ηx=1-e-axm
式中,右侧的1是相应于粒径为x的粉尘流入量,第二项是粉尘的散失比,即没有被收集,粒径为x的粉尘的分数粒径x的系数a与幂指数m是由粉尘及气体性质和运行状态所决定。
(3)除尘装置的除尘效果;指的是没有被除尘装置除下的烟尘量占进入除尘装置前烟尘量的百分比,一般用ε表示。
根据ε的定义可知:
ε=1-η
对于烟气除尘来说,可用ε值的大小来评价除尘装置的除尘效果的好坏。ε值愈小,说明除尘效果愈好;反之,ε值愈大,除尘效果愈不好。如在同一条件下处理同一种烟气,采用两个不同效率的除尘装置,一个η1=95%;另一个η2=90%。从它们的除尘效果来看,ε1=1-0.95=5%;ε2=1-0.9=10%,显然,后一个除尘装置没有被除掉的烟尘量比前一个高一倍,即效率为90%的除尘器的除尘效果比效率为95%的低一倍。
(4)多级除尘效率:当使用一级除尘装置达不到除尘要求时,近常将两个或两个以上的除尘装置串联起来使用,形成多级除尘装置。其效率用η总表示,可按下式计算:
η总=1-(1-η1)(1-η2)…(1-ηn)
式中η1、η2、η3…ηn分别为第1、2…n级除尘装置的单级效率。
例:串联使用两个除尘装置来净化烟气,其第一级效率η1=90%,第二级效率η2=80%,串联装置的总效率η总为:
η总=1-(1-0.9)-(1-0.8)=0.98
即,η总=98%
3)除尘装置的阻力降 除尘装置的阻力降有时称为压力降,通常用△P表示。它代表烟气经过除尘装置所消耗能量大小的一个主要指标。压力损失大的除尘装置,在工作时能量消耗就大,运转费用高。此外还直接关系到所需要的烟囱高度,以及在烟气净化流程中是否需要安装引送风机等。
除尘装置的阻力降的大小,不仅取决于设备的结构型式,而且与流体的流速有关。对同一型式的除尘设备,若经过的烟气流速不同,则其阻力降也不同,烟气流速愈小,其阻力降也愈大。除尘装置的阻力降可用下式表示:
式中,ξ——除尘装置的压力降(阻力)系数,它与除尘装置的型式、尺寸及烟气的运动状态有关,可根据实验和经验公式来确定。
w——烟气进口时的流速(米/秒);
g——重力加速度(g=9.8米/秒2)。
在需要计算除尘装置的阻力降时,可根据选用的装置型式及其工况,直接查阅有关文献所给出的公式进行计算。
3.除尘装置的工作原理和特性
由燃料及其他物质燃烧或以电能为热源加热等过程产生的烟尘,以及对固体物料破碎、筛分和输送等机械过程所产生的粉尘,都是以固态或液态的粒子存在于气体中,从气体中除去或收集这些固态或液态粒子的设备,称为除尘(集尘)装置,有时也叫除尘(集尘)器。
根据在除尘过程中是否采用润湿剂,除尘器的类型分为湿式除尘装置和干式除尘装置。
此外,根据除尘过程中的粒子分离原理,除尘装置又可分为以下几种类型:重力除尘装置;惯性力除尘装置;离心力除尘装置;洗涤式除尘装置;过滤式除尘装置;电除尘装置;声波除尘装置。
声波除尘装置,由于它的性能、费用、噪声等问题,实际应用不多,本书中予以从略。下面对其他各类除尘装置的工作原现和性能作简单介绍。
1)重力除尘装置 重力除尘装置是使含尘气体中的尘粒借助重力作用使之沉降,并将其分离捕集的装置。
重力除尘装置有单层沉降室或多层沉降室。
设想进入水平式沉降室的含尘气流为理想流动状态,即在气流流动方向上,尘粒和气流具有同一速度;气流的流速在沉降室横截面上是均匀的;气流在沉降室内为层流流动,而且尘粒在沉降时不受涡流干扰,在此情况下,某一尘粒A的重力沉降轨迹如图6-11所示。尘粒沉降点A′的位置与流体的流动状态、尘粒的大小及其在气流中的自由沉降速度等因素有关。当粒径d在100-3μm时 ,其自由沉降速度(或称分离速度)Ug可由斯托克斯式计算:
式中:Ug为尘粒的自由沉降速皮(分离速度)(m/s);
d为尘粒的粒径(米3);
ρs为尘粒的密度(公斤/米3);
ρ为气体的密度(公斤/米3);
g为重力加速度(9.8米/秒2);
μ为气体的粘度(公斤/分、秒)。
由上式可以看出尘粒的自由沉降速度Ug与粒径d的平方成正比。粒径愈小,则沉降速度Ug就愈小,因而,使尘粒落下同样h高度时所需的时间就长,水平移动距离就要增大。若移动距离超过L时,则颗粒将要降落到室外,因此,处理细颗粒烟尘时,为提高除尘效率就要降低进入沉降室的气流速度U0或沉降高度h。欲使h减小可在沉降室内沿高度上加隔板,即把单层沉降室改为多层沉降室。图6-12为单层沉降室和多层沉降室的简图。总之,可通过降低U0和h或增加沉降室长度L来提高细小尘粒的分离效率。