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.除尘器分类及除尘过程2007-06-26 15:31一、除尘器分类及除尘过程 (一)除尘器的分类 按作用机理:分机械除尘器、电力除尘器、过滤式除尘器和洗耳恭听涤除尘器四大类。机械除尘器又包括重力除尘器、惯性力除尘器和离心力除尘器三类。 根据安装形式分立式和卧式除尘器。 根据除尘过程中有无液体参与,分成无液体参与的干式除尘器和有液体参与的湿式除尘器两类。 (二)除尘器主要组成部件 引入含尘气体的除尘器进口;进行固气分离的除尘空间或称除尘室;排除分离后粉尘的排尘口和除尘后相对清洁气体的出口。 (三)除尘过程 1、捕集分离过程 捕集推移阶段。实质是粉尘的浓缩阶段。均匀混合或悬浮在运载介质中的粉尘,进入除尘器的除尘空间。由于受外力的作用,将粉尘推移到分离界面,随粉尘向分离界面推移,浓度越来越大,为固气分离进一步作好准备。 分离阶段。当高浓度的尘流流向分离界面以后,存在两种作用机理:其一,运载介质运载粉尘的能力逐渐达到极限状态,在粉尘悬浮和沉降趋势上,以沉降为主,并通过粉尘沉降,使之从运载介质中分离出来;其二,在高浓度尘流中,粉尘颗粒的扩散与凝聚趋势,以凝聚为主,颗粒之间可以彼此凝聚,也可在实质界面上凝聚并吸附。 2、排尘过程 经过分离界面以后,己分离的粉尘通过排尘口排出的过程。 3、排气过程 已除尘后相对净化的气流从排气口排出的过程。 单筒旋风除尘器: 1、单筒旋风气流对尘粒和空气所产生惯性离心力大小的不同,使尘粒和气流进行分离。结构如图5-4所示。 2、工作原理 含尘气流由进气管以1225m/s的速度沿切线方向进入圆筒体,在外圆筒和中央排气管之间向下作螺旋运动。在彷转过程中产生惯性离心力。尘粒一方向受气流运动的影响,在其中旋转下降;另一方向则受离心力的作用,逐渐向外扩散接近筒壁。最终与外圆筒的内壁相碰,沿内壁旋转滑下,被收集在中间底部的排灰口,并由此排出。气体则因质量小,受离心力作用甚微,随圆锥形的收缩转向除尘器的中心,并受底部阻力作用,转而上升,形成一股上升旋流,从排气管上端排出,实现除尘作用。 3、特点:结构简单、维护方便。三)水膜除尘器 利用喷雾或其他方式,在除尘器的内壁形成一薄层水膜,有效地防止粉尘在器壁上反弹、冲刷等作用引起的次扬尘。 (1)立式旋风水膜除尘器 立式旋风水腊除尘器的进气方式,可从切线进气,也可从中心进气,通过导流叶片获得旋转运动。喷水可采用四周喷雾、中心喷雾、上部周边喷水等方式。图5-6。含尘气体由筒体下部沿切向进入除尘器,旋转上升。在离心力作用下分离出来的粉尘,甩向器壁,被水膜层吸收,随被污染的水排出,净化后的气体由上部排出。 (2)卧式旋风水膜除尘器 又称水鼓除尘器,或称旋筒式水膜除尘器,其结构见图5-7。 由横置的倒卵形外壳、内筒、螺旋导流片、水槽等部件组成。螺旋叶片绕在内筒上,并固定在外壳内壁上,使外壳和内筒之间的间隙被分隔成一个螺旋状的通道,沟通进风口和排风口。 除尘过程:含尘气流由除尘器一端切向给入,冲击水面后,在螺旋通道内流动。气流冲击壳体下部的水,产生水花、水雾并随气流运动,在外壳内壁形成35m/s的水膜。水花、水膜与粉尘相遇时,将尘粒捕集。在离心力作用下,尘粒和水雾均被甩到外壳仙壁的水膜上,随之流入下部水槽。(四)袋式除尘器 袋式除尘器是基于过滤原理的过滤式除尘设备,利用有机纤维或无机纤维过滤布将气体中的粉尘过滤出来。 脉冲喷吹清灰袋式除尘器的构造如图5-8所示。本身由上箱体、中箱体、下箱体和控制阀组成。 除尘过程:含尘气体由进气口进入中部箱体,从袋外进入布袋内,粉尘被阻挡在滤袋外的表面,净化的空气进入袋内,再由布袋上部进入上箱体,最后由排气管排出电除尘器 1、优点: 分离效率高,可以有效地清除微粒子; 处理气体量大且阻力低; 适用于高温和腐蚀性气体; 运行费用低。 2、缺点: 投资费用高,设备庞大,占地面积大; 设备制造、安装、维护要求高 对粉尘的特性较为敏感。 (一)电除尘器的分离机理 1、气体电离过程 若在两特定电极间通以高压直流电,建立电场使电极系统的电压超过临界电压,使气体电离,产生定晕放电。在放电极周围很小范围内电场强度很强,足以使气体电离。出现电晕后,在电场内形成两个区域。一是放电极附近的电晕区,该区在离放电极表面23mm的范围内。在这一区域内,由于放电极表面有足够高的电场强度,使气体电离,产生大量的正离子和电子。这时若放电极上施加的是负电压,则产生负电晕放电,电子移向正极而正离子移向放电极本身。另一区为电晕外区,该区占有电极之间的大部分空间,区内并不产生气体电离。 2、尘粒荷电过程 由于电晕区内产生的离子或电子进入电晕外区,与中性分子发生碰撞,使尘粒荷电。荷电量的大小与尘粒粒径、电场强度、离子的热能及停留时间等因素有关。通常认为尘粒荷电有两种机理:即电场荷电和扩散荷电。前者是由于在电场作用下,离子与尘粒碰撞,粘附于尘粒上荷电。后者是由于离子的不规则热运动、气体扩散与尘粒碰撞、粘附,使尘粒荷电。 3、收尘过程 尘粒荷电后,在电场作用下按照自载电荷的极性,向极性相反的电极运动,并沉积在该电极表面上。通常将尘粒垂直于极板的运动速度称为驱进速度。驱进速度的大小与尘粒的荷电量、电场速度、气体性质等因素有关。带负电荷的尘粒与收尘极接触后,随即失去电荷,成为中性粒子粘附于电极表面。然后错助振动装置使电极抖动,尘粒从电极表面脱落,掉入电除尘器下部的集灰斗不断地被清除。 (二)电除尘器的基本类型 电除尘器由除尘器本体和供电装置两部分组成。除尘器本体包括放电电极、收尘电极、气流分布装置、清灰机构、绝缘装置和外壳等部分。 1、单区(级)电除尘器 在单区除尘器,粒子的荷电和集尘过程在同一区域中进行,也就是电晕极和收尘极处于同一区域。 2、双区(级)除尘器 在双区电除尘器中,粒子荷电和沉降收尘分别在两个区域中进行,在第一区域中装有一组电极是尘粒荷电,在第二区域中装有另一组电极使尘粒沉降集尘。多应用于空气调节系统。 3、单区电除尘器可分为以下类型: 根据收尘极的形式可分为管式和板式电除尘器。管式电除尘器是在圆管的中心安入电极,而圆管内壁成为收尘极的表面,并且常用多排管并列而成。板式电除尘器是在一系列平行通道间安装放电极。 按清灰方法可分为湿式电除尘器和干式电除尘器。湿式电除尘器利用喷水、喷雾和溢流等方式,在收尘极上形成水膜,将粘附在极表面上的尘粒带走。干式电除尘器利用振动等方法,使积存在收尘极表面上的尘粒脱落,落入灰斗中被排除。 根据气流方向,可以分为立式和卧式电除尘器。立式电除尘器一般制成管状,气流由下而上流动,常在正压下操作。卧式电除尘器中气流水平流动,由于分离效率较高,维修方便,工业上般采用卧式电除尘器。脉冲反吹布袋除尘器基本结构 脉冲反吹布袋除尘器由滤袋组件、导流装置、脉冲喷吹系统、出灰系统、控制系统、离线保护系统、箱体等组成。含尘气体由导流管进入各单元室,在导流装置的作用下,大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗、其余粉尘随气流均匀进入各仓室过滤区,过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、提升阀、排风管排出。随着过滤工况的进行,当滤袋表面积尘达到一定厚度时,由清灰控制装置(差压或定时、手动控制)按设定程序关闭提升阀,控制当前单元离线,并打开电磁脉冲阀喷吹,抖落滤袋上的粉尘。落入灰斗中的粉尘经由卸灰阀排出后,利用输灰系统送出。惯性分离器又称动量分离器,是利用夹带于气流中的颗粒或液滴的惯性而实现分离的。在气体流动的路径上设置障碍物,气流绕过障碍物时发生突然的转折,颗粒或液滴便撞击在障碍物上被扑集下来。图3-30所示为一惯性分离器组,在其中每一容器内,气流中的颗粒撞击挡板后落入底部。 惯性分离器与旋风分离器的道理相近,颗粒的惯性愈大,气流转折的曲率半径愈小,则其效率愈高。所以,颗粒的密度及直径愈大,则愈易分离;适当增大气流速度及减小转折处的曲率半径也有助于提高效率。一般说来,惯性分离器的效率比降尘室的略高,能有效地扑集lOm以上的颗粒,阻力为1001000Pa,可作为预除尘器使用。 分离器内也可充填疏松的纤维状物质以代替刚性档板。在此情况下,沉降作用、惯性作用及过滤作用都产生一定的分离效果。若以粘性液体润湿填充物,则分离效率还可提高。蒸发器及塔器顶部的折流式除沫器、冲击式除沫器等等,也是惯性分离器的常见形式。 文丘里除尘器是一种湿法除尘设备,其主体由收缩管,喉管及扩散管三段联接而成。液体由喉管外围的环形夹套经若干径向小孔引入。含尘气体以50100m/s的高速通过喉部时把液体喷成很细的雾滴,促使尘粒润湿而聚结长大,随后将气流引入旋风分离器或其它分离设备,达到颇高的净化程度。收缩管的中心角一般不大于25度,扩散管中心角为7度左右,液体用量约为气体体积流量的千分之一。 图3-33 皮斯-安东尼涤气器 图3-33所示的是文丘里除尘器的一种型式,称为皮斯-安东尼(PeaseAnthony)涤气器,其特点是在文丘里管的收缩段内装有一个轴向位置可以调整的锥,用以适应气体负荷的波动而维持稳定的高效率. 在常压下用皮斯-安东尼涤气器扑集酸雾时,测得其分离效率,压强降p与喉部气速及液气比之间的关系如图3-34中的曲线所示。根据此种除尘器在化工,石油,钢铁及有色冶金等多种工业装置上应用的数据,其除雾及分离0.1m以上的尘粒时的效率常在9599范围内. 文丘里除尘器的结构简单紧凑,操作方便,但是压强降较大,一般在20005000Pa范围内除尘设施的分类 除尘设施的种类繁多,可以有各种各样的分类。通常按照捕集分离粉尘粒子的机理来分类,如重力、惯性力、离心力、库仑力、热力、扩散力等,可将各种除尘设施归为四大类。 1、机械式除尘器 一般作用于除尘器内,含尘气体的作用力是重力、惯性力及离心力,这类除尘器又可分为: (1)重力除尘设施-重力沉降室; (2)惯性力除尘设施-惯性除尘器(又称惯性分离器) (3)离心力除尘设施-旋风除尘器(又称离心分离器) 2、湿式除尘器(又称湿式洗涤器) 湿式除尘器是以水或其它液体为捕集粉尘粒子介质的除尘设施。按耗能的高低分为: (1)低能湿式除尘器-喷雾塔、水膜除尘等; (2)高能湿式除尘器-文丘里除尘器。 湿式除尘器也还有其它分类方法,这里不再赘述 3、过滤式除尘器 过滤式除尘器是含尘气体与过滤介质之间依*惯性碰撞、扩散、截留、筛塞分等作用,实现气固分离的除尘设施。根椐所采用过滤介质和结构形式的不同,可以分为: (1)袋式除尘器(又称为布袋除尘器); (2)颗粒层除尘器等; 4、电除尘器 利用高压电场产生的静电力,使粉尘从气流中分离出来的除尘设施称为静电除尘器,简称电除尘器。按照电除尘器的结构特点,可以有多种分类,这里只列举按集尘的型式分类: (1)、管式静电除尘器; (2)、板式静电除尘器。 实际上,在一种除尘器中往往同时利用几种除尘机制,所以一般情况是按其中主要作用机制而分类命名的。 此外,在除尘过程中是否用水或其他液体,还可将除尘器分为干式和湿式两大类。用水或液体使含尘气体中的粉尘(固体粒子)或捕集到的粉尘湿润的设施,称为湿式除尘器;把不湿润气体中的粉尘的设施,称为干式除尘器。 近些年来,为提高对微粒的不捕集效率,陆续出现了综合几种除尘机制的各种新型除尘器
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