佛山粉塵凈化 【知 識 點】 粉塵的基本性質(zhì)；各類除塵器的工 作原理；除塵器機(jī)理及全效率、分級效率、串聯(lián)和并 聯(lián)總效率計算方法；各類除塵器的適用范圍。
佛山市聯(lián)日升環(huán)保工程有限公司
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 掌握粉塵的基本性質(zhì)及對除塵效果的 影響；了解各類除塵器的工作原理及影響效率的主要 因素；掌握除塵器機(jī)理及全效率、分級效率、串聯(lián)和 并聯(lián)總效率計算方法；掌握各類除塵器的結(jié)構(gòu)、特點、 適用范圍。 目 錄 粉塵的性質(zhì) 除塵器分類、機(jī)理 和性能指標(biāo) 重力除塵器 電除塵器 袋式除塵器 濕式除塵器 除塵器的選擇 慣性除塵器 旋風(fēng)除塵器 1.5.1. 粉塵的性質(zhì) 1. 粉塵密度 單位體積粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的密度，單位為kg/m3。 容積密度:自然堆積狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)量。 真密度:粉塵在密實無孔狀態(tài)下的密度。 研究單個塵粒采用真密度， 計算灰斗體積或灰場面積采用容積密度。 2. 粉塵黏附性 粉塵附著在固體表面上或塵粒相互附著的現(xiàn)象稱為粘附 粉塵的粘附既有有利的一面，也有有害的一面。粘附使塵 粒增大，利于提高除塵效率。但粉塵與器壁間的粘附使除塵 器或管道發(fā)生故障和堵塞。 3.粉塵的分散度 粉塵的粒徑分布:各種不同粒徑的塵粒所占的比例。以粒 子的質(zhì)量所占的比例表示時稱為質(zhì)量分布。 粉塵的分散度 通常將粉塵的粒徑分成若干組，如0~5μm、 5~10μm、10~20μm、20~40μm等。測出的每組質(zhì)量與總質(zhì)量 的比值就是該組的分散度。 4 . 粉塵潤濕性 塵粒與液體相互附著的難易程度。 親水性粉塵:容易被液體潤濕；水硬性粉塵，不能采用濕式除 塵器除塵。 憎水性粉塵:難以被液體潤濕。 5 . 粉塵帶電性 粉塵運動過程中，相互碰撞、摩擦、外界離子或電子 的附著、放射線照射、電暈放電及接觸帶電體等原因，帶 存一定量的電荷。異性電荷相吸是電除塵器的工作原理。 6. 粉塵爆炸性 粉塵的比表面積增大，物理和化學(xué)活性增強，在爆炸的濃度范 圍內(nèi)，并受到外界的劇烈摩擦、高溫、明火等，發(fā)生爆炸。 爆炸極限:能夠引起爆炸的濃度范圍 爆炸上限:引起爆炸的最高濃度 爆炸下限:引起爆炸的最高濃度 有些粉塵與水接觸后會引起自燃或爆炸，如鎂粉、碳化鈣粉等； 有些粉塵互相接觸或混合后也會引起爆炸，如溴與磷、鋅粉與 鎂粉等。 7. 粉塵安息角和滑動角 安息角:將粉塵自然地堆放在水平面上，堆積成的圓錐體母線與 水平面的夾角。 滑動角:將粉塵置于光滑的平板上，使該板傾斜到粉塵開始滑動 時的角度。 是設(shè)計除塵器灰斗或料倉錐角、除塵管道或輸灰管道傾斜角 以及計算灰渣場地的主要依據(jù)。安息角的平均值為35°～40°。 同一種粉塵，粒徑大、接近球形、表面光滑、含水率低時，安 息角小。 1.5.2 除塵器的除塵機(jī)理、分類、性能指標(biāo)的性質(zhì) 一、除塵器的除塵機(jī)理 1 .重力 氣流中的塵?？梢砸揽恐亓ψ匀怀两担瑥臍饬髦蟹蛛x，適 用于粗大的塵粒。
2 . 離心力 含塵氣流作圓周運動時，由于慣性離心力的作用，塵粒和 氣流會產(chǎn)生相對運動，使塵粒從氣流中分離。旋風(fēng)除塵器 3 . 慣性碰撞作用 含塵氣流在運動過程中遇到物體的阻擋時，氣流要改變方 向進(jìn)行繞流，細(xì)小的塵粒會隨氣流一起流動，而粗大的塵粒具 有較大的慣性，會脫離流線，保持自身的慣性運動，與物體發(fā) 生碰撞。過濾式除塵器、濕式除塵器、慣性除塵器 4.接觸阻留作用 細(xì)小的塵粒隨氣流一起繞流時，如果流線緊靠物體（纖維 或液滴) 表面，接觸而被阻留。 當(dāng)塵粒大于纖維網(wǎng)眼而被阻留時，稱為篩濾作用。 5.擴(kuò)散作用 小于1μm 的微小粒子在氣體分子撞擊下，像氣體分子一樣 作布朗運動。如果塵粒在運動過程中和物體表面接觸，就會 從氣流中分離，這個機(jī)理稱為擴(kuò)散。對于 d c≤0.3 μm的塵粒， 是很重要的機(jī)理。 當(dāng) d c ? 0.3μm 左右時，除塵器效率最 低。這是因為在 d c＞0.3 μm 時，擴(kuò)散作用不明顯，而慣性作 μm 時，慣性已不起作 用是隨粒徑的減小而減??；當(dāng)d c≤0.3 用，主要依靠擴(kuò)散，布朗運動是隨粒徑的減小而加強。 6. 靜電力作用 自然狀態(tài)下，塵粒的荷電量很小，必須設(shè)置專門的高壓電 場，使塵粒都充分荷電。 7. 凝聚作用 通過超聲波、蒸汽凝結(jié)、加濕等凝聚作用，可以使微小 的粒子凝聚性增大。 二、 除塵器的分類 （1）重力除塵
?。?）慣性除塵 （3）離心力除塵 （4）過濾除塵 （5）洗滌除塵 （6）靜電除塵 三、除塵器的性能指標(biāo) 1. 除塵器的除塵效率 被捕集的粉塵量與進(jìn)入裝置的總粉塵量之比 （1）全效率 除塵器所捕集的粉塵量占進(jìn)入除塵器的粉塵總量的百分?jǐn)?shù) η= G3 G G2 G2 × 100% = 1 × 100% = 1 × 100% G1 G1 G1 式中 G1 ——為進(jìn)入粉塵量，g/s； G2 ——為排出粉塵量，g/s； G3 ——為捕集粉塵量，g/s。 如果除塵器結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，沒有漏風(fēng)，上式可以改寫為 Ly1 Ly2 y1 y2 η= × 100% = × 100% Ly1 y1 式中 L ——為處理空氣量，m3/s； y1 ——為進(jìn)口空氣含塵濃度，g/ m3； y 2 ——為出口空氣含塵濃度，g/ m3。 質(zhì)量法:稱重求得全效率。用于實驗室。 濃度法:測出除塵器前后的含塵濃度。現(xiàn)場測定除塵器效 率。 （2）穿透率 未被捕集的粉塵量占進(jìn)入除塵器的粉塵總量的百分?jǐn)?shù) G1 G3 G2 P= × 100% = × 100% =1 η G1 G1 當(dāng)除塵效率很接近，采用穿透率更有說服力。 （3）分級效率 除下的某一粒徑范圍粉塵的質(zhì)量與進(jìn)入除塵器的該粒徑范圍 粉塵總質(zhì)量的比值，以 η(d c )表示。 是評定除塵器除塵效果高低的重要指標(biāo)。同種粉塵，粒徑越 大，分級效率越高。 4.2 除塵器分類、機(jī)理和性能指標(biāo) G3 (d c ) G1 (d c ) G2 (d c ) G2 (d c ) η(d c ) = × 100% = × 100% = 1 × 100% G1 (d c ) G1 (d c ) G1 (d c ) 分級效率和全效率的關(guān)系 式中 f dc ——粉塵的分散度，%。 η =∑ η(d c ) f dc （4）多級串聯(lián)運行時的總除塵效率 兩個除塵器串聯(lián)時的總除塵效率為 η0 = η1 +η2 (1 η1 ) =1 (1 η1 )(1 η2 ) 式中 ?1 ——為第一級效率； ? 2 ——為第二級效率。 n 個除塵器串聯(lián)時的總除塵效率為 η0 =1 (1 η1 )(1 η2 )?(1 ηn ) 為了增大除塵器處理氣體量，常采用并聯(lián)使用，通常采用同 型號除塵器并聯(lián)組合。 ?1 ? 2 除塵器的壓力損失 指裝置的進(jìn)口和出口氣流的全風(fēng)壓之差。壓力損失與除 塵裝置進(jìn)口氣流的動壓成正比，即 式中 2 ——為壓力損失，Pa； ? P ——為壓損系數(shù)，即局部阻力系數(shù)，由實驗測得； v1 ——為進(jìn)口氣流速度，m/s； 3。 —— 為含塵氣體密度， kg/m ? ? ?P ? ? ?v12 1.5.2 除塵器的除塵機(jī)理、分類、性能指標(biāo)的性質(zhì) 設(shè)某粉塵樣品中某一粒徑范圍的粉塵質(zhì)量為 M d克，粉塵的總 質(zhì)量為 M 0克，則該粒徑范圍粉塵的分散度 fd 為 fd ? Md ? 100% = MO di (4.1) 且 ?f i ?1 ?1 (4.2) 式中 f di ——第i 種粒徑粉塵的分散度，%。 1.5.3 除塵器 一、重力除塵器 1.重力沉降室工作原理 含塵氣流進(jìn)入重力沉降室后，由于突然擴(kuò)大了流動截面積， 氣流速度迅速下降，使較重塵粒粉塵在重力作用下向灰斗沉 降。 2 重力除塵器的設(shè)計計算 氣流在重力沉降室內(nèi)的停留時間 t 為 1 s t ?l v 1 式中 v l ——為沉降室長度，m； ——為氣流運動速度，m/s。 塵粒從除塵器頂部降落到底部所需要的時間為 t2 t 2 ? H vs 式中 H ——為沉降室高度，m。 塵粒在重力沉降室內(nèi)全部除掉，必須滿足 t1≥ t 2 ，即 l ≥ H v vs vs 重力沉降室長度 重力沉降室寬度 式中 l H v m ≥ vs L Hv (4.14) (4.15) W ? m L ——為處理空氣量，m3/s。 重力沉降室應(yīng)該是一個扁長形的長方體結(jié)構(gòu)，有利于除塵。 3.特點:結(jié)構(gòu)簡單，造價低，壓力損失?。ㄒ话慵s為50～ 150Pa），維修管理容易等。 一般作為第一級或預(yù)處理設(shè)備。 體積龐大，除塵效率低（一般約為40%～70%），清灰麻煩。 4.用途:凈化密度大、塵粒粗的粉塵，特別是磨損性很強的粉塵， 能有效捕集50 以上塵粒。 μm 二、 慣性除塵器 1.慣性除塵器的工作原理 當(dāng)氣流沖擊到擋板 時，慣性大的粗塵首先被分離，被氣流帶 走的塵粒，由于擋板使氣流轉(zhuǎn)向，借助離心力作用也被分離。 2 慣性除塵器的形式 氣流折轉(zhuǎn)式 百葉板式 3.特點:結(jié)構(gòu)簡單，阻力損失較小， 4.用途:一級除塵或作為高效除塵器的前級除塵，適用 于捕集粒徑10～20以上的金屬或礦物性粉塵，對粘結(jié)性 和纖維性粉塵，因容易堵塞，不宜采用。 一般慣性除塵器的氣流速度愈高，氣流方向轉(zhuǎn)變角度愈 大，轉(zhuǎn)變次數(shù)愈多，除塵效率愈高，同時壓力損失也愈 大。 三、旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵器是利用氣流旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心力作用，使 塵粒從氣流中分離的裝置。 （一） 優(yōu)點:①結(jié)構(gòu)簡單，造價低； ②無運動部件，操作維護(hù)方便； ③耐高溫、高壓，可用各種材料制造； ④壓力損失中等，除塵效率較高等。一般用來捕集 10～20μm 的粉塵，作為多級除塵中的第一級。