第六章颗粒污染物控制技术new

第二篇大气污染控制工程第五章大气污染与空气质量管理第六章颗粒污染物控制技术第七章气态污染物控制技术第八章机动车污染控制技术第一节颗粒污染物控制原理单一粒径物理当量径几何当量径投影径用显微镜观察到的颗粒粒径与颗粒某一几何量相同的球形颗粒的直径与颗粒某一物理量相同的球形颗粒的直径面积等分径定向径等投影面积径等体积径等表面积径体积表面积平均径自由沉降径空气动力径斯托克斯径分割粒径表示单个颗粒大小一、颗粒的粒径定向直径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。等投影面积直径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dF>dA>dM筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽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dst：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。二、粒径分布粒径分布：某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例。可以个数、表面积和质量等物理量的比例表示。频数分布∆R—粒径dp至（dp＋Δdp）间粒子的质量比例频度分布f—Δdp＝1时粒子的质量比例筛上累积分布R—大于某一粒径dp的所有粒子的质量比例筛下累积分布D—小于某一粒径dp的所有粒子的质量比例粒径分布的表示方式：二、粒径分布频度分布f筛上累积分布R筛下累积分布D三、平均粒径长度平均径表示粒子群粒径的平均水平四、颗粒物理性质1、粉尘的密度：真密度、堆密度2、粉尘的含水率和吸湿性：液体3、粉尘的附着特性：固体4、粉尘的流动特性：安息角、滑动角5、粉尘的荷电和导电特性：粉尘比电阻6、粉尘的自燃和爆炸特性：2014.8.2昆山中荣爆炸五、颗粒捕集的理论基础对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气流中分离。颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流体阻力、颗粒间相互作用力外力：重力、离心力、惯性力、静电力等颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略第二节机械除尘器一、重力沉降室优点：结构简单、造价低廉、耗能小、便于维护、压力损失小，适于净化密度大、粒径粗的粉尘。对于30～50µm的粉尘，去除效率达60～80％；但对于小于5µm的粉尘净化效率几乎等于0。缺点：除尘效率低(尤其对小颗粒)，占地面积大。利用颗粒在重力作用下自由沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。一、重力沉降室有关理想重力沉降室的假定：1、沉降室入口断面上粉尘分布均匀；2、通过沉降断面的水平气流速度分布均匀，并呈层流状态；3、颗粒的水平速度与气流速度相同。W一、重力沉降室1、理想重力沉降室中颗粒的沉降类型？2、理想重力沉降室中加入（n-1）块横隔板后会对效率有何影响？其他影响（ut、处理流量、沉降面积）？W一、重力沉降室1、能全部捕集的最小粒径2、分级效率3、加横隔板后分成n层（总处理流量不变）二、惯性除尘器利用含尘气体中颗粒所受的惯性力将颗粒污染物从气流中分离出来的过程。1、机理沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离2、结构型式冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子冲击式惯性除尘装置a单级型b多级型反转式－改变气流方向捕集较细粒子2、结构型式反转式惯性除尘装置a弯管型b百叶窗型c多层隔板型3、应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10～20µm以上的粗颗粒压力损失100～1000Pa三、旋风除尘器利用旋转的含尘气体所产生的离心力将颗粒污染物从气流中分离出来的过程。优点：结构简单、体积小、不需要特殊的附属设备、造价低廉、操作维护方便、除尘效率高，适应粉尘负荷变化性能好，能用于处理高温、高压及腐蚀性气体。

缺点：不能捕集小于5µm的粉尘粒子，适于处理5～15µm的粉尘；常为预除尘器。旋风除尘器旋风除尘器的结构进气管筒体锥体灰斗排气管内旋流外旋流流场分析三元流场切向分速vT径向分速vr轴向分速vZvr低速向心Vz轴线向下外旋流Vr高速向外Vz轴线向上内旋流流场分析三元流场切向分速vT径向分速vr轴向分速vZ主流切向分速vT，产生离心加速度，具有足够沉降速度的尘粒与气流分离次流上旋流携带细小尘粒形成上灰环，在内旋流轴向分速的作用下由排气管短路排出。外旋流径向分速和内旋流轴向分速使沉淀下来的细尘重新扬起，形成二次返混。旋风除尘器的性能分析1、转圈理论W重力沉降室旋风除尘器切向速度离心沉降速度如果旋转圈数足够，即展开后的长度相当于沉降室的长度L，则粉尘就能到达筒体边壁处的分离界面而被分离。——转圈理论旋风除尘器的性能分析1、转圈理论v——进口风速，m/s，Q——处理流量，m3/s，N——外旋流的有效旋转圈数。拉波尔提出：分割粒径的经验计算式旋风除尘器的性能分析2、假想圆筒理论内外旋流的交界面附近，粒径dc的尘粒分级效率为50%

气流的平均径向速度＝尘粒的离心沉降速度旋风除尘器的集尘效率水田和木村典夫：旋风除尘器分级效率实验经验式

捕集效率与dp/dc50的关系切向速度与旋转半径的关系外旋流，n＝0.5～0.9，且旋风除尘器的集尘效率（1）入口风速12～20m/s，不小于10m/s（2）结构尺寸筒体、排气管直径，筒体、锥体长度（3）粒径与密度粒径→离心力/阻力密度→离心力、切割直径（4）气体温度气体温度影响气体粘度（5）灰斗气密性漏气量15％，捕集效率几乎为0第三节电除尘器一、电除尘的概念及应用二、电除尘器的特点—优点/缺点三、电除尘器的除尘机理四、电除尘器的结构与类型五、电除尘器的除尘效率一、电除尘的概念及应用利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的方法。广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门

二、电除尘器的特点—优点除尘效率高。设计合理，安装施工质量高时，可以达到任何除尘效率的要求。目前，工业上应用的电除尘器，除尘效率达到99％以上已属多见。净化烟气量大。在工业上净化105～106m3／h烟气的电除尘装置已得到普遍应用。能去除的粒子粒径范围较宽。对于1µm的粉尘粒子仍有较高的除尘效率。可净化高温、高压含尘烟气。用于净化350℃以下的烟气，用于净化更高温度烟气时，需要特殊设计。能量消耗低，可实现微机控制、远距离操作。

二、电除尘器的特点—缺点除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘的比电阻的影响更为突出。不适宜直接净化高浓度含尘气体。需先预处理。钢材消耗量多。据估算，平均每平方米收尘面积所用钢材大约为3.5-4t。设备庞大。需高压变电及整流控制设备。一次性投资大。制造、安装和管理技术水平。三、电除尘器的除尘机理主要组成：放电电极集尘电极三、电除尘器的除尘机理（1）气体电离（电晕放电）（2）粒子荷电（粉尘荷电）（3）荷电粒子迁移和沉积（4）颗粒的清除（以负电晕为例：）三、电除尘器的除尘机理（1）气体电离（电晕放电）（以负电晕为例：）极短瞬间在放电极附近的电晕区内产生了大量的自由电子和正离子。——电晕放电三、电除尘器的除尘机理（2）粒子荷电（粉尘荷电）（以负电晕为例：）电子＋电负性气体＝气体负离子

气体离子的迁移速度约为自由电子的1/1000，以保证在两极之间形成稳定的空间电荷，否则几乎在电晕放电开始的同时就产生了火花放电。二次扬尘104～5×1010Ω·cm反电晕三、电除尘器的除尘机理（3）荷电粒子迁移和沉积（4）颗粒的清除（以负电晕为例：）低比电阻粉尘在电场中跳跃运动的状态粉尘比电阻对除尘效率的影响四、电除尘器的结构与类型电晕电极：圆形、麻花形、星形、芒刺形、锯齿形要求：起始晕电压低、电晕电流大、机械强度高集尘电极：平板形、Z形、C形、波浪形要求：易于尘粒的沉积，避免二次扬尘，便于清灰，具有足够的刚度和强度四、电除尘器的结构与类型清灰装置：机械振打、电磁振打、刮板清灰、水膜清灰等气流分布装置：多孔板、Z形气流分布板四、电除尘器的结构与类型按照集尘器的形式分：圆管形/平板形按荷电和放电空间布置分：一段式/二段式按气流方向分：卧式和立式按清灰方式分：干式和湿式五、电除尘器的除尘效率1、颗粒的驱进速度五、电除尘器的除尘效率2、除尘效率方程

——多依奇方程ρ0ρρ+dρρe五、电除尘器的除尘效率2、除尘效率方程有效驱进速度

——多依奇-安德林方程第四节袋式除尘器

过滤除尘器是用多孔过滤介质分离捕集气体中固体或液体粒子的净化装置。一、袋式除尘

利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。工业原料气的精制、固体粉料的回收、通风和空调系统的气体净化工业尾气或烟气中粉尘粒子的去除应用滤料二、袋式除尘器的特点—优点除尘效率高。对微米或亚微米级的粉尘粒子也有较高效率，一般可达99％，甚至可达99.99％以上。适应性强。可捕集多种干性粉尘，特别是高比电阻粉尘。操作弹性大。含尘气体浓度和烟气量在相当大的范围内变化对袋式除尘器的除尘效率影响不大。结构简单，使用灵活。可作成小型的安装在散尘设备上或散尘设备附近，也可作成移动式的安装在车上，特别适用于分散尘源的除尘。运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作、维护简单。二、袋式除尘器的特点—缺点应用主要受滤布的耐温和耐腐蚀等性能影响。目前，通常应用的滤布可耐约250℃，如采用特别滤布处理高温含尘烟气，将会增大投资费用。一般滤布的使用温度应小于300℃。不适于净化含粘结和吸湿性强的含尘气体。烟气温度不能低于露点温度。否则会产生结露，堵塞滤布孔隙。据粗略统计：1、袋式除尘器净化大于17000m3／h含尘烟气量所需投资要比电除尘器高；2、用其净化小于17000m3／h含尘烟气量时，投资费用比电除尘器省。三、袋式除尘器的除尘机理1、除尘过程滤布——粉尘初层——粉尘层2、除尘机理（1）筛滤阻留（2）惯性碰撞（3）扩散和静电作用（4）重力沉降20～50µm5～10µm清灰时不能破坏三、袋式除尘器的除尘机理2、除尘机理（1）筛滤阻留滤布网孔、尘粒粒径（2）惯性碰撞尘粒粒径、气流速度（3）扩散和静电作用尘粒粒径、荷电量、气流速度（4）重力沉降尘粒粒径、密度、气流速度惯性碰撞作用扩散和静电作用四、袋式除尘器的结构形式气流运动方向内滤式过滤器外滤式过滤器进气方式上进气过滤器下进气过滤器四、袋式除尘器的结构形式内滤式袋式除尘器外滤式袋式除尘器四、袋式除尘器的结构形式清灰方式机械振动清灰脉冲清灰机械清灰袋式除尘器脉冲清灰袋式除尘器四、袋式除尘器的结构形式第五节湿式除尘器湿式除尘利用洗涤液与含尘气体充分接触，将尘粒洗涤下来而使气体净化的方法。

除尘效率高。在相同能耗下，湿式除尘器比干式机械除尘器的除尘效率高。结构简单，造价低，占地面积小，操作维修方便。湿式除尘器对净化高温、高温、高比阻、易燃、易爆的含尘气体具有较高的除尘效率。既除尘又冷却、净化。湿式除尘器在去除粉粒的同时，还去除水蒸气及某些有毒有害的气态污染物。一、湿式除尘器的特点—优点一、湿式除尘器的特点—缺点比一般干式除尘器操作费用高。需要对洗涤后的含尘污水、污泥进行后处理。除尘系统应采取防腐措施。净化腐蚀性气态污染物时，洗涤水(液)具有一定程度的腐蚀性。

不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体；

采用防冻措施。寒冷地区应用湿式除尘器易结冻。二、湿式除尘机理惯性碰撞扩散作用粘附作用扩散漂移和热漂移絮凝作用三、湿式除尘器的类型1、气泡表面——泡沫式除尘器三、湿式除尘器的类型2、液膜——湿式填料塔三、湿式除尘器的类型3、液滴——利用机械力、惯性力、摩擦力的湿式洗涤器文丘里洗涤器渐缩段喉管渐扩段文丘里洗涤器文丘里洗涤器喉管处气速一般为50～180m/s碰撞捕集效率随相对速度增加而增加文丘里洗涤器几何尺寸进气管直径D1按与之相联管道直径确定收缩管的收缩角α1常取23o～25o喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面积与进口管截面积之比的典型值为1:4vT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素L112ConvergingsectionthroatDiverging