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第3章 颗粒污染物控制技术与设备
　　本章主要介绍颗粒污染物的控制方法与控制设备。通过学习，重点掌握各类除尘器的工作原理、结构性能、适用条件及运行维护。培养处理各种含尘气体的技能及解决废气净化工艺过程中易出现问题的能力。
学习指南：
除尘器按其除尘机理和结构，可分为如下四大类：
1.机械式除尘器
2.湿式除尘器
3.过滤式除尘器
4.静电除尘器
　　除了应用以上原理外还可以利用声波、磁力、泳力、冷凝、蒸发、凝聚等来去除粉尘和净化气体。
3.1 机械式除尘器
（1）水平气流沉降室
水平气流沉降室其基本结构如图
含尘气流进入重力沉降室后，由于突然扩大了过流面积，流速迅速下降，此时气流处于层流状态，其中较大的尘粒在重力的作用下沉降于灰斗中，气体沿水平方向继续前进，从而达到除尘目的。
如果要使尘粒在沉降除尘器内从气流中分离出来，必须在通过沉降除尘器的时间内，从进入沉降除尘器时的位置，降落到沉降除尘器的底部。
粉尘重力沉降原理
3.1.1 重力沉降室
1.重力沉降室的原理
3.1 机械式除尘器
（2） 垂直气流沉降室
垂直气流沉降室是一种风选器，可除去沉降速度大于气流上升速度的粉尘。图为几种常见垂直气流沉降室。
（a）扩散式
（b）挡板式
常见的重力沉降室有单层和多层两种类型
2. 重力沉降室结构形式及尺寸
（1）重力沉降室结构形式
重力沉降室结构形式
多层重力除尘器
（2）重力沉降室结构尺寸
3.1 机械式除尘器
　　首先根据需要确定该沉降室应能100%捕集的最小尘粒的粒径，并根据粉尘的密度计算出该尘粒的的沉降速度us，再选取沉降室内气流速度u，根据现场情况确定沉降室高度（或宽度），然后按公式计算沉降室长度L和宽度B（或高度H）。
3.重力沉降室的设计步骤
4.重力沉降室设计注意事项
（2）沉降室的长宽高尺寸要适宜，若沉降室过高，其上部的尘粒沉降到底部时间较长，烟尘往往未降到底部就被烟气带走。
（1）沉降室内烟气流速宜取0.4-1.0m/s。
（3）沉降室内可合理设置挡板或隔板（采用水平隔板降低沉降室高度形成多层沉降室），有利于提高除尘效率，为了防止沉积在沉降室底部的尘粒再次被气流带走，沉降室也可加设底部水封池或喷雾等措施，以提高除尘效果。
（4）沉降室一般只能捕集大于40-50μm的尘粒，而且除尘效率较低。
3.1 机械式除尘器
1.惯性除尘器的原理
3.1.2 惯性除尘器
　　惯性除尘器是利用惯性力的作用，使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，借助尘粒本身的惯性使其与气流分离的装置。
惯性除尘器工作原理示意图
　　当含尘气流进入装置后，遇到档板B1时，气流改变方向，但较大的粒子由于惯性力作用会保持原有的运动方向，最终撞在挡板上沉入灰斗。随气流一起运动的粒径比较小的粒子，遇到挡板B2后会发生旋转，靠离心力作用，更细小的粒子被去除，净化后气流从顶部排出。因此惯性除尘器的除尘是惯性力、离心力和重力共同作用的结果。
3.1 机械式除尘器
1.旋风除尘器的工作过程与原理
3.1.3 旋风除尘器
旋风除尘器是利用气流在旋转运动中产生的离心力来清除气流中尘粒的设备。
旋风除尘器除尘原理示意图
　　旋风除尘器由进气管、筒体、锥体、灰斗和排气管组成。进气管与筒体相切，筒体顶部中央安装排气管，筒体下部是锥体，锥体下部是集尘室。向下的外旋流和向上的内旋流的旋转方向是相同的。外旋流转变为内旋流的区域称为回流区，部分气流进入除尘器后直接进内旋流，未经除尘直接随内旋流排出除尘器，这部分气流称为上旋流。气流作旋转运动时，尘粒在离心力的作用下向外壁移动，到达外壁的粉尘在下旋气流和重力的共同作用下沿壁面落入集尘室而被去除。
1、排气管
2、上旋流
3、筒体
4、外旋流
5、内旋流
6、锥体
7、灰斗
3.1 机械式除尘器
2.旋风除尘器性能及影响因素
影响旋风除尘器性能的主要因素
（3）筒体及锥体长度
（5）入口速度
（4）排气口尺寸
（6）除尘器底部的严密性
（1）筒体直径
（2）入口形式
（7）粉尘的性质
（8）旋风除尘器尺寸比例变化的影响
3.1 机械式除尘器
3.旋风除尘器的结构形式
（1）回流式旋风除尘器
　　在回流式旋风除尘器内，含尘气流由一端进入旋转运动把尘粒分离，净化后的气流又旋转返回至和进气口相同端排出。它有筒式、旁路式和扩散式等几种型式。
1）筒式旋风除尘器 2）旁路式旋风除尘器 3）扩散式旋风除尘器
3.1 机械式除尘器
（2）直流式旋风除尘器
直流式旋风除尘器的基本特点是：含尘气流由除尘器一端进入作旋转运动，把尘粒从气流中分离出来。净化后的气体则继续旋转，并由除尘器的另一端排出。这类除尘器内没有上升的内旋气流，减少了返混和二次飞扬，除尘阻力损失较小，但效率有所下降。
切流直流式旋风除尘器
3.1 机械式除尘器
（3）多管旋风除尘器
多管放风除尘器是由若干个结构和尺寸相同的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘设备。由于多管旋风除尘器是由多个旋风子组成，因此，处理风量大。而且由于旋风子的直径较小，除尘效率较高。能够有效的捕集5-10μm的粉尘 。
切流直流式旋风除尘器
3.1 机械式除尘器
旋风除尘器的结构形式很多，在选用旋风除尘器时，常根据工艺提供或收集到的设计资料来确定其型号和规格，一般常用计算方法和经验法。
4. 旋风除尘器设计的选型
（1）其基本步骤如下
　　1）根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征、除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素全面分析，合理地选择旋风除尘器的型式。
　　2）根据使用时允许的压力降确定进口气速ui。若没有气速与压降的数据，则根据允许的压力降公式(3—12)计算进口气速。
　　3）确定旋风除尘器的进口截面积Ａ，入口宽度Ｂ和入口高度Ｈ
进口截面积Ａ可由下式计算：
式中：A——进口截面积，m2；B——入口宽度，m；H——入口高度，m；
Q——旋风除尘器处理的烟气量，m3/s。
3.1 机械式除尘器
4）确定型号
　　由进口截面积A、入口宽度B和高度H确定出筒体直径，由筒体直径D确定规格型号。几种旋风除尘器的主要尺寸比例参见表
项目 XLP/A XLP/B XLT/A XLT
入口宽度b 入口高度h 筒体直径D 排出管直径dpp 筒体长度L 锥体长度H 排尘口直径d1 (A/3)1/2 (3A)1/2 上3.85b 下0.7D 0.6D 上1.35D 下1.00D 上0.5D 下1.0D 0.296D (A/2)1/2 (2A)1/2 3.33b — 0.6D 1.7D 2.3D 0.43D (A/2.5)1/2 (2.5A)1/2 3.85b — 0.6D 2.26D 2.0D 0.3D (A/1.75)1/2
(1.75A)1/2
4.9b
—
0.58D
1.6D
1.3D
0.145D
压力损失/Pa 12 m/s① 15 m/s 18 m/s 700(600)② 1100(940) 1400(1260) 500(420) 890(700)③ 1450(1150)④ 860(770) 13500(600) 1950(1150) 440(490)
670(770)
990(1110)
3.1 机械式除尘器
（2）旋风除尘器选型要求
1）旋风除尘器适用于净化密度和粒径大于5μm的尘粒，对细微尘粒，其除尘效率较低，但高效旋风除尘器对细微尘粒也有一定的净化效果。
2）一般用于净化非纤维性粉尘及温度在400℃以下的非腐蚀性的气体。
3）旋风除电器对入口粉尘浓度变化的适应性强，可处理高含尘浓度的气体。
4）旋风除尘器不适宜用于粘结性强的粉尘，当处理相对湿度较高的含尘气体时注意避免因结露而造成的粘结。
5）设计或运用时必须采用气密性好的卸灰装置或其它防正旋风除尘器底部漏风的措施，以防底部漏风，效率下降。
6）由于风量波动对旋风除尘器除尘效率和压力损失影响较大，故旋风除尘器不宜用于气量波动大的情况。
7）当旋风除尘器内的旋转气速较高时，应注意加耐磨衬，防止磨损。
8）性能相同的旋风除尘器一般不宜两级串联使用。
9）在并联使用旋风除尘器时，要尽可能使每台除尘器的处理气量相
3.1 机械式除尘器
3.1.4 常用机械式除尘器的性能参数
机械式除尘器的性能参数
除尘器类型 最大烟气处理量（m3/h） 可除去最小粒径（μm） 除尘效率 （%） 压力损失 （Pa） 最高烟气温度
（℃）
重力沉降室 根据实际情况决定最大处理量 40 80-90 50-130 550-850
惯性除尘器 127500 10 90 750-1500 < 400
旋风除尘器 85000 10 50-60 250-1500 350-550
旋流除尘器 30000 2 90 < 2000 < 250
串联旋风除尘器 170000 5 90 750-1500 300-550
3.1 机械式除尘器
3.1.5 机械式除尘器的运行维护管理
稳定运行参数
防止漏风
机械式除尘器的运行维护
1
2
避免除尘器堵塞和积灰
4
防止关键部位磨损的技术措施
3
漏风的原因
除尘器进、出口法兰处的连接间使用不当引起的漏风
除尘器的本体磨损严重引起的漏风
机械除尘器卸灰装置引起的漏风
1）防止排灰口堵塞
2）防止过多的气体倒流入排灰口
3）应经常检杳除尘器有无磨损而漏气的现象，以便及时采取措施
4）尽量避免焊缝和接头
5）在粉尘冲击部位使用可以更换的抗磨板，或增加耐磨层
6）前面曾经提到粉尘负荷和磨损速度有关
3.1 机械式除尘器
习题1.4
1.填空题
（1）分级效率等于100%时，除尘器能100%除去尘粒的最小粒径是（ ）。
（2）提高重力沉降室的捕集效率可以采取（ ）、（ ）、（ ）等措施。
（3）旋风除尘器由（ ）、（ ）、（ ）、（ ）组成。
（4）在相同的转速下，筒体的直径越小，尘粒受到的离心力越大，除尘效率（ ）。
2.简答题
（1）重力沉降室有何特点？适应条件是什么？
（2）画图并说明惯性除尘器的除尘机理及适应条件。
（3）简述旋风除尘器的工作过程与原理。
（4）影响旋风除尘器效率的因素有那些？
3.计算题
拟采用重力沉降室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m和6m,气体处理量为1m3/s(标)，
炉气温度为427℃，相应的密度ρ=0.5kg/m3，粘度μ=3.4×10-5Pa.s，固体密度ρS=400kg/m3 ,操作条
件下，规定气体速度不大于0.5m/s，试求：
（1）重力沉降室的总高度H，m；
（2）理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；
（3）粒径为40μm的颗粒的回收百分率；
（4）欲使粒径为10μm的颗粒完全分离下来，需在重力沉降室内设置几层水平隔板？
3.1 机械式除尘器

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