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老技術回顧-沉降室構造和設計要點

  沉降室由于其技術落後、耗材多、效率低,投資與所得的經濟效益不協調,在除塵工程中現在已經不常用到。但是老的技術我們不能扔掉,我們在這裡來回顧一下吧。
1、沉降室的構造和性能
  水平氣流沉降室的構造主要是由室體、進氣口、出氣口和集灰鬥組成。含塵氣體在室體内緩慢流動,小粒借助自身重力作用被分離而捕集下來。
  為了提高沉降室的除塵效率,有的在室内加裝一些垂直擋闆,如圖4-2所示。其目的,一方面是為了改變氣流的運動方向,由于粉塵顆粒慣性較大,不能随同氣體一起改變方向,撞到擋闆上,失去繼續飛揚的動能,沉降到下面的集灰鬥中;另一方面是為了延長粉塵的通行路程,使它在重力作用下逐漸沉降下來。有的采用百葉窗形式代替擋闆,效果更好;有的還将垂直擋闆改為“人”字形擋闆,如圖4-3所示,使氣體産生一些小股渦旋,塵粒受到離心力作用,與氣體分開,并碰到室壁上和擋闆上,使之沉降下來。

  對裝有擋闆的沉降室,氣流速度可以提高到6~8m/s。
  多段降塵室設有多個室段,這樣相對地降低了塵粒的沉降高度。
  沉降室的技術性能可按下述原則進行判定:
  ①沉降室内被處理氣體速度(基本流速)越低,越有利于輔集細小的塵粒,但裝置相對龐大;
  ②基本流速一定時,沉降室的縱深越長,則除塵效率也就越高,但不宜延長至10m以上;
  ③在氣體入口處裝設整流闆,在沉降室内裝設擋闆,使沉降室内氣流均勻化,增加慣性碰撞效應,有利于除塵效率的提高。
  綜上所述.通常基本流速選定為1~2m/s,實用的捕集粉塵粒徑為40μm以上,壓力損失比較小,當氣流溫度為250~300℃,氣體在沉降室人口和出口處的流速為 12~16m/s 沉降總阻力損失為100~120Pa。沉降室在許多情況下作為多級除塵器使用。
2、沉降室設計計算
  在實際沉降室設計中,通常用近似計算求得沉降室的主要結構尺寸。在近似計算中設煙氣為水平均勻氣流,并假設塵粒具有與煙氣相同的速度。沉降室的結構尺寸就使煙塵通過沉降室長度 L 時的流速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(見下圖)。為此,塵粒沉降到底部的時間應小于或等于煙氣通過沉降室的時間。

  設煙氣通過沉降室的時間為 t ,則  t=L/υ
式中   L------沉降室長度,m;
     u-------煙氣流速,m/s;
  設塵粒沉降到底部的時間為ta ,則  ta =H/w
式中  H-------沉降室高度,m;
     w------塵粒沉降速度,m/s;
  由于塵粒通過沉降室截面的流速并不均勻,按上式求得的沉降室尺寸必須适當放大其長度的寬度。在調整沉降室主要尺寸時應切實注意沉降室的工作物性,當煙氣流速v越小時,越能捕集微細灰粒;沉降室高度 H 越小,長度 L 越長,則除塵效率越高;沉降室内的煙氣流速越均勻,則除塵效果越好。
   塵粒的沉降速度 w,可按下述說明近似地求得。設煙氣中含有的塵粒為球形,粒往在1~100mm範圍内,跟據斯托克司(Stokes)定律,塵粒在沉降時僅受到煙氣的阻力。
式中 Fg--------塵粒的沉降力,N;
   Ds--------塵粒的當量直徑,m;
   Pg--------塵粒的密度,kg/m3
   Pl--------煙氣的密度,kg/m3
   g-------重力加速度,m/s2
式中 F---------煙氣的阻力,N;
   μ--------煙氣黏度,Pa·s;
   w--------灰粒的沉降速度,m/s。
   從公式可看出,當塵粒種類和直徑以及煙氣狀态一定時,塵粒的沉降力Fg為一定值。在此情況下,灰粒由靜止狀态開始沉降時,由于沉降速度很小,所以當 F<Fg 時,塵粒呈等加速度沉降過程中下降速度不斷增加,則煙氣阻力F不斷增加;當達到Fg=F時,塵粒的下降速度不再增加,而以等速度不斷沉降,此速度則稱為塵粒的沉降速度。
  将上式代人塵粒等速沉降的條件式 Fg=F,則
  移項整理後則可得到沉降速度wg為:
  做等速沉降的塵料直徑可由上式反推求得:
式中 ds-------托克司粒徑。
  在實際計算中有關參數還可按下述說明确定。
  (1) 塵牲的當量直徑ds公式中塵粒是以球狀粒子計算,但實際上塵粒為非球狀粒子,故應按下式進行修正:
式中 d——形狀不規則灰粒的粒徑,m;
   ψ——形狀修正系數,對于排煙中的塵粒可采用ψ=0.65。
  (2) 塵粒的密度對于一般煙煤、無煙煤燃燒後生成的塵粒,Pl=1500~l 600kg/m3,對于一般煙煤、無煙煤,Pl=2200~2300kg/m3
3、沉降室設計要點
  ①沉降室内煙氣流速v,宜取0.4~1.0m/s。
  ②沉降室尺寸以矮、寬、長的原則布置為宜,若機降室過高,其上部的塵粒沉降到底部時間較長,煙塵往往未降到底部就被煙氣帶走。流通截面确定後,寬度增加,高度就可以降低;加長沉降室,可以使塵粒充分機降。
  ③沉降室内可适當設置擋牆闆,(采用水平隔闆降低室高度形成多層沉降室)以提高除塵效果。
  ④除塵工程設計中有時不可能按計算尺寸确定結構,而是視具體布置考慮。
  ⑤沉降在沉降室内的灰塵宜設計安裝排除裝置。
  ⑥沉降室一般隻能捕集大于40~50mm的塵粒,而且除塵效率較低,故沉降室一般僅在除塵要求不高或多級除塵的初級除塵(預除塵)等場合被采用。
  ⑦沉降室可以根據煙氣量、空間位置和效率要求設計成不同的構造及外形。
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