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老技术回顾-沉降室构造和设计要点

  沉降室由于其技术落后、耗材多、效率低,投资与所得的经济效益不协调,在除尘工程中现在已经不常用到。但是老的技术我们不能扔掉,我们在这里来回顾一下吧。
1、沉降室的构造和性能
  水平气流沉降室的构造主要是由室体、进气口、出气口和集灰斗组成。含尘气体在室体内缓慢流动,小粒借助自身重力作用被分离而捕集下来。
  为了提高沉降室的除尘效率,有的在室内加装一些垂直挡板,如图4-2所示。其目的,一方面是为了改变气流的运动方向,由于粉尘颗粒惯性较大,不能随同气体一起改变方向,撞到挡板上,失去继续飞扬的动能,沉降到下面的集灰斗中;另一方面是为了延长粉尘的通行路程,使它在重力作用下逐渐沉降下来。有的采用百叶窗形式代替挡板,效果更好;有的还将垂直挡板改为“人”字形挡板,如图4-3所示,使气体产生一些小股涡旋,尘粒受到离心力作用,与气体分开,并碰到室壁上和挡板上,使之沉降下来。

  对装有挡板的沉降室,气流速度可以提高到6~8m/s。
  多段降尘室设有多个室段,这样相对地降低了尘粒的沉降高度。
  沉降室的技术性能可按下述原则进行判定:
  ①沉降室内被处理气体速度(基本流速)越低,越有利于辅集细小的尘粒,但装置相对庞大;
  ②基本流速一定时,沉降室的纵深越长,则除尘效率也就越高,但不宜延长至10m以上;
  ③在气体入口处装设整流板,在沉降室内装设挡板,使沉降室内气流均匀化,增加惯性碰撞效应,有利于除尘效率的提高。
  综上所述.通常基本流速选定为1~2m/s,实用的捕集粉尘粒径为40μm以上,压力损失比较小,当气流温度为250~300℃,气体在沉降室人口和出口处的流速为 12~16m/s 沉降总阻力损失为100~120Pa。沉降室在许多情况下作为多级除尘器使用。
2、沉降室设计计算
  在实际沉降室设计中,通常用近似计算求得沉降室的主要结构尺寸。在近似计算中设烟气为水平均匀气流,并假设尘粒具有与烟气相同的速度。沉降室的结构尺寸就使烟尘通过沉降室长度 L 时的流速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(见下图)。为此,尘粒沉降到底部的时间应小于或等于烟气通过沉降室的时间。

  设烟气通过沉降室的时间为 t ,则  t=L/υ
式中   L------沉降室长度,m;
     u-------烟气流速,m/s;
  设尘粒沉降到底部的时间为ta ,则  ta =H/w
式中  H-------沉降室高度,m;
     w------尘粒沉降速度,m/s;
  由于尘粒通过沉降室截面的流速并不均匀,按上式求得的沉降室尺寸必须适当放大其长度的宽度。在调整沉降室主要尺寸时应切实注意沉降室的工作物性,当烟气流速v越小时,越能捕集微细灰粒;沉降室高度 H 越小,长度 L 越长,则除尘效率越高;沉降室内的烟气流速越均匀,则除尘效果越好。
   尘粒的沉降速度 w,可按下述说明近似地求得。设烟气中含有的尘粒为球形,粒往在1~100mm范围内,跟据斯托克司(Stokes)定律,尘粒在沉降时仅受到烟气的阻力。
式中 Fg--------尘粒的沉降力,N;
   Ds--------尘粒的当量直径,m;
   Pg--------尘粒的密度,kg/m3
   Pl--------烟气的密度,kg/m3
   g-------重力加速度,m/s2
式中 F---------烟气的阻力,N;
   μ--------烟气黏度,Pa·s;
   w--------灰粒的沉降速度,m/s。
   从公式可看出,当尘粒种类和直径以及烟气状态一定时,尘粒的沉降力Fg为一定值。在此情况下,灰粒由静止状态开始沉降时,由于沉降速度很小,所以当 F<Fg 时,尘粒呈等加速度沉降过程中下降速度不断增加,则烟气阻力F不断增加;当达到Fg=F时,尘粒的下降速度不再增加,而以等速度不断沉降,此速度则称为尘粒的沉降速度。
  将上式代人尘粒等速沉降的条件式 Fg=F,则
  移项整理后则可得到沉降速度wg为:
  做等速沉降的尘料直径可由上式反推求得:
式中 ds-------托克司粒径。
  在实际计算中有关参数还可按下述说明确定。
  (1) 尘牲的当量直径ds公式中尘粒是以球状粒子计算,但实际上尘粒为非球状粒子,故应按下式进行修正:
式中 d——形状不规则灰粒的粒径,m;
   ψ——形状修正系数,对于排烟中的尘粒可采用ψ=0.65。
  (2) 尘粒的密度对于一般烟煤、无烟煤燃烧后生成的尘粒,Pl=1500~l 600kg/m3,对于一般烟煤、无烟煤,Pl=2200~2300kg/m3
3、沉降室设计要点
  ①沉降室内烟气流速v,宜取0.4~1.0m/s。
  ②沉降室尺寸以矮、宽、长的原则布置为宜,若机降室过高,其上部的尘粒沉降到底部时间较长,烟尘往往未降到底部就被烟气带走。流通截面确定后,宽度增加,高度就可以降低;加长沉降室,可以使尘粒充分机降。
  ③沉降室内可适当设置挡墙板,(采用水平隔板降低室高度形成多层沉降室)以提高除尘效果。
  ④除尘工程设计中有时不可能按计算尺寸确定结构,而是视具体布置考虑。
  ⑤沉降在沉降室内的灰尘宜设计安装排除装置。
  ⑥沉降室一般只能捕集大于40~50mm的尘粒,而且除尘效率较低,故沉降室一般仅在除尘要求不高或多级除尘的初级除尘(预除尘)等场合被采用。
  ⑦沉降室可以根据烟气量、空间位置和效率要求设计成不同的构造及外形。
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