各种除尘器的结构及工作原理

近年来，随着经济的迅速发展，以原煤为燃料的锅炉增加很多，燃煤锅炉排放的大气污染物对周围环境造成很大危害，然而减少或降低燃煤锅炉排放污染物的主要途径是与锅炉相配套的各类消烟除尘器，而除尘器的性能和效率是决定一台锅炉对周围环境造成危害程度的关键所在。

除尘器可分为两大类：①干式除尘器：惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。②湿式除尘器：包括又喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前常见的运用*多的是旋风分离器、静电除尘器与布袋除尘器。

下面对各种除尘器做简要介绍：

一、干式除尘器

干式除尘器不需要用水作为除尘介质，占所有除尘系统的90%以上。干式除尘器特点：使用范围广，大多数除尘对象都可以使用干式除尘器，特别是对于大型集中除尘系统而言;粉尘排出的状态为干粉状，有利于集中处理和综合利用。其缺点是：不能去除气体中的有毒、有害成分;处理不当时容易造成二次扬尘。需要注意的是：处理相对湿度高的含尘气体或高温气体时，需采取防结露撒旦施，否则易产生粉尘黏结、堵塞管道的现象。湿式除尘器，用水作为净化介质。

1. 重力除尘器

重力除尘器除尘原理是突然降低气流流速和改变流向，较大颗粒的灰尘在重力和惯性力作用下，与气分离，沉降到除尘器锥底部分。属于粗除尘。重力除尘器上部设遮断阀，电动卷扬开启，重力除尘器下部设排灰装置。重力除尘器是借助于粉尘的重力沉降，将粉尘从气体中分离出来的设备。粉尘靠重力沉降的过程是烟气从水平方向进入重力沉降设备，在重力的作用下，粉尘粒子逐渐沉降下来，而气体沿水平方向继续前进，从而达到除尘的目的。

原理：利用粉尘与气体的比重不同的原理，使扬尘靠本身的重力从气体中自然沉降下来的净化设备，通常称为沉降室。它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备，只能用于粗净化。重力降尘室的工作流程：含尘气体从一侧以水平方向的均匀速度V进入沉降室，尘粒以沉降速度V0独立沉降，运行t时间后，使尘粒沉降于室底。净化后的气体，从另一侧出口排出。

2. 惯性除尘器

惯性除尘器也叫惰性除尘器。是使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，利用惯性力分离并捕集粉尘的除尘设备。惯性除尘器亦称惰性除尘器。由于运动气流中尘粒与气体具有不同的惯性力，含尘气体急转弯或者与某种障碍物碰撞时，尘粒的运动轨迹将分离出来使气体得以净化的设备称为惯性除尘器或惰性除尘器。惯性除尘器分为碰撞式和回转式两种。前者是沿气流方向装设一道或多道挡板，含尘气体碰撞到挡板上使尘粒从气体中分离出来。显然，气体在撞到挡板之前速度越高，碰撞后越低，则携带的粉尘越少，除尘效率越高。后者是使含尘气体多次改变方向，在转向过程中把粉尘分离出来。气体转向的曲率半径越小。转向速度越多，则除尘效率越高。

工作原理：利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同，将粉尘从气体中分离出来。一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物，使气流的方向急剧改变。此时粉尘由于惯性力比气体大得多，尘粒便脱离气流而被分离出来，得到净化的气体在急剧改变方向后排出。

这种设备结构简单，阻力较小，但除尘效率不高，这一类设备适用于大颗粒(20μm以上)的干性颗粒。

类型

1碰撞式

碰撞式惯性除尘器的特点是：用一个或几个挡板阻挡气流直线前进，在气流快速转向时，粉尘颗粒在惯性力作用下从气流中分离出来;碰撞式惯性除尘器对气流的阻力较小，但除尘效率也较低;与重力除尘器不同，碰撞式惯性除尘器要求较高的气流速度，约18~20m/s，气流基本上处于紊流状态。

2回流式

回流式惯性除尘器的特点是：把进气流用挡板分割成小股气流。为了使任意一股气流都有相同的较小回转半径和较大回转角，可以采用各种百叶挡板结构。

百叶挡板能提高气流急剧转折前的速度，有效地提高分离效率。但速度不宜过高，否则会引起已捕集的颗粒粉尘的二次飞扬，所以一般都选用12-15m/s的气流速度。

百叶挡板的尺寸对分离效率也有一定影响，一般选用的挡板长度(沿气流方向)为20mm左右;挡板之间的距离约为3~6mm;挡板的安装斜角(与铅垂线夹角)为30°左右，使气流回转角为150°左右。

3钟罩式

钟罩式惯性除尘器结构简单，阻力小，不需要引风机，并可直接安装在排气筒或风管上。但这种除尘器的除尘效率较底，一般仅为50%左右。

钟罩式除尘器主要是利用碰撞和气流急速转向，使部分尘粒产生重力沉降原理设计的。当含尘烟气由长烟管进入大截面的沉降室前，由于锥形隔烟罩的阻挡而急速改变流向，同时因为截面扩大烟气流速锐减，从而有部分烟尘受重力作用而沉降分离出来。分离出来的尘粒由沉降室下部排灰口排出。净化后的烟气由沉降室上部的烟管排入大气。4百叶沉降式

百叶沉降式除尘器适用于小型立式锅炉，可直接安装在钢板卷制的烟囱上，对于粗大尘粒其除尘效率一般可达60%左右。百叶窗式惯性除尘器由百叶窗式拦灰栅和旋风除尘器组成，其中的百叶窗式拦灰栅主要浓缩粉尘颗粒的作用，有圆锥形和“V”形两种形式。百叶窗式惯性除尘器也是利用气流突然改变方向，使颗粒粉尘在惯性力作用下与气体分离。当含尘气体进入百叶窗式拦灰栏1后，绝大部分气体通过拦灰栅叶片间的缝隙进入管道，并排入大气。这部分气体因突然改变方向，而与颗粒粉尘分离，得到了净化。颗粒粉尘由于惯性作用仍按原方向向前移动。绕过拦灰栅得到净化的气体一般占总气体量的90%，另含有浓缩了颗粒粉尘的10%气体进入粗粒去除室3，依靠惯性作用去除，然后再进入旋风除尘器与去除细微的粉尘(如果排气量不大或排尘浓度不高，也可以取消粗粒去除室，使气体直接进入旋风除尘器除尘)被处理的10%气体可通过风机2使其回到拦灰栅内，也可直接排入大气。

3.旋风分离器

工作原理:旋风除尘器的工作原理如下图所示，含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。

应用范围及特点：旋风除尘器适用于净化大于5~10微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较低(80~160毫米水柱)的净化设备，旋风除尘器在净化设备中应用得*为广泛。

4. 布袋除尘器

工作原理：

⑴ 重力沉降作用——含尘气体进入布袋除尘器时，颗粒大、比重大的粉尘，在重力作用下沉降下来，这和沉降室的作用完全相同。

⑵ 筛滤作用——当粉尘的颗粒直径较滤料的纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大时，粉尘在气流通过时即被阻留下来，此即称为筛滤作用。当滤料上积存粉尘增多时，这种作用就比较显著起来。

⑶ 惯性力作用——气流通过滤料时，可绕纤维而过，而较大的粉尘颗粒zai惯性力的作用下，仍按原方向运动，遂与滤料相撞而被捕获。⑷ 热运动作用——质轻体小的粉尘(1微米以下)，随气流运动，非常接近于气流流线，能绕过纤维。但它们在受到作热运动(即布朗运动)的气体分子的碰撞之后，便改变原来的运动方向，这就增加了粉尘与纤维的接触机会，使粉尘能够被捕获。当滤料纤维直径越细，空隙率越小、其捕获率就越高，所以越有利于除尘。

袋式除尘器很久以前就已广泛应用于各个工业部门中，用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物，捕获粉尘微粒可达0.1微米。但是，当用它处理含有水蒸汽的气体时，应避免出现结露问题。袋式除尘器具有很高的净化效率，就是捕集细微的粉尘效率也可达99%以上，而且其效率比高。

5. 静电除尘器

静电除尘器的工作原理：含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外。

运用范围水泥、化肥、等行业各种磨机，破碎点下料口，包装机及烘干机和各种相相似的分散源处置。

6、防爆除尘器

由于铝粉爆炸性粉尘在一定的浓度下，在遇到火花或静电的状况下很有可能发作爆炸或熄灭。

由于铝粉爆炸，*关键的要素是铝粉浓度，控制铝粉爆炸*有效的方法，就是控制铝粉的浓度。而该设备控制铝粉浓度的工具是除尘器，只需抛丸机除尘器的工作状态良好，除尘效果好，整个抛丸清算机设备的铝粉浓度就不会升高。因而保证除尘用具良好的除尘效果，是该设备能否正常运转的关键。除尘效果的优劣主要取决于过滤资料，当过滤资料梗塞时除尘效果就会大大降低。当过滤资料的通风及过滤状况良好时，除尘器的静压室和动压室的压差会稳定在一个固定的范围内，因而控制除尘器的压差是控制除尘器工作状态的*有效的方法。基于此点，迪砂公司创造了防爆的除尘器，主要做法是将压差控制仪，装置在抛丸清算机除尘器左近没有震动的中央，当抛丸机除尘器工作一段时间梗塞时，该仪器所检测的压差值就会发作变化，当检测值超出设定上下限时，压差控制仪就会控制除尘器的滤袋的清洁机构工作，如震打或反吹机构将除尘器滤材外表的灰尘去除，以保证除尘用具有良好的工作状态。当自动清洁仍不能满足请求时，压差控制仪会控制报警器报警，并控制设备自动关闭，以防不测。

7、电除尘器

电除尘器树立在电除尘器和尘源控制办法的根底之上，是处理小分散扬尘点除尘的新途径。它应用消费设备的排风管或密闭罩作为极板，在罩或管内安设放电极，接上高压电源而构成电场。含尘气体经过电场时，粉尘在电场力作用下汇集在罩或管壁上，净化后的气体经过排风管排出。清灰靠人工振打或自重零落。特别适合于破碎、筛分车间和烧结输料皮带等分散扬尘点以及矿井巷道、小型锅炉的烟尘净化。简易式电除尘器虽然方式较多，但归结起来有罩式、管式和敞开式三种。

电除尘器除尘过程

根据目前国内常见的电除尘器型式可概略地分为以下几类：按气流方向分为立式和卧式，按沉淀极极型式分为板式和管式，按沉淀极板上粉尘的清除方法分为干式湿式等。

二、湿式除尘器

除尘器的种类繁多,结构形式不同,除尘效果不一。湿式除尘器俗称“水除尘器”，它是使含尘气体与液体(一般为水)密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使颗粒增大的装置。其主要除尘工作原理是：在除尘器中气体与液体的接触方式有两种，与预先分散(雾化或水膜)的液体(一般为水)接触，或是气体冲击(液体)层时鼓泡，以形成细小水滴或水磨。对于1μm以上尘粒而言，尘粒与水滴碰撞效率取决于粒子的惯性。当气体与水滴有相对运动时，由于水滴的环绕气膜作用，当气体接近水滴时，气体流线将绕过水滴而改变流向，运动轨迹由直线变为曲线，而粒径大和密度大的尘粒则力图保持原来的流线而与水滴相撞，尘粒与水滴相碰状接触后凝聚为大颗粒，并被水流带走，显然，与含尘气体的接触面积越多(水滴直径越小，水滴越多)，碰撞凝集效率越高;当尘粒的密度、粒径以及相对速度越大，碰撞凝集效率越高;气体的黏性、水滴直径以及水的表面张力越大，碰撞凝集效果越底;当气体中含有冷凝性物质(主要是水分)时，由于含尘气体经过洗涤后可能达到露点以下，使冷凝物质以尘粒为核心凝结，并覆盖于其表面上。当处理高温气体(尤其是含疏水性粉尘)时，可预先加湿含尘气体或喷入蒸汽，提高净化效率。

1、喷淋塔洗涤器

在逆流式喷雾塔中，含尘气体向上运动，液滴由喷嘴喷出向下运动。因液滴和颗粒之间的惯性碰撞、拦截和凝聚等作用，使较大的的粒子被液滴捕集。喷雾塔具有结构简单、压力损失小、操作稳定等特点，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的颗粒。

2、文丘里洗涤器

主要由文丘里管(有收缩管、喉管和扩大管三部分)和旋风分离器组成。工作原理：含灰尘的气体进入收缩管，流速沿管逐渐增大。水或其他液体由喉管处喷入，被高速气流所撞击而雾化。气体中的尘粒与液滴接触而被润滑。进入扩大管后，流速逐渐减小，尘粒互相粘合，使颗粒增大而易除去。*后进入旋风分离器，由于离心力的作用，水与润滑的尘粒被抛至分离器的内壁上并向下流出器外，净制后的气体则由分离器的中央管排出。其优点是结构简单，除尘效率高。缺点是阻力大，不能用于净制不容许与液体接触的气体。除除尘外，还有降温作用。3、冲击式除尘器

冲击式水浴除尘器用于工业废气中那些湿度大、排放量大，含尘量大的气体有良好的净化除尘。特别适用于于净化非纤维性、无腐蚀性的、温度不高于300℃的含尘气体。在用于具有粘性的生石灰运输系统中的除尘能获得很好的效果。从锅炉里出来的烟气从收尘器进口进入，并以相当高的速度冲击水面，其中大部分尘粒由于重量加大或与水黏附后边留在水中，此阶段为冲击阶段，在此阶段产生后，水面因气体的运动而形成一抛物线形的水滴、水雾和泡沫区域，含尘气体在此区域内又进一步水滴水雾净化。此为淋水浴阶段。又因为进入设备时，烟气的温度很高，筒体内在烟气的冲击下形成水雾，尘粒在改变方向，向上运动时，又被水雾进一步净化，此阶段为雾化除尘。通过以上三种方式净化后，干净的气体从冲击式冲击水浴脱硫除尘器的出口处进入烟囱。

4、水膜除尘器

利用含尘气体冲击除尘器内壁或其他特殊构件上用某种方法造成的水膜，使粉尘被水膜捕获，气体得到净化，这类净化设备叫做水膜除尘器。包括冲击水膜、惰性(百叶)水膜和离心水膜除尘器等多种。

水膜除尘器工作原理是：含尘气体由筒体下部顺切向引入，旋转上升，尘粒受离心力作用而被分离，抛向筒体内壁，被筒体内壁流动的水膜层所吸附，随水流到底部锥体，经排尘口卸出。水膜层的形成是由布置在筒体的上部几个喷嘴、将水顺切向喷至器壁。这样，在筒体内壁始终覆盖一层旋转向下流动的很薄水膜，达到提高除尘效果的目的。这种湿式除尘器结构简单，金属耗量小，耗水量小。其缺点是高度较大，布置困难，并且在实际运行中发现有带水现象。

5、泡沫除尘器

工作原理：含尘气体由进气口进入下部筒体，急剧翻转向上，较大的尘粒由于惯性作用，从气流中分离出来落入下部锥体。向上运动的气流与从进水口进入的水，经筛板相碰撞，部分尘粒被水带走。气流通过筛板上的小孔时，气水充分接触，在筛板上形成沸腾状的泡沫层，尘粒绝大部分被洗涤。净化后的气体经挡水板除去水雾，经排气口排出。泡沫抑尘与其它湿式抑尘方式相比，用水量可减少50%～80%，抑尘效率比喷雾洒水提高3～5倍。泡沫抑尘具有特点泡沫能够无空隙地覆盖尘源，从根本上阻止粉尘向外扩散;液体形成泡沫后，总体积和总表面积大幅度增大，增加了与粉尘的碰撞效率，净化井下采掘面的工作环境;泡沫的液膜中含有特制的添加剂，能迅速改变粉尘的湿润性能，增加粉尘被湿润的速度;泡沫具有很好的粘性，粉尘和泡沫接触后会迅速被泡沫黏附。抑制掘进机截齿和煤岩作用产生的火花，杜绝由此产生的瓦斯和煤尘爆炸事故。耗水量小，避免了水雾除尘耗水量大而引起的综掘机沉陷，提高了工作效率。除尘效率高，大力改善了掘进机司机的视线，消除由此带来的安全隐患，并提高了断面质量和生产效率。

6. 高温陶瓷除尘器：

对于燃煤联合循环发电系统(IGCC)，发展既能满足燃气轮机要求同时又能满足环境保护要求的高温燃气净化系统是非常重要的，它是燃煤联合循环发电技术真正商用化的*关键技术之一。高温陶瓷过滤器，目前被普遍认为是*有前途的高温除尘设备。陶瓷过滤器对高温燃气中的粉尘进行过滤于用砂砾层(颗粒层除尘器)或纤维层(布袋除尘器)对气体净化都基于同一过滤理论。

陶瓷过滤器的过滤元件目前普遍采用高密度材料，制成的陶瓷过滤元件主要有棒式、管事、交叉流式三种。下图为一种交叉流式陶瓷过滤器元件，它由薄的多空陶瓷板组成，通过烧结形成带有通道的肋状整体。含尘气体从短通道端进入过滤器，然后在每个通道过滤后进入通道较长的清洁气体端，清洁气体通道的一端封死是清洁气体流入清洁气体汇集箱，短通道内所捕集的尘粒通过反向脉冲气流定期清除。