第四章 机械式除尘器-修改

除尘装置（第四、五、六、七章）

机械除尘器湿式除尘器电除尘器过滤式除尘器除尘器的选择与发展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建议学时数：12学时除尘装置的分类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声波除尘，磁力除尘，泳力除尘etc.

第四章机械式除尘器机械式除尘器：是指利用质量力（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一节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

机理气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，使大而重的颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降

沉降室设计计算时的三点假定通过沉降室断面的水平气流速度相同；颗粒均匀分布于烟气中在气流流动方向上，尘粒和气流具有同一速度忽略气体浮力和粒子间相互作用力，粒子仅受重力和阻力的作用尘粒捕集效率的计算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重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?捕集效率50%、60%、70%的尘粒粒径怎么计算？

受沉降室内气流扰动和返混等影响，用36替代公式中的“18”计算得出的dmin更符合实际，即：

重力沉降室设计（确定L、H、W）（P63，例题4-1）首先，根据给定粉尘的真密度和粒径计算出沉降速度us再给出一个水平气流速度v0和沉降室高度H（或宽度B）则可计算出沉降室的长度L和宽度B（或高度H）返算：根据得到的沉降室尺寸，核算100%去除的最小粒径多层沉降室：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n≤3多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板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重力沉降室的优点结构简单投资少压力损失小（一般为50~130Pa）维修管理容易缺点体积大效率低，一般仅适于捕集粒径＞50µm的粉尘常作为高效除尘器的预除尘装置，去除密度大、颗粒粗的粉尘，特别是磨损性很强的粗粉尘第二节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，使其与气流分离除惯性力外，这类除尘器还利用了重力和离心力的作用结构形式冲击式－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多层隔板型应用一般用于去除密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘去除效率不高，通常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第三节

旋风除尘器

利用气流旋转产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置

旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器由进气管、筒体、锥体和排气管等组成气流沿外壁由上向下作旋转运动：外涡旋（外旋流）旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋（内旋流）外、内旋流的旋转方向相同回流区：外旋流转变为内旋流的区域旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）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，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内气流的切向速度和压力分布

出口平均压力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

实验测量结果表明，交界圆柱面直径

di=(0.6-1.0)de,de

为排气管直径径向速度

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

旋风除尘器的压力损失

：旋风除尘器阻力系数（压损系数）

A：旋风除尘器进口面积

局部阻力系数旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ5.36.58.05.8旋风除尘器的压力损失（续）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，压力损失明显下降

除尘器内壁粗糙，压力损失增大操作运行中可以接受的压力损失一般低于2000Pa

旋风除尘器的除尘效率分离理论：转圈分离理论，筛分理论，湍流连续径向混合理论筛分理论（要点）在旋风除尘器内存在涡、汇流场，处于外涡旋内的尘粒在径向上同时受到方向相反的两种力的作用。即由涡流场产生的离心力FC使粉尘向外移动，由汇流场（即向心径向流动）产生的向心力FD又使尘粒向内飘移离心力的大小与粉尘直径的大小有关，粉尘粒径越大则离心力越大，因而必定有一临界粒径dk，其所受的两种力的大小正好相等。由于离心力FC的大小与粉尘粒径的三次方成正比，而向心力FD的大小仅与粉尘粒径的一次方成正比，显然有以下规律：凡粒径d>dk者，向外推移作用大于向内飘移作用，结果被推移到除尘器外壁而被分离出来；相反，凡粒径d<dk者，向内飘移作用大于向外推移作用而被带入上升的内旋流中，排出除尘器因而，可以设想有一张无形的筛网，其孔径为dk，凡粒径d>dk者被截留在筛网的一面，而d＜dk者则通过筛网排出除尘器。筛网的位置就在内外涡旋的交界面处。对于粒径dk的粉尘，因FC=FD，它将在交界面上不停地旋转由于各种随机因素的影响，从概率统计的观点可以认为处于这种状态的粉尘有50%的可能被分离，也同时有50%的可能进入内涡旋而排出除尘器，即这种粉尘的分离效率为50%。（除尘器的分级效率等于50%的粒径称为分割粒径，通常用dc表示）旋风除尘器的除尘效率（续）计算分割粒径是确定除尘效率的基础

在交界面上，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，除尘效率为50%

假设交界面气流处于层流状态分割粒径dc确定后，雷思一利希特模式计算其他粒子的分级效率

另一种经验公式（精度可满足工程设计需要）旋风除尘器分级效率曲线

练习：已知XZT-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）时的分割粒径和压力损失。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。（假设：内、外涡旋交界圆柱的直径di=0.7de；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vT1=13m/s）

解:根据涡流指数n计算公式由外涡旋切向速度计算公式可得气流在交界面上的切向速度由平均径向速度计算公式计算

根据分割粒径计算公式

此时旋风除尘器的分割直径为5.31μm。根据旋风除尘器压损计算公式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影响旋风除尘器效率的因素

入口流速一般12~20m/s，在此范围内提高流速，则除尘效率增加流速过大（超过25m/s），除尘效率下降，压损增加流速过小（低于10m/s），进口管道积灰除尘器结构尺寸相同切线速度情况下，筒体直径越小，除尘效率越高筒体高度变化对除尘效率影响不明显适当增加锥体高度，有利于提高除尘效率影响旋风除尘器效率的因素（续）

粉尘粒径与密度粒径、真密度越大，除尘效率越高气体温度和粘度粘度随温度升高而增大除尘效率随温度和粘度的增加而降低除尘器下部的气密性良好密封是保证除尘效率的重要条件研究表明，当漏风量超过15%时，除尘效率几乎降为0旋风除尘器的结构形式入口形式

切向进入式轴向进入式

a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式结构尺寸（P69-70）几种常用的旋风除尘器（P70-71）X、L、P、K、B等字母的意义理解并掌握书上给出的旋风除尘器的命名，如XLP/B-4.2组合式多管旋风除尘器提高除尘效率（串联），增加处理气体量（并联）每个除尘器又称“旋风子”串联式组合：3级，锥体逐次加长，每级处理不同粒径粉尘并联式组合：几个、几十个或上百个旋风子并联；气流均匀分布是关键

卸灰装置灰量小，灰斗（箱）间歇清灰灰量大，在不漏风的情况下，连续正常卸灰。可采用多种卸灰阀（锁气器）或螺旋式卸灰机等

锁气器(a)双翻板式(b)回转式

旋风除尘器的设计选择除尘器的型式根据含尘浓度、粒径分布、密度等烟气特征，以及除尘要求、允许的阻力和现场条件等因素

根据允许的压降确定进口气速，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

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0.60.6D0.6D0.58D筒体长度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，H上0.50D下1.002.3D2.0D1.3D灰口直径，d10.0296D0.43D0.3D0.145D进口速度为右值时的压损12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）440（490）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）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（压损系数ζ＝5.8），试求其主要尺寸。解：由压损公式知

ζ＝5.8

根据XLP/B型旋风除尘器的尺寸比例，可以算出参考XLP/B产品系列；取D=700mm，旋风除尘器的应用中效除尘装置，结构简单，制造、安装和维护管理方便，投资少，体形和占地面积小，广泛应用于各种工业部门中一般只适用于净化非粘结性和非纤维性粉尘以及温