《环境工程学》第五章 颗粒污染物控制

1、第五章 颗粒污染物控制(续)第三节 电除尘器一、基本原理 在高压电场的作用下，通过电晕放电使含尘气体中的尘粒荷电，并在电场力的作用下沉积于集尘极上，从而将尘粒（包括固体或液体粒子）从含尘气体中分离。金属细线放电极（）集尘极（）直流高电压净气含尘气体重锤管式电除尘器示意图 与其它除尘方法的根本区别：能量通过静电力直接作用于尘粒上，而不是作用在整个气流上。耗能小，气流阻力小，可有效捕集亚微米级（1.00.35m）的粒子。电除尘器的工作过程：电除尘器工作过程：气体电离粉尘荷电粉尘迁移、沉积粉尘清除（清灰）电除尘器工作原理：（1）气体电离直流高电压产生不均匀电场 放电极附近电晕放电 释放电子（移向正极

2、） 电子撞击气体分子 气体电离 产生大量正离子和自由电子电晕放电金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程击穿电压空气离子被加速空气离子全部到达电极的饱和状态电晕放电（2）粉尘荷电正离子 放电极吸引 失去电荷负离子、自由电子受电场力、扩散力作用 移向正极（集尘极） 与粉尘碰撞 粉尘荷电粒子荷电机理两种荷电过程：电场荷电：离子在电场力作用下作定向运动，与粒子发生碰撞而使粒子荷电。也称碰撞荷电饱和电荷主要取决于粒子直径、介电常数、电场强度；电场荷电所需时间一般小于0.1s，可认为粒子进入除尘器后立刻达到饱和电荷。粒径d0.5m的颗粒，电场荷电

3、占优势。扩散荷电：由离子的扩散现象（无规则热运动）而使粒子荷电。依赖于离子的热能，而非电场。粒径d99； 可回收粉尘，尤其是金属粒子； 压力损失小，一般为200500Pa； 处理烟气量大，可达105106 m3/h； 适于高温、高压、强腐蚀性气体，适于收集细粉尘； 能耗低，运行费用少。缺点： 投资高，对制造、安装和运行管理的技术水平要求高； 不宜处理易燃、易爆气体。电除尘器特点小结：第四节 过滤式除尘器基本原理：利用多孔过滤介质截留气流中的尘粒，净化气体。主要形式包括：袋式除尘器、颗粒物除尘器等。 按照滤尘方式的不同可分为： 内部过滤：将松散多孔的滤料（如砂、砾或焦炭等填料）填充在框架内，使尘

4、粒在滤层内部被捕集，又称填充介质过滤。 如颗粒层过滤器，多用于高温烟气除尘。可耐高温、耐腐蚀。 外部过滤：用滤纸、纤维织物等作为滤料，在滤料表面捕集尘粒，又称滤布介质过滤。最典型的是袋式除尘器，用于工业尾气的治理。 过滤式除尘器的工作原理：工作原理：（1）含尘气体从底部流入 滤布过滤 尘粒与气体分离 净气从上部排出（2）粉尘截留形成粉尘初层 筛滤、惯性碰撞、拦截、扩散、静电、 重力沉降作用等 捕集粉尘（3）粉尘层增加到一定厚度 清灰净气含尘气体滤袋布袋除尘器原理示意图 灰斗（1）筛滤作用：大于滤料纤维孔径的尘粒会被滤布拦截。滤袋的捕尘主要通过以下五个作用来实现：常用滤料：由棉、毛、有机纤维、无

5、机纤维的纱线加工织成滤袋，成为最主要的滤尘部件。 粉尘在滤布表面沉积到一定厚度后，形成所谓的“粉尘初层”，成为袋式除尘器的主要过滤层。（以颗粒来除去颗粒）。滤布只起到形成和支撑粉尘初层的作用。随着粉尘层的增厚，除尘效率不断提高；但当粉尘积累到一定程度时，滤袋两侧压力差增大，除尘效率降低，因此要及时清灰。但注意清灰不能过分，不应破坏粉尘初层。（2）惯性碰撞作用 当气流遇到滤布等障碍物时，粒径大于1m的尘粒由于惯性较大，仍按原方向运动，与滤布相碰而被捕集。（3）扩散作用 由于布朗运动或热运动，气流中粒径小于1m的尘粒与滤布接触而被捕集。（4）静电作用 在静电引力作用下，尘粒被吸引至带有相反电性的滤

6、布上，从气流中分离。但由于静电吸引作用，不利于滤布的清灰。（5）重力沉降作用 含尘气体中的较大颗粒由于气流速度减缓，依靠重力作用而沉降下来。二、影响袋式除尘器除尘效率的因素 P440 粉尘特性从分级效率曲线来看，粒径为0.20.4m的粉尘，其在不同状况下的过滤效率皆最低。 滤料特性滤料：素布、绒布、针刺毡等 运行参数（粉尘层厚度、过滤速度/气布比、压力损失等） 清灰方式，三、袋式除尘器的类型圆袋扁袋内滤式外滤式上进气下进气按清灰方式分类：机械振动清灰（垂直振动、水平振动）逆气流清灰（反吹风、反吸风）脉冲清灰电袋式除尘器：将电除尘器和袋式除尘器有机组合，综合了二者的传统技术优点，除尘效率高达99

7、.9%以上。串联式混合式 优点 除尘效率高（99以上），对细粉捕集效率高，处理量大； 适应性强，能处理不同类型的颗粒污染物，应用范围广； 性能稳定可靠，结构简单，使用灵活，便于回收粉尘； 操作弹性大，对气体含尘浓度和气流速度的变化具有一定稳定性。 缺点 体积和占地面积都很大； 受滤料耐温、耐腐蚀性能的限制，使用温度一般应小于300； 阻力损失较大； 处理高温、高湿、含油及黏结性粉尘、腐蚀性气体应慎选滤袋。袋式除尘器特点小结： P439第五节 湿式除尘器基本原理：利用液体所形成的液膜、液滴或气泡来洗涤含尘气体，通过液体与尘粒的惯性碰撞和其它作用捕集尘粒，或使尘粒粒径增大。 可去除0.120m的固

8、态或液态颗粒，及气态污染物。 当气流距离液滴表面的距离小于尘粒半径时，依靠以下作用来捕获尘粒：a、惯性碰撞b、扩散作用（粒径小于0.3m的尘粒）c、拦截和黏附作用d、扩散漂移和热漂移e、凝聚作用尘粒水滴湿式除尘器的类型 P457根据其净化机理，可大致分为7类：重力喷雾洗涤器旋风洗涤器自激喷雾洗涤器板式洗涤器填料洗涤器文丘里洗涤器机械诱导喷雾洗涤器工作原理：（1）顶部设喷淋器，向下喷水（或液体）。（2）含尘气体从下方进入，与液滴逆向相遇，经碰撞、拦截、凝聚等作用得到捕集。（3）净气从上方排出，液体从下方排出。顶部常安装除雾器。除尘效率取决于气液接触时间和交换程度，本质上取决于液滴大小、颗粒的空气

9、动力学直径、液气流量比、气体性质。特点：结构简单、压力损失小、操作稳定。 常与其它除尘器联用。 喷雾式洗涤器（喷雾塔）气体入口液体泥渣净气喷淋塔示意图 旋风洗涤器结构及工作原理：在干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，即构成最简单的旋风洗涤器。喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集颗粒，携带颗粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面沉落到器底。与干式旋风除尘器相比，由于附加了液滴的捕集作用，消除了粉尘的混返，除尘效率明显提高。立式旋风水膜除尘器中心喷雾的旋风洗涤器 文丘里管洗涤器 (Venturi scrubber) 基本原理：含尘气体经过文丘里管的喉径形成高速气流，高速气流雾化并加速在喉径处

10、喷入的液体，气流中尘粒与液滴接触碰撞后去除。优点： （1）可直接安装在管路上，不必另作除尘设备； （2）除尘效率高，达99； （3）多用于高温烟气的除尘，降温效果好。工作原理： （1） 压力能 动能，喉管入口处气速高达50180 m/s；（2） 洗涤液（一般为水）加压进入高速气流，雾化成为雾滴；（3） 雾滴加速，与尘粒碰撞 捕集。文丘里洗涤器示意图 洗涤液废 气气液分离渐扩段渐缩段（接旋风分离器）气液界面及除尘器的形式气泡表面：泡沫式气体净化设备（筛板塔，湍球塔）液体射流表面：引射式文丘里洗涤器液膜：填料塔，旋风液膜除尘器液滴：机械喷雾塔，中心喷雾旋风洗涤器优点：结构简单，造价低，占地面积小；操作及维护方便，除尘效率高；能处理高温、高湿、易燃、易爆气体；既可除去固体颗粒物，又能脱除气态污染物。缺点：用水量大，不利于副产品的回收；寒冷地区（北方）和寒冷天气（冬天）易结冰；易产生腐蚀性液体，可能腐蚀设备和管道，污水、污泥等后续处理易造成二次污染。湿式除尘器特点小结：第六节 除尘设备的比较和选择一、常用除尘器性能比较二、除尘器的选择原则1、排放标准和排放要求2、粉尘性质粒径分布、含尘浓度、粉尘其他性质（湿润性、比电阻