機械式除塵器的選型和設計
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人氣：3618 發布時間：2009-10-14 15:33 關鍵詞：除塵設備 產品型號： 應用領域：大氣控制 產品價格：面議 想了解更多產品詳情，請 |
機械式除塵器的選型和設計
機械式除塵器分為沉降室、慣性除塵器和旋風除塵器三類。機械式除塵器效率低、阻力低、節省能源，在風量不大、除塵要求不高的場合可單獨供用；在要求嚴格的場合，常作為高級除塵器的預除塵之用。
沉降室構造和設計要點
1、沉降室的構造和性能
水平氣流沉降室的構造主要是由室體、進氣口、出氣口和集灰斗組成。含塵氣體在室體內緩慢流動，小粒借助自身重力作用被分離而捕集下來。
為了提高沉降室的除塵效率，有的在室內加裝一些垂直擋板，如圖4-2所示。其目的，一方面是為了改變氣流的運動方向，由于粉塵顆粒慣性較大，不能隨同氣體一起改變方向，撞到擋板上，失去繼續飛揚的動能，沉降到下面的集灰斗中；另一方面是為了延長粉塵的通行路程，使它在重力作用下逐漸沉降下來。有的采用百葉窗形式代替擋板，效果更好；有的還將垂直擋板改為“人”字形擋板，如圖4-3所示，使氣體產生一些小股渦旋，塵粒受到離心力作用，與氣體分開，并碰到室壁上和擋板上，使之沉降下來。
對裝有擋板的沉降室，氣流速度可以提高到6～8m/s。
多段降塵室設有多個室段，這樣相對地降低了塵粒的沉降高度。
沉降室的技術性能可按下述原則進行判定：
①沉降室內被處理氣體速度(基本流速)越低，越有利于輔集細小的塵粒，但裝置相對龐大；
②基本流速一定時，沉降室的縱深越長，則除塵效率也就越高，但不宜延長至10m以上；
③在氣體入口處裝設整流板，在沉降室內裝設擋板，使沉降室內氣流均勻化，增加慣性碰撞效應，有利于除塵效率的提高。
綜上所述．通常基本流速選定為1～2m/s，實用的捕集粉塵粒徑為40μm以上，壓力損失比較小，當氣流溫度為250～300℃，氣體在沉降室人口和出口處的流速為 12～16m/s 沉降總阻力損失為100～120Pa。沉降室在許多情況下作為多級除塵器使用。
2、沉降室設計計算
在實際沉降室設計中，通常用近似計算求得沉降室的主要結構尺寸。在近似計算中設煙氣為水平均勻氣流，并假設塵粒具有與煙氣相同的速度。沉降室的結構尺寸就使煙塵通過沉降室長度 L 時的流速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(見下圖)。為此，塵粒沉降到底部的時間應小于或等于煙氣通過沉降室的時間。
設煙氣通過沉降室的時間為 t ，則 t=L/υ
式中
L------沉降室長度，m；
L------沉降室長度，m；
u-------煙氣流速，m/s；
設塵粒沉降到底部的時間為ta ，則 ta ＝H/w
式中
H-------沉降室高度，m；
H-------沉降室高度，m；
w------塵粒沉降速度，m/s；
由于塵粒通過沉降室截面的流速并不均勻，按上式求得的沉降室尺寸必須適當放大其長度的寬度。在調整沉降室主要尺寸時應切實注意沉降室的工作物性，當煙氣流速v越小時，越能捕集微細灰粒；沉降室高度 H 越小，長度 L 越長，則除塵效率越高；沉降室內的煙氣流速越均勻，則除塵效果越好。
塵粒的沉降速度 w，可按下述說明近似地求得。設煙氣中含有的塵粒為球形，粒往在1～100mm范圍內，跟據斯托克司（Stokes）定律，塵粒在沉降時僅受到煙氣的阻力。
式中 Fg--------塵粒的沉降力，N；
Ds--------塵粒的當量直徑，m；
Pg--------塵粒的密度，kg/m3；
Pl--------煙氣的密度，kg/m3；
g-------重力加速度，m/s2。
式中 F---------煙氣的阻力，N；
μ--------煙氣黏度，Pa·s；
w--------灰粒的沉降速度，m/s。
從公式可看出，當塵粒種類和直徑以及煙氣狀態一定時，塵粒的沉降力Fg為一定值。在此情況下，灰粒由靜止狀態開始沉降時，由于沉降速度很小，所以當 F<Fg 時，塵粒呈等加速度沉降過程中下降速度不斷增加，則煙氣阻力F不斷增加；當達到Fg＝F時，塵粒的下降速度不再增加，而以等速度不斷沉降，此速度則稱為塵粒的沉降速度。
將上式代人塵粒等速沉降的條件式 Fg＝F，則移項整理后則可得到沉降速度w g為：做等速沉降的塵料直徑可由上式反推求得：
式中 ds-------托克司粒徑。
在實際計算中有關參數還可按下述說明確定。
(1) 塵牲的當量直徑ds公式中塵粒是以球狀粒子計算，但實際上塵粒為非球狀粒子，故應按下式進行修正：
式中 d——形狀不規則灰粒的粒徑，m；
ψ——形狀修正系數，對于排煙中的塵粒可采用ψ＝0.65。
(2) 塵粒的密度對于一般煙煤、無煙煤燃燒后生成的塵粒，Pl＝1500～l 600kg/m3，對于一般煙煤、無煙煤，Pl＝2200～2300kg/m3。
3、沉降室設計要點
①沉降室內煙氣流速v，宜取0.4～1.0m/s。
②沉降室尺寸以矮、寬、長的原則布置為宜，若機降室過高，其上部的塵粒沉降到底部時間較長，煙塵往往未降到底部就被煙氣帶走。流通截面確定后，寬度增加，高度就可以降低；加長沉降室，可以使塵粒充分機降。
③沉降室內可適當設置擋墻板，(采用水平隔板降低室高度形成多層沉降室)以提高除塵效果。
④除塵工程設計中有時不可能按計算尺寸確定結構，而是視具體布置考慮。
⑤沉降在沉降室內的灰塵宜設計安裝排除裝置。
⑥沉降室一般只能捕集大于40～50mm的塵粒，而且除塵效率較低，故沉降室一般僅在除塵要求不高或多級除塵的初級除塵(預除塵)等場合被采用。
⑦沉降室可以根據煙氣量、空間位置和效率要求設計成不同的構造及外形。
慣性除塵器結構形式和選型計算
1、慣性除塵器的結構形式
在慣性除塵器內，主要是使氣流急速轉向或沖擊在擋板上再急速轉向，其中顆粒由于慣性教應，其運動軌跡就與氣流軌跡不一樣，從而使兩者獲得分離。氣流速度高，這種慣性效應就大，所以這類除塵器的體積可以大大減少，占地面積也小，對細顆粒的分離效率也大為提高，可捕集到 10μm 的顆粒。慣性除塵器的阻力在600～1200Pa之間，根據構造和工作原理，慣性除塵器分為兩種形式，即碰撞式和回流式。
(1) 碰撞式除塵器結構形式
碰撞式陳塵器的結構形式如圖所示，這種除塵器的特點是用一個或幾個擋板阻擋氣流的前進，使氣流中的塵粒分離出來。該形式除塵器阻力較低，效率不高。
(2) 回流式除塵器結構形式 該除塵器特點是把進氣流用擋板分割為小股氣流。為使任意一股氣流都有同樣的較小回轉半徑及較大回轉角，可以采用各種擋板結構，最典型的便如圖所示的百葉擋板。
百葉擋板能提高氣流急劇轉折前的速度，可以有效地提高分離效率；但速度過高，會引起已捕集顆粒的二次飛揚。所以一般都選用 12～15m/s 左右。
2、百葉窗式除塵器的計算
① 排氣級數φ抽吸塵氣量占總處理氣量百分數，通常采用10%～20% 這樣可以減輕磨損，提高效率。
②攔灰柵阻力△P一般可采用100～200Pa。為防止塵粒在進氣室沉積，△P值不應小于最小允許值，攔灰柵位于水平管道時取200Pa；攔灰柵位于垂直煙道時取100Pa。
③攔灰柵進氣室的橫截面積a按下式計算：
式中 α——進氣室橫截面積，m；
A——攔灰柵葉板長度，m；
B——進氣口寬度，m；
Q——處理氣量，m3/h；
t ——煙氣溫度，℃；
△P——攔灰柵煙氣阻力，Pa。
攔灰柵的氣體進口寬度 B 與葉板數量 n (指欄灰柵的一側)之間，存在下列關系：
當φ＝10%時 B＝18n
當φ＝20%時 B＝19n
為了防止吸塵縫內進人大塊灰渣引起堵塞或因而減小吸出的煙氣量，以致降低除塵效果，應在攔灰柵前裝設網格或采取其它措施來盡可能保證除塵器正常工作。吸塵縫寬度 b 可按下列關系式求得：
中間吸塵縫 [見圖（a）]
φ＝10%時，b=0.05B
φ＝20%時，b=0.1B
兩側吸塵縫 [見圖（b）]
φ＝10%時，b=0.025B
φ＝20%時，b=0.05
根據吸塵縫寬度在構造上和運行上的要求，攔灰柵允許的最少葉板數應限定為：
中間吸塵縫
φ＝10%時，nmin=12
φ＝20%時，nmin=11
兩側吸塵縫 [見圖（b）]
φ＝10%時，nmin=44
φ＝20%時，nmin=22
對于所有型式的攔灰柵，其允許的葉板數最多為75。在此情況下，煙氣進氣口寬度 B＝1350 (1425)mm。對于大容量的除塵器，當計算所得的 B>1350 (1425)mm 時，必須并列裝置幾個攔灰柵。
④ 裝置在吸塵縫后的擴散器的出口截面的寬度b1，及其長度ι，可按下式確定
式中 b——吸塵縫的寬度，m；
k’ k“ ——系數，見表
△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：當 △P＝147 Pa時，不需要裝設擴散器。
⑤ 將煙氣從擴散器引至抽吸旋風子（抽吸除塵器） 的引進管道的截面積a1可按下式確定：
當φ＝10%時
當φ＝20%時
式中 a ’——接到一條引進管道的進氣室的截面積，m2；對于中間吸塵縫a ‘＝a/m；對于兩側吸塵縫a ‘＝a/2m，其中，m為與一個吸塵縫相連的引進煙道的數目。
⑥ 從旋風子（抽吸除塵器） 到主管道的引出風道的截面積 a2為 a2≥2a1。
⑦旋風直徑D。抽吸旋風子直徑可由下列各式求得：
當φ＝10%時
當φ＝20%時
式中 △Pa 旋風子的計算阻力，一般為100～250Pa。
3、百葉窗式除塵器的設計和選用
① 百葉窗式除塵器的欄塵柵宜用 20mm×20mm 的方變圓截面形狀的耐磨鋼材制作。
② 在攔塵柵前管道彎頭中間裝置導流葉片，以使氣體速度和含塵濃度在攔塵柵前的管道截面中保護均勻。
③ 旋風子通常應直接放在吸塵縫的附近。
④ 在設計時應考慮到旋風子不能用于積存捕集到的粉塵，而要將捕集到的粉塵連續地排出旋風子。應在原灰塵出處設置性能良好的卸灰裝置。
⑤ 百葉窗式除塵器可安裝在垂直、水平或傾斜的管道中。
⑥ 慣性除塵器的氣流速度愈高，氣流方向轉變角度愈大，慣性除塵器用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵具有較高除塵效率。對黏結性和纖維性粉塵，則因易堵塞而不宜采用。
4、慣性除塵器的性能
慣性除塵器定型設計不多，可供選擇的余地不大，下面介紹實際應用較多的兩種型式。
(1) CDQ型慣性除塵器 CDQ型慣性除塵器屬于百葉窗式除塵器，除塵器與灰斗的連接要求十分嚴密。不漏氣，否則會影響除塵效率。
(2) ADM型慣性除塵器 該除塵器是由一個圓柱筒及排塵裝置組成的，圓柱筒內部含有一簇依據空氣動力學原理設計的錐形環，其直徑比前一個錐環的直徑略小，排列成錐體。
當含有粉塵的氣流從除塵器的入口端沿軸線方向流動時，由于錐環內外存在睢差，氣體從兩錐之問流向外圓筒中，而塵粒在空氣動力的作用下向里朝錐環的中心流動，并經過排塵裝置流向收料器，凈化后的氣體則從圓筒尾端排出。
