機(jī)械式除塵器的選型和設(shè)計(jì)
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人氣：3660 發(fā)布時(shí)間：2009-10-14 15:33 關(guān)鍵詞：除塵設(shè)備 產(chǎn)品型號(hào)： 應(yīng)用領(lǐng)域：大氣控制 產(chǎn)品價(jià)格：面議 想了解更多產(chǎn)品詳情，請(qǐng) |
機(jī)械式除塵器的選型和設(shè)計(jì)
機(jī)械式除塵器分為沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器三類(lèi)。機(jī)械式除塵器效率低、阻力低、節(jié)省能源，在風(fēng)量不大、除塵要求不高的場(chǎng)合可單獨(dú)供用；在要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，常作為高級(jí)除塵器的預(yù)除塵之用。
沉降室構(gòu)造和設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1、沉降室的構(gòu)造和性能
水平氣流沉降室的構(gòu)造主要是由室體、進(jìn)氣口、出氣口和集灰斗組成。含塵氣體在室體內(nèi)緩慢流動(dòng)，小粒借助自身重力作用被分離而捕集下來(lái)。
為了提高沉降室的除塵效率，有的在室內(nèi)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(yùn)動(dòng)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(xù)飛揚(yáng)的動(dòng)能，沉降到下面的集灰斗中；另一方面是為了延長(zhǎng)粉塵的通行路程，使它在重力作用下逐漸沉降下來(lái)。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(chǎn)生一些小股渦旋，塵粒受到離心力作用，與氣體分開(kāi)，并碰到室壁上和擋板上，使之沉降下來(lái)。
對(duì)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(shè)有多個(gè)室段，這樣相對(duì)地降低了塵粒的沉降高度。
沉降室的技術(shù)性能可按下述原則進(jìn)行判定：
①沉降室內(nèi)被處理氣體速度(基本流速)越低，越有利于輔集細(xì)小的塵粒，但裝置相對(duì)龐大；
②基本流速一定時(shí)，沉降室的縱深越長(zhǎng)，則除塵效率也就越高，但不宜延長(zhǎng)至10m以上；
③在氣體入口處裝設(shè)整流板，在沉降室內(nèi)裝設(shè)擋板，使沉降室內(nèi)氣流均勻化，增加慣性碰撞效應(yīng)，有利于除塵效率的提高。
綜上所述．通；玖魉龠x定為1～2m/s，實(shí)用的捕集粉塵粒徑為40μm以上，壓力損失比較小，當(dāng)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(jí)除塵器使用。
2、沉降室設(shè)計(jì)計(jì)算
在實(shí)際沉降室設(shè)計(jì)中，通常用近似計(jì)算求得沉降室的主要結(jié)構(gòu)尺寸。在近似計(jì)算中設(shè)煙氣為水平均勻氣流，并假設(shè)塵粒具有與煙氣相同的速度。沉降室的結(jié)構(gòu)尺寸就使煙塵通過(guò)沉降室長(zhǎng)度 L 時(shí)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(jiàn)下圖)。為此，塵粒沉降到底部的時(shí)間應(yīng)小于或等于煙氣通過(guò)沉降室的時(shí)間。
設(shè)煙氣通過(guò)沉降室的時(shí)間為 t ，則 t=L/υ
式中
L------沉降室長(zhǎng)度，m；
L------沉降室長(zhǎng)度，m；
u-------煙氣流速，m/s；
設(shè)塵粒沉降到底部的時(shí)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(guò)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(dāng)放大其長(zhǎng)度的寬度。在調(diào)整沉降室主要尺寸時(shí)應(yīng)切實(shí)注意沉降室的工作物性，當(dāng)煙氣流速v越小時(shí)，越能捕集微細(xì)灰粒；沉降室高度 H 越小，長(zhǎng)度 L 越長(zhǎng)，則除塵效率越高；沉降室內(nèi)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(shuō)明近似地求得。設(shè)煙氣中含有的塵粒為球形，粒往在1～100mm范圍內(nèi)，跟據(jù)斯托克司（Stokes）定律，塵粒在沉降時(shí)僅受到煙氣的阻力。
式中 Fg--------塵粒的沉降力，N；
Ds--------塵粒的當(dāng)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(dāng)塵粒種類(lèi)和直徑以及煙氣狀態(tài)一定時(shí)，塵粒的沉降力Fg為一定值。在此情況下，灰粒由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始沉降時(shí)，由于沉降速度很小，所以當(dāng) F<Fg 時(shí)，塵粒呈等加速度沉降過(guò)程中下降速度不斷增加，則煙氣阻力F不斷增加；當(dāng)達(dá)到Fg＝F時(shí)，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(chēng)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(xiàng)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(shí)際計(jì)算中有關(guān)參數(shù)還可按下述說(shuō)明確定。
(1) 塵牲的當(dāng)量直徑ds公式中塵粒是以球狀粒子計(jì)算，但實(shí)際上塵粒為非球狀粒子，故應(yīng)按下式進(jìn)行修正：
式中 d——形狀不規(guī)則灰粒的粒徑，m；
ψ——形狀修正系數(shù)，對(duì)于排煙中的塵？刹捎ψ＝0.65。
(2) 塵粒的密度對(duì)于一般煙煤、無(wú)煙煤燃燒后生成的塵粒，Pl＝1500～l 600kg/m3，對(duì)于一般煙煤、無(wú)煙煤，Pl＝2200～2300kg/m3。
3、沉降室設(shè)計(jì)要點(diǎn)
①沉降室內(nèi)煙氣流速v，宜取0.4～1.0m/s。
②沉降室尺寸以矮、寬、長(zhǎng)的原則布置為宜，若機(jī)降室過(guò)高，其上部的塵粒沉降到底部時(shí)間較長(zhǎng)，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(zhǎng)沉降室，可以使塵粒充分機(jī)降。
③沉降室內(nèi)可適當(dāng)設(shè)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(shè)計(jì)中有時(shí)不可能按計(jì)算尺寸確定結(jié)構(gòu)，而是視具體布置考慮。
⑤沉降在沉降室內(nèi)的灰塵宜設(shè)計(jì)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(jí)除塵的初級(jí)除塵(預(yù)除塵)等場(chǎng)合被采用。
⑦沉降室可以根據(jù)煙氣量、空間位置和效率要求設(shè)計(jì)成不同的構(gòu)造及外形。
慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式和選型計(jì)算
1、慣性除塵器的結(jié)構(gòu)形式
在慣性除塵器內(nèi)，主要是使氣流急速轉(zhuǎn)向或沖擊在擋板上再急速轉(zhuǎn)向，其中顆粒由于慣性教應(yīng)，其運(yùn)動(dòng)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(yīng)就大，所以這類(lèi)除塵器的體積可以大大減少，占地面積也小，對(duì)細(xì)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(jù)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式
碰撞式陳塵器的結(jié)構(gòu)形式如圖所示，這種除塵器的特點(diǎn)是用一個(gè)或幾個(gè)擋板阻擋氣流的前進(jìn)，使氣流中的塵粒分離出來(lái)。該形式除塵器阻力較低，效率不高。
(2) 回流式除塵器結(jié)構(gòu)形式 該除塵器特點(diǎn)是把進(jìn)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(zhuǎn)半徑及較大回轉(zhuǎn)角，可以采用各種擋板結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)折前的速度，可以有效地提高分離效率；但速度過(guò)高，會(huì)引起已捕集顆粒的二次飛揚(yáng)。所以一般都選用 12～15m/s 左右。
2、百葉窗式除塵器的計(jì)算
① 排氣級(jí)數(shù)φ抽吸塵氣量占總處理氣量百分?jǐn)?shù)，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(jìn)氣室沉積，△P值不應(yīng)小于最小允許值，攔灰柵位于水平管道時(shí)取200Pa；攔灰柵位于垂直煙道時(shí)取100Pa。
③攔灰柵進(jìn)氣室的橫截面積a按下式計(jì)算：
式中 α——進(jìn)氣室橫截面積，m；
A——攔灰柵葉板長(zhǎng)度，m；
B——進(jìn)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(jìn)口寬度 B 與葉板數(shù)量 n (指欄灰柵的一側(cè))之間，存在下列關(guān)系：
當(dāng)φ＝10%時(shí) B＝18n
當(dāng)φ＝20%時(shí) B＝19n
為了防止吸塵縫內(nèi)進(jìn)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(yīng)在攔灰柵前裝設(shè)網(wǎng)格或采取其它措施來(lái)盡可能保證除塵器正常工作。吸塵縫寬度 b 可按下列關(guān)系式求得：
中間吸塵縫 [見(jiàn)圖（a）]
φ＝10%時(shí)，b=0.05B
φ＝20%時(shí)，b=0.1B
兩側(cè)吸塵縫 [見(jiàn)圖（b）]
φ＝10%時(shí)，b=0.025B
φ＝20%時(shí)，b=0.05
根據(jù)吸塵縫寬度在構(gòu)造上和運(yùn)行上的要求，攔灰柵允許的最少葉板數(shù)應(yīng)限定為：
中間吸塵縫
φ＝10%時(shí)，nmin=12
φ＝20%時(shí)，nmin=11
兩側(cè)吸塵縫 [見(jiàn)圖（b）]
φ＝10%時(shí)，nmin=44
φ＝20%時(shí)，nmin=22
對(duì)于所有型式的攔灰柵，其允許的葉板數(shù)最多為75。在此情況下，煙氣進(jìn)氣口寬度 B＝1350 (1425)mm。對(duì)于大容量的除塵器，當(dāng)計(jì)算所得的 B>1350 (1425)mm 時(shí)，必須并列裝置幾個(gè)攔灰柵。
④ 裝置在吸塵縫后的擴(kuò)散器的出口截面的寬度b1，及其長(zhǎng)度ι，可按下式確定
式中 b——吸塵縫的寬度，m；
k’ k“ ——系數(shù)，見(jiàn)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(dāng) △P＝147 Pa時(shí)，不需要裝設(shè)擴(kuò)散器。
⑤ 將煙氣從擴(kuò)散器引至抽吸旋風(fēng)子（抽吸除塵器） 的引進(jìn)管道的截面積a1可按下式確定：
當(dāng)φ＝10%時(shí)
當(dāng)φ＝20%時(shí)
式中 a ’——接到一條引進(jìn)管道的進(jìn)氣室的截面積，m2；對(duì)于中間吸塵縫a ‘＝a/m；對(duì)于兩側(cè)吸塵縫a ‘＝a/2m，其中，m為與一個(gè)吸塵縫相連的引進(jìn)煙道的數(shù)目。
⑥ 從旋風(fēng)子（抽吸除塵器） 到主管道的引出風(fēng)道的截面積 a2為 a2≥2a1。
⑦旋風(fēng)直徑D。抽吸旋風(fēng)子直徑可由下列各式求得：
當(dāng)φ＝10%時(shí)
當(dāng)φ＝20%時(shí)
式中 △Pa 旋風(fēng)子的計(jì)算阻力，一般為100～250Pa。
3、百葉窗式除塵器的設(shè)計(jì)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(dǎo)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(hù)均勻。
③ 旋風(fēng)子通常應(yīng)直接放在吸塵縫的附近。
④ 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到旋風(fēng)子不能用于積存捕集到的粉塵，而要將捕集到的粉塵連續(xù)地排出旋風(fēng)子。應(yīng)在原灰塵出處設(shè)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(zhuǎn)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(duì)黏結(jié)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(shè)計(jì)不多，可供選擇的余地不大，下面介紹實(shí)際應(yīng)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(yán)密。不漏氣，否則會(huì)影響除塵效率。
(2) ADM型慣性除塵器 該除塵器是由一個(gè)圓柱筒及排塵裝置組成的，圓柱筒內(nèi)部含有一簇依據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)的錐形環(huán)，其直徑比前一個(gè)錐環(huán)的直徑略小，排列成錐體。
當(dāng)含有粉塵的氣流從除塵器的入口端沿軸線方向流動(dòng)時(shí)，由于錐環(huán)內(nèi)外存在睢差，氣體從兩錐之問(wèn)流向外圓筒中，而塵粒在空氣動(dòng)力的作用下向里朝錐環(huán)的中心流動(dòng)，并經(jīng)過(guò)排塵裝置流向收料器，凈化后的氣體則從圓筒尾端排出。
