大气环境颗粒污染物控制

关于大气环境颗粒污染物控制第1页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三一、重力沉降室

除尘机理

气体进入沉降室时，由于气体流动通道面积突然增大，气体流速迅速下降，粉尘便借本身重力作用，逐渐沉落，最后落入下面的集灰斗中，经输送机械送出。

特点重力沉降室结构简单，造价低，便于维护管理，压力损失小（50-100Pa），而且可以处理高温气体。

主要缺点沉降效率低（40%-70%），一般只能除去50微米以上的大颗粒，不宜捕集20微米以下的尘粒。

适用性主要用于高效除尘装置的前级除尘器（预处理），用于净化密度大，颗粒粗的粉尘。提高捕集效率可用以下三种措施：（1）降低室内气流速度；（2）降低沉降室的高度；（3）增大沉降室长度。第2页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

沉降室的主要结构形式第3页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三二、惯性除尘器

除尘机理惯性碰撞和拦截。惯性力、离心力、重力和颗粒物粒径、气流速度有关第4页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

惯性除尘器的种类和结构碰撞式反转式第5页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

惯性除尘器的应用

惯性除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘时具有较高的除尘效率，对黏结性和纤维性粉尘，则因宜堵塞而不宜采用。由于惯性除尘器的净化效率不高，一般只用于多级除尘中的第一级除尘，捕集10-20微米以上的粗尘粒。压力损失一般为100-1000Pa。第6页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

旋风除尘器的工作原理

旋风除尘器内的气流运动

普通旋风除尘器的组成部分

进气管、筒体、锥体、排气管

外旋流

内旋流

上涡流

设计旋风除尘器时应特别注意的两个问题：上涡流和锥顶区中细颗粒的返回问题.

气流运动三、旋风除尘器

使含尘气体做旋转运动，利用旋转的含尘气流所产生的离心力，将颗粒污染物从气体中分离出来。第7页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

影响捕集效率的因素

入口风速（或流量）入口风速一般为12-20m/s，不宜低于10m/s，以防入口管道积灰。

除尘器的结构尺寸筒体直径、锥体长度、排气管直径

粉尘粒径与密度粒径大，捕集效率高；密度小，捕集效率低。流量大，捕集效率高，但风速过高又会影响捕集效率的提高.

气体温度温度增高，捕集效率降低。

灰斗的气密性气密性不好，捕集效率显著下降。第8页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

旋风除尘器的分类及选型

旋风除尘器的分类

按气体流动状态分

切流返转式旋风除尘器轴流式旋风除尘器直入式蜗壳式进入型式轴流直流式轴流反旋式

气流在器内流动方式最常用的型式第9页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第10页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

按结构形式分

圆筒体圆筒高度大于圆锥高度，结构简单，压力损失小，处理气量大，适用于捕集密度和粒度大的颗粒物。长锥体圆筒较短，圆锥较长。除尘效率提高，但压力损失有所增加。旁通式排气管插入深度较浅，在筒体中设有灰尘隔室并与锥体相通。总捕集效率提高，但隔离室易堵塞。要求待处理颗粒物有较好流动性。扩散式具有倒锥体，锥底设有反射屏。除尘效率较高，结构简单，易加工，投资低，压损中等，特别适用于捕集5-10微米以下的颗粒。第11页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第12页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

特点旋风除尘器结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便，压力损失中等、动力消耗不大，可用各种材料制造，能用于高温、高压及有腐蚀性气体，并可直接回收干颗粒物。

主要缺点对捕集小于5微米颗粒的效率不高。

适用性一般作预除尘用，用来捕集5-15微米以上的尘粒，除尘效率可达80%左右。旋风除尘器第13页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

静电除尘器的基本原理

气体电离

粒子荷电荷电粒子的迁移与沉积

颗粒的清除四个过程：四、静电除尘器

静电除尘器是使含尘气体通过高压电场，在电场力的作用下，粉尘沉积于电极上，使尘粒从气体中分离出来的一种除尘设备。静电力直接作用在尘粒上，而不是作用在气流上。第14页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

气体电离(1)随着电压的增加，气体中的自由电子被加速。(2)自由电子通过碰撞使其他气体分子的外圈电子碰撞出来，使其电离，形成正离子和新自由电子。(3)电子雪崩第15页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

粒子荷电两种荷电过程电场荷电：离子在电场力作用下作定向运动，并与粒子碰撞并附着于颗粒表面而使粒子荷电。扩散荷电：离子由于无规则热运动而与尘粒碰撞，并黏附在颗粒表面使其荷电。荷电形式电子直接撞击颗粒，使粒子荷电。气体吸附电子而成为负气体离子，此离子再撞击颗粒而使粒子荷电。电除尘的主要荷电形式d>0.5µm时，电场荷电为主；d<0.2µm时，扩散荷电为主；0.2µm<d<0.5µm时，两者均起作用。第16页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

荷电粒子的迁移和沉积荷电粒子在电场力的作用下，将朝着与其电性相反的集尘极移动。

颗粒荷电越多，所处位置的电场强度越大，则迁移的速度越大。当荷电粒子到达集尘极处，颗粒上的电荷便与集尘极上电荷中和。从而使粒子恢复中性，此即颗粒的放电过程。

颗粒的清除采用振打的方法或其它清灰方式将集尘极板上沉积的颗粒层强制破坏，并使其落入灰斗，从除尘器中排出。第17页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三℃

静电除尘器的结构

电晕电极

集尘电极

清灰装置

气流分布装置

灰斗要求起始晕电压低，电晕电流大，机械强度高。要求易于尘粒的沉积，避免尘粒二次飞扬，便于清灰，具有足够的刚度和强度。清灰的主要方式有机械振打、电磁振打、刮板清灰、水膜清灰等。要求能使气流分布均匀，气压损失小。

静电除尘器的结构及分类第18页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三沿线全长放电尖端放电第19页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三易于清灰、简单，但尘粒二次飞扬严重、刚度较差。有利于尘粒沉积，二次飞扬少且有足够的高度，应用较多。第20页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第21页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第22页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

静电除尘器的分类按集尘器的型式分圆管型平板型

在金属圆管的中心放置电极，圆管内壁为收尘表面。管径一般为150~300mm，长2~5m。由于单管处理的烟气量很小，经常使用多管并列设置。

在一系列平行的集尘电极板构成的通道之间设置放电电极。两极板之间的通道宽度通常为200~400mm，通道数可以为几个、几十个或上百个，高度为2~12m。第23页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三按荷电方式和放电空间布置一段式：颗粒荷电和放电在同一个电场中进行。现在工业上一般都采用这种型式。二段式：颗粒在第一段荷电，在第二段放电沉积。主要用于空调装置。第24页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三按气流方向卧式：气流方向平行于地面，占地面积大，但操作方便，目前被广泛采用。立式：气流垂直于地面，通常由下而上，圆管型电除尘器均采用立式，占地面积小，捕集细粒易产生再飞扬。干式：采用机械、电磁、压缩空气等振打清灰，处理温度高达350-450℃，有利于回收较高价值的颗粒物。按清灰方式湿式：通过喷淋或溢流水等方式清灰，无粉尘再飞扬，效率高，同时可净化部分有害气体如SO2、HF等；其缺点是腐蚀、结垢问题较严重，增加了含尘污水处理工序。第25页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三静电除尘器

特点消耗的能量很低；

适用性广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。

主要缺点设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，不易实现对高比电阻粉尘的捕集（最适宜比电阻为104~5×1010Ω·cm）。处理气量大，能连续操作，可用于高温、高压的场合。气压损失很小；除尘效率很高；可捕集亚微米级粒子；第26页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

除尘机理

截留：粒径较小的粒子跟随气体扰流，若尘粒中心离捕集物的距离不超过颗粒半径，颗粒与捕集物接触而被截留

惯性碰撞：随粉尘粒径和气流速度的增大而增强（d>1微米）

扩散沉降：更小的粒子（d<0.1微米）在气体分子的撞击下脱离流线，向气体分子一样做布朗运动，这种无规则热运动，在捕集物附近，尘粒与捕集物碰撞而被捕集。

另外，重力沉降和静电效应等捕集机理在一定条件下也会起到重要的作用。五、过滤式除尘器利用棉、毛或人造纤维等滤布捕集尘粒的装置。第27页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

工作原理

除尘过程袋式除尘器第28页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

滤料

天然纤维滤料：棉纤维、毛织滤料、丝织滤料

合成纤维滤料：聚酯（如涤纶、的确良）、聚酰胺（如尼龙）、芳香族聚酰胺（如芳纶1313、诺梅克斯）

无机纤维滤料：玻璃纤维（铝硼硅酸盐玻璃为原料）、金属纤维（不锈钢，线径8-12微米）种类：特性：过滤效率、容尘量、透气率、耐温性、力学性能（抗拉、抗弯折、耐磨）、造价第29页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

袋式除尘器的结构形式

按滤袋形状圆袋扁袋

按含尘气流进入滤袋的方向内滤式外滤式

按进气方式的不同上进式下进式

按清灰方式机械振动清灰逆气流清灰吹灰圈清灰脉冲清灰第30页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第31页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第32页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第33页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三利用砂、砾石、炉渣、焦炭粒、金属屑等颗粒状物料作为填料层的过滤设备，其除尘机理和袋式除尘器相似，主要靠惯性、截留和扩散作用等，使粉尘附着于干颗粒层滤料表面上。它既可用于捕集固态颗粒物，也可用来捕集液态颗粒物。颗粒层除尘器第34页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

特点

应用不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒，特别是烟气温度不能低于露点温度。

主要缺点其应用受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制。除尘效率高（99.9%以上）；结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理。适应性强；操作弹性大；主要在工业尾气的除尘方面应用较广。过滤式除尘器第35页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三六、湿式除尘器利用洗涤液（一般为水）与含尘气体充分接触，将尘粒洗涤下来而使气体净化。有效去除粒度在0.1~20μm的颗粒。

特点除尘效率高，除尘器结构简单，造价低，占地面积小，操作维修方便。

主要缺点需对洗涤后的含尘污水、污泥进行处理；净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，设备易受腐蚀，比一般干式除尘器的操作费用要高。

适用性特别适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体。第36页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

湿式除尘机理与过滤除尘的主要作用机制相似：（1）通过惯性碰撞、截留，尘粒与液滴或液膜发生接触；（2）微小尘粒通过扩散与液滴接触；（3）加湿的尘粒相互凝集；（4）蒸汽凝结，促使尘粒凝集。对粒径1~5μm的尘粒（1）起主要作用，对粒径1μm以下的尘粒，后三种机制起主要作用。第37页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

湿式除尘器的结构型式

重力喷雾洗涤器（机械喷雾塔）

旋风洗涤器（离心洗涤器）

贮水式冲击水浴除尘器（自激喷雾洗涤器）

板式洗涤器（泡沫洗涤器）

填料洗涤器

文丘里洗涤器

机械动力洗涤除尘器第38页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第39页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三第40页，讲稿共43页，2023年5月2日，星期三

各类除尘器的适用范围

机械式除尘器造价比较低，维护管理方便，并耐高温，必须回收干尘或含尘气体遇湿有腐蚀作用时更适宜用这类除尘器。它对5微米以下的微粒去除效率不高，当待含尘浓度很高时，可作预处理除尘器。

重力除尘器适宜尘粒粒径较大、要求除尘效率较低、又有足够场地的地方。

惯性除尘器适宜排气量较小、要求除尘效率较低的地方，一般可直接装在风管上。

旋风除尘器适宜要求除尘效率较