环保设备原理与设计--51机械式除尘器(XXXX版)

©BIPT环保设备原理与设计多媒体教案常俊英©BIPT第二篇大气污染控制设备原理与设计第五章尘粒污染物控制技术与设备第六章气态污染物净化技术与设备©BIPTNO.25讲授提纲第五章尘粒污染物控制技术与设备§5.1机械式除尘器（一）©BIPT第二篇大气污染控制设备原理与设计随着经济的不断发展，各行业在生产过程中散发出的多种粉尘和有害气体也随之增加，加重了对空气的污染，严重危害着生态环境和人体健康，空气污染已经成为当前突出的环境污染问题之一。空气污染按污染物质可分为固态、液态、气态三种类型，实际上往往是混合污染，如燃煤烟气中就同时含有固态的烟尘和气态的SO2和NOx。空气污染治理设备是指用于治理空气污染的专用机械设备，分为除尘设备、除雾设备、有害气体治理设备，分别用于治理固态、液态和气态三种污染物质。©BIPT在空气污染治理设备中，除尘设备是起步早、发展快、门类较齐全、系列较配套、应用较广泛的产品，品种和产量均占有较大比重；袋式除尘器、电除尘器，以及为中小型锅炉配套的旋风除尘器都是除尘设备的主导产品。除雾设备和有害气体治理设备的发展则相对较慢。为了适应治理空气污染的需要，除尘设备、有害气体治理设备将有较大的发展，其总的趋势是提高产品技术水平和制造质量，填补空白品种。由氟氯烃类物质引起的大气臭氧层耗损和由CO2气体带来的温室效应，已引起全世界的关注，我国政府已采取了措施，这也是一项重要的环境保护任务。©BIPT©BIPT第5章尘粒污染物控制技术与设备§5.1机械式除尘器（一）§5.2机械式除尘器（二）§5.3过滤式除尘器§5.4湿式除尘器§5.5静电除尘器©BIPT第5章尘粒污染物控制技术与设备通常所说的含尘(dust)气体是指悬浮着固体微粒或液体微粒的气体介质，这种含有微粒的气体介质统称为颗粒污染物或气溶胶。一般情况下，由于气体介质的流动作用和扩散作用(分子扩散和紊流扩散等)以及微小尘粒间的布朗扩散、静电效应和各种外力作用，悬浮在气体介质中的微粒呈碰撞、凝聚、沉降等状态。©BIPT•粉尘是指悬浮于空气中的固体微细粒子（Dust）。在冶金、机械，建材、轻工，电力等许多工业部门的生产中均产生大量粉尘。空气中的微粒按物态不同分为固体微粒和液体微粒。•按微粒形成的作用方式不同，分为分散性微粒和凝聚性微粒。•分散性微粒是指通过外界机械作用力使物质分散成更小粒子并散布于空气中的各种微粒的总称；凝聚性微粒则是通过凝聚作用并散布于空气中的各种微粒的总称。•空气中的微粒由于物态、形成的作用方式不同，会有不同的名称，当分散在气体中的微粒为固体时，通称为粉尘，当分散在气体中的微粒为液体时，通称为雾。粉尘的概念©BIPT©BIPT与粉尘有关的术语（1）气溶胶：固体或液体微粒分散在气体介质中所构成的分散系统称为气溶胶。（2）灰尘(dust)：包括所有固态分散性微粒。粒径上限约为200μm；粒径在10μm以上的称为“降尘”，粒径在10μm以下的称为“飘尘”。在大气中浮游数量最多的微粒粒径为0.1～10μm。（3）烟(smoke)：包括所有凝聚性固态微粒，以及液态粒子和固态粒子因凝集作用而生成的微粒，通常是高温下生成的产物。粒径范围约为0.01~1μm，一般在0.5μm以下，如铅金属蒸气氧化生成的PbO。它们在空气中沉降得很慢，有较强的扩散能力。（4）烟尘（fume）：分散性和凝聚性固体微粒。©BIPT（5）雾(mist)：包括所有液态分散性微粒的液态凝集性微粒，如很小的水滴、油雾，漆雾和硫酸雾等，粒径在0.1～10μm之间。（6）烟雾(smog)：烟雾原指大气中形成的自然雾与人为排出的烟气(煤粉尘，二氧化硫等)的混合体，如伦敦烟雾。其粒径从十分之几到几十微米。还有一种光化学烟雾，是工厂和汽车排烟中的氮氧化物和碳氢化物经太阳紫外线照射而生成的二次污染物，是一种浅蓝色的有毒的烟雾，亦称洛杉矶烟雾。（7）粉末（powder）：生产中粉料。©BIPT粉尘的主要来源：（1）固体物料的机械粉碎、破碎过程：例如选矿、耐火材料车间的矿石破碎或用球磨机将煤块磨成煤粉加工过程。（2）固体表面的加工过程：如用砂轮机磨削刀具或用喷砂清理粘附在铸件表面的粘砂和氧化皮。（3）粉粒状物料的贮运、装卸、混合、筛分、包装及运输过程：例如水泥、面粉等的生产和运输过程。（4）粉状物料的成型过程：如用压砖机对模具中的粉料进行冲压使之成型。（5）物质的燃烧过程：例如煤燃烧时产生的烟尘量，占燃煤量的10％以上；锅炉每燃烧1t煤可产生3～11kg的粉尘排放物。（6）物质被加热以及金属的冶炼和焊接过程：例如金属冶炼等过程中产生的锌蒸气，在空气中冷却时，会凝结、氧化成氧化锌固体微粒。©BIPT从环境保护的角度来看，粉尘是影响人体健康的大敌；尤其是粒径在0.5-5μm之间的飘尘（即长期甚至几年漂浮在大气中的粉尘），对人体的危害最大。大于5μm的尘粒，由于惯性作用可被鼻毛与呼吸道黏液排除；小于0.5μm的尘粒，也可因气体扩散作用被黏附在上呼吸道表面随痰排出。唯独0.5-5μm的飘尘则可通过呼吸道直接到达肺部而沉积，危害人体。据分析，有些飘尘微粒表面还附有致癌性很强的芳香族碳氢化合物，尤其是煤的粉尘是大气中各种毒物的元凶，所以世界各国都非常重视大气中粉尘的防护。（PM2.5）©BIPT©BIPT按除尘过程中有无液体参与分类: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声波除尘装置除尘装置分类©BIPT通过各种技术途径和设备，创造一定的外力使悬浮于气体介质中的固体微粒或液体雾滴从气体介质中分离出来的过程称为除尘过程。在除尘过程中用于气固分离或气液分离的设备或装置统称为除尘器(或除雾器)。通常所说的除尘过程既包括对含尘烟气的净化过程，也包括生产中对有使用价值的粉状物料的回收过程。前者如对工业锅炉和各种窑炉排出含尘气体的净化；后者如对水泥、面粉、石油化工催化剂、有色金属粉末等的回收。两者所采用的气固分离设备及其作用原理是相同的。©BIPT除尘器处理锅炉烟气的处理流程©BIPT©BIPT©BIPT锅炉引风除尘脱硫成套设备，是针对目前市场上引风除尘必须使用两套设备而研制开发的高科技环保产品，为国内首创。本设备配备低噪声高效引风除尘机。在引风工作时，又能将烟气中的粉尘除掉。而净化后的烟气从风机出口，进入脱硫器，完成脱硫和进一步除尘。用途：工业锅炉、生活锅炉以及各种炉窑的引风、脱硫和除尘。锅炉引风除尘脱硫成套设备©BIPT锅炉引风除尘脱硫成套设备©BIPTSKS不锈钢脱硫除尘装置SKS不锈钢脱硫除尘装置©BIPT规格型号处理烟气量高度塔径进烟口m3/hH(m)φ(mm)(mm)SKS-480003.601100700×300SKS-6120004.201350800×400SKS-10300004.801750900×600SKS-15450005.9021501100×750SKS-20600006.6025001200×900©BIPT©BIPT©BIPT©BIPT©BIPT©BIPT目前，除尘器的种类繁多，可以有各种各样的分类。最通常是按捕集分离尘粒的机理将各种除尘器归纳成四大类：(1)机械式除尘器MechanicalDustCollector(2)过滤式除尘器FilterDustCollector(3)电除尘器ElectrostaticPrecipitator(ESP)(4)湿式除尘器WetScrubber©BIPT(2)过滤式除尘器FilterDustCollector含尘气体与过滤介质之间借助于惯性碰撞、扩散、截留、筛分等作用，实现气固分离。目前常用的有空气过滤器、袋式除尘器和颗粒层除尘器。颗粒层除尘器常由于反吹清灰不易处理好，目前采用较少。袋式除尘器除尘效率较高，一般可达99%以上，可满足粉尘低排放浓度的要求，其反吹清灰性能好，阻力为800-2000Pa。(1)机械式除尘器MechanicalDustCollector利用质量力的作用使颗粒物与气体分离的装置。根据作用于除尘器内含尘气体的作用力是重力、惯性力还是离心力，又可分为重力除尘装置(即重力沉降室)、惯性力除尘装置(即惯性除尘器)、离心力除尘装置(即旋风除尘器)。©BIPT(3)电除尘器ElectrostaticPrecipitator（ESP）作用于尘粒的外力为静电力的除尘器，通常称为静电除尘器，简称电除尘器。电除尘器的除尘效率较高，可达98%-99%以上，能满足环保要求的粉尘排放浓度。风量可达每小时数千立方米至1、2百万立方米，阻力较低(仅100-500Pa)，运行能耗少。(4)湿式除尘器WetScrubber以水或其他液体作为捕尘介质的除尘设备称为湿式除尘器。根据设备耗能的高低，又可分为低能湿式除尘器(如空心喷淋塔、水膜除尘器等)、高能湿式除尘器(如文丘里洗涤器)。©BIPT在上述分类中，前三种又可统称为干式除尘装置。同时对于湿式除尘设备又可分为储水式(如自激型除尘器和螺旋水膜除尘器等)、加压式(如文氏管除尘器和喷淋除尘器等)、旋转式(如泰森洗涤器等)。近年来为提高对微粒的捕集效率，陆续出现了综合几种除尘机制的一些新型除尘器，如通量力/冷凝(FF/C)洗涤器、高梯度磁分离器、静电袋式过滤器、荷电液滴洗涤器、旋风-滤袋复合除尘等。本章将在介绍颗粒捕集力学的基础上，介绍几种常用除尘装置的工作原理、结构、设计及性能。©BIPT§5.1机械式除尘器（一）重力沉降室及惯性除尘器是工农业中应用较早的两种除尘器。虽然与其他除尘器相比其除尘效率较低，但由于这两种除尘器结构简单，造价低廉，目前仍在一些对除尘效率要求不高的情况下得到应用，有时也用作前级预除尘器。•机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：重力沉降室(gravitysettlingchambers)惯性除尘器(inertialdustseparator)旋风除尘器(cyclonedustcollector)©BIPT一、重力沉降室1.粉尘重力沉降原理重力沉降室(简称沉降室)是一种最简单的除尘器，其除尘机理是：在风机的作用下将含尘气体吸入沉降室，由于沉降室内气流通过的横截面积突然增大，这样含尘气体在沉降室内的流速将比输送管道内的流速小得多。开始时尽管尘粒和气流具有相同的速度，但气流中质量和粒径较大的尘粒，在地球重力场的作用下，获得较大的沉降速度，经过一段时间之后，尘粒降落至室底，从气流中分离出来，从而实现除尘的目的。©BIPT©BIPT©BIPT©BIPT©BIPT尘粒主要受三种力：重力p1、浮力p2、沉降时的介质阻力p3。假定尘粒为球形体，这三种力的值分别为，gdpppρπ316=gdppρπ326=82212213vdvppFρπξρξ==重力与沉降方向一致，浮力与沉降方向相反，两者的差值为尘粒的沉降力。尘粒受沉降力作用向下运动，由于介质阻力的不断增加，很快使沉降力达到平衡。即，ppp213−=1p32,pp©BIPTµρρ18)(2gdppcv−=由于在常压下气体介质的密度和尘粒的密度相比往往很小，计算时可以忽略气体对尘粒的浮力，上式可以简化为，µρ182gdppcv≈沉降速度：当沉降力与浮力平衡时，尘粒以速度vc匀速下沉，此速度即为沉降速度，经过一段时间后，尘粒沉落到沉降室的底部而分离，净化后的气体从出口排出。©BIPT2.重力沉降室的结构与特点重力沉降室的结构一般可分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室两种，其基本构造都是在输送含尘气体的水平或垂直管道上作局部扩大，使含尘气体流经扩大管段时，气流流速降低。在重力作用下，当尘粒的沉降速度大于气流流速，并有足够的沉降距离时，尘粒将从气流中沉降分离出来。水平气流重力沉降室垂直气流重力沉降室©BIPT单层水平气流重力沉降室（1）水平气流沉降室©BIPT水平气流沉降室在实际运行时，都要在室内加设各种挡尘装置，以提高除尘效率。根据实验，以采用人字