悬浮颗粒与有害气体净化(三）

重力除尘器和惯性除尘器
  一、重力除尘器
  利用重力使粉尘从空气中分离，结构如图9-17。
  工作原理：断面扩大，流速下降，尘粒沉降。
  特点：结构简单，投资省，耗钢小，阻力小，但效率低，大颗粒，占地面积大，很少使用。
  二、
  惯性除尘器
  原理：使含尘气流方向急剧变化或与挡板，百叶等障碍物碰撞，利用尘粒自身惯性力从含尘气流中分离。性能取决于特征速度，折转半径与折转角度。
  效率低于沉降量，可用于收集大于20μm粒径的尘粒。压力损失一般为100~400Pa。
  结构形式：气流折转式，重力折转式，百叶板式与组合式。
  图9-18为气流折转式和重力折转式
  图9-19为百叶式
  图9-20为双级蜗旋除尘器，由蜗式浓缩分离器（惯性除尘器）和带灰尘隔离室的C型除尘器组合。含尘气流切线高速进入离心力作用向壳体外缘分离。气流通过中部固定叶片，改变流向反向弹向壳体外缘分离出来。大部分气体净化排出，小部分气体进入C型，二次净化后排出。
  旋风除尘器
  利用气流旋转过程中作用在尘粒上的惯性离心力，使尘粒从气流中分离。
  特点：结构简单，造价低，维修方便，耐高温，可达400℃，对于10~20μm的粉尘，除尘效率为90%左右。在工业除尘和锅炉除尘中广泛应用。
  一、
  旋风除尘器的工作原理
  1、
  结构及原理：图9-21，由圆筒体1，圆锥体2，进气管3，顶盖4，排气管5，排灰口6组成。
  含尘气流由切线以高速（15~20m/s）沿切线进入，在圆筒体与排气管之间的圆环内作旋转运动，向下旋转，一直到锥体底部。这股沿外壁向下作螺旋形旋转的气流称为外涡旋（图9-21实线）。气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心的推动下，向外壁移动，到达外壁，沿壁面通过排灰口落入灰斗。
  2、
  气流状况：非常复杂，任意点速度可分解为切向速度，径向速度及轴向速度，为了解气流流动性质，作了测试图9-22为特·林顿测试结果，条件：见P224。由图9-22（a）可见，随着气流向下旋转在近壁处的切向速度（实线）不断增加，在同一断面上，随其与轴心距离减小而增大，在排气管直径1/2~1/3圆环处，切向速度达最大，以此圆环为分界，分为外涡旋和内涡旋。径向速度（图9-22中虚线）较切向速度低很多，在整个断面上几乎是一个常数，正值表示速度方向朝向轴心，只在中心部分方向朝外，在中央轴心附近接近为零。
  图9-22（b）为轴向速度，在外部区域，速度为负，表示气流向下，在轴心部分，速度为正，气流向上。
  （c）为静压（实线）及全压（虚线）的分布曲线，不同半径处压力表明，内壁处静压为正，与进口压差不大，壁上有孔，气流外泄，但对除尘器造成影响不大，轴心处为负压，延伸至排灰口处的负压达最大值。如图9-22（c）可达-300Pa。
  除尘器内，除了主旋转气流外（图9-21），径向气流和轴向气流都会组成涡旋运动，产生径向涡流和轴向涡流（图9-23）。a为在除尘器全长上形成的单一旋涡，可能将已捕集粉尘再次扬起。b是双重旋涡，一个是在顶盖附近一直到排气管下端的上旋涡，另一个是处于圆锥部分的下旋涡。上旋涡会使部分粉尘聚集在顶盖附近，并直接将粉尘由入口带到出口，影响除尘效果，设计时应尽量避免，在圆柱体和圆锥体连接处产生的径向涡流（b）也会影响除尘效果。（c）为特·林顿测出的实际二次气流流线图。切向速度是控制气流稳定的主要因素，决定了气流圆周运动的大小，从而也决定了除尘器的效果和阻力。
  二、
  旋风除尘器的分类
  1、
  根据效率，分为两类：通用和高效，效率范围见表9-4
  2、
  按清灰方式，干式和湿式，旋风除尘器，直落灰斗，干式通过水膜，冲洗到灰斗，湿式，水膜除尘器。
  3、
  进风方向和排灰方向，可分为四类，如图9-24
  （1）
  切向进气，轴向排灰（a）所示
  （2）
  切向进气，周边排灰（d），从周边排出总流量10%的高含尘浓度的气体，进行二级净化。
  （3）
  轴向进气，轴向排灰（c），离心力比切向进气小，适用与多管除尘器。
  （4）
  轴向进气，周边排灰（b），便于并联布置，可提高除尘效率，常用与卧式多管。
  还可分为单管，多管和组合式之类。
  三、
  旋风除尘器的应用
  应用广泛的一种除尘设备，应注意运行条件对除尘器性能影响。主要影响因素：流量，湿度，尘粒粒径，密度等。
  1、
  含尘气体流量对性能的影响
  效率和阻力都与除尘器进口流速有直接关系。进口风速范围为6~27m/s，通常在15~20m/s下工作。图9-25示出XCX型旋风除尘器气体流速与效率和阻力关系，由图可见当流速低于15m/s时，效率较低，当高于30m/s时，由于交流增加和尘粒反弹造成二次扬尘，效率下降，同时，阻力与流速平方成正比，流速提高，阻力迅速增加，应根据特性曲线，确定进口流速。

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