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沉降室

除尘装置

沉降室是使含尘气流中的尘粒借助重力作用自然沉降，来达到净化气体的装置。这种装置具有结构简单、造价低、施工容易 (可以用砖砌或用钢板焊制)、维护管理方便、阻力小 (一般为50～150Pa)等优点，但由于它体积大，除尘效率低 (一般只有40%～50%)，仅适于捕集大于50μm的粉尘粒子，故一般只用于多级除尘系统中的第一级除尘。细小颗粒由于沉降速度小，在沉降室内一般是收不下来的。为了提高沉降室的效率，有时在沉降室内安装上下交替的垂直挡板，利用惯性作用来提高收尘效率。

简介
沉降室是最简单的除尘设备，早期曾用于立窑除尘或其他除尘设备前降低废气的含尘浓度，现在已不作为单独的除尘器使用，但是两个设备的连接部分或多条管道的汇接点，对粉尘往往起着沉降作用。如回转窑或烘干机等尾部、窑磨一体机的汇风箱等可以看作沉降室。烟气进入沉降室后由于面积扩展，速度降低，大颗粒粉尘由于沉降速度高，在烟气未流出沉降室前就已降落到底，由沉降室底部储存灰斗收集，未沉降下来的粉尘随烟气带出。安装在窑炉等热工设备后面的沉降室主要是方便相邻设备的连接，它的除尘效率一般只有30%左右，仅作为初步净化用，也为后面的除尘设备运行创造有利条件。
沉降室的参数计算
沉降室的设计计算，主要是根据要求处理的气体量和净化效率确定沉降室的尺寸，最关键的是选择适当的气流速度。气流速度低，分离效果好，但除尘器截面积较大；气流速度大，分离效果差，且易引起二次扬尘。因此，应选择沉降室中的气流速度低于物料被重新带走的二次扬尘速度。
气体流速
为了使问题简化，在沉降室的设计计算中假定：沉降室内气流分布均匀，并处于层流状态；进入除尘器的尘粒以气流速度v向前运动，同时以沉降速度v0下降。则进入沉降室的含尘气体在沉降室断面上的流速，根据含尘气体的临界速度vc确定。
式中，vc为含尘气体的临界速度，m/s；
k为流线系数，取10～20，k值随尘粒直径dP减小而递增；其余符号意义同前。
含尘气体在沉降室断面上的流速为临界速度的0.5～0.75倍，一般在0.2～0.8m/s范围内选取。
有效分离粒径
1、尘粒从沉降室顶部降落到底部所需时间
式中，H为沉降室高度，m；
v0为尘粒的沉降速度，m/s；
为尘粒沉降时间，s。
2、气流在沉降室内停留的时间
式中，L为沉降室长度，m；
v为沉降室断面上的气体速度，m/s；
为气流流过沉降室所需的时间，s。
3、要使尘粒不被气流带走，必须使 ，即
4、在层流区，尘粒的沉降速度v0与粒径dP的平方成正比，根据斯托克斯定律，不同粒径尘粒的沉降速度可用以下公式求得
式中所有符号意义同前。
5、沉降室的高度H应根据实际情况确定。但H应尽量小一些，因为H越大，所需的沉降时间就越长，势必加长沉降室的长度。具体的长度和高度尺寸可根据现场空间条件，同时考虑运转的方便来确定，必要时可以以消耗材料最少为目的，进行最优计算。
6、沉降室的宽度B与处理气量有关
式中，Q为沉降室处理气量，m3/s；
B为沉降室的宽度，m；
其余符号意义同前。
7、一定结构的沉降室，能沉降在室内的最小粒径dmin可按以下公式求得
式中所有符号意义同前。
结构尺寸
沉降室的外形尺寸可用近似式确定
式中，A为沉降室有效截面积，m2。
通常，在设计重力沉降室时，应注意下列问题。
① 气流速度尽可能选低些，以保持接近层流 (粒子的雷诺数Re<2000)状态，因为Re更高的湍流会使已降落的粉尘再次扬起，破坏沉降作用。
② 为保证沉降室横断面上气流分布均匀，沉降室的进风管应通过平滑的渐扩管与之相连。若受场地限制，可装设导流板、扩散板等气流分布装置。如条件允许，把进风管装在降尘室上部。
③ 净化高温烟气时，由于热压作用，排气口以下空间的气流有可能减弱，从而降低了容积利用率和除尘效率，此时沉降室的进出口位置应低一些。
重力沉降室的主要优点是结构简单、价格低廉、耗能少，适用于净化密度大、粒径粗的粉尘。通常去除粒径范围为30～50μm的粉尘，如设计合理，加装适当的挡板可使效率达60%～80%，但小于5μm的粉尘，净化效率几乎等于零。重力沉降室的压力损失大约为50～150Pa。
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