大气污染控制工程：第三章 颗粒污染物控制技术基础

1、1第三章 颗粒污染物控制技术基础南京师范大学环境科学与工程系2015年3月18日2复习影响燃烧过程的主要因素（温度、空气量）完全燃烧条件（足够的空气+三T） 空气过剩系数 空燃比 理论空气量计算理论烟气体积 计算烟气中二氧化硫形成机理烟气中氮氧化物形成机理（重点） 3主要内容：1.粉尘的粒径及粒径分布2.粉尘的物理性质3.净化装置的性能4.颗粒捕集理论基础学习要求： 掌握颗粒粒径分布特点，学会计算平均粒径；掌握粉尘物理性质；掌握除尘系统的关键参数，学会计算除尘效率；掌握颗粒捕集的理论基础，学会计算几种主要作用力及分级除尘效率。4第一节 粉尘的物理性质粉尘的密度单位体积粉尘的质量，kg/m3或g

2、/cm3粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙真密度用堆积体积计算堆积密度空隙率粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比5粉尘的比表面积单位体积粉尘所具有的表面积以质量表示的比表面积以堆积体积表示的比表面积粒子越细，比表面积就越大！6粉尘的含水率粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分（化学结合的水分，如结晶水不算）含水率水分质量与粉尘总质量之比含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性平衡含水率:气体的每一相对湿度,都对应于粉尘的一定的含水率7粉尘的润湿性润湿性粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质取决于颗粒与液体之间的接触面润湿性

3、与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降，随着液体表面张力减小而增强。气溶胶中小于5m特别是1m的尘粒，很难被水润湿润湿性是选择湿式除尘器的主要依据8粉尘的荷电性和导电性粉尘的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷荷电因素电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关9粉尘的荷电性和导电性粉

4、尘的导电性比电阻：比电阻；V：施加在粉尘上的电压；j：通过粉尘的电流，：粉尘的的厚度导电机制：高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子体（容）积比电阻低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质表面比电阻中间温度，同时起作用比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围1045*1010 cm10粉尘的导电性和荷电性典型温度比电阻曲线11粉尘的粘附性粘附和自粘现象粘附力克服附着现象所需要的力粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性除尘器依赖于黏附力去除颗粒物，而管道中的气流又要防

5、止黏附于管道壁！12粉尘的安息角与滑动角安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性粉尘安息角和滑动角是设计除尘器灰斗锥度、除尘管路或输送管路倾斜度的重要依据。13粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性自燃自然发热的原因氧化热、分解热、聚合热、发酵热影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境存放过程中自然发热热量积累达到燃点燃烧14粉尘的爆炸性粉尘发生爆炸必备的条件：可燃物与

6、空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度最低可燃物浓度爆炸浓度下限最高可燃物浓度爆炸浓度上限存在能量足够的火源15第二节 颗粒的粒径及粒径分布颗粒的粒径显微镜法定向直径dF（Feret 直径）：各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度定向面积等分直径dM（Martin直径）：各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径 Heywood测定分析表明，同一颗粒的dFdAdM16颗粒的直径显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径b-定向面积等分直径c-投影面积直径17颗粒的直径筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽

7、度筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数光散射法等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径沉降法斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径18颗粒的直径粒径的测定结果与颗粒的形状有关通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比s（ s1）19颗粒的直径某些颗粒的圆球度20粒径分布粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量

8、或表面积）所占的比例粒数分布:每一间隔内的颗粒个数粒数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数ni之比21粒径分布粒数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比各级筛下累积频率值对各级上限粒径画出筛下累积频率分布曲线22粒径分布粒数频率密度按平均频度值pi对间隔中值di作出频度分布曲线23粒径分布粒数分布的测定及计算24粒径分布粒数众径频度p最大时对应的粒径，此时粒数中位径（NMD）累计频率F=0.5时对应的粒径25粒径分布质量分布类似于数量分布，也有质量频率、质量筛下累积频率、质量频率密度等在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方成正比的假设下，粒数分布与质量分布

9、可以相互换算同样的，也有质量众径和质量中位径（MMD）26粒径分布函数用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布正态分布频率密度筛下累积频率标准差27粒径分布函数正态分布（续）正态分布是最简单的分布函数（1）（2）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线，其斜率取决于（3）正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布，因为大多数粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移28粒径分布函数正态分布的累积频率分布曲线29粒径分布函数对数正态分布以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线30粒径分布函数对数正态分布（续）对数正态分布在对数概率坐标纸上为一直线，斜率决定于31粒径分布函数对数正态分布（续）可用 、MMD和NMD计算出各种平均直径32粒径分布函数对数正态分布的累积频率分布曲线33第三节 净化装置的性能评价净化装置性能的指标技术指标处理气体流量净化效率压力损失经济指标设备费运行费占地面积34净化装置技术性能的表示方法处理气体流量漏风率压力损失35总净化效率的表示方法