试验一旋风除尘器性能测定.docx
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试验一旋风除尘器性能测定
大气污染控制工程实验
实验指导书
实验一旋风除尘器性能测定
一、实验意义和目的
通过实验掌握旋风除尘器性能测定的主要内容和方法，并且对影响旋风除尘器性能的主要因素有较全面的了解，同时掌握旋风除尘器入口风速与阻力、全效率、分级效率之间的关系以及入口浓度对除尘器除尘效率的影响。
通过对分级效率的测定与计算，进一步了解粉尘粒径大小等因素对旋风除尘器效率的影响和熟悉除尘器的应用条件．
二、实验原理
（一）采样位置的选择
正确地选择采样位置和确定采样点的数目对采集有代表性的并符合测定要求的样品是非常重要的。
采样位置应取气流平稳的管段，原则上避免弯头部分和断面形状急剧变化的部分，与其距离至少是烟道直径的1.5倍，同时要求烟道中气流速度在5m/s以上。
而采样孔和采样点的位置主要根据烟道的大小及断面的形状而定。
下面说明不同形状烟道采样点的布置。
1．圆形烟道
采样点分布如图1（a）。
将烟道的断面划分为适当数目的等面积同心圆环，各采样点均在等面积的中心在线，所分的等面积圆环数由烟道的直径大小而定。
2．矩形烟道
将烟道断面分为等面积的矩形小块，各块中心即采样点，见图1（b）。
不同面积矩形烟道等面积小块数见表1。
表1矩形烟道的分块和测点数
烟道断面面积（m2）
等面积分块数
测点数
<1
2´2
4
1~4
3´3
9
4~9
4´3
12
3．拱形烟道
分别按圆形烟道和矩形烟道采样点布置原则，见图1（c）。
（a）圆形烟道（b）矩形烟道（c）拱形烟道
图1烟道采样点分布图
（二）空气状态参数的测定
旋风除尘器的性能通常是以标准状态（P=l.013´l05Pa，T=273K）来表示的。
空气状态参数决定了空气所处的状态，因此可以通过测定烟气状态参数，将实际运行状态的空气换算成标准状态的空气，以便于互相比较。
烟气状态参数包括空气的温度、密度、相对湿度和大气压力。
烟气的温度和相对湿度可用干湿球温度计直接测的；大气压力由大气压力计测得；干烟气密度由下式计算：
（1）
式中：
g一一烟气密度，kg/m；
P—一大气压力，Pa；
T—一烟气温度，K。
实验过程中，要求烟气相对湿度不大于75%。
（三）除尘器处理风量的测定和计算
1．烟气进口流速的计算
测量烟气流量的仪器利用S型毕托管和倾斜压力计。
S型毕托管使用于含尘浓度较大的烟道中。
毕托管是由两根不锈钢管组成，测端作成方向相反的两个相互平行的开口，如图2所示，测定时，一个开口面向气流，测得全压，另一个背向气流，测得静压；两者之间便是动压。
图2毕托管的构造示意图
1－开口；2－接橡皮管
由于背向气流的开口上吸力影响，所得静压与实际值有一定误差，因而事先要加以校正，方法是与标准风速管在气流速度为2~60m/s的气流中进行比较，S型毕托管和标准风速管测得的速度值之比，称为毕托管的校正系数。
当流速在5~30m/s的范围内，其校正系数值约为0.84。
S型毕托管可在厚壁烟道中使用，且开口较大，不易被尘粒堵住。
当干烟气组分同空气近似，露点温度在35~55°C之间，烟气绝对压力在0.99~1.03´105Pa时，可用下列公式计算烟气入口流速:
（2）
式中：
Kp——毕托管的校正系数，Kp=0.84；
T——烟气底部温度，°C；
——各动压方根平均值，Pa；
（3）
Pn—一任一点的动压值，Pa；
n—一动压的测点数，本实验取9。
测压时将毕托管与倾斜压力计用橡皮管连好，动压测值由水平放置的倾斜压力计读出。
倾斜压力计测得动压值按下式计算：
P＝LK（4）
式中：
L——斜管压力计读数；
K——斜度修正系数，在斜管压力标出，0.2，0.3，0.4，0.6，0.8；
——酒精比重，＝0.81。
2．除尘器处理风量计算
处理风量：
Q=F1×v1m2/s（5）
式中：
v1——烟气进口流速，m/s；
F1———一烟气管道截面积，m2。
3．除尘器入口流速计算
入口流速：
v2=Q／F2（6）
式中：
Q一一处理风量，m3/s；
F2——除尘器入口面积，m2。
（四）烟气含尘浓度的测定
对污染源排放的烟气颗粒浓度的测定，一般采用从烟道中抽取一定量的含尘烟气，由滤筒收集烟气中颗粒后，根据收集尘粒的质量和抽取烟气的体积求出烟气中尘粒浓度。
为取得有代表性的样品，必须进行等动力采样，即指尘粒进入采样嘴的速度等于该点的气流速度，因而要预测烟气流速再换算成实际控制的采样流量。
图3为采样装置。
图3烟尘采样装置
1－采样嘴；2—采样管（内装滤筒）；3—手柄；
4—橡皮管接尘粒采样仪（流量计+抽气泵）
（五）除尘器阻力的测定和计算
由于实验装置中除尘器进出口管径相同，故除尘器阻力可用B、C两点（见实验装置图，图12－4）静压差（扣除管道沿程阻力与局部阻力）求得。
DP＝DH一SDh＝DH一（RL×l＋DPm）（7）
式中：
DP——除尘器阻力，Pa；
DH——前后测量断面上的静压差，Pa；
SDh——测点断面之间系统阻力，Pa；
RL——比摩阻，Pa/m；
l——管道长度，m；
DPm——异形接头的局部阻力，Pa。
将DP换算成标准状态下的阻力DPN
（8）
式中：
TN和T——标准和试验状态下的空气温度，K；
PN和P——标准和试验状态下的空气压力，Pa；
除尘器阻力系数按下式计算：
（9）
式中：
—一除尘器阻力系数，无因次；
DPN——除尘器阻力，Pa；
Pdl——除尘器内入口截面处动压，Pa。
（六）除尘器进、出口浓度计算
（10）
（11）
式中：
Cj和Cz——除尘器进口、出口的气体含尘浓度，g/m3；
Gj和Gs—一发尘量与除尘量，g；
Qj和Qz——除尘器进口、出口烟气量，m3/s；
——发尘时间，s。
（七）除尘效率计算：
（12）
式中：
——除尘效率，%。
（八）分级效率计算：
（13）
式中：
i——粉尘某一粒径范围的分级效率，%；
gsi——收尘中某一粒径范围的质量百分数，％；
gji——发尘中某一粒径范围的质量百分数，％；
三、实验装置、流程和仪器
（一）实验装置、流程
本实验装置如图4所示。
含尘气体通过旋风除尘器将粉尘从气体中分离，净化后的气体由风机经过排气管排入大气。
所需含尘气体浓度由发尘装置配置。
图4旋风除尘器性能测定实验装置
1－发尘装置；2—进气口；3－进气管；4－旋风除尘器；5－灰斗；6－排气管；
图5：
旋风除尘器实验系统
（二）仪器
1．倾斜微压计YYT－2000型2台
2．U型压差计500－1000mm2个
3．毕托管2支
4．烟尘采样管2支
5．烟尘浓度测试仪2台
6．干湿球温度计1支
7．空盒气压计DYM－31台
8．分析天平分度值0.0001gl台
9．托盘天平分度值1gl台
10．秒表2块
11．钢卷尺2个
四．实验方法和步骤
（一）除尘器处理风量的测定
1．测定室内空气干、湿球温度和相对湿度及空气压力，按式（l）计算管内的气体密度。
2．启动风机，在管道断面A处，利用毕托管和YYT－2000倾斜微压计测定该断面的静压，并从倾斜微压计中读出静压值（Ps），按式（5）计算管内的气体流量（即除尘器的处理风量），并计算断面的平均动压值（Pd）。
（二）除尘器阻力的测定
1．用U型压差计测量B、C断面间的静压差（△H）。
2．量出B、C断面间的直管长度（l）和异形接头的尺寸，求出B、C断面间的沿程阻力和局部阻力．
3．按式（7）、（8）计算除尘器的阻力。
（三）除尘效率的测定
滤筒的预处理。
测试前先将滤筒编号，然后在105°C烘箱中烘2小时，取出后置于干燥器内冷却20分钟，再用分析天平测得初重并记录。
把预先干燥、恒重、编号的滤筒用镊子小心装在采样管的采样头内，再把选定好的采样嘴装到采样头上。
调节流量计使其流量为某采样点的控制流量，将采样管插入采样孔，找准采样点位置，使采样嘴背对气流预热10分钟后转动180°，即采样嘴正对气流方向，同时打开抽气泵的开关进行采样。
按各点的流量和采样时间逐点采集尘样。
各点采样完毕后，关掉仪器开关，抽出采样管，待温度降下后，小心取出滤筒保存好。
采尘后的滤筒称重。
将采集尘样的滤筒放在l05℃烘箱中烘两小时，取出置于玻璃干燥器内冷却20分钟后，用分析天平称重。
将结果记录在表12－4中。
1．用托盘天平称出发尘量（Gj）。
2．通过发尘装置均匀地加人发尘量（Gj），记下发尘时间（
），按式（10）计算出除尘器入口气体的含尘浓度（Cj）。
3．称出收尘量（Gs），按式（11）计算出除尘器出口气体的含尘浓度（Cz）。
4．按式（12）计算除尘器的全效率（η）．
（四）改变调节阀开启程度、重复以上实验步骤，确定除尘器各种不同的工况下的性能。
五、实验数据的计算和处理
（一）除尘器处理风量的测定
实验时间年月日
空气干球温度（td）℃；
空气湿球温度（tw）℃；
空气相对湿度（中）％；
空气压力（P）＿＿一Pa；
空气密度（Pg）一一Kg／m。
将测定结果整理成表（见表2）
表2除尘器处理风量测定结果记录表
测定
次数
微压计读数
微压计倾斜角系数
静压
流量系数
管内流速
风管横截面积
风量
除尘器进口面积
除尘器进口气速
初读
终读
实际
1
2
3
（二）除尘器效率的测定（见表3）
表3除尘器效率测定结果记录表
测定次数
发尘量
发尘时间
除尘器进口气体含尘浓度
收尘量
除尘器出口气体含尘浓度
除尘器全效率
1
2
3
4
以除尘器进口气速为横坐标，除尘器全效率为纵坐标，将上述实验结果标绘成曲线。
六、实验结果讨论
1．通过实验，你对旋风除尘器全效率（η）和阻力（△P）随入口气速变化规律得出什么结论？
它对除尘器的选择和运行使用有何意义？
2．实验装置对除尘器的运行使用有何意义？
实验二袋式除尘器性能测定
一、实验意义和目的
通过本实验，进一步提高对袋式除尘器结构形式和除尘机理的认识；掌握袋式除尘器主要性能的实验方法；了解过滤速度对袋式除尘器压力损失及除尘效率的影响。
二、实验原理
袋式除尘器性能与其结构形式、滤料种类、清灰方式、粉尘特性及其运行参数等因子有关。
本实验是在其结构形式、滤料种类、清灰方式和粉尘特性已定的前提下，测定袋式除尘器主要性能指针，并在此基础上，测定运行参数Q、vF对袋式除尘器压力损失（DP）和除尘效率（）的影响。
（一）处理气体流量和过滤速度的测定和计算
1．处理气体流量的测定和计算
（1）动压法测定：
测定袋式除尘器处理气体流量（Q），应同时测出除尘器进出口连接管道中的气体流量，取其平均值作为除尘器的处理气体量：
（m3/s）
（1）
式中：
Q1、Q2——分别为袋式除尘器进、出口连接管道中的气体流量，m3/s。
除尘器漏风率（）按下式计算：
（%）
（2）
一般要求除尘器的漏风率小于±5%。
（2）过滤速度的计算
若袋式除尘器总过滤面积为F，则其过滤速度vF按下式计算：
（m/min）（3）
（二）压力损失的测定和计算
袋式除尘器压力损失（DP）为除尘器进出口管中气流的平均全压之差。
当袋式除尘器进、出口管的断面面积相等时，则可采用其进、出口管中气体的平均静压之差计算，即：
（Pa）（4）
式中：
PS1——袋式除尘器进口管道中气体的平均静压，P；；
PS2——袋式除尘器出口管道中气体的平均静压，Pa；
袋式除尘器的压力损失与其清灰方式和清灰制度有关。
本实验装置采用手动清灰方式，实验应在固定清灰周期（1～3min）和清灰时间（0.l～0.2s）的条件下进行。
当采用新滤料时，应预先发尘运行一段时间，使新滤料在反复过滤和清灰过程中，残余粉尘基本达到稳定后再开始实验。
考虑到袋式除尘器在运行过程中，其压力损失随运行时间产生一定变化。
因此，在测定压力损失时，应每隔一定时间，连续测定（一般可考虑五次），并取其平均值作为除尘器的压力损失（DP）。
（三）除尘效率的测定和计算
除尘效率采用质量浓度法测定，即采用等速采样法同时测出除尘器进、出口管道中气流平均含尘浓度C1和C2，按下式计算：
（%）（5）
管道中气体含尘浓度的测定和计算方法详见实验一。
由于袋式除尘器除尘效率高，除尘器进、出口气体含尘浓度相差较大，为保证测定精度，可在除尘器出口采样中，适当加大采样流量。
（四）压力损失、除尘效率与过滤速度关系的分析测定
为了求得除尘器的vF—和vF—DP的性能曲线，应在除尘器清灰制度和进口气体含尘浓度（C1）相同的条件下，测定出除尘器在不同过滤速度（vF）下的压力损失（DP）和除尘效率（）。
脉冲袋式除尘器的过滤速度一般为2～4m/min，可在此范围内确定5个值进行实验。
过滤速度的调整，可通过改变风机入口阀门开度，利用动压法测定。
考虑到实验时间的限制，可要求每组学生各完成一种过滤速度的实验测定，并在实验数据整理中将各组数据汇总，得到不同过滤速度下的DP和，进而绘制出实验性能曲线vF—和vF—DP。
当然，应要求在各组实验中，保持除尘器清灰制度固定，除尘器进口气体含尘浓度（C1）基本不变。
为保持实验过程中C1基本不变，可根据发尘量（S）、发尘时间（t）和进口气体流量（Q1），按下式估算除尘器入口含尘浓度（C1）
（g/m3）（6）
三、实验装置、流程和仪器
（一）实验装置、流程
本实验系统流程如图1所示。
图1袋式除尘器性能实验流程图
1一粉尘定量供给装置；2一粉尘分散装置；3—喇叭形均流管；4一静压测孔；
5一除尘器进口测定断面；6－袋式除尘器；7一倾斜微压计；
8一除尘器出口测定断面；9一阀门；10一风机；11－灰斗；12一U型管压差计；
13一除尘器进口静压测孔；14一除尘器出口静压测孔
图2：
布袋除尘器实验系统
本实验选用自行加工的袋式除尘器。
该除尘器共5条滤带，总过滤面积为1.3平方米。
实验滤料可选用208工业涤纶绒布。
本除尘器采用机械振打清灰方式。
除尘系统入口的喇叭形均流管3处的静压测孔4用于测定除尘器人口气体流量，亦可用于在实验过程中连续测定和检测除尘系统的气体流量。
通风机入口前设有阀门9，用来调节除尘器处理气体流量和过滤速度。
（二）实验仪器
1．干湿球温度计1支；
2．空盒式气压表DYM31个；
3．钢卷尺2个；
4．U型管压差计1个；
5．倾斜微压计YYT－200型3台；
6．毕托管2支；
7．烟尘采烟管2支；
8．烟尘测试仪SYC－1型2台；
9．秒表2个；
10．分析天平TG－328B型分度值1／1000g2台；
12．托盘天平分度值为1gl台；
13．干燥器2个；
14．鼓风干燥箱DF－206型1台；
15．超细玻璃纤维无胶滤筒20个。
四、实验方法和步骤
本实验中有关气体温度、压力、含湿量、流速、流量及其含尘浓度的测定方法及其操作步骤见实验一。
袋式除尘器性能的测定方法和步骤如下：
1．测量记录室内空气的干球温度（即除尘系统中气体的温度）、湿球温度及相对湿度，计算空气中水蒸气体积分数（即除尘器系统中气体的含湿量）。
测量记录当地的大气压力。
记录袋式除尘器型号规格、滤料种类、总过滤面积。
测量记录除尘器进出口测定断面直径和断面面积，确定测定断面分环数和测点数，作好实验准备工作。
2．将除尘器进出口断面的静压测孔13、14与U型管压差计12连接。
3．将发尘工具和滤筒的称重准备好。
4．将毕托管、倾斜压力计准备好，待测流速流量用。
毕托管的原理和使用见实验一。
5．清灰
6．启动风机和发尘装置，调整好发尘浓度，使实验系统达到稳定。
7．测量进出口流速和测量进出口的含尘量，进口采样1分钟，出口5分钟。
8．隔5分钟后重复上面测量，共测量三次。
9．采样完毕，取出滤筒包好，置人鼓风干燥箱烘干后称重。
计算出除尘器进、出口管道中气体含尘浓度和除尘效率。
10．实验结束。
整理好实验用的仪表、设备。
计算、整理实验资料，并填写实验报告。
五、实验数据记录和整理
1、处理气体量和过滤速度，计算除尘器漏风率。
2、计算除尘效率。
3、除尘效率与过滤速度关系。
绘制VF－η实验性能曲线。
大气压：
一个大气压，气温28℃，空气相对湿度72%
表1 除尘器处理风量测定结果记录表
管内流速
v/（m/s）
截面积
F1/（m2）
风量Q1
（m3/h）
截面积
F2/m2
出口气速
V2（m/s）
风量Q2
（m3/h）
漏风率
1
2
3
表2 除尘器效率测定结果记录表
测定次数
发尘量Gi/g
发尘时间
t/s
除尘器进口气体含尘浓度Ci/（g/m3）
收尘量
Gs/g
除尘器出口气体含尘浓度Cji/（g/m3）
除尘器效率η/%
1
2
3
六、实验结果讨论
1．测定袋式除尘器压力损失，为什么要固定其清灰制度？
为什么要在除尘器稳定运行状态下连续五次读数并取其平均值作为除尘器压力损失？
2．试根据实验性能曲线vF—DP和vF—，分析过滤速度对袋式除尘器压力损失和除尘效率的影响？
实验三高效液相介质除尘脱硫一体化装置的模拟实验
一、实验意义和目的
燃煤锅炉排放的烟气含有大量的二氧化硫和烟尘，是目前我国主要的大气污染源之一，若不对该烟气加以净化处理，将会造成严重的大气污染。
高效液相介质除尘脱硫一体化装置是成熟先进的烟气净化装置，它是集消烟、除尘、脱硫为一体的高效锅炉净化装置，该设备具有效率高，投资少，无二次污染等特点，经多家锅炉应用运行表明其处理效果良好，出口烟气各项指标均达到国家规定的标准要求。
通过本实验应达到以下目的：
（1）了解高效液相介质除尘脱硫一体化装置的组成及运行过程；
（2）掌握高效液相介质除尘脱硫一体化装置的工作原理；
（3）掌握采用烟气采样仪测定烟气中烟尘和二氧化硫浓度的方法；
二、实验原理
高效液相介质除尘脱硫一体化装置的除尘及脱硫原理：
高效液相介质除尘脱硫过程是以水、气、固三相工艺技术组成的一个系统，如何增大水、气、固的接触面积将直接影响除尘脱硫效果。
此装置采用三级净化处理技术：
（1）初级净化：
将具有压力的待净化烟气冲击液体，使得待净化烟气中的部分颗粒物和部分气体与液体接触后被捕捉和吸收；
（2）深度净化：
经过初级净化后的烟气在装置的净化腔内形成气液混合体，并向上穿过净化腔上部的筛网，筛网将气液混合体细化分解成若干气液流体柱，由于筛网的孔缝极细，可达数十微米，因此使得液体介质与气液混合体内的颗粒物和气体能充分接触，从而使得液相介质对颗粒物和气体能进一步深度捕捉和吸收；（3）洗涤净化：
气液混合流体柱穿过筛网的孔缝后再次混合，并在筛网上滞留部分液体形成循环的洗涤液层，而部分气液流体柱子在穿过洗涤液层时被加压、溶入液体中，对颗粒物和气体捕捉和吸收，最后穿过洗涤层进入大气中。
本装置将具有一定压力的待净化气体压入液体中，使得待净化气体冲击液体，在此过程中，气体中较大颗粒在惯性和重力作用下冲入液体后将沉入池底，而较小或较轻的颗粒及气体则在净化腔内混合形成气液混合物，气液混合物在净化腔内进行有效地混合、接触、碰撞，从而将气液混合物分割、细化、分解成气液流体柱，气液流体柱在通过筛网的孔缝时，气液分子互相挤压，从而达到气体向液体充分、有效地传质的目的，因此大大提高了气体的净化效率。
三、装置主要特点及技术指标
除尘、脱硫一体化完成；
对微小颗粒有较高的去除效果；③水封闭式自循环，不存在二次污染；④净化效率高：
除尘效率>98%；脱硫效率>90%；烟气黑度<1级。
四、实验流程及装置
实验流程，如图1所示。
图1实验流程图
新型高效液相介质除尘脱硫一体化装置，见图2。
图2新型高效液相介质除尘脱硫一体化装置
（1-进气管；2-筛网；3-补液管；4-筒体；5-溢流管；6-弧形碎液盘；
7-锥体；8-滚动体；9-回流挡液板；10-溢流管）
五、分析测试器材
（1）TH-880Ⅳ型微电脑烟尘平行采样仪（武汉天虹智能仪表厂）：
1台
（2）玻璃纤维滤筒：
若干。
（3）镊子：
1支。
（4）分析天平：
分度值0.001g，1台。
（5）烘箱：
1台；
（6）橡胶管：
若干。
六、实验步骤
1、滤筒的预处理：
测试前先将滤筒编号，然后在105℃烘箱中烘2h，取出后置于干燥器内冷却20min，再用分析天平测得初重G1并记录。
2、检查TH-880Ⅳ型微电脑烟尘平行采样仪干燥筒内的硅胶干燥剂，保证其呈兰色，清洗瓶内装入3%的H2O2150ml，仔细阅读该装置的说明及线路连接图，连接线路。
然后打开电源开关，预热20~30分钟。
3、启动风机：
风机启动应在无负荷或负荷很低的情况下，否则会烧坏电机。
因此要在风机前的阀门处于全闭的情况下启动风机，待运行正常打开阀门。
4、启动微型自吸泵，为系统供水，通过压力表控制压力在0.1Kg左右。
5、在烟气进口配备粉尘吸入送尘装置。
6、实验装置性能测试
（1）把预先干燥、恒重、编号的滤筒用镊子小心装在采样管的采样头内，再把选定好的采样嘴装到采样头上。
（2）用橡胶管将采样管连接到烟尘测试仪上，将采样枪采样嘴和皮托管伸入除尘脱硫一体化装置烟气进口采样口内，使采样嘴背对气流预热10min后转动180o，即采样嘴正对气流方向，同时打开抽气泵的开关进行等速采样。
（3）采样完毕后，关掉仪器开关，抽出采样枪，待温度降下后，小心取出滤筒保存好。
（4）采尘后的滤筒称重：
将采集尘样的滤筒放在105℃烘箱中烘2h，取出置于玻璃干燥器内冷却20min后，用分析天平称重G2并记录。
（5）计算各采样点烟气的含尘浓度。
（6）在除尘脱硫一体化装置的烟气出口烟道上采样口内，同时测定相应的烟气参数并记录。
7、测试完毕，整理实验室。
七、实验记录
表1除尘脱硫一体化装置进出口烟气含尘浓度测定实验记录表
（1）测定日期 测定烟道
大气压力/kpa
大气
温度
/℃
烟气
温度
/℃
烟道全压/Pa
烟道静压/Pa
烟气干球温度/℃
烟气湿球温度/℃
烟气含湿量χsw
烟气进口
烟气出口
（2）烟道断面积m2测点数
采样点编号
动压/Pa
烟气流速
/（m·s-1）
采样嘴直径/mm
采样流量/（L·min-1）
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