简答题（24分）（3个或4个）第六章 除尘装置-干式、湿式（除尘器的基本原理、结构、工作过程、计算、适用条件、优缺点）（一）机械除尘器1、重力沉降室（1）工作原理：通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。
含尘气流进入重力沉降室后，由于流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。
（2）层流式重力沉降室的计算：沉降室的长宽高分别为L 、W 、H ，处理烟气量为Q 气流在沉降室内的停留时间：在t 时间内粒子的沉降距离：该粒子的除尘效率：对于stokes 粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子：（3）提高沉降室效率的主要途径：降低沉降室内气流速度；增加沉降室长度；降低沉降室高度。
（4）多层沉降室：使沉降高度减少为原来的1/（n+1），其中n 为水平隔板层数： （5）重力沉降室的优缺点：优点：结构简单；投资少；压力损失小（一般为50～100Pa ）；维修管理容易；缺点：体积大；效率低；仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子。
2、惯性除尘器（1）工作原理：沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。
（2）结构形式：冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子；反转式－改变气流方向捕集较细粒子（3）应用：一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘；净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10～20µm 以上的粗颗粒；压力损失100～1000Pa 。
（4）回旋气流的曲率半径越小，能分离捕集细小的离子，这种惯性除尘器，除了借助惯性力的作用外，还利用了离心力和重力的作用。
3、旋风除尘器（1）工作原理：利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。
（2）旋风除尘器内气流与尘粒的运动（工作过程）：普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成；0/LWH t L v Q ==s sc s 0=⋅==u L u LWH h u t v Q c s s c 0 ()===<i h u L u LW h H H v H Q ηc =h H 2p p s 18=d g u ρμ2p p 18=即d g LW H H Q ρμm in ⇒=d s(1)+=i u LW n QηT .=n V R const T / =－角速度V R w r 002πQ V r h =2in 12∆=P V ξρ2e 16=A d ξ气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋；少量气体沿径向运动到中心区域 ；旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋；气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度；切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁；到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。
（3）计算：切向速度：外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n 次方， 此处n ≤ 1，称为涡流指数内涡旋的切向速度正比于半径： 内外涡旋的界面上气流切向速度最大；交界圆柱面直径 dI = ( 0.6～1.0 ) de , de 为排气管直径径向速度： 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋平均径向速度： r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m 轴向速度：外涡旋的轴向速度向下；内涡旋的轴向速度向上；在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值。
旋风除尘器的压力损失： 相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变；含尘浓度增高，压力降明显下降；操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa 。
（4）旋风除尘器的除尘效率：:计算分割直径是确定除尘效率的基础 ；在交界面上，离心力FC ，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD ：①若FC > FD ，颗粒移向外壁；②若FC < FD ，颗粒进入内涡旋；③当FC = FD 时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%。
（5）对于球形Stokes 粒子： 分割粒径： dc 确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率： 另一种经验公式：（6）影响旋风除尘器效率的因素：①二次效应－被捕集粒子的重新进入气流。
在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率；通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应 ；临界入口速度。
②比例尺寸。
在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。
锥体适当加长，对提高除尘效率有利；排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D 。
旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l ，筒体和锥体的总高度以不大于五()0.30.14110.67283T n D ⎛⎫⎡⎤=-- ⎪⎣⎦⎝⎭23T 0c p c r 0π3π6=V d d V r ρμ1/2r 0c 2p T 018⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭V r d V μρ1p 1c 1exp[0.6931()]+=--⨯n i d d η2p c 2p c (/)1(/)=+i i i d d d d η1v =1Q A bh v ==p p /(3π)＝qE d ωμ倍的筒体直径为宜。
③除尘器下部的严密性④烟尘的物理性质⑤操作变量：提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善； 入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降。
（7）旋风除尘器的结构形式：进气方式分：切向进入式；轴向进入式。
气流组织分：回流式、直流式、平旋式和旋流式。
多管旋风除尘器：由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘器组；常见的多管除尘器有回流式和直流式两种。
（8）旋风除尘器的设计选择除尘器的型式：根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素。
根据允许的压力降确定进口气速，或取为 12～25 m/s ： 确定入口截面A ，入口宽度b 和高度h ： （二）电除尘器（1）优点：压力损失小，一般为200～500Pa ；处理烟气量大，可达105～106m3/h ；能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3；对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％；可在高温或强腐蚀性气体下操作。
（2）工作原理：三个基本过程：①悬浮粒子荷电－高压直流电晕；②带电粒子在电场内迁移和捕集－延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）③捕集物从集尘表面上清除－振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗。
（3）粒子荷电：两种机理：①电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电；②扩散荷电－离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场。
粒子的主要荷电过程取决于粒径：①大于0.5m 的微粒，以电场荷电为主；②小于0.15m 的微粒，以扩散荷电为主、；③介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。
（4）驱进速度：（5）捕集效率一德意希公式：（6）被捕集粉尘的清除：电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积；粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般方法采取振打清灰方式清除； 从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流；在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板；在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰。
（7）除尘器类型选择：双区电除尘器－通风空气的净化和某些轻工业部门；单区电除尘器－控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染。
（8）克服高比电阻影响的方法：保持电极表面尽可能清洁；采用较好的供电系统；烟气调质：增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加，最常用的化学调质剂是SO3；改变烟气温度；向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度；发展新型电除尘器。
（三）袋式除尘器（1）工作原理：含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。
沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。
（2）工作过程：①粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，2111exp()i i i i A Q ρηωρ=-=--常称为粉层初层；②新鲜滤料的除尘效率较低；③粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率；④随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降；⑤除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰；⑥清灰不应破坏粉尘初层（3）袋式除尘器除尘效率的影响因素：①粉尘负荷；②过滤速度；⊙烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比；⊙过滤速度是一个重要的技术经济指标。
选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。
⊙一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降；⊙过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关。
（4）袋式除尘器的滤料要求：⊙容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低；⊙使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度；⊙表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高；⊙表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰；滤料种类：按滤料材质分：①天然纤维：棉毛织物，适于无腐蚀、350～360K以下气体②无机纤维：主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆；③合成纤维：性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域按滤料结构分①滤布（编织物）②毛毡（5）袋式除尘器的清灰方式：①机械振动式：此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好；缺点是滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大②逆气流清灰：这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况；③脉冲喷吹清灰：实现了全自动清灰，净化效率达99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠。
（6）应用：袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘。
它比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高电阻率粉尘；与文丘里洗涤器相比，动力消耗小、回收的干颗粒物便于综合利用。
