移动式颗粒床除尘器的设计研究

移动床颗粒除尘器的设计,很好的文献

移动式颗粒床除尘器的设计研究吕保和2 0 1 ) (江苏大学安全工程系江苏镇江 1 2 3,

〔摘要]应用价值

分析了移动式颗粒床除尘器的特点并与传统除尘器进行了比较。

,

。

结合理论计算与实际运行试验,

,

提出了移动式颗粒床除尘器主要结构参数及主要性能参数的设计计算方法证明了该方法具有较好的实际

〔关键词]

移动式颗粒床;除尘器;结构参数;性能参数【文献标识码」A

【中图分类号」 X 4 9 6

〔文章编号 1

1仪旧

一

17 4 2

一

(2 ( ) X

7 )1 0

一

加4 5

一

4 0

1

前言移动式颗粒床除尘器是我校开发的一种新型除

究的基础上经过不断地摸索总结出了一套行之有

,

,

效的经验规律以满足工程实践需要,

。

尘设备具有普通颗粒层除尘器无法比拟的优点

,

22 1.

主要结构参数计算除尘器进气口风速

(见表 l )川在实际应用中已取得了很好的效果其,,

结构与工作原理参看文献[ 2」。

进气口风速 V l对除尘器的工作性能有很大的影响风速过小则颗粒离心惯性力太小旋风体的et e,,,

表1Tab le

除尘器性能参数对比P

1

h T

e com

e r a

f p o e

o f r

n . an

e p a n”. c

s r

r en t d触 o d i月 f u t s

re刃口o v e r s

除尘效率太低且容易造成进气管积尘;风速过大,,,,

,

除尘器内气流运动过于剧烈则粉尘颗粒难以沉降袋式静电低99

除尘器类型阻力除尘效率 (% ) d<

旋风中10林 m 73

湿式5 8

颗粒床较高99

差好中 9多差够抓漏

在旋风体内沉降后也容易被扬起除尘效率反而降低而且压力损失急剧上升因此进气口风速应选,。,

定在一个合适的范围内2的进气口风速一般在 1,,

。

运行费用对高湿度的适应性

低较好较好少

高较好

中

一

普通的扩散式旋风除尘器 8而s范围内对于移 1。’

较好较好少

动式颗粒床除尘器由于它比普通的旋风除尘器多了颗粒过滤层使效率提高而阻力增加因此适宜,,,

耐磨抗腐蚀性维修量对结露适应性价格

较好多低好差

的进气口风速要比普通的旋风除尘器低一些0经验一般可在 1,

。

根据

较好低

较好高

较好中

~

6 1

而范围内选择

s

。

较高

2 2.

除出器进气口尺寸

0多移动式颗粒床除尘器自应用到现在已有 1

进气口面积 A与进气口风速叭存在下面的关系:

年已在对多种污染源

的控制中获得了较为理想的效果。

,

但由于移动式颗粒床除尘器内部气体流动规,

A

=

/叭口,

(l )m,

律及除尘机理的复杂性其除尘性能与各部分结构参数之间精确的理论关系还难以掌握目前主要是在理论分析工程设计和运行经验以及部分实验研【收稿日期]2( ) 5 X一、

式中

,

,

备—除尘器进气面积扩—移动式颗粒床除尘器的进采用矩形结构其A口,。

口

除尘设

处理气体量口

/

s

;

,

12

一

05

;一

修回日期,

2( ) 7 X

一

03,

一

09

9 6[作者简介」吕保和 (1 3

)男江苏盐城市人江苏大学副教授

2( ) 7 X

0期年第9卷第 1

5 4

移动床颗粒除尘器的设计,很好的文献

高度与宽度之间存在一个合适的比例关系宽度小则过滤床对气流的阻力小但除尘器的高度要加大,

,

,

。

若设进口高度为一般取3 5: l.

a

m

、

宽度为 b。

m

,

/则根据经验 a,

b

左右比较理想A=a

因此有2) (

川

ll一

d

,

2占二 3 5乙.

结合式 (l )式 (2 )可得 b二 (A/ 3 5 )’,、.

/

=

3 (Q/.

.

S V,

)’/,

/,’

(3 )(4 )

及。二

3 56.

二

(3 S Q/

v,

)

2 3.

除尘器旋风体直径

试验发现对于一定直径旋风体的移动式颗粒

,

床除尘器存在一个使除尘效率达到最大值的进口风速。

,

图1i g 1 F.

过滤床示意图e tc h

或者说当移动式颗粒床除尘器的旋风体直,

,

h T,

e

k s

m

f f n P o a

tr a七n g卜刃,

径与进口风速之间满足一定的关系时除尘器的效

d

=

(d

+

d:

)/ 2

率达到最大值Vl=;

。

这个关系可由对,

Ka l e n

的经验关系一

式进行修正后得到即(3 0 3 0 k即/ P;)Dp

O

.

0 2

‘

(b/

D

)

’’

/

(l

6/ D

)

(5 ),

0 2.

s颗粒过滤床的过滤风速耐 V在实践证明颗粒过滤床适宜的过滤风速 L一 s 0 5耐范围内颗粒滤料直径较大效率要

玖

—,

—

过滤床中径,

m;。

.

,

、

式中

矶拼p

—

除尘效率达到最大值时的进口风速1 1】’

求较低时取大值;颗粒滤料直径较小效率要求较高、

S

数—粉体尘颗粒密度岁一含尘气体密度岁一旋风体进宽度—旋风体直径—修正系数根据运行经验—根据前面选定的及计算的值p p,

气

动力粘性系k k,

,

kg,

/ m s

“

;

时取小值33 1。

。

m

;

主要性能参数计算阻力计算

。

m

,

;

吞

口

,

m;

由于移动式颗粒床除尘器是在旋风体内增加一个过滤层而构成所以其总阻力=,,

D

,

m;

么尸也可看作是由,

k,

,

,

k,

0 7.

一

0 9.

。

V

l

b

即可由 (5 )

旋风体阻力八尸与过滤层阻力叠加而成而过滤层:阻力又包含清洁过滤层阻力△尸和粉尘层阻力△尸3。

:

式计算出旋风体直径2 4.

D

值

。

即总阻力

△尸为十△

除尘器颗粒过滤床尺寸

尸=△尸:△,

凡

十

么凡

(7 )

在移动式颗粒床除尘器中颗粒过滤床是在内外两层同轴的圆筒状不锈钢滤网中填加砾石陶粒等颗粒滤料而构成如图,:分别为 d d、、

3 1 1. .

旋风体阻力的计算、

J旋风体的阻力八尸,

(P a )与进口风速旋风体结构有关可表示为么 p,

,

l

所示

。

令内外滤网直径。,

、

l=

如。,

。

/2研

(7

l)

,

过滤床的中径为,

d

式中若为旋风体阻力系数d二,

由于内滤网相当于旋风体的出气管考虑到颗粒过滤床厚度的影响一般取过滤床的中径为0 SD.

由于受颗粒床的影响旋风体中旋转气流的运动受到阻碍因而在有过滤床存在时旋风体内气流的旋转运动要比在普通旋风除尘器中弱阻力要有所降低。,,

。

这样在根据经验选取了过滤床厚度一

,

H

(根,

据除尘效率要求可在%即可计算出 d,、

15 0

m m

范围内选取 )后

因此可用公式若=

d

Z

。

16 k ZA/ d

过滤层的有效过滤高度可由过滤风速叭及处

{,.

(7 2 ).

计算

。

式中

,

kZ

为阻力修正系数一般取 0,,

8

一

。 9.

,

理气量口确定,

。

因为过滤床厚度与其直径相比较h可以近似按中径处的参数计算。

小所以有效高度则由 Q式中=

过滤层厚度大时取小值过滤层厚度小时取大值当需要保守估算总阻力时也可取k:=

。

1 0.

。

r 7

h玫可以得到 dh二

其余二

Q/

二

d

玖,

(6 )m;

参数同前得

。

h

将式 (7 2 )式代入 (7 1 )式并考虑到..

,

AV,

口

—

颗粒过滤床的有效高度

6 4

中国工程科学

移动床颗粒除尘器的设计,很好的文献

△p3 1 2..

,

二

sk Z a如。

/研

d

{

=

sk Z Q P

。

叭/ d}

(7

.

3)

清洁过滤层阻力的计算、

清洁过滤床阻力。

床除尘器中的旋风体与普通旋风除尘器相比没有上涡旋短路造成的效率下降二次效应 (被捕集粉,

,

△尸:

(P a )与过滤风速颗粒直径气体在过滤层中经、

尘的反混 )的影响也没有普通旋风除尘器大,,

过的路程以及气体性质等因素有关

提出的下式计算

[’]:

可通过 E r u g

n

但由于受到过滤层的阻碍移动

式颗粒床除尘器中气流的回旋运动较普通旋风除尘器弱因而颗粒的离心,

。

叭

=

0华 (15,,

+

1

.

P 5 7

。

K d )a K夕 (1D,

一 a

)d’

n,

7 (

.

4)

惯性力没有普通旋风除尘器大使得离心分离效果l‘综合起来旋风体的分级效率刀仍可采用旋’风除尘器的计算方法仁]

式中 a为颗粒的填充率与使用的颗粒的大小及形 D状有关可通过容积法测定; d为颗粒滤料的直径(m ); L为气体在过滤层中经过的路程 (m ),,,

较差

。

,

。

刀1‘二 l

一 ex

p一

[.

一

0 6 9 3 1 (d P*/ d s。 )‘‘’.

/

‘“

,

]

(s )。=

由于气流在旋风体内做回旋运动所以气流不是垂直穿过过滤床而是有一定的角度因此气体在过滤层中经过的路长实际上要比过滤层厚度稍1’大[。,

式中8 (.

,

n

=

l

一

(lp

0阶D 0

’ 4

) (刀2 5 3 )。一‘

“’

,

为速度分布

T为气体的温度 (K指数; ).

;

;心为粉尘粒径 (m )魂,

6’

根据选用不同的参数进行的计算结果表明,

,

径〔]; z r3 2 2.

阿

r 7=

。’住’。’彻叭)心/弓为旋风体的分割粒‘

‘

姚/ 2

,

为颗粒过滤层外滤网半径 (m ),、、

。

当进行保守计算时3 1 3. .

L

可取

1 3H.

。

计算颗粒过滤床的分级除尘效率,

含尘气,

粉尘层阻力的计算

粉尘层阻力,,

尸3△

a (P

)

流进人颗粒床后在扩散拦截惯性碰撞及重力等

是由附着在颗粒过滤层中的粉尘造成的其大小与

附着的粉尘量及粉尘的特性有关与过滤风速的大’:小也有关它们之间存在如下的关系[】。

效应的综合作用下部分粉尘被颗粒床分离分离 *’:的分级效率仇用下式计算[〕刀2 *二

1

一 ex一

p

{

一

L[a+

e (8 p

一

’+

2

.

30 5尺

P:扩

e

一

’/吕

)

+

P△

3

= a

哪玖,

(7,

.

5

)二

bR

,

+ e

stk

dG」}。

(9 )

式中0 1,

,

a

为附着粉尘的平均阻力一般情况下”

a

式中所述取L0 6

,

LL

为气体在过滤层中经过的路程 (m ),

如前,,

一

o r

而,,

kg

,

如已知粉尘的空隙率 e及粉尘的平a=

,

比过滤层厚度 H要大在保守计算时也可; a,

均粒径

d

p,

可由式

180

(l

一 e

)/ P

p

d p,,

二,

计算。

a

二em

H

6

,

。,

d

为与滤料种类有关的常数如对,.

值; m( )s。

二 c

L t为附着的粉尘负荷 (k岁m )其中为 V,,,

的玻璃球滤料分别为 6,

33 7,

,

7

.

1 16

x

lo,

,

进人滤层的气流含尘浓

度 (k留 m ),

t

为过滤时间,

11

.

563、

一

28

.

797、

;

e e d R S tk G为 e RE P e t t分别为 P,,,、

数尘粒雷诺数拦截数与尘粒直径有关3 2 3. .

t o S k

e s

数重力沉降参数都

、

,

显然粉尘层阻力不是固定不变的在一个清灰

。

周期内随过滤过程的进行阻力会不断增大力达到一定数值时就应该进行清灰,,,。

,

。

当阻,

计算总分级效率与总效率

由于移动式

)总分级效率 l

在串联情况下总分级效率、

,

刀

:

颗粒床除尘器的清灰过程可以在除尘过程中进行

与每级分级效率刀刀i、

l*

吼 *之间存在以下的关系:

对除尘过程基本没有影响因此粉尘层阻力的精确

=

1

一

(lp

一

刀,

;

) (l’/

一

刀2 1 )

(10 ) (sP。一

计算就显得不很重要

。

但旋风体阻力与清洁过滤床,,。

阻力应进行较为保守的计算否则所选除尘风机可

将式 (8 )式 (9 )代入式 (10 )得 i’刀*= 1一 e x p{一 0 6 9 3 1 (d/ d * )‘

‘“

)一

L[a

‘

+

能无法满足系统最低要求3 1 4. .

2

.

305尺

P;岔

e

一

,/

‘

)

+

6尺

一

,

+ e st k+

dG

} (川〕

移动式颗粒床除尘器总阻力4、.

将式 (7

.

3

)

、

2

)除尘器总除尘效率,

如果已知粉尘颗粒的

式 (7

.

)式 (7 5 )代人式 (7 )可得移动式颗粒床除,。

粒径分布规律则可根据总效率与分级效率的关系计算总效率:

尘器总阻力△尸,

从使用情况看该式能基本接近。

,

实际运行结果可以用来计算除尘系统总阻力并作为选用电机功率的依据3 2.

刀

=

乏刀 9*

11

(12 )

式中(% )

,

刀;

为移动式颗粒床除尘器的总除尘效率, i

除尘效率计算

g

为除尘器进口气流中粉尘粒径频率密度质。。

在计算除尘效率时同样可将移动式颗粒床除尘器看作由旋风体与颗粒过滤床二级串联的除尘器.

,

量分布 (% ),

式 (1 2 )没有考虑被捕集粉尘的捕尘作用,,,

实

。

因此除尘效率可采用以下的计算方法.

,

。

际上在除尘器开始工作时只有颗粒滤料起滤尘作用但当除尘器工作一段时间后其上附着有被捕集2( ) 7 X

3 2

1

计算旋风体的分级除尘效率

移动式颗粒

o期年第 9卷第 r

7 4

移动床颗粒除尘器的设计,很好的文献

的粉尘这些粉尘又会像颗粒滤料一样起一定的滤尘作用使除尘器的效率有所提高要比上式计算的结果稍高4。,。

,

进一步改进和优化还有待于更系统

深人地进行大量的实验研究参考文献〔们焦化厂粉尘污染治理的研究与设计课题组.

、

因此实际效率

,

。

结论移动式颗粒床除尘器是一种新型的除尘设备,,

.

焦化厂粉尘污染,

R〕江苏镇江江苏大学安全工程系治理的研究与设计〔:

19 9 5

它填补了除尘器家族的一个空白具有广阔的应用

【」吕保和焦化厂原煤破碎车间粉尘污染治理的研究与设计J〕 1业安全与防尘〔3..

2

.

前景

。

文章在分析比较移动式颗粒床除尘器与传,,

、

,

19 9 8

,

: (10 ) 8

一

10:,

统除尘器的基础上结合理论计算与实际运行试验能参数的设计计算方法,。,

【】林肇信大气污染控制工程〔〕北京高等教育出版社 19.

M

.

1.

提出了移动式颗粒床除尘器主要结构参数及主要性通过实践检验证明了该,。

4 J〕【」陈万金移动式颗粒床除尘器的除尘机理及其影响因素【

江苏理工大学学报.

,

19 9 5 1 6 ( 4,

)

:

58.

一

63:,

方法与实际情况的符合性良好能较好地满足工程实践的需要具有较好的实际应用价值当然它的,

5〕郝吉明大气污染控制工程〔 M〕北京高等教育出版社〔 2( ) 2 X

S tu d y

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8 4

中国工程科学