佛山粉尘净化 【知 识 点】 粉尘的基本性质；各类除尘器的工 作原理；除尘器机理及全效率、分级效率、串联和并 联总效率计算方法；各类除尘器的适用范围。

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　　【学习目标】 掌握粉尘的基本性质及对除尘效果的 影响；了解各类除尘器的工作原理及影响效率的主要 因素；掌握除尘器机理及全效率、分级效率、串联和 并联总效率计算方法；掌握各类除尘器的结构、特点、 适用范围。 目 录 粉尘的性质 除尘器分类、机理 和性能指标 重力除尘器 电除尘器 袋式除尘器 湿式除尘器 除尘器的选择 惯性除尘器 旋风除尘器 1.5.1. 粉尘的性质 1. 粉尘密度 单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，单位为kg/m3。 容积密度:自然堆积状态下单位体积粉尘的质量。 真密度:粉尘在密实无孔状态下的密度。 研究单个尘粒采用真密度， 计算灰斗体积或灰场面积采用容积密度。 2. 粉尘黏附性 粉尘附着在固体表面上或尘粒相互附着的现象称为粘附 粉尘的粘附既有有利的一面，也有有害的一面。粘附使尘 粒增大，利于提高除尘效率。但粉尘与器壁间的粘附使除尘 器或管道发生故障和堵塞。 3.粉尘的分散度 粉尘的粒径分布:各种不同粒径的尘粒所占的比例。以粒 子的质量所占的比例表示时称为质量分布。 粉尘的分散度 通常将粉尘的粒径分成若干组，如0~5μm、 5~10μm、10~20μm、20~40μm等。测出的每组质量与总质量 的比值就是该组的分散度。 4 . 粉尘润湿性 尘粒与液体相互附着的难易程度。 亲水性粉尘:容易被液体润湿；水硬性粉尘，不能采用湿式除 尘器除尘。 憎水性粉尘:难以被液体润湿。 5 . 粉尘带电性 粉尘运动过程中，相互碰撞、摩擦、外界离子或电子 的附着、放射线照射、电晕放电及接触带电体等原因，带 存一定量的电荷。异性电荷相吸是电除尘器的工作原理。 6. 粉尘爆炸性 粉尘的比表面积增大，物理和化学活性增强，在爆炸的浓度范 围内，并受到外界的剧烈摩擦、高温、明火等，发生爆炸。 爆炸极限:能够引起爆炸的浓度范围 爆炸上限:引起爆炸的最高浓度 爆炸下限:引起爆炸的最高浓度 有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸，如镁粉、碳化钙粉等； 有些粉尘互相接触或混合后也会引起爆炸，如溴与磷、锌粉与 镁粉等。 7. 粉尘安息角和滑动角 安息角:将粉尘自然地堆放在水平面上，堆积成的圆锥体母线与 水平面的夹角。 滑动角:将粉尘置于光滑的平板上，使该板倾斜到粉尘开始滑动 时的角度。 是设计除尘器灰斗或料仓锥角、除尘管道或输灰管道倾斜角 以及计算灰渣场地的主要依据。安息角的平均值为35°～40°。 同一种粉尘，粒径大、接近球形、表面光滑、含水率低时，安 息角小。 1.5.2 除尘器的除尘机理、分类、性能指标的性质 一、除尘器的除尘机理 1 .重力 气流中的尘粒可以依靠重力自然沉降，从气流中分离，适 用于粗大的尘粒。

　　2 . 离心力 含尘气流作圆周运动时，由于惯性离心力的作用，尘粒和 气流会产生相对运动，使尘粒从气流中分离。旋风除尘器 3 . 惯性碰撞作用 含尘气流在运动过程中遇到物体的阻挡时，气流要改变方 向进行绕流，细小的尘粒会随气流一起流动，而粗大的尘粒具 有较大的惯性，会脱离流线，保持自身的惯性运动，与物体发 生碰撞。过滤式除尘器、湿式除尘器、惯性除尘器 4.接触阻留作用 细小的尘粒随气流一起绕流时，如果流线紧靠物体（纤维 或液滴) 表面，接触而被阻留。 当尘粒大于纤维网眼而被阻留时，称为筛滤作用。 5.扩散作用 小于1μm 的微小粒子在气体分子撞击下，像气体分子一样 作布朗运动。如果尘粒在运动过程中和物体表面接触，就会 从气流中分离，这个机理称为扩散。对于 d c≤0.3 μm的尘粒， 是很重要的机理。 当 d c ? 0.3μm 左右时，除尘器效率最 低。这是因为在 d c＞0.3 μm 时，扩散作用不明显，而惯性作 μm 时，惯性已不起作 用是随粒径的减小而减小；当d c≤0.3 用，主要依靠扩散，布朗运动是随粒径的减小而加强。 6. 静电力作用 自然状态下，尘粒的荷电量很小，必须设置专门的高压电 场，使尘粒都充分荷电。 7. 凝聚作用 通过超声波、蒸汽凝结、加湿等凝聚作用，可以使微小 的粒子凝聚性增大。 二、 除尘器的分类 （1）重力除尘

　　（2）惯性除尘 （3）离心力除尘 （4）过滤除尘 （5）洗涤除尘 （6）静电除尘 三、除尘器的性能指标 1. 除尘器的除尘效率 被捕集的粉尘量与进入装置的总粉尘量之比 （1）全效率 除尘器所捕集的粉尘量占进入除尘器的粉尘总量的百分数 η= G3 G G2 G2 × 100% = 1 × 100% = 1 × 100% G1 G1 G1 式中 G1 ——为进入粉尘量，g/s； G2 ——为排出粉尘量，g/s； G3 ——为捕集粉尘量，g/s。 如果除尘器结构严密，没有漏风，上式可以改写为 Ly1 Ly2 y1 y2 η= × 100% = × 100% Ly1 y1 式中 L ——为处理空气量，m3/s； y1 ——为进口空气含尘浓度，g/ m3； y 2 ——为出口空气含尘浓度，g/ m3。 质量法:称重求得全效率。用于实验室。 浓度法:测出除尘器前后的含尘浓度。现场测定除尘器效 率。 （2）穿透率 未被捕集的粉尘量占进入除尘器的粉尘总量的百分数 G1 G3 G2 P= × 100% = × 100% =1 η G1 G1 当除尘效率很接近，采用穿透率更有说服力。 （3）分级效率 除下的某一粒径范围粉尘的质量与进入除尘器的该粒径范围 粉尘总质量的比值，以 η(d c )表示。 是评定除尘器除尘效果高低的重要指标。同种粉尘，粒径越 大，分级效率越高。 4.2 除尘器分类、机理和性能指标 G3 (d c ) G1 (d c ) G2 (d c ) G2 (d c ) η(d c ) = × 100% = × 100% = 1 × 100% G1 (d c ) G1 (d c ) G1 (d c ) 分级效率和全效率的关系 式中 f dc ——粉尘的分散度，%。 η =∑ η(d c ) f dc （4）多级串联运行时的总除尘效率 两个除尘器串联时的总除尘效率为 η0 = η1 +η2 (1 η1 ) =1 (1 η1 )(1 η2 ) 式中 ?1 ——为第一级效率； ? 2 ——为第二级效率。 n 个除尘器串联时的总除尘效率为 η0 =1 (1 η1 )(1 η2 )?(1 ηn ) 为了增大除尘器处理气体量，常采用并联使用，通常采用同 型号除尘器并联组合。 ?1 ? 2 除尘器的压力损失 指装置的进口和出口气流的全风压之差。压力损失与除 尘装置进口气流的动压成正比，即 式中 2 ——为压力损失，Pa； ? P ——为压损系数，即局部阻力系数，由实验测得； v1 ——为进口气流速度，m/s； 3。 —— 为含尘气体密度， kg/m ? ? ?P ? ? ?v12 1.5.2 除尘器的除尘机理、分类、性能指标的性质 设某粉尘样品中某一粒径范围的粉尘质量为 M d克，粉尘的总 质量为 M 0克，则该粒径范围粉尘的分散度 fd 为 fd ? Md ? 100% = MO di (4.1) 且 ?f i ?1 ?1 (4.2) 式中 f di ——第i 种粒径粉尘的分散度，%。 1.5.3 除尘器 一、重力除尘器 1.重力沉降室工作原理 含尘气流进入重力沉降室后，由于突然扩大了流动截面积， 气流速度迅速下降，使较重尘粒粉尘在重力作用下向灰斗沉 降。 2 重力除尘器的设计计算 气流在重力沉降室内的停留时间 t 为 1 s t ?l v 1 式中 v l ——为沉降室长度，m； ——为气流运动速度，m/s。 尘粒从除尘器顶部降落到底部所需要的时间为 t2 t 2 ? H vs 式中 H ——为沉降室高度，m。 尘粒在重力沉降室内全部除掉，必须满足 t1≥ t 2 ，即 l ≥ H v vs vs 重力沉降室长度 重力沉降室宽度 式中 l H v m ≥ vs L Hv (4.14) (4.15) W ? m L ——为处理空气量，m3/s。 重力沉降室应该是一个扁长形的长方体结构，有利于除尘。 3.特点:结构简单，造价低，压力损失小（一般约为50～ 150Pa），维修管理容易等。 一般作为第一级或预处理设备。 体积庞大，除尘效率低（一般约为40%～70%），清灰麻烦。 4.用途:净化密度大、尘粒粗的粉尘，特别是磨损性很强的粉尘， 能有效捕集50 以上尘粒。 μm 二、 惯性除尘器 1.惯性除尘器的工作原理 当气流冲击到挡板 时，惯性大的粗尘首先被分离，被气流带 走的尘粒，由于挡板使气流转向，借助离心力作用也被分离。 2 惯性除尘器的形式 气流折转式 百叶板式 3.特点:结构简单，阻力损失较小， 4.用途:一级除尘或作为高效除尘器的前级除尘，适用 于捕集粒径10～20以上的金属或矿物性粉尘，对粘结性 和纤维性粉尘，因容易堵塞，不宜采用。 一般惯性除尘器的气流速度愈高，气流方向转变角度愈 大，转变次数愈多，除尘效率愈高，同时压力损失也愈 大。 三、旋风除尘器 旋风除尘器是利用气流旋转过程中产生的离心力作用，使 尘粒从气流中分离的装置。 （一） 优点:①结构简单，造价低； ②无运动部件，操作维护方便； ③耐高温、高压，可用各种材料制造； ④压力损失中等，除尘效率较高等。一般用来捕集 10～20μm 的粉尘，作为多级除尘中的第一级。