最新环工概论静电除尘

1、第一章第一章 概论概论n什么是大气污染？什么是大气污染？ 自然界和人类活动向大气中排放许多烟尘和废气，使自然界和人类活动向大气中排放许多烟尘和废气，使大气的组成发生了改变。大气的组成发生了改变。自然界-可通过自身物理、化学、生物方法消除。可通过自身物理、化学、生物方法消除。人类活动-存在足够的时间、浓度，危害了人体的舒适，存在足够的时间、浓度，危害了人体的舒适，健康或危害了环境健康或危害了环境.大气污染大气污染n大气污染发生源？燃料燃烧燃料燃烧+工业生产（固定源）工业生产（固定源）+交通运输（流动源）交通运输（流动源）n大气污染种类气溶胶状态污染物气溶胶状态污染物+气体状态污染物气体状态污染物

2、气溶胶状态污染物：气溶胶状态污染物：1）粉尘-悬浮于气体介质中的微小固体颗粒，粒径悬浮于气体介质中的微小固体颗粒，粒径范围范围1200微米微米2）烟-燃烧过程中熔融物质挥发后产生的气态冷凝燃烧过程中熔融物质挥发后产生的气态冷凝物，物，0.011微米微米3）飞灰-无机灰分无机灰分4）黑烟-燃料不完全燃烧产生的碳粒燃料不完全燃烧产生的碳粒5）雾-液滴悬浮体液滴悬浮体气溶胶根据颗粒物的大小分类气溶胶根据颗粒物的大小分类n飘尘飘尘大气中粒径小于大气中粒径小于10微米的固体颗粒微米的固体颗粒可吸入颗粒物n降尘降尘大气中粒径大于大气中粒径大于10微米的固体颗粒微米的固体颗粒n总悬浮微粒总悬浮微粒tsp大气

3、中粒径小于大气中粒径小于100微米的所有固体颗粒微米的所有固体颗粒气态污染物气态污染物一次污染物一次污染物二次污染物二次污染物1）硫的氧化物）硫的氧化物-燃料燃烧、金属冶炼、火力发电、硫酸生产燃料燃烧、金属冶炼、火力发电、硫酸生产2）氮的氧化物）氮的氧化物-no，no2-热力型、快速型、燃料型热力型、快速型、燃料型3）碳的氧化物）碳的氧化物-燃料燃烧燃料燃烧+汽车尾气汽车尾气4）碳氢化合物）碳氢化合物-煤和石油的燃烧煤和石油的燃烧+汽车尾气汽车尾气5）卤族化合物）卤族化合物6）硫酸烟雾）硫酸烟雾-硫氧化物在有水雾硫氧化物在有水雾+含重金属飘尘情况下含重金属飘尘情况下-发生化学、发生化学、光化学

4、反应生成含有硫酸或硫酸盐的气溶胶光化学反应生成含有硫酸或硫酸盐的气溶胶7）光化学烟雾）光化学烟雾 光化学烟雾是一种淡蓝色烟雾，属于大气中二次污染物。光化学烟雾是一种淡蓝色烟雾，属于大气中二次污染物。 汽车、工厂等污染源排入大气的汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（碳氢化合物（ch） 氮氧化物氮氧化物（nox）等一次污染物，等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（氧（o3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（pan）等二次污染物）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成参与光化学反应过程的一

5、次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。 全球性大气污染问题 1）第一阶段：18世纪末到20世纪中期n燃煤引起的“煤烟型”污染，烟尘和so2是主要污染物。n采取了一定的消烟除尘措施，只解决了视觉上的烟尘污染，飘尘和so2污染更严重。 2）第二阶段：20世纪50年代至60年代n各国工业畸形发展，汽车数量猛增，石油类燃料成倍增长，飘尘、so2、重金属、nox、cox和hc等污染物普遍存在，形成“复合型污染”。 3）第三阶段：20世纪70年代以后人们对大气污染采取了一些治理措施，但co、nox、so2和光化学烟雾等污染很严重。由于汽车数量猛增，大

6、气污染范围不断扩大，由点、线、面扩展到广域乃至全球性污染。如酸雨、温室效应、臭氧层破坏等。恶性污染事件：（1）马斯河谷事件：1930年12月1日5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病；一周内，60多人死亡，还有许多家畜死亡。这次事件主要是由于几种有害气体和煤烟粉尘污染的综合作用所致，当时大气中的二氧化硫浓度高达25100mg/m3。（现国家标准0.7mg/m3) （2）多诺拉事件：1948年10月26日31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，大部分地区持续有雾，全镇43%的人口（5911人）相继发病，17人死亡。这次事件是由二氧

7、化硫与金属元素、金属化合物相互作用所致，当时大气中二氧化硫浓度高达(0.52.0)ppm，并发现有尘粒。 （3）伦敦烟雾事件： 1952年12月58日，伦敦天气异常，这时的风速不超过每小时3公里。气温也在下降，形成逆温层，相对湿度达到82%。在这种无风、逆温逆温和浓雾的气候条件下，污染物蓄积伦敦上空，使伦敦的空气充满了难闻的煤烟味。 大气中尘粒高达4.46mg/m3，是平时的10倍，二氧化硫高达3.8mg/m3，是平时的6倍。据统计，伦敦地区在烟雾期间共有据统计，伦敦地区在烟雾期间共有47034703人死亡。人死亡。除烟雾期间外，在后来的两个月中还有除烟雾期间外，在后来的两个月中还有80008

8、000多人多人相继病死，尸体解剖分析，大都存在因烟雾引起相继病死，尸体解剖分析，大都存在因烟雾引起的呼吸道刺激症状。幸存者中有成千上万人患上的呼吸道刺激症状。幸存者中有成千上万人患上支气管炎，冠心病、肺结核、心脏病、肺支气管炎，冠心病、肺结核、心脏病、肺 炎、肺癌、流感等各种疾病。炎、肺癌、流感等各种疾病。（4）洛杉矾光化学烟雾事件：1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。由于汽车汽化率低，每天有大量碳氢化合物排人大气中，受太阳光的作用，形成了浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”（36年起到50年代）。这种烟雾刺激人的眼、喉、鼻，引发眼

9、病、喉头炎和头痛等症状，致使当地死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑桔减产，松树枯萎。光化学烟雾实例光化学烟雾实例n印度中央邦的博帕尔市（bhopal）美国联合碳化物（union carbide）属下的联合碳化物（印度）有限公司（ucil），设于博帕尔贫民区附近一所农药厂发生氰化物异氰酸甲酯（methyl isocyanate）泄漏事件。当时有2000多名博帕尔贫民区居民即时丧命，后来更有两万人死于这次灾难，很多博帕尔居民导致永久残废，当地居民的患癌率及儿童夭折率，因这次灾难而远比其他印度城市为高。 （7）印度帕博尔毒气泄漏事件）印度帕博尔毒气泄漏事件 （8 8）重庆川东北重庆川东北“12.

10、23”12.23”井喷事件井喷事件n2003年12月23日22时，地处重庆市开县高桥镇的川东北气矿一矿井发生天然气“井喷”事件，大量硫化氢泄漏，使243条生命撒手人寰，万余群众中毒受害。被称作是新中国成立以来最严重的一起工业事故。事故直接原因是由于有关人员对井的特高出气量估计不足、违章操作以及未能及时发现溢流征兆并采取挽救措施，而造成有毒物质扩散，导致大量人员中毒伤亡。重庆川东北重庆川东北“12.23”井喷事件井喷事件（9 9）延边一氧化碳中毒事件）延边一氧化碳中毒事件n2006年2月13日开始，吉林省延边朝鲜族自治州六个县（市）出现大范围一氧化碳中毒事件，人数达到277人，其中15人死亡。n

11、据初步调查显示，事故的主要原因是由于2月13号开始，延边地区天气异常转暖，形成了230米厚的逆温层，气压偏低，风速不到一级，空气流通不畅，导致当地一些居住在平房区的居民，在烧煤炉取暖时，发生散发性一氧化碳中毒。1. 1.除尘原理除尘原理2. 2.工作过程工作过程3. 3.除尘器分类除尘器分类n静电除尘：利用高压电场产生的静电力，使尘粒从气体中分离n特点：1）使尘粒分离的作用力-库仑力直接作用在尘粒上直接作用的结果使得电除尘器比其它除尘器所需功率最少，气流阻力最小。处理1000m3/h的气体，耗电0.1-0.8度。2）除尘效率高-0.05-200微米，净化效率80-99%它既不象重力沉降法或惯性

12、法那样只限于回收粗粒子，也不象过滤法或洗涤法那样受到气体运动阻力的限制，能回收微型范围的细小粒子。3）电除尘器阻力小,100-200pa4）电除尘器由于结构上的模块化，气体处理量大，每小时可处理上百万立方，其他除尘器无法比拟；可用于处理高温400度气体5）除尘效率受粉尘物理性质影响大，不适宜净化高含尘浓度气体6）设备造价高，但运行能耗低n电除尘是利用强电场使空气发生电离，气体中的粉尘通过电场时与离子相接触荷电，在电场力的作用下定向运动，使气体中的悬浮粒子分离出来n用电除尘的方法分离气体中的尘粒，需四个步骤：气气体电离；粉尘荷电；粉尘沉集体电离；粉尘荷电；粉尘沉集; ;清灰清灰。n静电除尘器-两

13、个极性相反的电极：电晕极（-），集尘极（+），两极之间产生电场n气体电离过程气体电离过程： 由于摩擦、辐射-空气中存在少量自由离子-在电场作用下，向两极移动形成电流。1）初始时由于空气中自由离子较少-电流较弱2）当电压升高时，电晕附近运动的自由离子获得较高能量和速度，撞击空气里中性分子-电离成正、负离子3）由于连锁反应，电离形成的离子数量增加，电晕区周围形成蓝色光环，电晕放电电场击穿？-进一步提高电压，两极间空气全部电离，短路，除尘器停止工作n空气电离后，正离子向电晕极移动，负离子在电场力的作用下，向正极集尘极移动，由于电晕区范围较小，因此电晕区外充满着大量的负离子n含尘气体通过除尘器时-少量

14、尘粒经过电晕区，获得正电荷；大多数尘粒在电晕区外通过，通过与负离子碰撞荷电n电晕区内，少量带有正电荷的尘粒，沉积在电晕极上；带有负电荷的尘粒在电场力的作用下向积尘电机移动，失去电荷，沉降在集尘板上n电晕极的清灰采用机械振打的方式，集尘极的清灰在干式和湿式除尘中是不同的1）干式：机械振动2）湿式：清水冲洗集尘板表面，使其保持一层水膜，粉尘落在水膜上捕集并顺水膜流下优点：尘粒不会重新进入气相缺点：对电极板腐蚀+污泥处理n3.1 3.1 根据集尘极的形式根据集尘极的形式-管式和板式除尘器管式和板式除尘器n管式除尘器管式除尘器n金属圆管中心放置电晕极，圆管内壁作为集尘面，管径150-300mm，管长2

15、-5mn为了提高处理气量，多采用多管并列n为了增加集尘面-六角形管n板式除尘器板式除尘器n由一系列平行薄金属板组成，电晕极均匀分布在平行集尘板间，板间距200-350mm，n集尘板大小可根据处理风量的大小进行调节n3.3 3.3 根据清灰方式根据清灰方式-干式和湿式除尘器干式和湿式除尘器n干式除尘器干式除尘器n通过机械、电磁振打敲击集尘板框架n清灰方式简单，便于粉尘回收n使粉尘再次扬起进入气流n湿式除尘器湿式除尘器n湿法不仅可以除尘，还可以除去烟气中的水雾和酸雾n反电晕是在电除尘器中沉积在极板表面上的高比电阻粉尘层所产生的局部放电现象。n高比电阻粉尘到达收尘极板后不易释放。其极性及电晕极相同，

16、便排斥后来的荷电粉尘，由于粉尘层的电荷释放缓慢，粉尘间形成较大的电位梯度，当粉尘层中的电场强度大于其临界值时，就会在粉尘层的空隙间产生局部击穿，产生与电晕极极性相反的正离子，并向电晕极运动，中和两极间带有负电荷的离子，使带有负离子的尘粒不再向集尘极移动，降低除尘效率n比电阻：面积为1cm2，厚度为1cm的粉尘层的电阻n尘粒到达集尘极表面后，依靠静电力附着在集尘极表面，形成一定的厚度n1）粉尘的比电阻小21010cm的粉尘到达集尘极后，迟迟不放出电荷-反电晕，中和负离子，使除尘效率下降fivrbn静电除尘器内存在两种电荷：自由离子（60-100m/s）附着在尘粒上的电荷(60cm/s)n含尘气体

17、通过静电除尘器时的电流速度要小于清洁气体流通时的电流速度n当含尘气体浓度很高时，会使电流速度急剧下降，严重时接近于零，称为电晕闭塞n为了防止电晕闭塞的发生，当含尘气体浓度超过30g/m3时，需在静电除尘器前设预净化设备1. 1.电除尘器主要部件及结构电除尘器主要部件及结构n1.电晕电极n2.集尘电极n3.两极清灰装置n4.气流均匀分布装置n1）重锤悬吊式）重锤悬吊式n2）管框钢线式）管框钢线式n3）框架式）框架式1）放电性能好，即起晕电压低，电晕电流大2）有一定机械强度和耐腐蚀性3）振打力传递均匀，容易清灰。当积灰达到一定厚度，降低放电效果4）结构简单，制造成本低n对集尘电极要求对集尘电极要求

18、：1）振打时粉尘二次扬灰少2）单位质量集尘面积大，即表面大，质量轻3）集尘板刚性要好，不易变形4）振打时易于清灰5）造价低n集尘极结构特点集尘极结构特点： 集尘板两侧设有沟槽或挡板，避免含尘气流直接冲涮集尘板上沉积的粉尘层n集尘极材质集尘极材质：采用1.2-2.0mm钢板轧制而成n为什么要清灰？电晕极积灰过多-电晕线过粗，影响放电和尘粒荷电集尘极积灰过多-排斥影响收尘效果，对于高比电阻的尘粒，可能会引起反电晕n干式电除尘器的清灰干式电除尘器的清灰n机械振打，电磁振打，电容振打绕臂锤振打-振打效果取决于振打强度和振打周期（下图所示）（下图所示）1）振打强度）振打强度强度太小-不宜将粉尘振落强度过大-容易引起二次扬尘，可能使极板变形振打强度和粉尘比电阻有关，高比电阻粉尘比低比电阻粉尘附着力大，应