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除尘器

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从含尘气体中分离并捕集粉尘、炭粒、雾滴的装置。按分离、捕集的作用原理,可分为机械除尘器 、洗涤除尘器、袋式除尘器 、声波除尘器、静电除尘器。
  机械除尘器  利用重力、惯性力、离心力等机械力将尘粒从气体中分离出来的装置。可分为:
  重力除尘器  这种除尘器的工作原理是:含尘气体通过管道的扩大部分(重力沉降室),流速大大降低,较大尘粒即在重力作用下沉降下来。为避免气流旋涡将已沉降尘粒带起,常在沉降室加挡板。通过沉降室的气流速度不得大于3米/秒,压力损失一般为10~20毫米水柱,能捕集粒径大于50微米的尘粒。重力除尘器有干式和湿式之分,干式除尘效率为40~60%,湿式除尘效率为60~80%。重力除尘器适用于含尘气体预净化。为提高除尘效率,可降低沉降室高度或设置多层沉降室。
  惯性力除尘器  工作原理是:含尘气流冲击在挡板或滤层上,气流急转,尘粒即在惯性力作用下与气流分离。有碰撞型和回转型两类(图1,其中1和2为碰撞型,3和4为回转型,4也称百叶窗型)。惯性力除尘器适用于捕集粒径10微米以上的尘粒,因易堵塞,对粘结性和纤维性粉尘不适用,其压力损失因结构而异,一般为30~70毫米水柱。除尘效率为50~70%。
  离心力除尘器  它是利用气流在旋涡运动中产生的离心力以清除气流中尘粒的设备。最常用的是旋风除尘器。旋风除尘器工作时气流从上部沿切线方向进入除尘器(图2),在其中作旋转运动,尘粒在离心力的作用下被抛向除尘器圆筒部分的内壁上降落到集尘室。离心力除尘器于1885年开始使用,已发展成多种型式,如气流轴向引入,灰尘出口轴向配置或周边配置。其特点是结构简单,造价低,没有运动部件,压力损失一般为40~150毫米水柱,适用于去除大于5微米的尘粒。保护膜 除尘效率约70~90%。
  多管式旋风除尘器(简称多管除尘器)是由若干个单管旋风塑烧板组合起来的。可将若干个直径较小的旋风除尘器并联起来,也可将旋风除尘器串联起来,前级用直径较大的旋风除尘器,后级用直径小的。并联多管除尘器可制成立式、卧式和倾斜式等多种结构。中国定型生产的多管除尘器,筒体直径有150和250毫米两种,有9管、12管和16管等规格。多管除尘器可去除粒径为3微米以上的尘粒,压力损失为50~200毫米水柱,除尘效率为85~95%。
  洗涤除尘器  利用水洗涤含尘气体使气体净化的装置。有下列各种类型:
  重力喷淋除尘器  又称喷雾塔或洗涤塔。含尘气体通过喷淋液的液滴空间时,因尘粒和液滴之间碰撞、拦截和凝聚等作用,较大尘粒因重力沉降下来,与洗涤液一起从塔底排走。为保证塔内气流均匀,常用多孔分布板或填料床。重力喷淋除尘器压力损失小于25毫米水柱,常用于去除粒径大于50微米的尘粒。这种塑烧板具有结构简单、阻力小、操作方便等特点;但耗水多,占地面积大,效率较低。
  旋风洗涤除尘器  这种除尘器捕集粒径小于 5微米的尘粒,适用于气量大、含尘浓度高的场合。常用的有旋风水膜除尘器、旋筒式水膜除尘器和中心喷雾旋风除尘器。旋风水膜除尘器是由除尘器筒体上部的喷嘴沿切线方向将水雾喷向器壁,使壁上形成一层薄的流动水膜,含尘气体由筒体下层以入口流速约15~22米/秒的速度切向进入,旋转上升,尘粒靠离心力作用甩向器壁,粘附于水膜,随水流排出。气流压力损失为50~75毫米水柱,除尘效率可达到90~95%。
  卧式旋风水膜除尘器  又称鼓式除尘器或旋筒式除尘器(图3)。气流进入除尘器后沿螺旋通道作旋转运动,在离心力作用下,尘粒被甩向筒壁。气流以高速冲击水箱内的水面,尘粒便落入水中,气流冲击水面激起的水滴和尘粒碰撞,也能把尘粒捕获。携带水滴的气流继续作旋转运动,水滴被甩向器壁,形成水膜,把落在壁上的尘粒捕获。气流压力损失为80~100毫米水柱。
  中心喷雾旋风除尘器 (图4)中心设喷雾多孔管,含尘气流由下部切向引入,尘粒被离心力甩向器壁,由于水滴同尘粒的碰撞作用和器壁水膜对尘粒的粘附作用而除去尘粒,气流压力损失为50~200毫米水柱。适用于小于0.5微米的尘粒,除尘效率为95~98%。
  隔膜泵 除尘器  依靠气流自身的动能,冲击液体表面而激起水滴和水花的除尘器。如冲击水浴式除尘器(图5),含尘气流从喷口高速喷入,冲击水面后改变方向,大颗粒粉尘便被水捕获。气流继续通过水层流动,激起大量水花、泡沫和雾滴,尘粒又被捕获,除尘效率可达80~95%。压力损失约为100~150毫米水柱。此外,还有按同样工作原理制成的冲激式和双叶片冲激式除尘机组。
  泡沫除尘器  又称泡沫洗涤器,或简称泡沫塔(图6)。塔中有一块或几块多孔筛板,洗涤液流到塔板上,保持一定的液层高度,含尘气流从塔下部导入,均匀穿过塔板上的小孔而分散于液流中,同时产生大量泡沫,增加了气液两相接触表面积,使尘粒被液体捕集。除尘效率主要取决于泡沫层厚度,泡沫层厚30毫米时,除尘效率为95~99%;泡沫层厚120毫米时,除尘效率可达99.5%以上。气流压力损失50~80毫米水柱。
  射流洗涤除尘器  这种除尘器(图7)的工作原理是:水在高压(3.5~7千克力/厘米2)下注入喷射器,抽吸含尘气体,使气流中的尘粒与水滴碰撞而被捕集。然后水滴和气体的混合物进入沉降室,水滴同尘粒从气流中被分离出来,达到除尘目的。这种除尘器适用于去除粒径 0.5微米以上的尘粒,除尘效率约90%。因用水量大,运转费用较高,不适用于大量含尘气体的处理。
  填料床洗涤除尘器  又称填料塔。经过喷淋液淋湿的填料层,有很大的湿润表面。含尘气流通过填料层时,尘粒撞上湿填料表面即被俘获而除去。这种除尘器可除去粒径3微米以上的尘粒,除尘效率约为90%。气流压力损失15~50毫米水柱。填料床洗涤除尘器有立式和卧式,单层填料和多层填料,固定床、移动床和流化床,平流式和错流式等多种。
  文丘里除尘器  又称文氏管除尘器,由文氏管凝聚器和除雾器组成。凝聚器由收缩管、喉管和扩散管组成(图8)。
含尘气体进入收缩管后,流速增大,进入喉管时,流速达到最大值。洗涤液从收缩管或喉管加入时,气液两相间相对流速很大,液滴在高速气流下雾化,气体湿度达到饱和,尘粒被水湿润。尘粒与液滴或尘粒与尘粒之间发生激烈碰撞和凝聚。在扩散管中,气流速度减小,压力回升,以尘粒为凝结核的凝聚作用加快,凝聚成粒径较大的含尘液滴,而易于被捕集。文氏管除尘器适用于去除粒径0.1~100微米的尘粒,除尘效率为80~95%,压力损失达300~800毫米水柱。文氏管如带有调节喉管直径的装置,在处理的气体流量变化时,除尘效率不会降低。文氏管构造有多种形式,按断面形状分为圆形和方形两种;按喉管构造分为喉管直径可调的和喉管直径固定的两种;按液体雾化方式可分为预雾化和不预雾化的。从70年代初开始,有的工厂用蒸汽和热水湿式除尘器,除尘效率可提高到99.9%,而且可以利用工厂的余热。
  袋式除尘器  属于过滤除尘器(图9)。它是含尘气流通过过滤材料,将粉尘分离、捕集的装置。含尘气体从下部引入圆筒型滤袋,在穿过滤布的空隙时,尘粒因惯性、接触和扩散等作用而被拦截下来。若尘粒和滤料带有异性电荷,则尘粒吸附于滤料上,可以提高除尘效率,但清灰较困难;若带有同性电荷,则降低除尘效率,但清灰较容易。袋式除尘器可清除粒径0.1微米以上的尘粒,除尘效率达99%。气流压力损失100~200毫米水柱。布袋材料可用天然纤维或合成纤维的纺织品或毡制品;净化高温气体时,可用玻璃纤维作过滤材料。按照从滤布上清灰方法的不同,可分为三种型式:间歇清洁型是暂时停止工作,用敲打或用震荡器清除积灰,也可用压缩空气反向吹洗;周期清洁型是几组袋式除尘器,按顺序每隔一定时间停止一组的工作,然后进行清理;连续清洁型是用不断移动的气环反吹或用脉冲反吹空气方法清除积尘。用脉冲方式清除积尘的称为脉冲式除尘器。
  袋式除尘器缺点是对通过的气体不起冷却作用,占地面积较大;优点是装置简单,除尘效率高,回收的干粉尘能直接利用。
  声波除尘器  含尘气体在声波振动下,引起尘粒共振,尘粒相互碰撞,然后凝聚。声波除尘器由声波发生源、凝聚塔、集尘器等组成(图10),又常与离心力除尘器串联使用。声波源位于凝聚塔上部,在凝聚塔内产生强度约150分贝的声波,使尘粒发生碰撞而凝聚起来。尘粒在有效高度10~20米的塔内,滞留几秒至十几秒后,由集尘器捕集。声波除尘器可处理粒径0.1~100微米的尘粒,压力损失为60~100毫米水柱,除尘效率为80~95%。其特点是适应性大,能处理高温和高浓度的含尘气体,也能在湿式状态下使用,但有噪声。
  静电除尘器  1906年F.G.科特雷尔首先研制成功,因此也称科特雷尔静电除尘器。它是利用强电场使气体发生电离,气体中的粉尘也带有电荷,并在电场作用下与气体分离。除尘器的电极形式有平板式和管式两种,通常负极称放电极,正极称集尘极(或沉降极)。如管式静电除尘器(图11)把220伏(或380伏)的交流电经过升压整流装置,变为3~6万伏左右的高压直流电,绝缘进入电晕线,圆筒壁为集尘极,由导线接地,电晕线和圆筒壁之间形成静电场,电晕线周围空气产生电离,形成大量负离子和电子,向集尘极运动。含尘气体从除尘器进口处进入除尘器,不带电的尘粒和负离子结合,带上负电,运动到集尘极后失去电荷成中性,通过振动等沿集尘极落入灰斗。净化后的气体,从除尘器出口处排出。
  静电除尘器消耗的能量比其他除尘器少,气流压力损失一般为10~50毫米水柱,除尘效率高达90~99.9%,适用于去除粒径0.05~50微米的尘粒,可用于高温、高压的场合,能连续操作。缺点是设备庞大,投资较高。
  其他型式的除尘器  除上述已定型生产的各种除尘器外,还有高梯度磁力除尘器、静电湿式除尘器、陶瓷过滤除尘器等。钢铁工业废气中的尘粒约有70%以上具有强磁性,因此可以使用高梯度磁过滤器。如转炉烟尘,主要是强磁性的微粒,用磁过滤器捕集粒径0.8微米以上的尘粒,效率达99%,压力损失为170毫米水柱。静电湿式除尘器装有高压电离器,使气流中的尘粒在进入有填料的洗涤区前荷电,荷电尘粒就被填料吸引而被水冲洗掉。这种除尘器去除粒径0.1微米的尘粒的效率可达90%。陶瓷过滤除尘器是用微孔陶瓷作为滤料,可以用于高温气体的除尘。滤料微孔可做成不同孔径。如孔径为 1微米,粒径1微米以上的粉尘可以全部捕集。据试验,孔径为0.85微米时,粒径大于0.1微米的尘粒也可以捕集。


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xqh0813    


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