大气污染控制技术：惯性除尘器及应用

惯性除尘器（inertial dust collector）是利用粉尘的惯性将粉尘从气体中分离出来的除尘装置。它包括重力沉降室、挡板式除尘器和旋风除尘器等，其特点是结构简单、成本低廉、运行维修方便，但净化效率不高，属于低效除尘器，在多级除尘系统中作为初级除尘。

（一）重力沉降室

1.重力沉降室的工作原理

重力沉降室（settling chamber）是利用尘粒与气体的密度不同，通过重力作用使尘粒从气流中自然沉降分离的除尘设备。

当含尘气体进入重力沉降室后，由于突然扩大了过流面积，而使气体流速迅速下降，在流经沉降室的过程中，较大的尘粒在自身重力作用下缓慢向灰斗沉降，而气体则沿水平方向继续前进，从而达到除尘的目的。

（二）挡板式除尘器

挡板式除尘器（dust collector）是使含尘气体与挡板撞击或急剧改变气流方向，利用惯性力分离并捕集粉尘的除尘设备。

挡板式除尘器分为碰撞式和回转式两种。碰撞式除尘器一般是在气流流动的通道内增设挡板构成的，当含尘气流流经挡板时，尘粒借助惯性力撞击在挡板上，失去动能后的尘粒在重力的作用下沿挡板下落，进入灰斗中。挡板可以是单级，也可以是多级。多级挡板交错布置，一般可设置3～6排。在实际工作中多采用多级式，目的是增加撞击的机会，以提高除尘效率。

回转式除尘器又分为弯管型、百叶窗型和多层隔板塔型三种。它使含尘气体多次改变运动方向，在转向过程中把粉尘分离出来。

若含尘气体在冲击或改变方向前的速度愈高，方向转变的曲率半径愈小，转变次数愈多，则净化效率愈高，但其阻力也愈大。挡板式除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物粉尘具有较高的除尘效率，对于黏结性和纤维性粉尘，易堵塞，不宜采用。

挡板式除尘器结构简单，其除尘效率虽然比重力除尘室要高，但由于气流方向转变次数有限，净化效率也不会很高，多用于一级除尘或高效除尘器的前级除尘，以捕集10～20μm以上的粗尘粒，压力损失为100～1000Pa，除尘效率为40%～70%。

（三）旋风除尘器

旋风除尘器（cyclone dust separator）是利用气流在旋转运动中产生的离心力来清除气流中尘粒的设备。旋风除尘器具有结构简单，制造容易，造价和运行费较低，适用于捕集粒径5μm以上的粉尘，除尘效率80%～90%，在工业部门有着广泛的应用。对除尘效果要求不太高的场所，旋风除尘器应用非常普遍，而对除尘效果要求较高的场所，常把它作为多级除尘系统的第一级。(www.xing528.com)

1.旋风除尘器的工作原理

旋风除尘器由进气管、筒体、锥体和排气管组成。排气管插入外圆筒形成内圆筒，进气管与简体相切，简体下部是锥体，锥体下部是集尘室。含尘气体由除尘器入口沿切线方向进入后，沿外壁由上向下作旋转运动，这股向下旋转的气流称为外旋流。旋转下降的外旋流因受锥体收缩的影响渐渐向中心汇集，到达锥体底部后，转而向上旋转，形成一股自下而上的旋转气流，这股旋转向上的气流称为内旋流。向下的外旋流和向上的内旋流的旋转方向是相同的。气流做旋转运动时，尘粒在离心力的作用下向外壁移动，到达外壁的粉尘在下旋气流和重力的共同作用下沿壁面落入集尘室。

2.旋风除尘器的除尘效率

当含尘气体进入旋风除尘器形成外旋流时，处于气流中的尘粒会同时受到离心力和向心力的作用。离心力的大小与粉尘的粒径有关，粒径越大，粉尘获得的离心力越大。因此，在其他条件一定的情况下，必定有一个临界粒径dc，当粉尘的粒径大于临界粒径时，粉尘受到的离心力大于向心力，尘粒被推至外壁面而被分离。相反，当粉尘的粒径小于临界粒径时，粉尘受到的离心力小于所受到的向心力，尘粒被推入上升的内旋涡中，在轴向气流的作用下，随着气体排出除尘器。对于粒径等于临界粒径的尘粒，由于所受的离心力和所受的向心力相等，它将在内、外旋涡的交界面上旋转。在各种随机因素的影响下，或被分离排除或被内旋涡随气体带出，其概率均为50%。把能够被旋风除尘器除掉50%的尘粒粒径称为分割粒径，用dc表示。显然，dc越小，除尘器的除尘效率越高。

一般情况，当尘粒的密度越大，气体进口的切向速度越大，排出管直径越小，除尘器的分割粒径越小，除尘效率也就越高。

3.影响旋风除尘器性能的因素

影响除尘器性能的主要因素包括除尘器的人口和排气口形式、比例尺寸、除尘器底部的严密性、进口风速和粉尘的物理性质等。

4.常见旋风除尘器的结构和性能

旋风除尘器的结构形式很多，按进气方式不同可分为轴向进入式和切向进入式；按气流组织不同可分为旁路式、直流式、平旋式、旋流式等；另外，还可分为单管、双管和多管组合式旋风除尘器。

旋风除尘器的型号名称也很多，如XLT型、XLP型、XLK型、XZT型等。旋风除尘器的命名方法是：第一个字母X表示旋风除尘器，第二、三个字母表示结构特点为主，有时也用来表示工作原理。用来表示结构特点的字母有L（立式）、P（旁路式）、W（卧式）、C（长筒式）和T（筒式）等，用来表示工作原理的字母有P（平旋）、K（扩散）、Z（直流）、G（多管）等。个别情况需要第四位表示不同用途时，可用斜线隔开，后加第四位。例如同一形式的除尘器，本来用于一般工业通风除尘，后经部分改造而用于锅炉烟气除尘时，则可用斜线后加“G”字母的办法以示区别，但原为锅炉烟气设计的除尘器不必再加斜线及第四位字母。

另外，根据在系统中安装位置的不同分为吸入式（X型）和压入式（Y型）；根据进入气流方向的不同分为S型和N型，从除尘器的顶部看，进入气流按顺时针旋转者为S型，逆时针旋转者为N型。