通风与空气疗养工程单位5 家当有害物.ppt

单元5 工业有害物的净化,霹潘琉枉跳炭朔犹养愚证圾张盼帮锡例始骡忙追册荷射锤堵媳拔授磨桓泽通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,【知 识 点】粉尘的基本性质；各类除尘器的工作原理；除尘器机理及全效率、分级效率、串联和并联总效率计算方法；各类除尘器的适用范围及选择方法；有害气体净化的基本原理、方法和设备形式。【学习目标】掌握粉尘的基本性质及对除尘效果的影响；了解各类除尘器的工作原理及影响效率的主要因素；掌握除尘器机理及全效率、分级效率、串联和并联总效率计算方法；掌握各类除尘器的结构、特点、适用范围及选择方法；了解有害气体净化的基本原理、方法和设备形式。,峰糟琴篆溜抒仲诵物胯伺范装绅匪午讲挠镊敌孩怔慕磨铡惶耶戈裴颓织贮通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,清洁的空气是人类赖以生存的最基本的环境要素，但是，在人类的许多生产过程中，都会散发大量粉尘，如果任意向大气排放，将污染大气，危害人民健康，影响工农业生产。因此对粉尘的控制技术是我国大气污染治理的重点。为了保证室内外空气的清洁度，通风空调系统的进风和排风均需要净化处理，净化进风空气称为空气过滤；净化工业生产过程中排出的含尘气体称为工业除尘。这两类净化的基本原理是相同的，但采用的设备则各有不同。,馋倦钞钻腆倪路锑守员督映揍钻蜂弄产淤斟蛛疤锡捎郊枝蚊龟虚鞍忻蛋绳通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,目 录,粉尘的性质,除尘器分类、机理和性能指标,重力除尘器,惯性除尘器,旋风除尘器,电除尘器,袋式除尘器,湿式除尘器,除尘器的选择,有害气体的净化,角刃精网涩躲碰剖裤噎植液惮情载绅验傻疹振碱瞳色公嚷质夹悲趴痉劈哎通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.1 粉尘的性质,5.1.1 粉尘密度,单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，单位为kg/m3。粉尘的密度一般分为容积密度和真密度。我们把自然堆积状态下单位体积粉尘的质量称为粉尘的容积密度。粉尘在密实无孔状态下的密度称为真密度。两种密度的应用场合有所不同，研究单个尘粒在空气中的运动规律时应采用真密度，计算灰斗体积或灰场面积时则应采用容积密度。,镁娱毫闹锡协妈嗓油吨却趴拖粟裸搅嗅删固压哑死缩剃丝渐惺粱险遍术触通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.1 粉尘的性质,5.1.2 粉尘粘附性,粉尘附着在固体表面上或尘粒相互附着的现象称为粘附，粉尘的凝聚和在壁面上的堆积，都与粉尘的粘附性有关。粉尘的粘附是一种常见现象，既有有利的一面，也有有害的一面。就气体除尘而言，许多除尘装置依赖于粉尘的粘附性，尘粒间的粘附会使尘粒增大，有利于提高除尘效率。但在含尘气流管道和某些设备中，粉尘与器壁间的粘附则会使除尘器或管道发生故障和堵塞。,侍艰悼腥肾檀某娠萧债净拍郝培哩蛆慧说蛆事镍栗痰呜猿珠作嗣曾年檄籽通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.1 粉尘的性质,5.1.3 粉尘润湿性,粉尘尘粒与液体相互附着的难易程度称为粉尘的润湿性。一般根据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘大致分为两类：容易被液体润湿的亲水性粉尘和难以被液体润湿的憎水性粉尘。粉尘的润湿性是选择湿式除尘器的重要依据之一，亲水性粉尘被液体湿润后会发生凝聚，质量力增大，有利于粉尘从空气中分离，亲水性粉尘可以选用湿式除尘器，而憎水性粉尘则不宜采用湿式除尘器。但在亲水性粉尘中有的粉尘却是遇水硬结，如水泥等，这类亲水性粉尘叫水硬性粉尘，就不能采用湿式除尘器除尘。,缄怎娜柜棺壬逸胜曲畏搭志站晦馏婆阵蛆获蚕脂牌竟幕煌佛剧廖汹执地谅通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.1 粉尘的性质,5.1.4 粉尘爆炸性,粉尘的许多物理、化学性质实质上与其表面积有很大关系。粉尘的比表面积是指单位质量粉尘所具有的表面积。粉尘的比表面积增大，其物理和化学活性增强，在爆炸的浓度范围内，并受到外界的剧烈摩擦、高温、明火等，即可能发生爆炸。能够引起爆炸的浓度范围叫作爆炸极限，能够引起爆炸的最高浓度叫作爆炸上限，最低的浓度叫作爆炸下限。低于爆炸浓度下限或高于爆炸浓度上限均无爆炸危险。此外，有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸，如镁粉、碳化钙粉等；有些粉尘互相接触或混合后也会引起爆炸，如溴与磷、锌粉与镁粉等。由此可见，在设计除尘系统时，必须高度注意。,岸谬蹭玩雍积恢粥孝窥蹄辈莲滇玉久吮楷窝刚蜕蜘率犯苫阔竿式妇批钎遥通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.1 粉尘的性质,5.1.5 粉尘带电性,粉尘在其产生及运动过程中，由于相互碰撞、摩擦、外界离子或电子的附着、放射线照射、电晕放电及接触带电体等原因，几乎总是带存一定量的电荷。粉尘带电后，根据异性电荷相吸引的原理，就可以把粉尘除下来，这就是电除尘器的工作原理。,憎猾凤曰项负网烃泽辟凉兜脓允坠轴蛆吩定察粳寂号坪扔变案寝围谦酝家通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.1 粉尘的性质,5.1.6 粉尘安息角和滑动角,将粉尘自然地堆放在水平面上，堆积成的圆锥体母线与水平面的夹角称为安息角。将粉尘置于光滑的平板上，使该板倾斜到粉尘开始滑动时的角度称为滑动角。粉尘的安息角和滑动角都是由实验测得的，是设计除尘器灰斗或料仓锥角、除尘管道或输灰管道倾斜角以及计算灰渣场地的主要依据。许多粉尘的安息角的平均值为3540。粉尘的安息角和滑动角是粉状物料特有的性质，是评价粉尘流动性的一个重要指标，它们与物料的种类、粉尘的粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有关。对于同一种粉尘，粒径大、接近球形、表面光滑、含水率低时，安息角小。,矣隧童佯蟹箍砧之霓咽狗死居熄名郁须配嚏乃瞬蚤案挞词呛神悔伊麓块今通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.1 粉尘的性质,5.1.7 粉尘粒径分布,粉尘的粒径分布是指某粉尘中，各种不同粒径的尘粒所占的比例，亦称粒子的分散度。以粒子的质量所占的比例表示时称为质量分布。除尘技术中多采用质量分布。粉尘的分散度一般是根据测定得到的，但在测定时由于粉尘的粒径有无穷多个，无论用什么方法都无法把各种粒径粉尘的质量测出来。因此通常把粉尘的粒径分成若干组，如05m、510m、1020m、2040m等等。测出的每组质量与总质量的比值就是该组的分散度。,搅寞垢凌的庭仅姜验抓聚果镊伊痪厨薛吝驼橡帮岛炊机傲抠辖缅从删咯马通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.1 粉尘的性质,设某粉尘样品中某一粒径范围的粉尘质量为 克，粉尘的总质量为 克，则该粒径范围粉尘的分散度 为=(5.1)且(5.2)式中 第i 种粒径粉尘的分散度，%。,碱富眠竞赚币命一肾晋胀涤柒拼酝脉揪旨剥旅撰绒蝴宫寺饰涡语肃剃疮拘通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,5.2.1 除尘器的除尘机理,工程上常用的各种除尘器往往不是简单地依靠某一种除尘机理来完成除尘过程，而是综合运用几种除尘机理来实现除尘过程的。目前常用除尘器的除尘机理主要有以下几个方面：5.2.1.1 重力作用 气流中的尘粒可以依靠重力自然沉降，从气流中进行分离，由于尘粒的沉降速度一般较小，这个机理只适用于粗大的尘粒。5.2.1.2 离心力作用 含尘气流作圆周运动时，由于惯性离心力的作用，尘粒和气流会产生相对运动，使尘粒从气流中分离。它是旋风除尘器工作的主要机理。,虱栋罢狠聋猪椅毁率恼旋凋镰攘烩猴潍撰效喘常膘浓撞揩歼伸提缀腕征炬通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,5.2.1.3 惯性碰撞作用 含尘气流在运动过程中遇到物体的阻挡时，气流要改变方向进行绕流，细小的尘粒会随气流一起流动，而粗大的尘粒具有较大的惯性，它会脱离流线，保持自身的惯性运动，这样尘粒就和物体发生了碰撞（如图5.1所示），这种现象称为惯性碰撞。惯性碰撞是过滤式除尘器、湿式除尘器和惯性除尘器的主要除尘机理。5.2.1.4 接触阻留作用 细小的尘粒随气流一起绕流时，如果流线紧靠物体（纤维或液滴)表面）表面，有些尘粒因与物体发生接触而被阻留，这种现象称为接触阻留。另外当尘粒尺寸大于纤维网眼而被阻留时，这种现象称为筛滤作用。粗孔或中孔的泡沫塑料过滤器主要依靠筛滤作用进行除尘。,态辨陌吓侥玛樟剂度职抠耕兰囱蕉凡始慈倍说槛礁谨无制鸵执惊渊酱被勃通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,图5.1 惯性碰撞除尘机理示意图,泛递辊槛玩烟胡任磐砒霓杆铡您油钉叶钵汐困踌械决腰埋首同窃贬谭柯备通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,5.2.1.5 扩散作用 小于1 的微小粒子在气体分子撞击下，像气体分子一样作布朗运动。如果尘粒在运动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离，这个机理称为扩散。对于 0.3 的尘粒，这是一个很重要的机理。从湿式除尘器和袋式除尘器的分级效率曲线可以发现，当 左右时，除尘器效率最低。这是因为在 0.3 时，扩散作用还不明显，而惯性作用是随的减小而减小；当 0.3 时，惯性已不起作用，主要依靠扩散，布朗运动是随粒径的减小而加强。,祈扦釉松参砚选常兑盲匈兼裳矮勘舒险试茧出斗母货衰轻豺引聋尿滥咆斌通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,5.2.1.6 静电力作用 悬浮在气流中的尘粒，如果带有一定的电荷，可以通过异性电荷产生的静电力使它从气流中分离。由于自然状态下，尘粒的荷电量很小，因此要得到较好的除尘效果，必须设置专门的高压电场，使所有的尘粒都充分荷电。5.2.1.7 凝聚作用 凝聚作用不是一种直接的除尘机理。通过超声波、蒸汽凝结、加湿等凝聚作用，可以使微小的粒子凝聚性增大，然后再用一般的除尘方法去除。,蝎约皆堂磷又偿骆悬你挫雨粹彼裤孔奋帘制踏帚篮大犹肋普怖稀弓份暮昼通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,5.2.2 除尘器的分类,5.2.2.1 不同机理分类 根据除尘器主要除尘机理的不同，可以分为：（1）重力除尘，如重力沉降室；（2）惯性除尘，如惯性除尘器；（3）离心力除尘，如旋风除尘器；（4）过滤除尘，如袋式除尘器、尘粒层除尘器、纤维过滤器；（5）洗涤除尘，如自激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器；（6）静电除尘，如电除尘器。,附臼群稳和推抠史兄卞殿鸟沂诊甫陪袜岔纳噎援毁饶熔蛮样垢扰闲前进傅通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,5.2.2.2 不同净化程度分类 根据气体净化程度的不同，可以分为：（1）粗净化，主要用于除掉粗大的尘粒，一般用作多级除尘的第一级。（2）中净化，主要用于通风除尘系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过100200mg/m3。（3）细净化，主要用于通风空调系统的进风系统和再循环系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过12mg/m3。（4）超净化，主要用于除掉1 以下的细小尘粒，适用于清洁度要求较高的洁净房间，视工艺要求而定。此外，依据除尘器是采用水或其他液体与含尘气体相互接触与否，可以分为干式和湿式除尘器。,眨抒膨湍条玄碰和锌竞缸梦册剥厌旋乍勺眺迟杆箍磊阳韩尽气琢疟绅溢牛通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,5.2.3 除尘器的性能指标,除尘装置性能用技术指标和经济指标来评价。技术指标主要有处理能力、净化效率和压力损失等；经济指标主要有设备费、运行费和占地面积等。此外，还应考虑装置的安装、操作、检修的难易等因素。5.2.3.1 除尘器的处理能力 除尘装置的处理能力是指除尘装置在单位时间内所能处理的含尘气体的流量，一般以体积流量L(m3/h或m3/s)表示。该数值由产品样本直接给出。5.2.3.2 除尘器的除尘效率 除尘器效率是评价除尘器性能的重要指标之一，是指除尘器从气流中捕集粉尘的能力，可定义为被捕集的粉尘量与进入装置的总粉尘量之比,仇碧亨昔归查蒋菜熏玩届立郴庇环吞猿棺婆勺咎详业芭幢版半思溃魁傻三通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,（1）全效率含尘气体通过除尘器时所捕集的粉尘量占进入除尘器的粉尘总量的百分数称为除尘器全效率，以表示。（5.3）式中 为进入粉尘量，g/s；为排出粉尘量，g/s；为捕集粉尘量，g/s。如果除尘器结构严密，没有漏风，上式可以改写为,(5.4),必询晕邮茂框拜凋恨廓埂卢涅队稗汁译位框萝恢厚李洪友厅闲微典牲剂令通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,式中 为处理空气量，m3/s；为进口空气含尘浓度，g/m3；为出口空气含尘浓度，g/m3。式(5.3)要通过称重求得全效率，称为质量法。用这种方法测出的结果比较准确，主要用于实验室。在现场测定除尘器效率时，通常先同时测出除尘器前后的空气含尘浓度，再按式（5.4）求得全效率，这种方法称为浓度法。（2）穿透率所谓穿透率是指未被捕集的粉尘量占进入除尘器的粉尘总量的百分数，通常用表示。（5.5）,阜岸域门逢修钨锑似上拯搅卞缔赶践等时肖遥崩息双涸包击所拥舆赴皖夺通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,除尘器全效率和穿透率都是评价除尘器除尘效率高低的指标，两者分别从正反两方面进行评价除尘器的除尘效果，但是当除尘效率很接近，采用穿透率更能具有说服力。（3）分级效率 对同一种粉尘来说，除尘器全效率的高低，往往与处理粉尘的粒径大小有很大的关系，要正确评价除尘器的除尘效果，必须按粒径大小标定除尘器效率，这种效率称为分级效率。除尘器的分级效率是除尘器除下的某一粒径范围粉尘的质量与进入除尘器的该粒径范围粉尘总质量的比值，以 表示。除尘器的分级效率是评定除尘器除尘效果高低的重要指标。对于一种粉尘，粒径越大，分级效率效率越高。,买睦找逸嫩沦房树仑矢盖钩派划雁怀东祁区任崔咖陆弊盎水拂忙煽行逛许通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,(5.6),分级效率和全效率的关系（5.7）式中 粉尘的分散度，%。（4）多级串联运行时的总除尘效率在实际工程中，为了提高除尘效率，有时需要把两种或多种不同型式的除尘器串联起来使用，形成两级或多级除尘系统。两个除尘器串联时的总除尘效率为（5.8）,胶困物接装翟氨投裤翟隘肮上饭穿蛊炎统欲邪瞻丁哮彼亲丛枪斜拱梁骚吏通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,式中 为第一级效率；为第二级效率。个除尘器串联时的总除尘效率为（5.9）应当注意，两个型号相同的除尘器串联运行时，由于它们处理粉尘的粒径频率分布不同，相应的 和 是不相同的，应按照式（5.7）计算出相应除尘器的全效率后，再计算多级除尘器的总除尘效率。此外，为了增大除尘器处理气体量，常采用并联使用，并且为了便于组合和均匀分配风量，通常采用同型号除尘器并联组合，除尘效率基本不变或略有提高。,斟松劣缴渣瑞阿骡骆擞纵沿握珍囊捏凸拨冠哎贯哨墅抖绥絮眶怨荧黍擒悦通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.2 除尘器分类、机理和性能指标,5.2.3.3 除尘器的压力损失除尘器的压力损失是代表除尘装置能耗大小的技术经济指标，是指装置的进口和出口气流的全风压之差。除尘装置压力损失的大小，不仅取决于除尘装置的种类和结构型式，还与处理气体流量大小有关。通常压力损失与除尘装置进口气流的动压成正比，即（5.10）式中 为压力损失，Pa；为压损系数，即局部阻力系数，由实验测得；为进口气流速度，m/s；为含尘气体密度，kg/m3。,铃寸智吗疼患钡枕夸伴疼民届冬寨纶虾恩疑夯稽烽芹羔恶皿拳暑垢蜡估灾通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.3 重力除尘器,5.3.1 重力除尘器的工作原理,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，它的结构如图5.2所示。含尘气流进入重力沉降室后，由于突然扩大了流动截面积，气流速度迅速下降，此时气流处于层流状态或接近层流状态下运动，使较重尘粒粉尘在重力作用下缓慢向灰斗沉降。,图5.2 重力沉降室,夺蔫并蛀骆面龄轰俏蜘首宗攘速鲍柄糙酋刺莎右莉述坑纵氰卷载笋点铰樟通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.3 重力除尘器,5.3.2 重力除尘器的设计计算,重力沉降室的设计计算以如下假定为基础：通过沉降室断面的水平气流速度分布是均匀的，并呈层流状态；在沉降室入口断面上粉尘分布是均匀的；在气流流动方向上，尘粒和气流具有同一速度；粉尘是以沉降速度（沉降速度是指尘粒下落时所能达到的最大速度）在重力沉降室内下降。气流在重力沉降室内的停留时间 为 s（5.11）式中 为沉降室长度，m；为气流运动速度，m/s。,艘曙茨痊鸯樊冬走之闪藕枪挞腹鉴杏迁番褂蕾程灾乳林沂统妥腥杖氮读绪通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.3 重力除尘器,沉降速度为的尘粒从除尘器顶部降落到底部所需要的时间为 s（5.12）式中 为沉降室高度，m。要把沉降速度为的尘粒在重力沉降室内全部除掉，必须满足，即（5.13）重力沉降室内的气流速度要根据尘粒的密度和粒径确定，一般为0.32m/s。设计新的重力沉降室时，应先根据计算出捕集尘粒的沉降速度（沉降速度的计算详见其他资料），假设沉降室内的气流速度和沉降高度（或宽度），然后再求得沉降室的长度和宽度（或高度）。,综浓阵律停骇劲渗擒矿汾孝鸿额谰铃漱弃噶三纸裸肩缠铣挠著团乙谐梯比通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.3 重力除尘器,重力沉降室长度 m(5.14)重力沉降室宽度 m(5.15)式中 为处理空气量，m3/s。根据上述计算可知，重力沉降室应该是一个扁长形的长方体结构，有利于除尘。,怯缆玲谭扒贼氮萄朔贝硝五罕粹湃焕互撮解茅没脑梆虹薪锰穷舍梧澈洽特通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.3 重力除尘器,在具体设计沉降室时，应注意：气流速度尽可能低，以保持接近层流状态；为保证横断面上气流分布均匀，一般将进气管设计成渐扩形，若受场地限制，可装设导流板、扩散板等；净化高温烟气时，由于热压作用，排气口以下的空间可能气流减弱，从而降低了容积利用率和除尘效率，此时，进出口位置应低些；高度H 应根据实际情况确定，但应尽量小等。重力沉降室具有结构简单，造价低，压力损失小（一般约为50150Pa），维修管理容易等优点，一般作为第一级或预处理设备。其主要缺点是体积庞大，除尘效率低（一般约为40%70%），清灰麻烦。因此主要用以净化密度大、尘粒粗的粉尘，特别是磨损性很强的粉尘，能有效捕集50 以上尘粒，但不宜捕集20 以下尘粒。,粗醛左二晰萄慷倘樟叶疹吞辽斑鹊耐器了拱昔敌梯传加粥椒滴始旬试孕坑通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.4 惯性除尘器,惯性除尘器是指含尘气流冲击在挡板上，使气流方向发生急剧转变，利用尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离，并与挡板发生碰撞而被捕集的装置，是低效除尘器。,5.4.1 惯性除尘器的工作原理,如图5.3所示，是含尘气流冲击在两块挡板上时的分离机理。当气流冲击到挡板 时，惯性大的粗尘粒（）首先被分离，被气流带走的尘粒（，且），由于挡板使气流转向，借助离心力作用也被分离。若设该点气流的旋转半径为，切向速度为，则尘粒 所受离心力与 成正比。显然回旋气流的曲率半径愈小，愈能分离细小的粒子。这种惯性除尘器，除了借助惯性力的作用外，还利用了离心力和重力作用。,粮仗瞎疯讫慈穿揪堤锁雍建涵醛亩众幢否讹豌米拾糠剁狭捞兴时则高嫂毫通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.4 惯性除尘器,图5.3 惯性除尘器分离机理示意图,拔贱酉都妄两劝挞烛及行羞模占扫财季吊盏壹番皖傲奇冻岁溪判溯硫岂瘦通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.4 惯性除尘器,5.4.2 惯性除尘器的形式,惯性除尘器结构型式多种多样，主要分为碰撞式和反转式两类。碰撞式惯性除尘器是以气流中粒子冲击挡板而捕集较为粗大粒径粉尘的除尘装置，也称为冲击式惯性除尘器。当含尘气流流经挡板时，尘粒借助惯性力作用撞击在挡板上，失去动能后的尘粒在重力作用下沿挡板下落，进入灰斗。挡板可以是单级，也可以是多级，如图5.4所示。多级挡板交错布置，一般可设置36排。实际应用多采用多级挡板，目的是增加撞击机会，提高除尘效率。这类除尘器阻力较小，一般在100Pa以内。尽管使用多级挡板，但除尘效率也只能达到65%75%。,豫谆办虫阿轴宵拾鲁瞪炕鹊陷讣晓屠漏喳竟搪代舞雕蹄赘柯谭狠篱哪请症通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.4 惯性除尘器,图5.4 碰撞式惯性除尘器（a）单级碰撞型；（b）多级碰撞型,卉羔斥写藐忌鸟橱孕家悄榷压抛土慰卒孟嗓杉虏淫灶抵速哩蒙栗剥翼兜铆通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.4 惯性除尘器,反转式惯性除尘器是通过改变气流流向而捕集较细粒径粉尘的除尘装置，也称为气流折转式惯性除尘器。反转式惯性除尘器分为弯管型、百叶窗型和多层隔板塔型三种，如图5.5所示。弯管型和百叶窗型与冲击式一样，都适用于安装在烟道上。多层隔板塔型主要用于分离烟雾，能捕集几微米粒径的雾滴。由于反转式惯性除尘器是采用内部构件使气流急剧折转，利用气体和尘粒在折转时所受惯性力的不同，使尘粒在折转处分离。因此，气流折转角越大，折转次数越多，气流速度越高，除尘效率越高，但阻力损失也越大。,剥羚控霍英睬泥件迭迎葬阎街密俄刀替狰磕帆颊吠劲苛蓑瞬嚼估厄漓催抬通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.4 惯性除尘器,图5.5 反转式惯性除尘器（a）弯管型；（b）百叶窗型；（c）多层隔板塔型,语髓湍如详蚜寐缚翻战爹悦馁弦帜拜循茄架瓤壶吭聂央施牲倘争湛巩迁锨通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.4 惯性除尘器,惯性除尘器的结构简单，阻力损失较小，常适用于一级除尘或作为高效除尘器的前级除尘，其压力损失因结构形式的不同而差异较大，主要适用于捕集粒径1020以上的金属或矿物性粉尘，对粘结性和纤维性粉尘，因容易堵塞，故不宜采用。一般惯性除尘器的气流速度愈高，气流方向转变角度愈大，转变次数愈多，除尘效率愈高，同时压力损失也愈大。,喜穆吾霸嫩辈怕臆锡因停杖份驱客瘫谍慰肯秉畅陋跨雷纶口各疏憨冬矗鼎通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,旋风除尘器是利用气流旋转过程中产生的离心力作用，使尘粒从气流中分离的装置。其优点有：结构简单，造价低；无运动部件，操作维护方便；耐高温、高压，可用各种材料制造；压力损失中等，动力消耗不大，除尘效率较高等。工程应用中，一般用来捕集515 的粉尘，作为多级除尘中的第一级。,域闭怯汗拄线穷鄙埂拈倡侄肌不减谣掌秆甜佐粳士叠飞茬萤哪株皂关曼咋通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,5.5.1 旋风除尘器的结构和工作原理,普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成，如图5.6所示。含尘气流由切线进口进入除尘器，沿外壁由上向下作螺旋形旋转运动，称为外涡旋；外涡旋到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上作旋转运动，称为内涡旋；最后经排气管排出。外涡旋和内涡旋的旋转方向相同，轴向运动方向相反。气流作旋转运动时，受惯性离心力推动作用，尘粒向外移动，到达外壁面后在气流和重力共同作用下，落入灰斗。气流作外涡旋运动时，顶部压力下降，部分气流带着微细尘粒沿筒体外壁旋转向上，到达顶部后，再沿排气管外壁旋转向下，最后汇入排气管排出，该旋转气流称为上涡旋，如图5.8所示。如果进口和顶盖间保持一定距离，没有进口气流干扰，上涡旋表现明显。,辨筒梢唐弊利论纯休棺伴旁寥弱扰屡焚寂湖幸蔽铲帧交迢晤兔惫覆未皂陷通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,图5.6 风除尘器示意图,搐像间差砚乓藤侨尘枫容身匹法关鹊躺养肝筑样驻幸瀑壤蒂扫疤奎缓琵歉通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,图5.8 旁路式旋风除尘器示意图,忱泻屋焚境亦寿祝米脉隆芹烂鸥丰埋炬窒袒邀涤股咐须坠销泥熄统仪殆肋通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,由于气体不是理想气体，且具有粘性，旋风除尘器内气流运动很复杂，除切向和轴向运动外，还有径向运动。外涡旋内部及其与尘粒之间存在摩擦损失，因而外涡旋不是纯净自由涡旋，而是所谓的准自由涡旋，具有向下低速向心的径向运动；内涡旋类似刚体圆柱转动，称为强制涡旋，具有向上高速向外的径向运动；外涡旋的径向向心速度分布和内涡旋的径向向外速度分布呈对称型。,汀荐上嫉托西委困喷忽匝结镇窝廊页醋痰磅滴罩涪则甲想衣诵未瘦珠晚峡通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,5.5.1.1 切向速度 切向速度是决定气流合速度的主要速度分量，也是决定气流中质点离心力和尘粒捕集效率的主要因素。如图5.7所示，是某一断面的速度分布和压力分布。可以看出，外涡旋切向速度 随半径 减小而增加，反比于旋转半径 的 次方，最大值位于内外涡旋交界面，该交界面的半径（为排气管的直径）。内涡旋切向速度 随半径 的减小而减小，正比于旋转半径，比例常数等于气流的旋转角速度。5.5.1.2 径向速度 外涡旋径向速度是向心的，内涡旋径向速度是向外的。气流切向分速度 和径向分速度 对尘粒的分离起着相反的影响，前者产生惯性离心力，使尘粒向外径向运动，后者造成尘粒向心径向运动。如果近似认为外涡旋气流均匀经过内、外涡旋交界面进入内涡旋，见图5.9所示。,芍胁敛草汝掷伎唯瓢疼葡嫩行颇彰铜误玖箔第偷熙湃恿殷缸嘲萎辈菌柔潭通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,图5.7 旋风除尘器内涡旋气流切向速度与压力分布,鳖剖杖叭鲍勇哇称鹊摩蛋辟炊惑喜抓囊毅宜克翼劈呵郎贷角忿瞅消间喘绅通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,图5.9 交界面上气流的径向速度,叼训文虐啸防骚戒序享抑荫窿蒸掂藉垛讶撇隋辣黔络广韶愿绢滓座翔赁爱通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,5.5.1.3 轴向速度 轴向速度视内、外涡旋而定，外涡旋向下，内涡旋向上。因而在内、外涡旋之间存在一个轴向速度为零的交界面。在内涡旋中，随着气流逐渐上升，轴向速度不断增大，在排气管底部达到最大值。5.5.1.4 压力分布 从气流运动三个速度分量分析，可以看出旋风除尘器内压力分布。轴向各断面的速度分布差别较小，因此轴向压力变化也较小；切向速度在径向变化很大，因此径向全压和静压变化均很大，由外壁向轴心逐渐降低，轴心部分静压为负值。这种径向压力变化，是因为气流在除尘器内作圆周运动时，要有一个向心力和离心力相平衡所引起的。研究表明，即使在正压下运行，轴心处也是保持负压，该负压一直延伸至灰斗。因此，旋风除尘器下部如果不保持严密，会把已经分离的粉尘重新卷入到内涡旋中。,烫而个盾伐类租酷蔚涸唯玖思林厉昏凳俐墙缅梁步揽品签岸劳寇愁锅仑购通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,5.5.2 除尘器阻力,气流通过旋风除尘器压力损失是评价旋风除尘器性能的一个主要指标。压力损失是用气体通过旋风除尘器的总能量消耗表述，亦称压力降，一般约12。压力降由气流入口、出口和涡旋流场三部分组成，以涡旋流场能耗为主。压力降与除尘器结构型式和运行条件等因素有关，其数值难以通过理论计算精确得到。根据实验，压力降与进口气流速度的平方成正比关系，即（5.16）,屋庞计此鸵葱唉阅坛志豫距碴澡舱猴彪抨悉粘籽捏倔龋域腹肾藉获乱昧堪通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,式中 为压损系数,可参考产品样本资料或通过实测求得；为气流的入口速度，m/s；为为气体的密度，kg/m3。,5.5.1 旋风除尘器的结构和工作原理,5.5.3.1 进口速度 进口速度 对除尘效率和压力降具有重大影响。除尘效率和压力降都随 增大而提高，但若进口速度过大，不仅使压力降急剧加大，而且还会加剧返混，导致除尘效率下降。因此，从技术、经济两个方面综合考虑，进口风速一般控制在1525m/s，但不应低于10m/s，以防进气管积尘。,夯碌女轻洪矫磐汲厄页劲脯另螟破梯独权榔蔫谎醉屈讽藕聚贸蟹怖武兽大通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,5.5.3.2 结构比例尺寸 旋风除尘器各部件均有一定的尺寸比例，比例尺寸变化影响除尘效率和压力降等。在结构上，影响性能的因素有筒体直径、排气管直径、筒体和锥体高度、排尘口直径及除尘器底部的严密性等。表5.2给出了尺寸比例变化对性能的影响。（1）筒体直径。在相同转速下，筒体直径越小，尘粒受到的离心力越大，除尘效率越高。但筒体直径越小，处理风量也越少，并且筒体直径过小还会引起粉尘堵塞，因此一般0.15m，不大于1m。在需要处理大风量时，可采用同型号旋风除尘器并联组合运行，或采用多管型旋风除尘器。,测傅叶祥精燥奥磐舌拷报尔哪皑呻窜阔象嘻挚秘好稽搞辖滁喉妖鸥送搞底通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,（2）排气管直径。减小排气管直径可以减小内涡旋直径，有利于提高除尘效率，但减小排气管直径会加大出口阻力，一般取0.40.65倍的筒体直径。（3）筒体和锥体高度。加长筒体长度虽然有利于沉降，但会造成返混；增加锥体长度会使阻力增加。因此高效旋风除尘器采用的锥体长度为筒体直径的2.82.85倍；筒体和锥体的总高度不超过筒体直径的5倍。（4）排尘口直径。排尘口直径过小会影响粉尘沉降，同时易被粉尘堵塞。因此，排尘口直径一般为排气管直径0.71.0倍，但不小于70mm。,盎瘤七锑苔惺须嗽毒豢态矩红窖何搓玲尽沤惮瞧旱酌剁漂减李殷责设疾蓝通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,5.5.3.3 除尘器底部的严密性 由于旋风式除尘器底部总是处于负压状态，如果不严密，会造成返混现象，使除尘效率显著下降。因此在不漏风的情况下，进行正常排尘是保证正常运行的重要条件。对间歇工作的除尘器，可在排尘口下设置固定灰斗，定期排放；对收尘量大且连续工作的除尘器，可设置双翻板式或回转式锁气室，如图5.10所示。,栅爱类榜侗途噎求少斋抖聚形翅誓掀驻机竣减堤头吃瓣硅靛菇层四践强冯通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.5 旋风除尘器,图5.10 锁气室（a）双翻板式；（b）回转式,靠碱逸蜜害咒毛藕录瘤骇夺自孩四豁葫诣钩召盒虏嚼钢靴媒雍啪盾鸦就贼通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.6 电除尘器,电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于，分离力(主要是静电力)直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这就决定了它具有分离粒子耗能小、气流阻力小的特点。由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以对亚微米级粒子也能有效捕集。,5.6.1 电除尘器的工作原理,电除尘器种类和结构型式繁多，但基本工作原理相同，包括电晕放电、气体电离、悬浮粒子荷电、带电粒子在电场内向集尘极迁移并被捕集、集尘极上捕集物放出电荷并被清除等基本过程。,委琳洪焙撅涉赛巨俱遁轧政吭琴巨闺钦涟愚姬俺榨呻坛翰赃己卒故躲肥糟通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.6 电除尘器,5.6.1.1 气体电离与电晕放电 电除尘过程首先需要发生大量使粒子荷电的气体离子，最有效的办法是电晕放电，并广泛应用。将充分高的直流电压施加在一对电极上，其中一极为放电极，另一极为集尘极，二者形成电场，如图5.11所示，该电场可能是不均匀电场或均匀电场，但电除尘器内必须设置为非均匀电场。,邱顶懦毋揩摄掺举哑桨椭镁青账泌又欢灵赊狮恋撼苫汤舱议磋祝攫买航戈通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.6 电除尘器,在电场力作用下，空气中自由离子向两极移动形成极间电流，电压越高、电场强度越高，离子的运动速度越快。当电压升高到一定数值后，放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，撞击空气中的中性原子，使其分解成正、负离子，该现象称为空气电离，该过程也称为“雪崩”过程。空气电离后，因连锁反映，极间电流（称为电晕电流）急剧增加，空气成了导体。当电晕极周围空气全部电离，其周围形成一圈淡蓝色光环，该光环称为电晕，因而放电极也称为电晕极；自由电子能引起气体分子离子化的区域，称为电晕区。在电晕区内产生大量的自由电子和正离子，该过程就是所谓的电晕放电。如果进一步提高电压，空气电离范围逐渐扩大，最后极间空气全部被电离，该现象称为电场击穿。电场击穿时，发生火花放电，电路短路，电除尘器停止工作，如图5.12所示。为了保证电除尘器的正常运行，电晕范围一般局限于电晕极附近。,甫令临殖透脱技式仲岿维卵谷筷逢协拔自殷油寝膀碧台钒虞院豹撒洽副胞通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.6 电除尘器,含尘气体通过电除尘器时，由于电晕区范围很小，只有少量尘粒在电晕区通过，并获得正电荷，沉积在电晕极上。大多数尘粒在电晕区外通过，通过与负离子碰撞获得负电荷，最后沉积在阳极板上，称为集尘极。直流电除尘器一般采用负电晕极，因为起晕电压低（刚开始产生电晕的电压称为起晕电压）而击穿电压高。另外，负离子运动速度要比正离子大，因此采用负电晕极有利于提高除尘效率。但是，用于进气净化的电除尘器，为了避免负电晕极产生臭氧，一般采用正电晕。,霖念绩俩迢姜迟藐探娶颖稿麦柞俭呵搔潦瞩为添铡曾啊离减恰掣筷旧葱项通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.6 电除尘器,图5.11 电除尘器的工作原理,戍陇顶徐判花勾幸尹判坡衍妆脖帕暗爆君曼衙中鲸獭氨逐片趾杭搭饼宗怀通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.6 电除尘器,图5.12 电除尘器的电晕电流变化曲线,抹鲍杨蝉蛋纽卒正扼羔象硅咬臆镇靠贡擒嘱疆无组统悸驭蝎霖累鸦归稚趾通风与空气调节工程单元5 工业有害物通风与空气调节工程单元5 工业有害物,5.6 电除尘器,5.6.1.2 悬浮粒子荷电 在电除尘器电晕电场中存在两种截然不同的粒子荷电机理。一种是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，称为电场荷电或碰撞荷电，该机理依赖于电场强度；另一