管除尘器有回流式和直流式两种

回流式多管旋风除尘器

6.旋风除尘器的设计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，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12～25m/s确定入口截面A，入口宽度b和高度h

确定各部分几何尺寸

6.旋风除尘器的设计旋风除尘器的比例尺寸尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口宽度，b入口高度，h筒体直径，D上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.旋风除尘器的设计6.旋风除尘器的设计也可选择其它的结构，但应遵循以下原则

①为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插人深度；②为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2；③为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D；④为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o～8o；⑤为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4～0.5，（H+L）/de≈8～10；s/de≈1；6.旋风除尘器的设计例题：

已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度ρ=1.2kg/m3，允许压力损失为900Pa。若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。解：由式（6－26）根据表6－1，ζ＝5.8

v1

的计算值与表6－3的气速与压力降数据一致。参考XLP/B品系列；取D=700mm，机械除尘器的维护稳定运行参数入口流速，处理气体流量，处理气体温度，含尘浓度防止漏风除尘器进、出口连接法兰处，除尘器本体，卸灰装置预防关键部位磨损磨损与负荷、气流速度、粒径有关磨损部位：壳体，圆锥和排灰口避免除尘器堵塞和积灰排灰口附近，进气、排气管道内进气口增加栅网，防止杂物吸入；增加手掏孔使除尘器进、出口光滑，避免容易形成堵塞的直角、斜角第二节电除尘器旋风除尘器对于

dp<5μm的粒子效率低，必须借助外力（电场力等）捕集更小的粒子

使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上具有耗能小、气流阻力小的特点电除尘器电除尘器的主要优点压力损失小，一般为200～500Pa处理烟气量大，可达105～106m3/h能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％可在高温或强腐蚀性气体下操作可实现微机控制和远距离操作电除尘器的主要缺点钢材消耗量大，一次性投资费用高占地面积较大除尘效率受粉尘比电阻等物理性质限制不适宜直接净化高浓度含尘气体对制造和安装质量要求很高需要高压变电及整流控制设备电除尘器电除尘器电除尘器一、电除尘器的工作原理三个基本过程悬浮粒子荷电——高压直流电晕带电粒子在电场内迁移和捕集——延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）捕集物从集尘表面上清除——振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗一、电除尘器的工作原理Source:www.state.ia.us一、电除尘器的工作原理一、电除尘器的工作原理单区和双区电除尘器双区电除尘器单区电除尘器二、电晕放电金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化气体分子离子化的过程又产生大量电子——雪崩过程远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获气体离子化区域——电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源二、电晕放电二、电晕放电2.起始电晕电压——开始产生电晕电流所施加的电压管式电除尘器内任一点的电场强度起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）——空气的相对密度m——导线光滑修正系数，无因次，0.5<m<1.0

在r=a时（电晕电极表面上），起始电晕电压二、电晕放电

正、负电晕极在空气中的电晕电流——电压曲线

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二、电晕放电3.影响电晕特性的因素

电极的形状、电极间距离气体组成、压力、温度不同气体对电子的亲合力、迁移率不同气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电晕极和集尘极上的沉积

电压的波形

三、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——离子的扩散现象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

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。1.电场荷电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1.电场荷电粒子获得的饱和电荷

影响电场荷电的因素

粒径dp和介电常数ε电场强度E0

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2.扩散荷电与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（根据分子运动理论，不存在离子动能上限）

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

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3.电场荷电和扩散荷电的综合作用例题利用下列数据，决定电场和扩散荷电综合作用下粒子荷电量随时间的变化。已知ε＝5，E0＝3×106V/m，T＝300K，N=2×1015离子/m3，=467m/s，dp＝0.1，0.5和1.0μm。解：由方程

（6-31）得电场荷电的饱和电荷由方程

（6-32）可以计算扩散荷电过程的荷电量随时间的变化那么3.电场荷电和扩散荷电的综合作用例题（续）粒子荷电量随时间和粒径的变化

4.异常荷电现象沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,破坏正常电晕过程气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生

当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞

四、荷电粒子的运动和捕集1.驱进速度

力平衡关系t＝0时，＝0，则最终得1.驱进速度驱进速度

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1.驱进速度驱进速度与粒径和场强的关系当颗粒直径为2～50m时，与粒径成正比2.捕集效率捕集效率——德意希公式

德意希公式的假定:除尘器中气流为湍流状态在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布是均匀的粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响

2.捕集效率dt时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为由dt＝dx/u积分最终得理论分级捕集效率3.有效驱进速度当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10％～20％时，德意希方程理论上才是成立的

作为除尘总效率的近似估算，ω应取某种形式的平均驱进速度有效驱进速度——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

3.有效驱进速度粉尘种类驱进速度/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飘旋焙烧炉0.08石膏0.16～0.20催化剂粉尘0.08二级高炉（80％生铁）0.125捕集效率捕集效率随粒径的变化五、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五、被捕集粉尘的清除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

按集尘电极形式管式电除尘器板式电除尘器按含尘气流流动方式立式电除尘器卧式电除尘器按电极在除尘器内空间布置不同单区电除尘器双区电除尘器按清灰方式干式电除尘器湿式电除尘器六、电除尘器结构——除尘器类型六、电除尘器结构——除尘器类型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管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要用水洗刷电极的场合板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为25～50m3/s以上电除尘器结构——电晕电极2.电晕电极

常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等

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.芒刺线电除尘器结构——电晕电极2.电晕电极

电晕线固定方式重锤悬吊式管框绷线式

电除尘器结构——集尘极3.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，造价低电除尘器结构——集尘极常用板式电除尘器集尘极进展——宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可比平常增加50％～100%，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有完全解释清楚电除尘器结构——高压供电设备高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上通常高压供电设备的输出峰值电压为70～l000kV，电流为100～2000mA增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和投资两方面因素电除尘器结构——气流分布板影响气流分布的主要因素：进出风口的几何尺寸，进气管道的气流状况，气流分布板的布置及开孔率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%。电除尘器结构——气流分布板气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV七、粉尘比电阻通常所需要的粉尘的最小导电率是10－10（Ω·cm）－1

高比电阻粉尘——导电率低于大约10－10（Ω·cm）－1，即电阻率大于1010Ω·cm的粉尘影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等

在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据

七、粉尘比电阻烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响a.飞灰b.水泥窑粉尘七、粉尘比电阻高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响

高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降低于1010Ω·cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响比电阻介于1010～1011Ω·cm之间时，火花率增加，操作电压降低高于1011Ω·cm时，产生明显反电晕七、粉尘比电阻粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响

七、粉尘比电阻粉尘比电阻对有效驱进速度的影响

七、粉尘比电阻粉尘比电阻对场强分布的影响

七、粉尘比电阻克服高比电阻影响的方法

保持电极表面尽可能清洁采用较好的供电系统：脉冲供电系统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

改变烟气温度向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度发展新型电除尘器

烟气调质S含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity,Ω‧cm八、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

参数符号取值范围板间距S23～28cm驱进速度ω3～18cm/s比集尘极表面积A/Q300～2400m2（1000m3/min）气流速度v1～2m/s长高比L/H0.5～1.5比电晕功率Pc/Q1800～18000W/(1000m3/min)电晕电流密度Ic/A0.05～1.0A/m2平均气流速度

烟煤锅炉v1.1～1.6m/s褐煤锅炉v1.8～2.6m/s八、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ωe,按德意希方程求得比集尘表面积A/Q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1.0～1.5。八、电除尘器的选择和设计气流速度的确定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，易发生电晕闭塞应对措施——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八、电除尘器的选择和设计电除尘器的辅助设计因素

电晕电极：支撑方式和方法集尘电极：类型、尺寸、装配、机械性能和空气动力学性能整流装置：额定功率、自动控制系统、总数、仪表和监测装置电晕电极和集尘电极的振打机构：类型、尺寸、频率范围和强度调整、总数和排列灰斗：几何形状、尺寸、容量、总数和位置输灰系统：类型、能力、预防空气泄漏和粉尘反吹壳体和灰斗的保温，电除尘器顶盖的防雨雪措施便于电除尘器内部检查和维修的检修门高强度框架的支撑体绝缘器：类型、数目、可靠性气体入口和出口管道的排列需要的建筑和地基获得均匀的低湍流气流分布的措施第三节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

可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物

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％以上湿式除尘器根据湿式除尘器的净化机理，大致分为重力喷雾洗涤器旋风洗涤器自激喷雾洗涤器板式洗涤器填料洗涤器文丘里洗涤器机械诱导喷雾洗涤器

湿式除尘器湿式除尘器湿式除尘器主要湿式除尘装置的性能和操作范围装置名称气体流速/m∙s-1液气比/l∙m-3压力损失/Pa分割直径/μm喷淋塔0.1～22～3100～5003.0填料塔0.5～12～31000～25001.0旋风洗涤器15～450.5～1.51200～15001.0转筒洗涤器（300～750r/min）0.7～2500～15000.2冲击式洗涤器10～2010～500～1500.2文丘里洗涤器60～900.3～1.53000～80000.1湿式除尘器的优点

在耗用相同能耗时，比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除0.1m以下粉尘粒子，仍有很高效率可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用湿式除尘器的缺点

排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施

能耗比较大二、湿式除尘器的除尘机理气体流线Xd气流方向d0vpoXs12345液滴运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离xs，若xs大于xd；尘粒和液滴就会发生碰撞1.惯性碰撞参数与除尘效率

简化模型含尘气体与液滴相遇，在液滴前xd处开始绕过液滴流动，惯性较大的尘粒继续保持原来的直线运动。尘粒从脱离流线到惯性1.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

181.惯性碰撞参数与除尘效率除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则ηII越高对于势流和粘性流，ηII=f(NI)有理论解，一般情况下，JohnStone等人的研究结果

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

2.接触功率与除尘效率

根据接触功率(包括输送气体和雾化、喷淋液体所需的功率)理论得到的经验公式，能够较好地关联湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系接触功率理论：假定洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数，与洗涤器除尘机理无关2.接触功率与除尘效率

总能耗Et:气流通过洗涤器时的能量损失EG+雾化喷淋液体过程中的能量消耗EL

ΔPG:气体压力损失，Pa

PL:液体入口压力，PaQL,QG:液体和气体流量，m3/s2.接触功率与除尘效率除尘效率其中，传质单元数

——除尘器的特性参数（见下页）

2.接触功率与除尘效率

粉尘和尘源类型1L－D转炉粉尘4.4500.46632滑石粉3.6260.35063磷酸雾2.3240.63124化铁炉粉尘2.2550.62105炼钢平炉粉尘2.0000.56886滑石粉2.0000.65667从硅钢炉升华的粉尘1.2260.45008鼓风炉粉尘0.9550.89109石灰窑粉尘3.5671.052910从黄铜熔炉排出的氧化锌2.1800.531711从石灰窑排出的碱2.2001.229512硫酸铜气溶胶1.3501.067913肥皂生产排出的雾1.1691.414614从吹氧平炉升华的粉尘0.8801.619015没有吹氧的平炉粉尘0.7951.5940除尘器的特性参数3.分割粒径与除尘效率分割粒径法：基于分割粒径能全面表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为da:粒子的空气动力学直径Ae，Be:均为常数对填充塔和筛板塔，Be=2；离心式洗涤器，Be=0.67；文丘里洗涤器（当NI=0.5～5），Be=23.分割粒径与除尘效率通过率与分割粒径的关系3.分割粒径与除尘效率分割直径与压力降的关系（分割－功率关系）三、喷雾塔洗涤器假定所有液滴具有相同直径液滴进入洗涤器后立刻以终末速度沉降液滴在断面上分布均匀、无聚结现象含尘气体清洁气体循环水含尘水三、喷雾塔洗涤器则立式逆流喷雾塔靠惯性碰撞捕集粉尘的效率可以用下式预估ut

一液滴的终末沉降速度，m/sVg－空塔断面气速，m/sz－气液接触的总塔高度，md－单个液滴的碰撞效率三、喷雾塔洗涤器单液滴捕集效率ηd可用下式表示对于Stokes粒子，湍流过渡区，

牛顿区，

错流式中，垂直方向气速=0，,所以三、喷雾塔洗涤器错流式喷雾塔三、喷雾塔洗涤器喷雾塔结构简单、压力损失小，操作稳定，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的粉尘塔中没有很小的缝隙和孔口，可以处理浓度比较高的粉尘而不致堵塞不需要产生细小射流的喷嘴，可以使用循环水严格控制喷雾的过程，保证液滴大小均匀，对有效的操作是很有必要处理细粉尘的能力比较差，用水量比较大四、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在出口处通常需要安装除雾器四、旋风洗涤器中心喷雾的旋风洗涤器：含尘气体由筒体下部切向引入，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出，径向喷出的水雾与螺旋形旋转的气流相碰，使颗粒被捕集下来如果在喷雾段上面有足够的高度，也能起到一定的除雾作用四、旋风水膜除尘器

喷雾沿切向喷向筒壁，使壁面形成一层很薄的不断下流的水膜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

净化效率随气流入口速度增大而提高，且随筒体直径减小、高度增加而提高，筒体高度一般不大于5倍筒体直径四、旋风洗涤器旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5～1.5kPa，可以下式进行估算

－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/s四、旋风洗涤器离心洗涤器净化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由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱可采用比喷雾塔更细的喷嘴五、文丘里洗涤器除尘器系统的构成文丘里洗涤器除雾器沉淀池加压循环水泵除尘过程文丘里除尘器：

收缩管，

喉管，

扩散管就其断面形状圆形文丘里除尘器矩形文丘里除尘器五、文丘里洗涤器

1.除尘过程：雾化、凝聚、脱水含尘气体由进气管进入收缩管后，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洗涤液

（一般为水）通过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充分的雾化是实现高效除尘的基本条件

五、文丘里洗涤器通常假定微细尘粒以气流相同的速度进入喉管洗涤液滴的轴向初速度为零，由于气流曳力在喉管部分被逐渐加速。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碰撞捕集效率随相对速度增加而增加，因此气流入口速度必须较高

在扩散管中，气流速度减小和压力回升，使以颗粒为凝结核的凝结速度加快，形成直径较大的含尘液滴，以便于被除雾器捕集五、文丘里洗涤器气速、液滴速度和捕集效率五、文丘里洗涤器2.几何尺寸进气管直径D1按与之相联管道直径确定收缩管的收缩角α1常取23o～25o喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面积与进口管截面积之比的典型值为1：4vT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素D2L11

2ConvergingsectionthroatDivergingsectionDTD1L2五、文丘里洗涤器2.几何尺寸（续）扩散管的扩散角α2一般为5o～7o出口管的直径D2按与其相联的除雾器要求的气速确定连接管还具有凝聚和恢复压力的作用，一般1～2米喉管长度取喉管直径的0.8～1.5倍，或200～500mm收缩管和扩散管的长度：L11

2ConvergingsectionthroatDivergingsectionDTD1L2五、文丘里洗涤器3.压力损失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卡尔弗特等人基于气流损失的能量全部用于在喉管内加速液滴的假定，发展了计算文丘里洗涤器压力损失的数学模式五、文丘里洗涤器3.压力损失（续）卡尔弗压力损失模式：基于喉管内气流方向上dx段的力平衡令x=0处（液体注入点）液滴在x方向的速度为零，积分得五、文丘里洗涤器3.压力损失（续）假定：1.在喉管内气流速度为常数；2.气体流动为不可压缩的绝热过程；3.在任何断面上液气比不变；4.液滴直径为常数；5.液滴周围压力是对称的，因而可以忽略根据作用在液滴上的惯性力与阻力的平衡五、文丘里洗涤器3.压力损失（续）对于球形液滴因为，所以五、文丘里洗涤器3.压力损失（续）积分得或根据由多种型式文丘里洗涤器得到的实验数据间的关系，海斯凯茨（Hesketh）提出了如下方程式五、文丘里洗涤器液滴平均直径的估算拔山－彭泽的经验公式估算液滴体积－表面积平均直径

VT：喉管气流速度，m/s：液体表面张力，N/m：液体的粘度，PasL：液体的密度，kg/m3QL/QG：同单位

五、文丘里洗涤器4.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

五、文丘里洗涤器文丘里洗涤器性能气流速度、液气比之间的关系五、文丘里洗涤器例题：以液气比为1.0L/m3的速率将水喷入文丘里洗涤器的喉部，气体流速为122m/s，密度和粘度分别为1.15kg/m3和

2.08×10－5kg/m∙s-1

，喉管横断面积为0.08m2，参数f取为0.25，对于粒径为1.0μm、密度为1.5g/m3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（6－53）现在运用海斯凯茨提出的式（6－54），得五、文丘里洗涤器例题（续）利用式（6－55）估算粒子的通过率：第四节过滤式除尘器使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置分类(按滤料种类、结构和用途)空气过滤器滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物袋式除尘器纤维织物一、除尘器工作原理工作原理筛分（筛滤）筛分已收集粒子气流流线一、除尘器工作原理工作原理惯性碰撞、拦截（截留）气流流线惯性碰撞靶拦截一、除尘器工作原理工作原理扩散、电沉积气流流线扩散电沉积袋式除尘器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袋式除尘器的优点对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的气体效率较高，一般可达99％，甚至可达99.9％可以捕集多种干式粉尘，特别是高比电阻粉尘，采用袋式除尘器净化比用电除尘器的净化效率高很多含尘气体浓度在相当大的范围内变化对袋式除尘器的除尘效率和阻力影响不大可适应不同气量的含尘气体的要求，处理烟气量从1～106m3/h可做成小型的，也可安装在车上，特别适用于分散尘源的除尘运行性能稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作维护简单

袋式除尘器的缺点应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能的影响。目前，通常应用的滤料可耐250℃左右，如采用特别滤料处理高温含尘烟气，将会增大投资费用不适用于净化含粘结和吸湿性强的含尘气体。用袋式除尘器净化烟尘时的温度不能低于露点温度，否则会产生结露，堵塞布袋滤料的空隙据初步统计，用袋式除尘器净化大于17000m3/h含尘烟气量所需的投资费用要比电除尘器高；而用其净化小于17000m3/h含尘烟气量时，投资费用比电除尘器省一、袋式除尘器的工作原理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沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中粉尘因截留、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。粉层初层的结构对袋式除尘器的效率、阻力和清灰效果起着非常重要的作用一、袋式除尘器的工作原理新鲜滤料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，滤袈两侧的压力差增大，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粉尘层含尘气体流线清洁气体滤布厚度一、袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的分级效率曲线

袋式除尘器除尘效率的影响因素粉尘负荷：单位面积滤布的积尘量过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比过滤速度是一个重要的技术经济指标。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一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降过滤速度选取与粉尘粒径及分布、滤料种类和清灰方式有关袋式除尘器的除尘效率丹尼斯

（Dennis）和克莱姆（Klemm）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

二、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间隔时间等

二、袋式除尘器的压力损失渗透率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主要由决定ΔPP主要由颗粒层渗透率K和厚度XP决定二、袋式除尘器的压力损失在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示为因此，粉尘层厚度粉尘层的压力损失令，定义为颗粒层的比阻力系数，因此二、袋式除尘器的压力损失

对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率，与粉尘浓度C和过滤时间t成线性关系，而与过滤速度的平方成正比粉尘的比阻力系数

二、袋式除尘器的压力损失过滤阻力与粉尘负荷三、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、阻力低机械强度高、耐温、耐磨、耐腐蚀，使用寿命长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

三、袋式除尘器的滤料滤料种类

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三、袋式除尘器的滤料滤料种类

按滤料结构分滤布（编织物）毛毡－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰三、袋式除尘器的滤料滤料名称直径/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

四、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四、袋式除尘器的清灰衡量清灰方式良好的标准能够迅速均匀地去除数量恰当的沉积物，而不会因除去过多的灰尘而影响下一个过滤周期开始的捕集效率不会损伤滤袋或需要过大的动力而造成运行费用增加不会使清除下来的灰尘过于分散而重返滤料中四、袋式除尘器的清灰1.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800－1200Pa四、袋式除尘器的清灰1.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四、袋式除尘器的清灰2.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四、袋式除尘器的清灰3.脉冲喷吹清灰

利用4～7atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间

（通常为0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s四、袋式除尘器的清灰3.脉冲喷吹清灰清洁气体脉冲气体集流箱脉冲管滤袋含尘气体入口隔膜阀管板进气栅板支撑框典型脉冲喷灰式布袋除尘器四、袋式除尘器的清灰3.脉冲喷吹清灰

脉冲喷吹耗用压缩空气量脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠五、袋式除尘器的选择、设计和应用设计流程选择过滤介质：与温度和气体及粉尘的其他性质相适应选择清灰方式：与滤布相适应计算气布比计算穿透率计算需要的过滤面积和袋室数目提出风机和管道的技术要求经济核算五、袋式除尘器的选择、设计和应用

1.选择与设计

（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定货的情况等，选定除尘器类型根据含尘气体特性，选择合适的滤料根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等便可初步确定清灰方式五、袋式除尘器的选择、设计和应用1.选择与设计清灰方式应用气布比主要清灰方式主要滤布种类粉尘粒径密度谷物加工12～14RAF大低石灰石（采石场）6～8PJF大中氧化铅1.5～2SW小高煤飞灰（采暖锅炉）2～3RAW小中煤飞灰（工业锅炉）4～5PJW/F中中水泥（窑炉）2～3RAW中中注：RA——空气反吹；

PJ——脉冲喷吹；S——振打清灰；F——毡制；W——纺织五、袋式除尘器的选择、设计和应用