第六章-除尘装置解析优质PPT.ppt
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掌握各类除尘器的工作原理、结构性能和学习重点:
掌握各类除尘器的工作原理、结构性能和应用范围,以及操作条件变化对除尘器性能的影响等。
应用范围,以及操作条件变化对除尘器性能的影响等。
初步了解除尘器的选型和设计计算方法初步了解除尘器的选型和设计计算方法第六章第六章除尘装置除尘装置定义:
定义:
从从气气体体中中去去除除或或捕捕集集固固态态或或液液态态微微粒粒的的设设备备称为除尘装置,或除尘器。
称为除尘装置,或除尘器。
第六章第六章除尘装置除尘装置干式除尘装置干式除尘装置湿式除尘装置湿式除尘装置半干半湿除尘装置半干半湿除尘装置颗粒捕集原理?
颗粒捕集原理?
第六章第六章除尘装置除尘装置按分离原理分类按分离原理分类:
重力除尘装置(机械式除尘装置)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)惯性力除尘装置(机械式除尘装置)旋风除尘装置(机械式除尘装置)旋风除尘装置(机械式除尘装置)电除尘装置电除尘装置过滤式除尘装置过滤式除尘装置洗涤式除尘装置洗涤式除尘装置声波除尘装置声波除尘装置第一节第一节机械除尘器机械除尘器n机械除尘器通常指利用质量力(重力、惯性力和离心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:
力)的作用使颗粒物与气体分离的装置,常用的有:
重力沉降室重力沉降室惯性除尘器惯性除尘器旋风除尘器旋风除尘器质量力是某种力场作用质量力是某种力场作用在全部流体质点上的力,在全部流体质点上的力,其大小和流体的质量或其大小和流体的质量或体积成正比。
体积成正比。
重力沉降室重力沉降室n重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离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的除尘装置n气流进入重力沉降室后,流动截面积扩大,流速降低,较重颗粒在重力气流进入重力沉降室后,流动截面积扩大,流速降低,较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降作用下缓慢向灰斗沉降n层流式和湍流式两种层流式和湍流式两种层流式重力沉降室层流式重力沉降室n假定沉降室内气流为柱塞流;
颗粒均匀分布于烟气中假定沉降室内气流为柱塞流;
颗粒均匀分布于烟气中n忽略气体浮力,粒子仅受重力和阻力的作用忽略气体浮力,粒子仅受重力和阻力的作用纵剖面示意图纵剖面示意图层流式重力沉降室层流式重力沉降室n沉降室的沉降室的长宽高分别为长宽高分别为L、W、H,处理烟气量为,处理烟气量为Qn气流在沉降室内的停留时间气流在沉降室内的停留时间n在在t时间内粒子的沉降距离时间内粒子的沉降距离n该粒子的分级除尘效率该粒子的分级除尘效率层流式重力沉降室层流式重力沉降室n对于对于stokes粒子,重力沉降室能粒子,重力沉降室能100%捕集的最小粒子的捕集的最小粒子的dmin=?
层流式重力沉降室层流式重力沉降室n提高沉降室效率的主要途径提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度降低沉降室内气流速度增加沉降室长度增加沉降室长度降低沉降室高度降低沉降室高度n沉降室内的气流速度一般为沉降室内的气流速度一般为0.32.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度不同粉尘的最高允许气流速度层流式重力沉降室层流式重力沉降室n多层沉降室:
使沉降高度多层沉降室:
使沉降高度减少为原来的减少为原来的1/(n+1),),其中其中n为水平隔板层数为水平隔板层数n考虑清灰的问题,一般隔板数考虑清灰的问题,一般隔板数在在3以下以下多层沉降室多层沉降室1.锥形阀;
锥形阀;
2.清灰孔;
清灰孔;
3.隔板隔板湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室n湍流模式湍流模式1假定沉降室中气流处于湍流状态,垂直于气流假定沉降室中气流处于湍流状态,垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合方向的每个断面上粒子完全混合n宽度为宽度为W、高度为、高度为H和长度为和长度为dx的捕集元,假定气体流过的捕集元,假定气体流过ddxx距离距离的时间内,边界层的时间内,边界层dy内粒径为内粒径为dp的粒子都将沉降而除去的粒子都将沉降而除去湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室n粒子在微元内的停留时间粒子在微元内的停留时间n被去除的分数被去除的分数n对上式积分得对上式积分得n边界条件:
边界条件:
得得n因此,其分级除尘效率因此,其分级除尘效率湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室n湍流模式湍流模式2完全混合模式,即沉降室内未捕集颗粒完全完全混合模式,即沉降室内未捕集颗粒完全混合混合单位时间排出:
单位时间排出:
(为除尘器内粒子浓度,均一)为除尘器内粒子浓度,均一)单位时间捕集:
单位时间捕集:
总分级效率总分级效率重力沉降室重力沉降室n三种模式的分级效率均可用三种模式的分级效率均可用归一化归一化n对对Stokes颗粒,分级效率与颗粒,分级效率与dp成正比成正比重力沉降室归一化的分级率曲线重力沉降室归一化的分级率曲线a层流无混合层流无混合b湍流垂直混合湍流垂直混合c湍流完全混合湍流完全混合重力沉降室重力沉降室n优点优点结构简单结构简单投资少投资少压力损失小(一般为压力损失小(一般为50100Pa)维修管理容易维修管理容易n缺点缺点体积大体积大效率低效率低仅作为高效除尘器的预除尘装置,除去较大和较重的仅作为高效除尘器的预除尘装置,除去较大和较重的粒子粒子惯性除尘器惯性除尘器n机理机理沉降室内设置各种形式的挡板,含尘气流冲击在挡板上,沉降室内设置各种形式的挡板,含尘气流冲击在挡板上,气流方向发生急剧转变,借助尘粒本身的惯性力作用,气流方向发生急剧转变,借助尘粒本身的惯性力作用,使其与气流分离使其与气流分离。
回旋气流的曲率半径愈小,愈能分离。
回旋气流的曲率半径愈小,愈能分离捕集细小的粒子。
捕集细小的粒子。
惯性除尘器惯性除尘器n结构形式结构形式冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子反转式改变气流方向捕集较细粒子反转式改变气流方向捕集较细粒子冲击式惯性除尘装置冲击式惯性除尘装置a单级型单级型b多级型多级型反转式惯性除尘装置反转式惯性除尘装置aa弯管型弯管型bb百叶窗型百叶窗型cc多层隔板型多层隔板型惯性除尘器惯性除尘器n应用应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高,一般只用于多级除尘中的一级除尘,净化效率不高,一般只用于多级除尘中的一级除尘,捕集捕集1020m以上的粗颗粒以上的粗颗粒压力损失压力损失1001000Pa旋风除尘器旋风除尘器n利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置n旋风除尘器内气流与尘粒的运动旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成锥体和排气管等组成气流沿外壁由上向下旋转运动:
外气流沿外壁由上向下旋转运动:
外涡旋涡旋少量气体沿径向运动到中心区域少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流在锥体底部转而向上沿轴旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转:
内涡旋心旋转:
内涡旋颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁到达外壁的尘粒在气流和重力共同到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗作用下沿壁面落入灰斗旋风除尘器气流与尘粒的运动旋风除尘器气流与尘粒的运动n旋风除尘器内气流与尘粒的运动(续)旋风除尘器内气流与尘粒的运动(续)上涡旋气流从除尘器顶部向下高上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时,一部分气流带着细小的尘速旋转时,一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上,到达顶部后,再粒沿筒壁旋转向上,到达顶部后,再沿排出管外壁旋转向下,最后从排出沿排出管外壁旋转向下,最后从排出管排出管排出气流运动包括切向、轴向和径向:
气流运动包括切向、轴向和径向:
切向速度、轴向速度和径向速度切向速度、轴向速度和径向速度决定气流速度大小、决定气流速度大小、决定气流质点离心力决定气流质点离心力旋风除尘器旋风除尘器n切向速度切向速度外涡旋的切向速度分布:
反比于旋转半径的外涡旋的切向速度分布:
反比于旋转半径的n次方次方此处此处n1,称为涡流指数,称为涡流指数内涡旋的切向速度正比于半径内涡旋的切向速度正比于半径内外涡旋的界面上气流切向速度最大内外涡旋的界面上气流切向速度最大交界圆柱面直径交界圆柱面直径dI=(0.61.0)de,de为排气管直径为排气管直径旋风除尘器旋风除尘器n径向速度径向速度假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋平均径向速度平均径向速度rr00和和hh00分别为交界圆柱面的半径和高度,分别为交界圆柱面的半径和高度,mmn轴向速度轴向速度外涡旋的轴向速度向下外涡旋的轴向速度向下内涡旋的轴向速度向上内涡旋的轴向速度向上在内涡旋,轴向速度向上逐渐增大,在排出管底部达到在内涡旋,轴向速度向上逐渐增大,在排出管底部达到最大值最大值旋风除尘器旋风除尘器n旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布旋风除尘器旋风除尘器n旋风除尘器的压力损失旋风除尘器的压力损失:
局部阻力系数:
局部阻力系数A:
旋风除尘器进口面积:
旋风除尘器进口面积局部阻力系数局部阻力系数旋风除尘器类型旋风除尘器类型XLTXLTAXLPAXLPB5.36.58.05.8旋风除尘器旋风除尘器n旋风除尘器的压力损失旋风除尘器的压力损失相对尺寸对压力损失影响较大,除尘器结构型式相同时,相对尺寸对压力损失影响较大,除尘器结构型式相同时,几何相似放大或缩小,压力损失基本不变几何相似放大或缩小,压力损失基本不变入口气体含尘浓度增高,压力降明显下降入口气体含尘浓度增高,压力降明显下降操作运行中可以接受的压力损失一般低于操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa2kPa旋风除尘器旋风除尘器n旋风除尘器的除尘效率旋风除尘器的除尘效率计算分割直径是确定除尘效率的基础计算分割直径是确定除尘效率的基础在交界面上,离心力在交界面上,离心力FC,向心运动气流作用于尘粒上,向心运动气流作用于尘粒上的阻力的阻力FD若若FCFD,颗粒移向外壁,颗粒移向外壁若若FCFD,颗粒进入内涡旋,颗粒进入内涡旋当当FC=FD时,有时,有50%的可能进入外涡旋,既除尘效率为的可能进入外涡旋,既除尘效率为50%旋风除尘器旋风除尘器n旋风除尘器的除尘效率(续)旋风除尘器的除尘效率(续)对于球形对于球形StokesStokes粒子粒子分割粒径分割粒径ddcc确定后,雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率确定后,雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率另一种经验公式另一种经验公式旋风除尘器旋风除尘器n旋风除尘器分级理论效率曲线旋风除尘器分级理论效率曲线旋风除尘器旋风除尘器n例例题题:
已已知知XZT-90型型旋旋风风除除尘尘器器在在选选取取入入口口速速度度v1=13m/s时时,处处理理气气体体量量Q=1.37m3/s。
试试确确定定净净化化工工业业锅锅炉炉烟烟气气(温温度度为为423K,烟烟尘尘真真密密度度为为2.1g/cm3)时时的的分分割割直直径径和和压压力力损损失失。
已已知知该该除除尘尘器器筒筒体体直直径径0.9m,排排气气管管直直径径为为0.45m,排排气气管管下下缘缘至至锥锥顶顶的的高高度为度为2.58m,423K时烟气的粘度时烟气的粘度(近似取空气的值)(近似取空气的值)=2.4105pas。
n解解:
假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度,即假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度,即v1=13m/s,取内、外涡旋交界圆柱的直径取内、外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7de,根据式,根据式(6610)由式由式(6一一9)得气流在交界面上的切向速度)得气流在交界面上的切向速度由式(由式(661212)计算)计算旋风除尘器旋风除尘器n例题(续)例题(续)根据式(根据式(6616)此时旋风除尘器的分割直径为此时旋风除尘器的分割直径为5.31m。
根根据据式式
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- 第六 除尘 装置 解析