第五章第五章 机械式除尘机械式除尘 机械除机械除尘器器通常指利用质量力（重力、惯性力和通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：用的有：n重力沉降室重力沉降室n惯性除尘器惯性除尘器n旋风除尘器旋风除尘器第一节第一节 重力沉降室重力沉降室p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是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置分离的除尘装置 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降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降 层流式层流式和和湍流湍流式两种式两种 第一节第一节 重力沉降室重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室n假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中于烟气中n忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用纵剖面示意图纵剖面示意图第一节第一节 重力沉降室重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室n沉降室的长宽高分别为沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为处理烟气量为Q n气流在沉降室内的停留时间气流在沉降室内的停留时间n在在t时间内粒子的沉降距离时间内粒子的沉降距离n该粒子的除尘效率该粒子的除尘效率第一节第一节 重力沉降室重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室n对于对于stokes粒子，重力沉降室能粒子，重力沉降室能100%捕集的捕集的最小粒子的最小粒子的dmin = ?第一节第一节 重力沉降室重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室n提高沉降室效率的主要途径提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度降低沉降室内气流速度增加沉降室长度增加沉降室长度降低沉降室高度降低沉降室高度n沉降室内的气流速度一般为沉降室内的气流速度一般为0.32.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度不同粉尘的最高允许气流速度第一节第一节 重力沉降室重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室n多层沉降室：使沉降多层沉降室：使沉降高度减少为原来的高度减少为原来的1/（n+1），），其中其中n为为水平隔板层数水平隔板层数 n考虑清灰的问题，一考虑清灰的问题，一般隔板数在般隔板数在3以下以下多层沉降室多层沉降室1.锥形阀；锥形阀；2.清灰孔；清灰孔；3.隔板隔板第一节第一节 重力沉降室重力沉降室n重力沉降室的优点重力沉降室的优点结构简单结构简单投资少投资少压力损失小（一般为压力损失小（一般为50100Pa）维修管理容易维修管理容易n缺点缺点p体积大体积大p效率低效率低p仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子和较重的粒子机理机理 沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在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，使其与气流分离的惯性力作用，使其与气流分离 第二节第二节 惯性除尘器惯性除尘器结构形式结构形式冲击式冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子气流冲击挡板捕集较粗粒子反转式反转式改变气流方向捕集较细粒子改变气流方向捕集较细粒子冲击式惯性除尘装置冲击式惯性除尘装置a单级型单级型 b多级型多级型反转式惯性除尘装置反转式惯性除尘装置a a 弯管型弯管型 b b 百叶窗型百叶窗型 c c 多层隔板型多层隔板型第二节第二节 惯性除尘器惯性除尘器应用应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘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净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集除尘，捕集1020m以上的粗颗粒以上的粗颗粒压力损失压力损失1001000Pa第二节第二节 惯性除尘器惯性除尘器n利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置的装置 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器一、工作原理一、工作原理1 、旋风除尘器内气流与尘粒的运动、旋风除尘器内气流与尘粒的运动气流从宏观上看可归结为三个气流从宏观上看可归结为三个运动：运动：外涡旋、内涡旋、上涡外涡旋、内涡旋、上涡旋。旋。含尘气流由进口沿切线方向进入含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿器壁由上而下作旋除尘器后，沿器壁由上而下作旋转运动，这股旋转向下的气流称转运动，这股旋转向下的气流称为为外涡旋（外涡流）。外涡旋（外涡流）。第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器外涡旋到达锥体底部转而沿轴外涡旋到达锥体底部转而沿轴心向上旋转，最后经排出管排心向上旋转，最后经排出管排出。这股向上旋转的气流称为出。这股向上旋转的气流称为内涡旋（内涡流）内涡旋（内涡流）。外涡旋和内涡旋的外涡旋和内涡旋的旋转方向相同旋转方向相同，含尘气流作旋转运动时，尘粒在惯含尘气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力推动下移向外壁，到达外性离心力推动下移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。沿壁面落入灰斗。1 、旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）、旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器气流从除尘器顶部向下高速旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋气流会带着细尘粒沿外壁面旋转向上，到达顶部后，在沿排转向上，到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为这股旋转向上的气流称为上涡上涡旋旋。1 、旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）、旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器2 、旋风除尘器内气流的速度、旋风除尘器内气流的速度为方便，常把内外旋流气体的运动分解为三个速度为方便，常把内外旋流气体的运动分解为三个速度分量：分量：切向速度切向速度VcVc、径向速度径向速度VrVr、轴向速度轴向速度VzVz。u切向速度切向速度切向速度是决定气流合速度大小的主要速度分量，切向速度是决定气流合速度大小的主要速度分量，也是决定也是决定气流质点离心力气流质点离心力和和颗粒捕集效率颗粒捕集效率的主要因的主要因素。素。n旋风除尘器内气流的切向速度分布旋风除尘器内气流的切向速度分布 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器u切向速度切向速度外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方次方 此处此处n 1，称为涡流指数称为涡流指数 内涡旋的切向速度正比于半径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内外涡旋的界面上气流切向速度最大 交界圆柱面直径交界圆柱面直径 dI = ( 0.61.0 ) de , de 为排气管直径为排气管直径 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器u径向速度径向速度 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋涡旋平均径向速度平均径向速度 r r0 0和和h h0 0分别为交界圆柱面的半径和高度，分别为交界圆柱面的半径和高度，m m u轴向轴向速度速度外涡旋的轴向速度向下外涡旋的轴向速度向下内涡旋的轴向速度向上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部达到最大值 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器二、旋风除尘器的压力损失二、旋风除尘器的压力损失 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器除尘器内的压力除尘器内的压力 分布分布二、旋风除尘器的压力损失二、旋风除尘器的压力损失 ：局部阻力系数：局部阻力系数 缺乏实验数据时，可用下式表示：缺乏实验数据时，可用下式表示： A：旋风除尘器进口面积旋风除尘器进口面积 局部阻力系数局部阻力系数旋风除尘器型式旋风除尘器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器二、旋风除尘器的压力损失二、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，压力损失基本不相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变变 含尘浓度增高，压力降明显下降含尘浓度增高，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操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa 2kPa 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器三、旋风除尘器的除尘效率三、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计算分割直径是确定除尘效率的基础 分分级级效效率率为为50%50%的的粉粉尘尘粒粒径径为为临临界界粒粒径径或或分分割直径割直径dcdc5050。 临界粒径临界粒径d dcpcp愈小，除尘效率愈高愈小，除尘效率愈高。第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器三、旋风除尘器的除尘效率三、旋风除尘器的除尘效率第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器尘粒在旋风器中受到两个力的作用尘粒在旋风器中受到两个力的作用：a.离心力b.向心力 三、旋风除尘器的除尘效率三、旋风除尘器的除尘效率第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器离心力离心力f fc c：向心力fd： (Rep1时)三、旋风除尘器的除尘效率三、旋风除尘器的除尘效率第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器在交界面上尘粒有三种情况：在交界面上尘粒有三种情况：fcfd 移向外壁fdfc 移向内壁fc=fd 进去50%，出来50%，即除尘效率为50%。一般而言：dp(100%)2-3dp(50%)三、旋风除尘器的除尘效率三、旋风除尘器的除尘效率第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器临界粒径临界粒径d dcp cp 根据假想圆筒理论求取 由 ft=fd 得：r0假想圆柱面半径当处理气量为Q(m3/s)时，则代入上式得： 三、旋风除尘器的除尘效率（续）三、旋风除尘器的除尘效率（续）D Dcpcp确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率级效率 另一种经验公式另一种经验公式第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器u影响旋风除尘器效率的因素影响旋风除尘器效率的因素进口速度进口速度V Vi i V Vi i增增大大，则则切切向向速速度度V V增增大大，d dcpcp减减小小，效效率率增增大大。但但不不能能过过大大，过过大大会会影影响响气气流流运运动动的的方方向向（剧剧烈烈、方方向向混混乱乱），破破坏坏了了正正常常的的涡涡流流运运动动，另另外外阻阻力力会加大，故常选用会加大，故常选用V V2 2=12=1225m/s25m/s。第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器u影响旋风除尘器效率的因素（续）影响旋风除尘器效率的因素（续）比例尺寸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。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，一般取排出管直径太小，压力降增加，一般取排出管直径d de e= =（0.40.40.650.65）D D。特征长度（特征长度（natural length）- -亚历山大公式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旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器u影响旋风除尘器效率的因素（续）影响旋风除尘器效率的因素（续）比例尺寸对性能的影响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第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器u影响旋风除尘器效率的因素（续）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在不漏风的情况下进行正常排灰 锁气器锁气器 (a)(a)双翻板式双翻板式 (b)(b)回转式回转式 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器u影响旋风除尘器效率的因素（续）影响旋风除尘器效率的因素（续）烟尘的物理性质烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器a. 直入切向进入式直入切向进入式 b. 蜗壳切向进入式蜗壳切向进入式 c. 轴向进入式轴向进入式四、结构形式四、结构形式进气方式分进气方式分 切向进入式切向进入式轴向进入式轴向进入式 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器四、结构形式（续）四、结构形式（续）气流组织分 回流式、直流式、平旋式和旋流式 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回流式多管旋风除尘器 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器五、选择除尘器的型式五、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 1225 m/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 第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器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）第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器也可选择其它的结构，但应遵循以下原则也可选择其它的结构，但应遵循以下原则 为为防防止止粒粒子子短短路路漏漏到到出出口口管管，hs，其其中中s为为排排气气管管插人深度；插人深度；为避免过高的压力损失，为避免过高的压力损失，b（Dde e）/2；为保持涡流的终端在锥体内部，（为保持涡流的终端在锥体内部，（H+ +L）3D3D；为利于粉尘易于滑动，锥角为利于粉尘易于滑动，锥角7 7o o8 8o o；为为 获获 得得 最最 大大 的的 除除 尘尘 效效 率率 ， de e/ /D0.40.4 0.50.5，（H+ +L）/ /de e881010；s/ /de e11；第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器例例题题： 已已知知烟烟气气处处理理量量Q=5000m3/h，烟烟气气密密度度=1.2kg/ m3，允允许许压压力损失为力损失为900Pa。若选用若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。型旋风除尘器，试求其主要尺寸。解：由式（解：由式（5 519） 根据表根据表51，5.8 v1 的计算值与表的计算值与表52的气速与压力降数据一致。的气速与压力降数据一致。 参考参考XLP/B品系列；取品系列；取D=700mm，第三节第三节 旋风除尘器旋风除尘器