粉体工程分离与分离设备.docx

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粉体工程分离与分离设备

幻灯片1

第5部分

分离与分离设备

幻灯片2

分离

固气分离

按颗粒物性分离

固一液分离

幻灯片3

一、固气分离

概念

旋风收尘器

过滤分离

静电吸附

惯性式收尘

幻灯片4

概念

固气分离是分离捕集悬浮于气体中的固体颗粒或烟雾的操作，由于发展成以收尘为使用

目的，往往称为收尘装置。

收尘系统（图7.29）由装设在扬尘点的洗尘罩、管道、收

尘装置和风机等组成。

；■處右收I：

jdat电收T.威氏

收I:

幻灯片5旋风收尘器

尾气的回收；也用于超细粉体的初步分离，以减少气溶胶中固体含量，为随后的过滤分

离减轻压力。

工作原理：

旋风收尘器是利用含尘气体高速旋转产生的惯性离心力而使尘粒与气体分离的设备。

与旋风分级原理基本一致。

幻灯片6

速度分布

旋风收尘器内旋流质点的切向速度分布可用旋涡方程式来表示：

Vtrn=K

Vt—旋流质点的切向速度

r—旋流质点与轴心的距离

K—常数n—指数n=1自由旋涡；n接近于1为准自由旋涡；n=-1为强制旋涡

tSi6-6-隸乂畋H生内向忧盘廈及压聲分布

幻灯片7

速度分布

排气管直径0.65倍的圆周上速度最大，作分界线。

内旋流为强制旋流，Vt=Kr，K=角速度

核心气流以外气流为准自由旋涡Vt=Kr-n

n=0.5—0.8,大型旋风收尘器n接近1，形成近于自由蜗旋的气流，同一收尘器内，随着圆锥下降，n值也一般减少.

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压强分布

径向压强分布曲线似抛物线状。

筒壁漏，含尘气体喷出；灰仓漏，外界空气吸入收尘器。

实际情况更加复杂，二次旋流，短路气流及散乱涡流等。

幻灯片9

性质与优缺点

根据径向沉降速度公式，可人为控制圆周速度和器筒半径，获得离心沉降速度uOr，较

重力沉降速度大很多倍。

与沉降室相比，旋风收尘器可以做到小型和高效率，但能量消耗相应要增加。

作初级收

尘器使用。

优缺点：

结构简单，10以上。

流体阻力大。

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旋风收尘器分类

按气体旋转方向：

左旋（N型）逆时针旋转和右旋（S型）顺时针旋转。

按进气方向：

切向进气，蜗壳切向进气，轴向进气

规格：

用筒体直径的分米数表示，如CLT/A-4.0型旋风收尘器（XS）,可知直径为400mm,

水平出风，右旋转CLT/A型旋风收尘器。

切向进气口蜗壳切向谨气口轴向进气口

幻灯片11

它通常与前期的旋风分离、原理是采用一种特殊的、

过滤分离

离心分离等装置组合使用，用于最后的极细粉体的捕集。

其

分布有大量具有一定尺寸微孔的布、纸、复合片材或板材或多

孔陶瓷，加工成袋或管，使含有超细微粒的气溶胶通过这些过滤装置，其中气体通过微

孔溢出，而固体则被阻挡，沉积而被分离出。

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袋式收尘器

幻灯片13

袋式收尘器一机理

袋式收尘器是一种利用多孔纤维滤袋将气体中的粉尘过滤出来的收尘设备。

大于网孔尘

粒，小于滤布孔径的尘粒。

惯性作用，扩散与静电作用尘粒与滤布间隙，纤维碰撞而粘附于滤布缝隙间。

滤布表面及内部粉尘搭拱堆积，初次粉尘粘附层也是过滤介质，显著

地改善了过滤作用，使气体中粉尘几乎全部被捕集下来。

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袋式收尘器一粉尘层与压力损失

滤布阻力增加，为保证处理能力和效率，定期清理滤布的粉尘层，由于滤布绒衣的支承

作用，滤布上粉尘的初层仍然残留下来成为滤布外的第二过滤介质，所以清灰后收尘效

率几乎没有降低。

压力损失与气体的过滤速度和粘度成正比，滤袋本身阻力较小，在堆

积的粉尘层刚坠落时，阻力迅速减小，随着粉尘的重新堆积，几乎按直线增大。

幻灯片15

袋式收尘器一阻力

过滤的阻力与滤袋的材质、滤袋的收尘量、气体含尘浓度、过滤速度及清灰周期等因素

有关，含尘浓度一般要求在0.2-10g/m3范围，当需要处理高浓度含尘气体，一般要在袋式收尘器之前，先用惯性收尘器或其它收尘器进行初级收尘。

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袋式收尘器一过滤速度

过滤速度与滤袋材质、清灰方式、含尘浓度、湿度、粉尘颗粒组成等相关，其中含尘浓度和滤袋的过滤风速为影响袋式收尘器的主要因素。

在一定的过滤阻力下，滤袋的收尘效率随着过滤风速的增加而逐渐下降。

因而各种袋式

收尘器都规定了允许的气体含尘浓度和一定的过滤风速范围。

幻灯片17

袋式收尘器一滤布

滤布有毛织滤布和化学纤维滤布，还进行起绒和缩绒处理，所以在滤布表面有相互交错

的纤维绒毛和覆盖层，有些甚至采用没有经纬线的毛毡滤布。

天然纤维（棉布、蚕丝、羊毛等）、合成纤维（尼龙、涤纶等）、无机纤维（玻璃纤维等）及几种纤维的混合织品，各种滤布均有优缺点。

应根据含尘气体性质（湿度、温度、含尘粒度及化学性质）和清灰机构型式等具体情况来选择应用。

幻灯片18

袋式收尘器一滤布性能

均匀致密，一定孔径20-50，表面绒毛孔5-10，具有一定透气性和抗拉、抗剪的

机械强度。

流体阻力要小。

当处理高温气体或含腐蚀性介质的气体时，还要求具有良好

的耐热和耐腐蚀性能，才能延长使用寿命，保持较高的收尘效率。

滤布表面经芳香族有机硅、聚四氟乙烯、石墨等处理，能显著改善其物理性能及抗腐蚀性能。

如有机硅处理后，提高耐磨性，还提高柔软性，吸湿率降低，表面光滑易于清灰，延长

使用寿命，

聚四氟乙烯和石墨处理后，提高耐热性，防腐蚀性能也明显提高。

幻灯片19

袋式收尘器一滤袋

主要有圆形和扁形两种。

扁形：

排列紧凑，体积小，但滤袋流体阻力大，使用寿命短，检修不便。

圆形：

常用，受力均匀，支架连接简介。

幻灯片20

袋式收尘器一清灰方式

机理：

清灰机构是一个重要部分。

操作，滤袋内壁的积灰如不及时清除，则随着时间的增加，粉尘层加厚，滤袋阻力增加，风机风量也下降，妨碍了收尘器的正常工作，故袋式收尘器必须进行定期清灰进行过滤，有一定清灰周期，控制最高过滤阻力在一定数

值。

清灰方式分为：

机械振打和气体反吹

幻灯片21

袋式收尘器一清灰方式

利用机械的振动来抖落滤袋上粉尘，又有人工振打和机械自动振打，振打方向有水平或

垂直方向。

用气体（空气，加热后的空气或高压的压缩空气）从滤袋的粉尘粘附面相反方向往滤袋

股风或抽风，使粉尘脱落。

又可分真空反抽风式，气环鼓风反吹式，脉冲式反吹式。

按清灰机械进行方式可分为间歇式和连续式两类。

幻灯片22

袋式收尘器一类型与构造

按滤袋形式分为：

扁袋式收尘器和圆形袋式收尘器

按流入气流形式分为：

正压鼓入式和负压抽吸式

按清灰方式分为：

机械振打袋式收尘器、气环反吹风袋式收尘器和脉冲袋式收尘器。

幻灯片23

静电收尘

其原理是当气溶胶通过某一特定静电场时，微粒被吸附于壁，气体逸出，而实现固-气

分离。

该装置多用于实验室和环保领域除尘，在超细粉体工业应用较少。

幻灯片24

静电收尘一原理与电极设计

气体的自激电离，电晕区、电晕电极，晕外区、集尘电极。

非均匀电极，板极式非均匀电场。

负电晕收尘率高于正电晕。

电流强度：

管极式0.3-0.4mA/m，板极式0.1-0.35mA/m，工作电压50-70kv。

幻灯片25

静电收尘一收尘性能

高收尘效率0.1（99%,流体阻力小。

维持费用低，可处理较高压，较高温，高湿

及腐蚀性气体。

配置复杂的高压直流供电系统，初次投资高，电阻率应大于104.cm,小于2*1010

.cm。

不适用含尘浓度大的气体。

幻灯片26

静电收尘一结构及类型

按清灰方式：

湿式、半湿式和干式。

按荷电形式：

单区式和双区式。

荷电作用，收尘作用，双区式电收尘器采用正电晕。

按集尘电极形式：

平板式、管式、圆筒式和格栅式。

管极式电收尘器，板极式电收尘器。

按气流的运动方向：

立式和卧式。

卧式可根据需要加长和延伸。

幻灯片27

静电收尘一卧式电收尘器

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静电收尘一使用性能

粉尘性质：

电阻率104.cm-1010.cm，收尘性能良好。

小于104.cm二次飞扬。

大于1010.cm，反电晕。

含尘气体化学组成、温度、湿度有关。

含尘浓度高，严重抑制电晕电流，电晕封闭。

气体参数：

空气的击穿电压与含湿量有关系，气体流速，收尘器的结构型式也有关。

幻灯片29

二、按颗粒物性分离

重力分离

浮选

磁选

物理分离

幻灯片30

浮选

浮选是利用矿物和杂质的表面性质不同而将其分离的一种方法。

其分离作用是藉颗粒有

选择地附着于吹入悬浊液中地空气泡而上浮。

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浮选

操作①调整需要分离的混合物的颗粒表面性质，使其中的一种成分附着于空气泡，另一

成分则沉浸于水中。

②加起泡剂，产生稳定的泡沫。

③将附着和不附着于泡沫的颗粒加以分离。

范围：

一般对超过16目的粗颗粒和小于325目的细颗粒无效，最适颗粒度微300〜30

m

浮选剂：

通常采用表面活性强、无捕收性、对颗粒无化学反应，起泡率大、离开浮选机后立即消泡、廉价的试药作为浮选剂，高级乙醇类的油也较常采用。

幻灯片32

浮选

为使有用矿物有选择地与气泡附着，常用在该矿物表面上复以煤焦油、石油、油酸、亚

油酸等捕收剂。

反之，为了易亲水，常用抑制剂在颗粒表面复一层极性薄膜。

所用的捕收剂因矿物种类不同而异。

当矿物颗粒与捕收剂不能紧密结合时，可以用用活化剂改变

颗粒表面性质。

幻灯片33

磁选

磁选对象：

可供磁选的物质是强磁性物质和顺磁性物质中的磁性强的物质。

分为干式磁

选和湿式磁选

幻灯片34

磁选一比磁力

比磁力：

作用于单位质量颗粒上的磁力。

f=（k/

f

0）BgradB=0kHgradH

一比磁力

k

—物质的比磁化系数

0—真空磁导率

B

一磁感应强度

H—磁场强度

幻灯片35

磁选物质按磁性分类

强磁性物质-中磁性物质-弱磁性物质-非磁性物质-

--k大于38*10-6m3/kg，如金属、磁铁矿等。

--k为3.8*10-6m3/kg到38*10-6m3/kg，如赤铁矿、钛铁矿。

--k为0.3*10-6m3/kg到3.8*10-6m3/kg，如褐铁矿、黑云母。

--k小于0.3*10-6m3/kg

幻灯片36

磁选一条件

磁场存在，利用性能优良的永磁材料，如稀土永磁材料，利用超导现象制造电磁铁。

磁场为非均匀磁场，均匀磁场磁场梯度为零。

必须增加磁场的不均匀性，对磁选操作有禾U。

具有一定的磁性。

过去，磁感应强度较小（0.09T-0.16T）,只能分选强磁性物料。

近

年来，磁感应强度可达2.5T，可分选出比磁化系数大于0.2*10-6m3/kg的弱磁性物

料。

幻灯片37

磁选一干式磁选与湿式磁选

滚筒内装永久磁铁或电磁铁的胶带输送机用于除去较大的铁块。

另外，还有单独使用的

滚筒及电刷除去磁性物质的形式。

对于弱磁性物质，尤其是强磁性物质以不同的比例含于其它物质间，即所谓混合颗粒，可采用强磁场分离机进行磁选。

颗粒的分散性越好，湿式分离性能也越好。

可在线圈的中央、纵横向装设格子式除铁过滤器，让料浆流经时便可除铁。

幻灯片38

三、固－液分离

沉降浓缩

过滤

离心分离

幻灯片39

过滤用过滤介质捕集分离液体中不溶性悬浊颗粒的操作成为过滤。

分为滤饼过滤和澄清过滤。

滤饼过滤：

悬浮液的浓度相当大，在过滤介质表面上形成的滤饼中，如有1%以上的固

体颗粒，约占3-20%的体积起过滤介质作用。

澄清过滤：

过滤0.1%以下的极薄悬浊液时，颗粒捕集在过滤介质表面，无滤饼，目的澄清液。

过滤介质：

应具有多孔性，阻力小