大气污染控制工程

大气污染控制工程第1页，课件共140页，创作于2023年2月

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-投影面积直径第2页，课件共140页，创作于2023年2月筛分法筛分直径：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/m3）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第3页，课件共140页，创作于2023年2月

粒径分布

质量分布

数量分布2.粉尘的密度单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/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第4页，课件共140页，创作于2023年2月3.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、粉尘粘性第5页，课件共140页，创作于2023年2月4.粉尘的比表面积5.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、流动性等物理特性吸湿现象平衡含水率第6页，课件共140页，创作于2023年2月6.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润湿性与粉尘的种类、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，随温度升高而下降润湿速度－润湿性是选择湿式除尘器的主要依据第7页，课件共140页，创作于2023年2月7.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、碰撞过程中荷电荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关第8页，课件共140页，创作于2023年2月粉尘的导电性比电阻导电机制：高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子—体积比电阻低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质－表面积比电阻中间温度，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104～1010第9页，课件共140页，创作于2023年2月8.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）断裂强度－表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积分类：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第10页，课件共140页，创作于2023年2月9.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第11页，课件共140页，创作于2023年2月粉尘发生爆炸必备的条件：可燃物与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－爆炸浓度下限爆炸浓度上限存在能量足够的火源第12页，课件共140页，创作于2023年2月分级效率与总效率的关系由总效率求分级效率由分级效率求总效率第13页，课件共140页，创作于2023年2月

多个除尘器串联使用的总除尘效率：3.除尘装置的压力损失u1第14页，课件共140页，创作于2023年2月例题1

根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为10000m3N/h，含尘浓度为4.2g/m3N。除尘器出口的气体流量为12000m3N/h，含尘浓度为340mg/m3N。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算）。

第15页，课件共140页，创作于2023年2月已知：Q1N=10000m3N/h，Q2N

＝12000m3N/h

处理气体流量为：漏风率为：第16页，课件共140页，创作于2023年2月考虑漏风率的除尘效率为：已知：Q1N=10000m3N/h，Q2N

＝12000m3N/h

＝

4.2g/m3N，＝

340mg/m3N

不考虑漏风率的除尘效率则为：第17页，课件共140页，创作于2023年2月例题2

已知一台600W燃煤自然通风锅炉，设两级除尘系统，除尘效率分别为70％和85％，用以处理含尘浓度为3g/m3的锅炉烟尘，计算该系统的总除尘效率和排放浓度。

解：该系统的总除尘效率为第18页，课件共140页，创作于2023年2月

解：经两级除尘后从第二级除尘器排入大气的气体含尘浓度为：第19页，课件共140页，创作于2023年2月例题3

在现场对某除尘器进行测定，测得除尘器进口和出口气体中含尘浓度分别为3.2×10-3kg/m3

和4.8×10-3kg/m3

，除尘器进口和出口粉尘的粒径分布如下表，计算该除尘器的分级效率和除尘效率粉尘的粒径0～55～1010～2020～40>40质量分数％进口2010152035出口78147.40.60第20页，课件共140页，创作于2023年2月分级效率计算：第21页，课件共140页，创作于2023年2月总分级效率计算：第22页，课件共140页，创作于2023年2月三、除尘的分类机械式除尘器湿式除尘器过滤式除尘器静电除尘器第23页，课件共140页，创作于2023年2月第二节机械式除尘器

机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器第24页，课件共140页，创作于2023年2月一、重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置

气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降

层流式和湍流式两种

第25页，课件共140页，创作于2023年2月ALH尘粒含尘气流B假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用层流式重力沉降室第26页，课件共140页，创作于2023年2月沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q

气流在沉降室内的停留时间在t时间内粒子的沉降距离该粒子的除尘效率第27页，课件共140页，创作于2023年2月对于stokes粒子，沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?

由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分级效率公式的一半作为实际分级效率

第28页，课件共140页，创作于2023年2月提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度

应注意u过小或L过长，会导致沉降室体积过于庞大，此时可采用多层沉降室第29页，课件共140页，创作于2023年2月多层沉降室：使沉降高度减少为原来的1/（n+1），其中n为水平隔板层数

考虑清灰的问题，一般隔板数在3以下多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板第30页，课件共140页，创作于2023年2月根据要去除颗粒粒径或除尘效率简单设计沉降室尺寸沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度第31页，课件共140页，创作于2023年2月

选择气流进入沉降室的水平流速初步选定沉降室高度H

根据H、去除颗粒粒径或除尘效率要求求出沉降室长度（如太长则应考虑采用多层沉降室）要满足设计要求，则必须使则第32页，课件共140页，创作于2023年2月

根据气体处理量、水平起速和沉降室高度算出宽度B

如L过长，则须采用多层沉降室，弱隔板数为n，则第33页，课件共140页，创作于2023年2月重力沉降室的优点结构简单投资少压力损失小（一般为50-100Pa）维修管理容易缺点体积大效率低仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子第34页，课件共140页，创作于2023年2月二、惯性除尘器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

第35页，课件共140页，创作于2023年2月结构形式冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子反转式－改变气流方向捕集较细粒子冲击式惯性除尘装置a单级型b多级型第36页，课件共140页，创作于2023年2月反转式惯性除尘装置a弯管型

b百叶窗型

c多层隔板型第37页，课件共140页，创作于2023年2月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第38页，课件共140页，创作于2023年2月三、旋风除尘器利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置

旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成

气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋

少量气体沿径向运动到中心区域

旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋

气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度

第39页，课件共140页，创作于2023年2月第40页，课件共140页，创作于2023年2月a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式第41页，课件共140页，创作于2023年2月含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿器壁由上而下作旋转运动，这股旋转向下的气流称为外涡旋（外涡流），外涡旋到达锥体底部转而沿轴心向上旋转，最后经排出管排出。这股向上旋转的气流称为内涡旋（内涡流）。外涡旋和内涡旋的旋转方向相同，含尘气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力推动下移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋转向上，到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为上涡旋。第42页，课件共140页，创作于2023年2月旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布

第43页，课件共140页，创作于2023年2月气流速度为方便，常把内外旋流气体的运动分解为三个速度分量：切向速度VT、径向速度Vr、轴向速度Vz。1）切向速度切向速度是决定气流合速度大小的主要速度分量，也是决定气流质点离心力和颗粒捕集效率的主要因素。第44页，课件共140页，创作于2023年2月RR第45页，课件共140页，创作于2023年2月a．切向速度VT外涡旋：VT随半径R的减小而增大，在内外涡旋的交界面上VT最大。外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方此处n1，称为涡流指数第46页，课件共140页，创作于2023年2月内涡旋的切向速度正比于半径

内外涡旋的界面上气流切向速度最大

交界圆柱面直径

dI=(0.6-1.0)de,de

为排气管直径

某一断面上的切向速度分布规律为：外旋：n=0.5，有内旋：n=-1，有内外交界面：n=0，VT=C，最大切向速度，对应直径为Di,Di=(0.6～1.0)De(排气管直径)。第47页，课件共140页，创作于2023年2月b.径向速度Vr：假设内外涡旋的交界面是圆柱面，外涡旋均匀通过该柱面进入内涡旋，那麽认为气流通过此圆柱面时的平均速度就是外涡旋气流的平均径向速度Vr。径向速度

假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋平均径向速度

rJ和h分别为交界圆柱面的半径（一般取排气管直径的0.6-1.0倍）和高度（即排气管下缘至锥顶的高度），m第48页，课件共140页，创作于2023年2月c.轴向速度外涡旋的轴向速度向下内涡旋的轴向速度向上在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值

第49页，课件共140页，创作于2023年2月旋风除尘器的除尘效率

计算分割直径是确定除尘效率的基础

在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD

若

FC>FD

，颗粒移向外壁若

FC<FD，颗粒进入内涡旋当

FC=FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%

旋风除尘器技术指标第50页，课件共140页，创作于2023年2月分割直径是指分级效率为50%的粉尘粒径分割粒径dc越小，除尘效率越高处于分割粒径的尘粒，即在内、外涡旋交界面上离心力和向心力相等。第51页，课件共140页，创作于2023年2月由于切向速度反比于半径的n次方，即第52页，课件共140页，创作于2023年2月旋风除尘器分级除尘效率第53页，课件共140页，创作于2023年2月旋风除尘器的压力损失相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变

含尘浓度增高，压力降明显下降操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa旋风除尘器技术指标第54页，课件共140页，创作于2023年2月旋风除尘器的压力损失

：局部阻力系数

A：旋风除尘器进口面积

旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ5.36.58.05.8局部阻力系数第55页，课件共140页，创作于2023年2月例题：已知XZT一90型旋风除尘器在选取R入口速度vT=13m/s时，处理气体量Q=1.37m3/s。试确定净化工业锅炉烟气（温度为423K，烟尘真密度为2.1g/cm3）时的分割直径和压力损失。已知该除尘器简体直径0.9m，排气管直径为0.45m，排气管下缘至锥顶的高度为2.58m，423K时烟气的粘度（近似取空气的值）µ=2.4×10－5pa﹒s。

解:假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即vT=13m/s，取内、外涡旋交界圆柱的直径di=0.7de，则有

第56页，课件共140页，创作于2023年2月那么气流在交界面上（取0.7de）的切向速度

因此计算得到第57页，课件共140页，创作于2023年2月若气流交界面直径取di=de,则n应取得比计算值稍大，如取

di=0.45，n=0.8,那么切向速度

因此计算得到第58页，课件共140页，创作于2023年2月

计算旋风除尘器操作条件下的压力损失：423K时烟气密度可近似取为第59页，课件共140页，创作于2023年2月影响旋风除尘器性能的因素进气方式切向进入

直入式蜗壳式---入口性能较好

轴线进入---小型除尘器多采用

入口断面宽高比比值越小，效率越高，常用矩形进口，比值为2左右

排气管插入深度插入深，效率提高，阻力损失增大；插入浅，效率降低，阻力损失减少

第60页，课件共140页，创作于2023年2月旋风除尘器的尺寸比例在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降，处理风量过小。一般取值范围：0.15m-1m。锥体适当加长，对提高除尘效率有利排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4─0.65）D旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于，筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。

第61页，课件共140页，创作于2023年2月入口风速提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降，且阻力损失增大一般进口气速控制在12-15m之间

流体性质对于气体，μ增大对除尘不利，dcp增大，效率减小。温度增大，则μ增大，温度高或μ增大都会使效率减小。粉尘粒径与密度增大时，除尘效率明显提高

第62页，课件共140页，创作于2023年2月除尘器下部的严密性

除尘器底部总处于负压状态，气密性差，则漏入的空气会使一部分粉尘重新卷入内涡流，降低除尘效率。旋风器一般：①用于粒子较大（>10μm）的场合；②除尘效率不太高；③浓度较高时作为初级处理；④可串联使用。第63页，课件共140页，创作于2023年2月旋风除尘器的选型设计旋风除尘器的选型一般选用计算法和经验法。计算法：①由入口浓度c0，出口浓度ce（或排放标准）计算除尘效率η；②选结构型式；③根据选用的除尘器的分级效率ηd（分级效率曲线）和净化粉尘的粒径频度分布f0，计算ηT,若ηT>η,即满足要求，否则按要求重新计算。④确定型号规格⑤计算压力损失。第64页，课件共140页，创作于2023年2月经验法：①计算所要求的除尘效率η；②选定除尘器的结构型式；③根据选用的除尘器的η—Vi实验曲线，确定入口风速Vi；（或根据压力损失确定）④根据气量Q，入口风速Vi计算进口面积A；⑤由旋风器的类型系数求除尘器筒体直径D，然后便从手册中查到所需的型号规格。第65页，课件共140页，创作于2023年2月旋风除尘器的设计（经验法）选择除尘器的型式根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征、及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素根据允许的压力降确定进口气速，一般取进口气速为

12-25m/s确定入口截面A，入口宽度B和高度H确定各部分几何尺寸第66页，课件共140页，创作于2023年2月也可选择其它的结构，但应遵循以下原则

①为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插人深度；②为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2；③为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D；④为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o－8o；⑤为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4－0.5，（H+L）/de≈8－10；s/de≈1；第67页，课件共140页，创作于2023年2月例题：

已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度ρ=1.2kg/m3，允许压力损失为900Pa若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。解：由表可查得，ζ＝5.8，且允许压力损失为900Pa，选用XLP/Bu1

的计算值与表5－3的气速与压力降数据一致。参考XLP/B品系列；取D=700mm，u1第68页，课件共140页，创作于2023年2月第三节湿式除尘器使含尘气体与液体

（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置

可以有效地除去直径为0.1－20μm的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物

高能和低能湿式除尘器低能湿式除尘器的压力损失为0.2一1.5kPa，对10μm以止粉尘的净化效率可达90－95%高能湿式除尘器的压力损失为2.5－9.0kPa，净化效率可达99.5％以上一、除尘原理第69页，课件共140页，创作于2023年2月湿式除尘器第70页，课件共140页，创作于2023年2月湿式除尘器第71页，课件共140页，创作于2023年2月根据湿式除尘器的净化机理，大致分为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第72页，课件共140页，创作于2023年2月主要湿式除尘装置的性能和操作范围装置名称气体流速（m/s）液气比（l/m3）压力损失（Pa）分割直径（μm）喷淋塔0.1－22－3100－5003.0填料塔0.5－12－31000－25001.0旋风洗涤器15－450.5－1.51200－15001.0转筒洗涤器（300－750r/min）0.7－2500－15000.2冲击式洗涤器10－2010－500－1500.2文丘里洗涤器60－900.3－1.53000－80000.1第73页，课件共140页，创作于2023年2月在耗用相同能耗时，比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除0.1m以下粉尘粒子，仍有很高效率可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用湿式除尘器的优点

第74页，课件共140页，创作于2023年2月湿式除尘器的缺点

排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用

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，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施

第75页，课件共140页，创作于2023年2月二、常见湿式除尘器

重力喷雾洗涤器含尘气体清洁气体循环水含尘水尘粒与液滴碰撞、拦截和凝集后在重力作用下沉降逆流、并流、横流V水：V气＝0.015～0.075V0＝0.6～1.2m/s耗水量：0.4～1.35L/m3第76页，课件共140页，创作于2023年2月喷雾塔结构简单、压力损失小，操作稳定方便多用于净化大于50的尘粒，耗水量大、占地面积大、除尘效率低，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的粉尘严格控制喷雾的组成，保证液滴大小均匀，对有效的操作是很有必要第77页，课件共140页，创作于2023年2月

旋风洗涤除尘器干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，就构成一种最简单的旋风洗涤器喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集尘粒，携带尘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在出口处通常需要安装除雾器第78页，课件共140页，创作于2023年2月适用于净化大于5的粉尘，常串联在文丘里洗涤器之后作为脱水器入口气速约为15～22m/s压力损失约为500～750Pa除尘效率可达90％～95％常见：旋风水膜除尘器和中心喷雾旋风除尘器第79页，课件共140页，创作于2023年2月喷雾沿切向喷向筒壁，使壁面形成一层很薄的不断下流的水膜含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，靠离心力甩向壁面的粉尘为水膜所粘附，沿壁面流下排走

旋风洗涤除尘器第80页，课件共140页，创作于2023年2月

立式水膜除尘器入口气速：15～22m/s

出口气速：小于10m/s

含尘浓度：小于2g/m3

水气比：0.4～0.5L/m3

卧式水膜除尘器中心喷雾除尘器第81页，课件共140页，创作于2023年2月

自激喷雾除尘器

入口气速：15～20m/s

下降流速：3～4m/sS通道气速：18～35m/s

耗水量：0.04L/m3

压力损失：1000～1600Pa

泡沫除尘器

孔径5～10mm

开孔率：20％～30％空塔气速：1.5～3.0m/s

文丘里洗涤器文丘里管（收缩管、喉管、扩散管）和脱水器雾化、凝聚、脱水第82页，课件共140页，创作于2023年2月文丘里洗涤器除尘过程

含尘气体由迸气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能在喉管入口处，气速达到最大，一般为50－180m/s洗涤液（一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速充分的雾化是实现高效除尘的基本条件

第83页，课件共140页，创作于2023年2月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L112ConvergingsectionthroatDivergingsectionDTL2D1D2第84页，课件共140页，创作于2023年2月文丘里几何尺寸（续）扩散管的扩散角α2一般为5o一7o出口管的直径Dz按与其相联的除雾器要求的气速确定第85页，课件共140页，创作于2023年2月第四节过滤式除尘器空气过滤器滤纸或玻璃纤维使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置分类第86页，课件共140页，创作于2023年2月采用纤维织物作滤科的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广除尘效率一般可达99%以上效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用袋式除尘器纤维织物第87页，课件共140页，创作于2023年2月颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物第88页，课件共140页，创作于2023年2月一、袋式除尘器除尘原理含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落人灰斗中粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作

用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层第89页，课件共140页，创作于2023年2月清灰：除尘器阻力达到一定值，除尘器系统的处理风量显著下降第90页，课件共140页，创作于2023年2月新鲜滤料的除尘效率较低粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把己附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降

除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰清灰不应破坏粉尘初层第91页，课件共140页，创作于2023年2月二、除尘效率的影响因素粉尘负荷过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关第92页，课件共140页，创作于2023年2月压力损失：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等

—

通过洁净滤料的压力损失，100~130Pa;

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通过粉尘层（dustcake）的压力损失；均可以达西定律表示第93页，课件共140页，创作于2023年2月

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粉尘或滤料的渗透率（permeability），由实验测定

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粉尘或滤料的厚度对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失基本上是一个常数通过袋式除尘器的压力损失主要由决定渗透率Kd是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数第94页，课件共140页，创作于2023年2月在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示为因此粉尘层的压力损失A—滤袋面积C—烟气含尘浓度

t—含尘烟气通过滤层时间ρc—粉尘密度第95页，课件共140页，创作于2023年2月令，定义为颗粒层的平均比阻力，因此或者令，定义为颗粒层的平均比阻力系数，则有

对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率，与粉尘浓度C和过滤时间t成线性关系，而与过滤速度的平方成正比第96页，课件共140页，创作于2023年2月第97页，课件共140页，创作于2023年2月滤料性质对滤料的要求容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰

第98页，课件共140页，创作于2023年2月滤料种类

按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、350-360K以下气体无机纤维主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆合成纤维性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域第99页，课件共140页，创作于2023年2月滤料种类

按滤料结构分滤布（编织物）毛毡－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰第100页，课件共140页，创作于2023年2月中国生产滤料种类

玻璃纤维滤料普通玻璃纤维滤料玻璃纤维膨体纱滤布玻璃纤维针刺毯滤布聚合物类滤料玻璃纤维覆膜滤料玻璃纤维基布+多微孔聚四氟乙烯膜第101页，课件共140页，创作于2023年2月滤料名称直径（μm）耐温性能（K）吸水率（％）耐酸性耐碱性强度长期最高棉织物（植物短纤维）10－20348－3583688很差稍好1蚕丝（动物长纤维）18353－36337316－22

羊毛（动物短纤维）5－15353－36337310－15稍好很差0.4尼龙

348－3583684.0－4.5稍好好2.5奥纶

398－4084236好差1.6涤纶（聚脂）

4134336.5好差1.6玻璃纤维（用硅酮树脂处理）5－8523

4.0好差1芳香族聚酰胺（诺梅克斯）

4935334.5－5.0差好2.5聚四氟乙烯

493－523

0很好很好2.5第102页，课件共140页，创作于2023年2月清灰方式清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的常用的清灰方式有三种机械振动式

逆气流清灰脉冲喷吹清灰第103页，课件共140页，创作于2023年2月机械振动清灰

机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.0－2.0m/min，压力损失为800－1200Pa第104页，课件共140页，创作于2023年2月机械振动清灰此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好缺点是滤袋常受机械力作用损坏较快，滤袋检修与更换工作量大清洁气体出口灰斗滤袋清洁气体一侧含尘气体入口固定孔板典型机械振动式布袋除尘器第105页，课件共140页，创作于2023年2月脉冲喷吹清灰

利用4一7atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间

（通常为0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s第106页，课件共140页，创作于2023年2月脉冲喷吹清灰清洁气体脉冲气体集流箱脉冲管滤袋含尘气体入口隔膜阀管板进气栅板支撑框典型脉冲喷灰式布袋除尘器第107页，课件共140页，创作于2023年2月袋式除尘器的选择、设计和应用（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定货的情况等，选定除尘器类型根据含尘气体特性，选择合适的滤料根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等便可初步确定清灰方式第108页，课件共140页，创作于2023年2月清灰方式应用气布比主要清灰方式主要滤布种类粉尘粒径密度谷物加工12-14RAF大低石灰石（采石场）6-8PJF大中氧化铅1.5-2SW小高煤飞灰（采暖锅炉）2-3RAW小中煤飞灰（工业锅炉）4-5PJW/F中中水泥（窑炉）2-3RAW中中注：RA——空气反吹；

PJ——脉冲喷吹；S——振打清灰；F——毡制；W——纺织第109页，课件共140页，创作于2023年2月滤料的比较

滤料相对费用（US$）温度（℉）聚酯6275诺梅克斯14400特氟隆45450玻璃纤维布25500Hugglas30500*除玻璃纤维布

(G/C=2:1)外,假定

G/C=5:1

第110页，课件共140页，创作于2023年2月（2）计算过滤面积一般情况下的过滤气速归纳如下简易清灰:vF=0.20－0.75m/min机械振动清灰:vF=1.0－2.0m/min逆气流反吹清灰:vF=0.5－2.0m/min脉冲喷吹清灰:vF=2.0－4.0m/min第111页，课件共140页，创作于2023年2月（3）除尘器设计确定滤袋尺寸:直径d和高度l计算每条滤袋面积:a=πdl计算滤袋条数:n=A/a在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组，每组内相邻两滤袋之间的净距一般取50－70mm第112页，课件共140页，创作于2023年2月（4）过滤风速的选择考虑滤料性质、清灰方式、含尘浓度、气体温度、粉尘特性等（5）计算压力损失、估算清灰周期第113页，课件共140页，创作于2023年2月例：某县硅石矿系统总流量为5000Nm3/h，气体组成近似于空气，温度50℃，粉尘主要成分硅石粉浓度6g/m3，要求设计一袋式除尘器。

解：设计方案步骤：

1）确定滤袋尺寸

滤袋采用DD—9#涤纶，滤袋形式：圆形。清灰方式：机械清灰，过滤风速为Vf=2m/min。

2）过滤面积A第114页，课件共140页，创作于2023年2月3）滤袋尺寸

取直径d=120mm，长度L=4m4）求单只滤袋面积

5）袋子只数取33只

6）计算压力损失

Vf=2m/min=0.033m/s

取m(粉尘负荷)=0.1Kg/m2

平均比阻力R=1.5×1010m/Kg

μ=1.96×10-5Kg/m·sξf=4.8×107/m第115页，课件共140页，创作于2023年2月7)估算清灰周期T取ΔP≈1100Pa≈

取10分钟

8)其它设计内容

滤袋布置，袋子吊挂方式壳体设计、箱体、进出气管、灰斗、入孔、操作平台等清灰机构的设计粉尘输送管道、阀门、风机等第116页，课件共140页，创作于2023年2月应用袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电阻粉尘与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合利用袋式除尘器不宜处理含有油雾、凝结水、粘性大的粉尘气流，不耐高温，此设备效率高，广泛用于各工业生产的除尘器中，尤其对细小干燥的粉尘更适宜。第117页，课件共140页，创作于2023年2月第四节静电除尘器第118页，课件共140页，创作于2023年2月一、除尘基本原理三个基本过程高压直流电晕放电－悬浮粒子荷电带电粒子在电场内迁移和捕集－延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）捕集物从集尘表面上清除－振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗第119页，课件共140页，创作于2023年2月电除尘器的工作原理—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－雪崩过程远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获气体离子化区域－电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源如果在曲率很大的表面（如一尖端或一根细线）和一根管子或一块板之间有电位差，当电位差增大到一定值时，如达到一个临界值,则能形成非均匀电场而产生电晕放电。第120页，课件共140页，创作于2023年2月第121页，课件共140页，创作于2023年2月单区电除尘器双区电除尘器第122页，课件共140页，创作于2023年2月

电晕区范围逐渐扩大至使极间空气全部电离－电场击穿；相应的电压－击穿电压在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极；空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低第123页，课件共140页，创作于2023年2月影响电晕特性的因素

电极的形状、电极间距离气体组成、压力、温度不同气体对电子的亲合力、迁移率不同气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电晕极和集尘极上的沉积

电压的波形

第124页，课件共140页，创作于2023年2月电除尘器的工作原理—粒子荷电两种机理电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电扩散荷电－离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场

粒子的主要荷电过程取决于粒径大于0.5m的微粒，以电场荷电为主小于0.15m的微粒，以扩散荷电为主介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。第125页，课件共140页，创作于2023年2月沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,破坏正常电晕过程气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生

当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞

异常荷电现象第126页，课件共140页，创作于2023年2月电除尘器的工作原理—荷电尘粒的迁移和补集电晕区内的气体正离子—绝大部分不与尘粒相遇电晕区内的气体负离子—使大量尘粒荷上负电尘粒有效驱进速度—尘粒所受静电力和运动阻力相等时的匀速运动速度

粉尘种类驱进速度（m/s）粉尘种类驱进速度（m/s）煤粉（飞灰）0.10－0.14冲天炉（铁－焦比＝10）0.03－0.04纸浆及选纸0.08水泥生产（干法）0.06－0.07平炉0.06水泥生产（湿法）0.10－0.11酸雾（H2SO4）0.06－0.08多层床式焙烧炉0.08酸雾（TiO2）0.06－0.08红磷0.03飘旋焙烧炉0.08石膏0.16－0.20催化剂粉尘0.08二级高炉（80％生铁）0.125第127页，课件共140页，创作于2023年2月电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积

粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般方法采取振打清灰方式清除

从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰电除尘器的工作原理—被捕集粉尘的清除

第128页，课件共140页，创作于2023年2月二、除尘效率的影响因素

粉尘特性烟气特性结构因素操作因素第129页，课件共140页，创作于2023年2月除尘效率影响因素—粉尘特性

粒径分布、真密度、堆积密度、黏附性粉尘比电