机械式除尘器的选型和设计

机械式除尘器分为沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器三类。机械式除尘器效率低、阻力低、节省能源，在风量不大、除尘要求不高的场合可单独供用；在要求严格的场合，常作为高级除尘器的预除尘之用。 沉降室构造和设计要点 1、沉降室的构造和性能 水平气流沉降室的构造主要是由室体、进气口、出气口和集灰斗组成。含尘气体在室体内缓慢流动，小粒借助自身重力作用被分离而捕集下来。 为了提高沉降室的除尘效率，有的在室内加装一些垂直挡板，如图4-2所示。其目的，一方面是为了改变气流的运动方向，由于粉尘颗粒惯性较大，不能随同气体一起改变方向，撞到挡板上，失去继续飞扬的动能，沉降到下面的集灰斗中；另一方面是为了延长粉尘的通行路程，使它在重力作用下逐渐沉降下来。有的采用百叶窗形式代替挡板，效果更好；有的还将垂直挡板改为“人”字形挡板，如图4-3所示，使气体产生一些小股涡旋，尘粒受到离心力作用，与气体分开，并碰到室壁上和挡板上，使之沉降下来。 对装有挡板的沉降室，气流速度可以提高到6～8m/s。 多段降尘室设有多个室段，这样相对地降低了尘粒的沉降高度。 沉降室的技术性能可按下述原则进行判定： ①沉降室内被处理气体速度(基本流速)越低，越有利于辅集细小的尘粒，但装置相对庞大； ②基本流速一定时，沉降室的纵深越长，则除尘效率也就越高，但不宜延长至10m以上； ③在气体入口处装设整流板，在沉降室内装设挡板，使沉降室内气流均匀化，增加惯性碰撞效应，有利于除尘效率的提高。 综上所述．通常基本流速选定为1～2m/s，实用的捕集粉尘粒径为40μm以上，压力损失比较小，当气流温度为250～300℃，气体在沉降室人口和出口处的流速为 12～16m/s 沉降总阻力损失为100～120Pa。沉降室在许多情况下作为多级除尘器使用。 2、沉降室设计计算 在实际沉降室设计中，通常用近似计算求得沉降室的主要结构尺寸。在近似计算中设烟气为水平均匀气流，并假设尘粒具有与烟气相同的速度。沉降室的结构尺寸就使烟尘通过沉降室长度 L 时的流速υ能使粒子借自身重力作用，按沉降速度叫下降到沉降室的底部(见下图)。为此，尘粒沉降到底部的时间应小于或等于烟气通过沉降室的时间。 设烟气通过沉降室的时间为 t ，则　t=L/υ 式中　　 L------沉降室长度，m； u-------烟气流速，m/s； 设尘粒沉降到底部的时间为ta ，则　ta ＝H/w 式中　　 H-------沉降室高度，m； w------尘粒沉降速度，m/s； 由于尘粒通过沉降室截面的流速并不均匀，按上式求得的沉降室尺寸必须适当放大其长度的宽度。在调整沉降室主要尺寸时应切实注意沉降室的工作物性，当烟气流速v越小时，越能捕集微细灰粒；沉降室高度 H 越小，长度 L 越长，则除尘效率越高；沉降室内的烟气流速越均匀，则除尘效果越好。 尘粒的沉降速度 w，可按下述说明近似地求得。设烟气中含有的尘粒为球形，粒往在1～100mm范围内，跟据斯托克司（Stokes）定律，尘粒在沉降时仅受到烟气的阻力。 式中　Fg--------尘粒的沉降力，N； Ds--------尘粒的当量直径，m； Pg--------尘粒的密度，kg/m3； Pl--------烟气的密度，kg/m3； g-------重力加速度，m/s2。 式中　F---------烟气的阻力，N； μ--------烟气黏度，Pa·s； w--------灰粒的沉降速度，m/s。 从公式可看出，当尘粒种类和直径以及烟气状态一定时，尘粒的沉降力Fg为一定值。在此情况下，灰粒由静止状态开始沉降时，由于沉降速度很小，所以当 F<fg 时，尘粒呈等加速度沉降过程中下降速度不断增加，则烟气阻力f不断增加；当达到fg＝f时，尘粒的下降速度不再增加，而以等速度不断沉降，此速度则称为尘粒的沉降速度。="" 将上式代人尘粒等速沉降的条件式="" fg＝f，则移项整理后则可得到沉降速度w="" g为：做等速沉降的尘料直径可由上式反推求得：="" 式中　ds-------托克司粒径。="" 在实际计算中有关参数还可按下述说明确定。="" (1)="" 尘牲的当量直径ds公式中尘粒是以球状粒子计算，但实际上尘粒为非球状粒子，故应按下式进行修正：="" 式中　d——形状不规则灰粒的粒径，m；="" ψ——形状修正系数，对于排烟中的尘粒可采用ψ＝0.65。="" (2)="" 尘粒的密度对于一般烟煤、无烟煤燃烧后生成的尘粒，pl＝1500～l="" 600kg="" m3，对于一般烟煤、无烟煤，pl＝2200～2300kg="" m3。="" 3、沉降室设计要点="" ①沉降室内烟气流速v，宜取0.4～1.0m="" s。="" ②沉降室尺寸以矮、宽、长的原则布置为宜，若机降室过高，其上部的尘粒沉降到底部时间较长，烟尘往往未降到底部就被烟气带走。流通截面确定后，宽度增加，高度就可以降低；加长沉降室，可以使尘粒充分机降。="" ③沉降室内可适当设置挡墙板，(采用水平隔板降低室高度形成多层沉降室)以提高除尘效果。="" ④除尘工程设计中有时不可能按计算尺寸确定结构，而是视具体布置考虑。="" ⑤沉降在沉降室内的灰尘宜设计安装排除装置。="" ⑥沉降室一般只能捕集大于40～50mm的尘粒，而且除尘效率较低，故沉降室一般仅在除尘要求不高或多级除尘的初级除尘(预除尘)等场合被采用。="" ⑦沉降室可以根据烟气量、空间位置和效率要求设计成不同的构造及外形。

惯性除尘器结构形式和选型计算 1、惯性除尘器的结构形式 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，其中颗粒由于惯性教应，其运动轨迹就与气流轨迹不一样，从而使两者获得分离。气流速度高，这种惯性效应就大，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，可捕集到 10μm 的颗粒。惯性除尘器的阻力在600～1200Pa之间，根据构造和工作原理，惯性除尘器分为两种形式，即碰撞式和回流式。 (1) 碰撞式除尘器结构形式 碰撞式陈尘器的结构形式如图所示，这种除尘器的特点是用一个或几个挡板阻挡气流的前进，使气流中的尘粒分离出来。该形式除尘器阻力较低，效率不高。 (2) 回流式除尘器结构形式　该除尘器特点是把进气流用挡板分割为小股气流。为使任意一股气流都有同样的较小回转半径及较大回转角，可以采用各种挡板结构，最典型的便如图所示的百叶挡板。 百叶挡板能提高气流急剧转折前的速度，可以有效地提高分离效率；但速度过高，会引起已捕集颗粒的二次飞扬。所以一般都选用 12～15m/s 左右。 2、百叶窗式除尘器的计算 ① 排气级数φ抽吸尘气量占总处理气量百分数，通常采用10%～20% 这样可以减轻磨损，提高效率。 ②拦灰栅阻力△P一般可采用100～200Pa。为防止尘粒在进气室沉积，△P值不应小于最小允许值，拦灰栅位于水平管道时取200Pa；拦灰栅位于垂直烟道时取100Pa。 ③拦灰栅进气室的横截面积a按下式计算： 式中　α——进气室横截面积，m； A——拦灰栅叶板长度，m； B——进气口宽度，m； Q——处理气量，m3/h； t ——烟气温度，℃； △P——拦灰栅烟气阻力，Pa。 拦灰栅的气体进口宽度 B 与叶板数量 n (指栏灰栅的一侧)之间，存在下列关系： 当φ＝10%时　　　　　　B＝18n 当φ＝20%时　 　　　　　B＝19n 为了防止吸尘缝内进人大块灰渣引起堵塞或因而减小吸出的烟气量，以致降低除尘效果，应在拦灰栅前装设网格或采取其它措施来尽可能保证除尘器正常工作。吸尘缝宽度 b 可按下列关系式求得： 中间吸尘缝 [见图（a）] φ＝10%时，b=0.05B φ＝20%时，b=0.1B 两侧吸尘缝 [见图（b）] φ＝10%时，b=0.025B φ＝20%时，b=0.05 根据吸尘缝宽度在构造上和运行上的要求，拦灰栅允许的最少叶板数应限定为： 中间吸尘缝 φ＝10%时，nmin=12 φ＝20%时，nmin=11 两侧吸尘缝 [见图（b）] φ＝10%时，nmin=44 φ＝20%时，nmin=22 对于所有型式的拦灰栅，其允许的叶板数最多为75。在此情况下，烟气进气口宽度 B＝1350 (1425)mm。对于大容量的除尘器，当计算所得的 B>1350 (1425)mm 时，必须并列装置几个拦灰栅。 ④ 装置在吸尘缝后的扩散器的出口截面的宽度b1，及其长度ι，可按下式确定 式中　b——吸尘缝的宽度，m； k’ k“ ——系数，见表 △P/Pa 196 245 294 343 392 491 k‘ 1.364 1.524 1.670 1.804 1.928 2.156 k” 2.082 2.997 3.832 4.600 5.310 6.610 注：当 △P＝147 Pa时，不需要装设扩散器。 ⑤ 将烟气从扩散器引至抽吸旋风子（抽吸除尘器） 的引进管道的截面积a1可按下式确定： 当φ＝10%时 当φ＝20%时 式中　a ’——接到一条引进管道的进气室的截面积，m2；对于中间吸尘缝a ‘＝a/m；对于两侧吸尘缝a ‘＝a/2m，其中，m为与一个吸尘缝相连的引进烟道的数目。 ⑥ 从旋风子（抽吸除尘器） 到主管道的引出风道的截面积 a2为 a2≥2a1。 ⑦旋风直径D。抽吸旋风子直径可由下列各式求得： 当φ＝10%时 当φ＝20%时 式中　△Pa　旋风子的计算阻力，一般为100～250Pa。 3、百叶窗式除尘器的设计和选用 ① 百叶窗式除尘器的栏尘栅宜用 20mm×20mm 的方变圆截面形状的耐磨钢材制作。 ② 在拦尘栅前管道弯头中间装置导流叶片，以使气体速度和含尘浓度在拦尘栅前的管道截面中保护均匀。 ③ 旋风子通常应直接放在吸尘缝的附近。 ④ 在设计时应考虑到旋风子不能用于积存捕集到的粉尘，而要将捕集到的粉尘连续地排出旋风子。应在原灰尘出处设置性能良好的卸灰装置。 ⑤ 百叶窗式除尘器可安装在垂直、水平或倾斜的管道中。 ⑥ 惯性除尘器的气流速度愈高，气流方向转变角度愈大，惯性除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘具有较高除尘效率。对黏结性和纤维性粉尘，则因易堵塞而不宜采用。 4、惯性除尘器的性能 惯性除尘器定型设计不多，可供选择的余地不大，下面介绍实际应用较多的两种型式。 (1) CDQ型惯性除尘器　CDQ型惯性除尘器属于百叶窗式除尘器，除尘器与灰斗的连接要求十分严密。不漏气，否则会影响除尘效率。 (2) ADM型惯性除尘器　该除尘器是由一个圆柱筒及排尘装置组成的，圆柱筒内部含有一簇依据空气动力学原理设计的锥形环，其直径比前一个锥环的直径略小，排列成锥体。 当含有粉尘的气流从除尘器的入口端沿轴线方向流动时，由于锥环内外存在睢差，气体从两锥之问流向外圆筒中，而尘粒在空气动力的作用下向里朝锥环的中心流动，并经过排尘装置流向收料器，净化后的气体则从圆筒尾端排出。