第二节-惯性除尘器

第二节惯性除尘器惯性除尘是利用气流中粉尘的惯性力大于气体的惯性力而使粉尘与气体分离的除尘技术，所以称惯性除尘技术。利用惯性除尘技术设计的除尘器称作惯性除尘器。一、惯性除尘工作机理在惯性除尘器内，主要是使气流急速转向，或冲击在挡板上再急速转向，由于尘粒的惯性效应，其运动轨迹与气流轨迹不同，从而使其与气流分离。气流速度越高，这种惯性效应就越大，所以这类除尘器的体积可以大大减少，占地面积也小，对细颗粒的分离效率也大为提高，可捕获集到10μm的颗粒。惯性除尘器的阻力在400～1200Pa之间。这一类设备适用于捕集粒径大于20μm的尘粒。由于它的除尘较率较低，一般多用于初净化或配合其它型式除尘器组成复合式除尘装置。惯性除尘器可以设计成多种形式，图2-4列出了其中的几种。图2-4的（a）、（b）两种形式适用于烟道的转折处，可在烟气阻力不大的情况下将粗大的尘粒除掉。图2-4惯性除尘器示例图2-4的（c）为一种百叶式惯性除尘器的示意图。含尘烟气进入除尘器后，尘粒靠惯性力的作用径直进入下部灰斗，而烟气和其中惯性力较小的微细尘粒则穿过百叶板间的缝隙经出口排出。百叶式除尘器由于它的轮廓尺寸较小，可安装在其它型式除尘器不便安装的地方以及所需材料和投资较少，而在烟气除尘系统中得到了实际应用。图2-4的（d）为多列冲击式惯性除尘器示意图。当含尘气体冲击在多列挡板上时，尘粒受阻失去惯性力而靠重力作用沿挡板下降。含有微细尘粒的烟气绕过挡板继续向前流动时，遇到各列挡板的多次拦截，得到进一步净化，最后有出口排出。根据惯性除尘器的工作特点，设碰撞（或冲击）前的烟气流速为V1，气流的转折角为θ，则惯性除尘器的性能可归纳如下：1．碰撞前后的烟气流速应适合尘粒特性。一般碰撞前的烟气流速Vl越大，细小尘粒越难分离出来。2．气流转折角越小，转折次数越多，则其压力损失越大，而除尘效率越高。由此可见，与重力沉降不同，惯性分离要求较高的烟气流速，设计中一般选取12～15m/s左右，基本都处于紊流状态下工作。二、惯性除尘器的类型和结构在工业锅炉烟气除尘系统中常用的惯性除尘器是百叶式除尘器，具有代表性的结构形式是锥形百叶式、圆筒形百叶式及平形百叶窗式。例如用于小型锅炉的百叶沉降式除尘器。其百叶部分设计成圆锥形；双级蜗旋除尘器的第一级——蜗壳浓缩分离器，其百叶部分设计成圆筒形；而一般安装在烟道等部位的百叶式除尘器，其百叶部分则设计成平形百叶窗式。1.百叶沉降式除尘器百叶沉降式除尘器由长、短烟管，同心百叶片（组装排列成圆锥形）和沉降室内、外壳等部件组成，其结构详见图2-5。百叶沉降式除尘器的工作原理是通过扩大烟气流通截面降低烟气流速，并借助于烟气的折流和百叶片的拦截，迫使尘粒从烟气中分离出来，并从下部排灰管排出。净化烟气则通过沉降室顶部短烟管排出。百叶沉降式除尘器适用于小型立式锅炉，可直接安装在钢板卷制的烟囱上，对于粗大尘粒其除尘效率一般可达60%左右。图2-5百叶沉降式除尘器1—沉降室锥顶；2—蝶形隔烟板；3—锥形隔烟板；4—支柱；5—沉降室内壳；6—沉降室外壳；7—同心百叶片；8—长烟管；9—短烟管2.钟罩式除尘器为了减轻小型立式锅炉的烟尘污染，不少单位采用了钟罩式除尘器，取得了一定效果。这种除尘器结构简单、烟气阻力较低，但除尘效率较低，一般只有50%左右。钟罩式除尘器的结构如图2-6所示。钟罩式除尘器主要是利用碰撞和气流急速转向，使部分尘粒产生重力沉降原理设计的。从图2-6可以看出，当含尘烟气由长烟管进入大截面的沉降室前，由于锥形隔烟罩的阻挡而急速改变流向，同时因为截面扩大烟气流速锐减，从而有部分烟尘受重力作用而沉降分离出来。分离出来的尘粒由沉降室下部排灰口排出。净化后的烟气由沉降室上部的烟管排入大气。图2-6钟罩式除尘器1—烟囱法兰；2-短烟管；3—沉降室锥顶；4—沉降室；5—锥形隔烟罩；6—支柱；7—长烟管3.蜗壳浓缩分离器蜗壳浓缩分离器（亦称惯性分离器或惯性浓缩器）一般不单独作为除尘器使用，而与其它型式除尘器组成复合式除尘装置。例如双级蜗旋除尘器就是复合式除尘装置，其第一级采用了蜗壳浓缩分离器。图2-7为双级蜗旋除尘器上使用的蜗壳浓缩分离器示意图。从图中可以看出，其固定百叶片系采用圆筒形排列，这是惯性除尘装置设计中的又一种型式。含尘烟气以较高的流速（一般为18～25米／秒）由切向进入惯性分离器蜗壳在蜗壳内形成强烈的旋转运动，尘粒在离心力的作用下被甩向蜗壳外缘，尘粒被浓缩。浓缩着尘粒的含尘烟气，（约占总烟气量的10～20%）经气体分流口进入第二级净化设备；绝大部分烟气（约占总烟气量的80～90%）绕过中间固定百叶片经烟气出口排出。烟气在流经百叶片时要改变气流方向，在烟气中的尘粒由于惯性力的作用撞击在叶片上，并被反力弹出，被反力弹出的尘粒又随新进入蜗壳的烟气旋转加速，在离心力的作用下甩向蜗壳外缘。净化后的烟气经由叶片间的缝隙从烟气出口排出。为保证惯性分离器获得较高的分离效果，必须保持适宜的烟气进口流速，一般采用18～25米／秒。通常不宜采取过高流速，流速过高，阻力和壳体磨损激增，而除尘效率的提高有限。反之，如若烟气进口流速过低，则可能产生蜗壳内大量积灰，以致影响分离器的正常工作。图2-7蜗壳浓缩分离器百叶窗式除尘器由两个主要部分即百叶窗式拦灰栅和抽吸除尘器组成，如图2-8所示。百叶窗式拦灰栅可以设计成如图2-8所示的“V”型百叶窗中间吸尘缝式，也可设计成“V”型百叶窗旁侧吸尘缝式或单列百叶窗式。百叶窗式拦灰栅的作用主要是浓缩、净化、并把烟气分成两部分：约占总处理烟气量90%的清除了大部分尘粒的净化烟气以及约占总处理烟气量10%的浓缩有大量尘粒的未净化烟气。抽吸除尘器（旋风子或其它类型的除尘器）的作用是用以进一步净化已浓缩成含尘量很高的待净化烟气。百叶窗式除尘器的工作用原理如图2-9所示。在含尘烟气的通道上装置了由许多叶板（在实际装置中叶板多数采用角钢制作）组成的倾斜的拦灰栅，含尘烟气在穿过拦灰栅时，在叶板间的缝隙分成多股气流。每股气流在绕过叶板后突然改变方向，然后在叶板缝隙中穿过，最后顺着拦灰栅前的原有方向或任何其它方向在叶板的另一侧流向引风机。当每股气流改变方向时，气流中的尘粒在惯性力的作用下，力图保持其原有的流动方向，尘粒掠过缝隙入口而直接打到后面的叶板表面上，并向绕过拦灰栅的烟气流动方向相反的方向被弹出。因此，绕过拦灰栅的烟气得以净化这一部分烟气约占总处理烟气量的9%。在拦灰栅的出口侧，约占总处理烟气量的10%烟气中浓缩了未净化烟气内大部分尘粒，这部分烟气最后被引入抽吸除尘器，在抽吸除尘器中得到进一步的净化。4.百叶窗式除尘器图2-8百叶窗式除尘器1—百叶窗式拦灰栅；2—抽吸除尘器由于百叶窗式除尘器是由百叶窗式拦灰栅和抽吸除尘器组成，因此，除尘器的除尘效率等于百叶窗式拦灰栅的除尘效率与抽吸除尘器的除尘效率的综合。百叶窗式除尘器可在下列情况下选用：①用作保护锅炉机组受热面不受磨损的设备。②在二级除尘系统中作为第一级之用。③在层式燃烧或具有竖井式磨煤机燃烧室的锅炉，当其除尘要求不高，且因受现场条件限制不可能装置其它更有效的除尘器改作为独立的除尘器。图2-9百叶窗式除尘器的工作原理图