大气污染控制课件

催化转化法1、催化反应机理催化作用加快反应速度的原理是由于催化剂的参与，改变了原来的反应途径。在无催化剂时，A、B两种物质按照下面的方式进行化学反应：

A+BAB

当有催化剂K参与时，反应过程发生了变化，即：

A+KAKAK+BAB+K

由于加入了催化剂，诱发了原反应所没有的中间反应，使化学反应沿着新途径进行，降低了反应的活化能，从而大大加快了化学反应速度。催化反应分类均相常用液相催化反应体系：接触容易，分离难非均相（多相催化）常用气固相催化体系：接触最重要，分七个步骤（对比吸附过程）2、催化剂

（1）催化剂的组成

主要有3部分组成：

a.活性组分:能单独对化学反应起催化作用。如贵金属催化剂的铂、钯等。有时可以单独使用。如将二氧化硫氧化为三氧化硫所用的催化剂五氧化二钒。还有脱水用的三氧化二铝催化剂，以其暴露于内、外表面的部分起活性组分的作用，而其体相部分实际上起着载体的作用。b.助催化剂：

单独存在时并没有催化活性，然而它的少量加入，却能明显提高活性组分的催化性能。例如二氧化硫催化氧化反应中所用的五氧化二钒-氧化钾催化剂中，氧化钾的存在，可大大提高五氧化二钒的催化活性。

除此之外，助催化剂的加入，也可以提高活性组分对反应的催化选择性或提高活性组分的稳定性。

c.载体:载体的功能:

承载活性组分和助催化剂，提供大的比表

面积，提高活性组分和助催化剂的分散度。

改善催化剂的传热、抗热冲击和抗机械冲

击的性能，因此要求选用有一定机械强度、耐

磨强度及热稳定性与导热性好的多孔性惰性材

料作载体。常见的催化剂载体有硅胶、硅藻土

、分子筛、氧化铝等。

d其他，如粘合剂、导热剂，造孔剂等。

（2）催化剂的性能

a.催化剂的活性催化剂的活性（催化活性）是催化剂加快化学反应速度的一种量度，也就是衡量催化剂催化性能大小的指标。换句话说，催化剂活性是指有催化剂存在时的反应速度与无催化剂存在时反应速度之差。b.催化剂的选择性（转化率）当反应能按热力学可能的方向同时发生几个不同的反应时，某一种催化剂只能加速某一特定反应，而不能加速所有的反应，这种性质称为催化剂的选择性。催化剂的这种性能，在工业上具有特别重要的意义，使人们可以有选择地得到所需要的产品。

c.催化剂的稳定性（使用寿命）

是指催化剂在化学反应中保持活性的能力。它包括热稳定性、机械稳定性和抗毒稳定性。它们共同决定了催化剂在工业装置中的使用期限。

影响催化剂寿命的因素很多，可归结为二个方面：

*催化剂的老化：催化剂在正常工作条件下逐渐失去活性的过程。工作温度对催化剂的老化影响很大，工作温度越高，老化速度越快。因此，在催化剂的活性温度范围内选择合适的反应温度。

*催化剂中毒：在催化剂使用过程中，由于反应原料中带来的杂质（毒物），而使催化剂的活性和选择性减小或者消失的现象。如：催化剂本身的某些杂质、含S及卤素化合物、重金属化合物等。

按毒物与催化剂表面作用的程度可分为暂时性中毒和永久性中毒。（3）净化气态污染物对催化剂的要求

a.高活性：要求催化剂具有去除有害物质的极高效率，因为气体中所含有害物质浓度低，只有催化剂的活性很高，才能有效地去除有害物质。b.高机械强度：因要处理的气体量往往很大，故要求催化剂具有能承受流体冲刷压力的强度。c.高选择性：要处理的气体中往往成分复杂，因此，要求催化剂有高的选择性。d.高稳定性：被处理的气体中通常含有催化剂毒物，因此要求催化剂抗毒能力强，化学稳定性高，寿命长。除此，要求催化剂还要有高的热稳定性和比较宽的温度范围。e.其它要求催化剂易于制造、价廉、使用性能好、耐磨、具有较小的压力降等。（4）催化剂的分类金属元素催化剂（铂，银，钯，铁，铜）化合物为主要活性物质（氧化物，硫化物）固定床反应器最主要的气固相催化反应器优点:流体接近于平推流，返混小，反应速度较快固定床中催化剂不易磨损，可长期使用停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率缺点:传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点)催化剂更换需停产进行固定床反应器单层绝热反应器结构简单，造价低廉，气流阻力小内部温度分布不均用于化学反应热效应小的场合固定床反应器多段绝热反应器相邻两段之间引入热交换(a)间接换热(b)直接换热固定床反应器列管式反应器用于对反应温度要求高，或反应热效应很大的场合

其他反应器径向反应器薄层床反应器自热式反应器反应器类型的选择根据反应热的大小和对温度的要求，选择反应器的结构类型尽量降低反应器阻力反应器应易于操作，安全可靠结构简单，造价低廉，运行与维护费用经济固定床的阻力计算颗粒固定床，欧根（Ergun）公式：固定床的阻力计算实际计算应根据温度和流量的变化，将床层分段计算

阻力与床高和空塔气速的平方成正比，即与截面积的三次方成反比与粒径成反比与孔隙率的三次方成反比环境工程中使用的催化剂有害物排放浓度要求很低，催化反应要有极高效率处理气体量大，催化剂活性要求高，耐冲刷、压力降低，强度高抗毒性强，化学稳定性高，很好的选择性设备简单，占地少，催化剂便于恢复再生，无二次污染气体催化净化方法催化还原法脱氮汽车尾气净化脱臭催化法去除高浓度SO2废气氮氧化合物的去除氮氧化合物的来源与危害脱氮：催化还原法液体吸收法吸附法非选择性催化还原法（NSCR）脱氮H2+NO2—→H2O+NO2H2+O2—→2H2O2H2+2NO—→2H2O+N2CH4+4NO2—→4NO+CO2+2H2OCH4+2O2—→CO2+2H2OCH4+4NO—→CO2+2N2+2H2OCO+NO2—→CO2+NO2CO+O2—→2CO22CO+2NO—→2CO2+N2非选择性催化还原法（NSCR）脱氮催化剂Pt，Pd载体：氧化铝影响因素活性空间速度反应温度还原剂用量非选择性催化还原法（NSCR）脱氮流程图

选择性催化还原法（SCR）脱氮选择性催化还原法脱氮过程中的主要反应有：4NH3+6NO—→5N2+6H2O

8NH3+6NO2—→7N2+12H2O

实际中还会有副反应发生：4NH3+3O2—→2N2+6H2O2NH3—→N2+3H2

4NH3+5O2—→4NO+6H2O选择性催化还原法（SCR）脱氮催化剂非贵金属：Cu，Fe，V，Cr，Mn等影响因素催化剂活性反应温度空速影响还原剂用量前处理：除尘，除硫，干燥，预热选择性催化还原法（SCR）脱氮流程图

汽车尾气的催化净化催化还原反应：CO和CH的氧化汽车尾气的催化净化催化剂要求

催化剂的性能必须适于在内燃机旁安装，要求催化反应器结构简单、重量轻、体积小等；催化剂的性能必须适应于经常、大幅度地气体流量、组成和温度的变化；催化剂必须有足够的机械强度，以防由于汽车行驶的振动和温度的急剧变化而破碎，致使催化剂的活性降低和堵塞管路；汽车尾气的催化净化催化剂要求

催化剂的活性在高温（800~1000℃）和在低温（150~200℃）下都比较高，用量要小，可以便于安装；催化剂必须具有合适的孔隙结构和颗粒结构，以使尾气流过的阻力最小；希望催化器在除去尾气中的烃类和一氧化碳时，也能除去氧化氮汽车尾气的催化净化转化器汽车尾气的催化净化两段串联的汽车排气净化流程汽车尾气的催化净化三效催化剂 将烃类、一氧化碳和NOX同时进行氧化和还原的催化剂。

还原性：Rh（铑）氧化性：Pt（铂），Pd（钯）载体：氧化铝助催化剂：Ba（钡），La（镧）恶臭气体的去除恶臭气体的来源与组成恶臭气体的危害恶臭气体的去除吸附法直接燃烧法催化转化法电子除臭法化学喷剂臭氧氧化生物法催化燃烧法脱臭干法催化氧化SO2气固相催化法多用于处理硫酸生产尾气和有色金属烟气制酸（高浓度SO2，含量大于2％）催化剂V2O5（五氧化二钒）反应温度400～600℃烟气进入前必须除尘（湿法和干法）、除砷和氟干式催化氧化法脱硫系统流程图

湿法催化氧化SO2固液相催化法多用于处理高浓度SO2尾气净化催化剂：？？？烟气进入前必须除尘，同时增湿冷却到60℃用含有Fe3＋稀硫酸吸收SO2湿式催化氧化法脱硫系统流程图

优点：工艺简单，运行可靠，设备不易堵塞，并可获得石膏缺点：液气比较大，40L/m3，设备体积庞大，为耐腐蚀，设备 投资大。催化还原脱硫化氢液相催化Fe/Cu系催化剂（氧化铁，氢氧化铁等）制备硫磺1.主要气象要素*气温气象上讲的气温一般是指在离地面1.5m高处的百叶箱中观测到的空气温度。单位一般用摄氏温度（℃），理论计算时则用绝对温度（K）来表示。两者的换算关系是：*气压气压是指大气压强，即单位面积上所承受的大气柱的质量。单位可用帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、毫米汞柱（mmHg）及毫米水柱（mmH2O）来表示。在气象上常用百帕（hPa）、毫巴（mbar）来表示。国际上规定：温度为0℃时、在纬度是45的平均海平面上的气压为一个标准大气压，记作，1atm=1013.25mbar。*气湿大气的湿度简称为气湿，用来表示空气中水汽的含量。常用的表示方法有绝对湿度、水蒸气压、相对湿度、饱和度、比湿（含湿量）和露点等。*风空气的流动就形成风。气象学上把水平方向的空气运动称为风，垂直方向的空气运动则称为升降气流。风向是指风的来向。风向可用8个方位或16个方位表示。也可用角度表示。风速是指单位时间内空气在水平方向上移动的距离，单位用m/s或km/h来表示。由于地面对风产生摩擦，起阻碍作用，所以风速会随高度升高而增加，100m高处的风速，约为1m高处风速的3倍。（指数分布和对数分布）*云云是由漂浮在空气中的小水滴、小冰晶汇集而成的，可反映大气的运动状况。云的状况可以用云高和云量表示。云高是指云底距地面的高度。根据云高的不同可分为高云、中云和低云。云的多少用云量表示。云量是指云遮蔽天空的成数。我国规定，将天空分为10等分，国外常将天空分为8等分。国外云量×1.25＝我国的云量在气象学中，云量是用总云量和低云量之比的形式表示的。*能见度能见度是在当时的天气条件下，视力正常的人，能够从天空背景中看到或辨认出的目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离，单位用m或km。能见度表示了大气清洁、透明的程度。观测值通常分为10级。*大气稳定度气温垂直分布高度每变化100m气温变化的度数叫作气温的垂直递减率，简称气温直减率：℃/100m当气温随着高度的增加而降低时，γ>0；反之,γ<0*大气稳定度温度层结气温沿高度的分布状况，可以在坐标图上用一条曲线表示出来，该曲线称作气温沿高度的分布曲线或温度层结曲线，简称温度层结。①正常分布层结，或递减层结：气温随高度的增加而递减，γ>0；②中性层结：γ＝1℃/100m③等温层结气温随高度的增加不发生变化，γ＝0；④逆温：气温随高度的增加而升高，γ<0

*大气稳定度干绝热直减率根据热力学的原理可以计算出，干空气在作绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）100m，温度约降低（或升高）1℃或1K。℃/100m*大气稳定度大气稳定度大气稳定度是指在垂直方向上的相对稳定程度，即是否易于发生对流。判别：γ>γd，大气不稳定；γ<γd，大气稳定；γ=γd，大气呈中性。*逆温逆温是指在大气边界层中，由于气象或地形条件的影响，有时会出现气温随高度的增加而升高的现象，即γ＜0。也叫阻挡层，可造成严重污染。根据逆温生成的过程，可将逆温分为辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、锋面逆温及湍流逆温等五种。

*地方性风场海陆风：白天：海风；夜晚：陆风山谷风白天：谷风；夜晚：山风城市热岛环流2.大气扩散模式*高斯扩散模式高架连续点源：适用于均一的大气条件，以及地面开阔平坦的地区。坐标：*高斯扩散模式基本假设：污染物的浓度在y，z轴上都是正态高斯分布；在整个的扩散空间中，风速是均匀不变的；污染源的源强是连续的、均匀的；地表面充分平坦；在扩散过程中污染物的质量是不变的，即烟气到达地面全部反射，不发生沉降和化学反应。*高斯扩散模式C－任意点的污染物浓度，mg/m3或g/m3；Q－源强，单位时间内污染物排放量，mg/s或g/s；σy、σz－侧向、纵向扩散系数，污染物在y、z方向分布的标准偏差，是距离x的函数，m；u－排放口处的平均风速，m/s；H－烟囱的有效高度，简称有效源高，m。

*常用大气扩散模式地面浓度模式（z＝0）

*常用大气扩散模式地面轴线浓度模式（y＝0，z＝0）

*常用大气扩散模式地面最大浓度与位置（y＝0，z＝0）

e＝2.718*有效源高HHs－几何高度△H－抬升高度，分动力抬升和热力抬升*抬升高度计算霍兰德公式布里吉斯公式我国国家标准中规定的公式*抬升高度计算霍兰德公式布里吉斯公式我国国家标准中规定的公式注意：公式的使用范围公式中符号的物理意义和单位*扩散参数σy

σz的确定大气稳定度分类：帕斯奎尔分类法A，B，C，D，E，F（极不稳定－稳定）由地面10m风速，云，太阳辐射等确定P－G曲线，表格（大气稳定度，x值）*污染物扩散浓度估算确定大气稳定级别确定扩散参数σy

σz有效高度污染物浓度分布最大落地距离和落地浓度计算Hσzxmax，σyCmax3.大气扩散与厂址*大气扩散与厂址选择考虑背景浓度考虑气象条件风、温度层结考虑地形海陆风、山谷、背风污染等4.烟囱高度*烟囱高度设计原则（掌握）既要满足大气污染物的稀释要求，又要考虑节省投资，最终目的是保证地面浓度不超过《环境质量标准》。*烟囱高度设计方法1（掌握）按地面最大允许浓度计算*烟囱高度设计方法2（掌握）按地面绝对最大浓度计算uc

危险风速△H＝B／ū（式中B为抬升高度公式中除ū以外一切量的计算值）*烟囱高度设计方法3（掌握）P值法(GB/T13201-91)(允许排放指标)SO2其他有害气体（>15m）颗粒物（电站烟囱）除尘器工作原理工作原理截留、惯性碰撞除尘器工作原理工作原理扩散、电沉积除尘器工作原理工作原理筛分袋式除尘器采用纤维织物作滤料的袋式除尘器（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的工作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，落入灰斗中粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作

用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层袋式除尘器的工作原理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，会把已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袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的分级效率曲线

袋式除尘器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袋式除尘器的除尘效率丹尼斯

（Dennis）和克莱姆（Klemm）提出了一系列方程，以预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率

袋式除尘器的压力损失

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

袋式除尘器的压力损失渗透率K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袋式除尘器的压力损失在时间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令，定义为颗粒层的比阻力系数，因此袋式除尘器的压力损失

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粉尘的比阻力系数袋式除尘器的压力损失过滤阻力与粉尘负荷袋式除尘器的滤料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

袋式除尘器的滤料滤料种类

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袋式除尘器的滤料滤料种类

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，易于清灰袋式除尘器的滤料滤料名称直径/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

袋式除尘器的清灰

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袋式除尘器的清灰机械振动清灰

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袋式除尘器的清灰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袋式除尘器的清灰逆气流清灰

过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围1000～1500Pa

这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况袋式除尘器的清灰脉冲喷吹清灰

利用4～7atm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袋式除尘器的清灰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袋式除尘器的清灰脉冲喷吹清灰

脉冲喷吹耗用压缩空气量脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠袋式除尘器的选择、设计和应用设计流程选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质相适应选择清灰方式：与滤布相适应计算气布比计算穿透率计算需要的过滤面积和袋室数目提出风机和管道的技术要求经济核算袋式除尘器的选择、设计和应用

选择与设计

（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袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计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——纺织袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计滤料的比较

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袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计气布比对穿透率的影响某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计（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袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计（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袋式除尘器的选择、设计和应用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对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜

袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器和静电除尘器对细粒子的捕集性能比较袋式除尘器的测定

测定除尘器的性能穿透性压力损失：U型管压力计测量位置：系统的总压降（为风机技术条件所需要）法兰盘连接袋滤器的压降滤袋两侧的压降滤袋出现孔洞时的检验对滤袋或小块过滤介质进行测试透气性耐腐蚀性抗张试验等袋式除尘器的运行

最佳操作

最佳费用，即长期的最低费用

建设投资费用运行费用项目投资比例/%项目所占比例/%袋滤室33.6电力15.6管道27.3劳务39.0基建和安装11.8厂内杂项开支32.5风机和马达10.5滤布13.0处理设备4.2

设计4.2

试车4.2

测试仪表2.1

运输费2.1

袋式除尘器的运行费用与清灰频率之间的关系颗粒层除尘器

颗粒层除尘器是利用颗粒状物料

（如硅石、砾石、焦炭等）作填料层的一种内部过滤式除尘装置颗粒层除尘器的除尘机理与袋式除尘器类似，主要靠惯性碰撞、截留及扩散作用等第五节除尘器选择与发展

除尘器的比较某标准粉尘的粒径分布除尘器的比较续1各种除尘器的对标准粉尘的除尘效率——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————除尘器的比较续2费用与除尘效率的关系除尘器的比较费用与除尘效率的关系续31.Inertialcollector 10.Electronicprecipitator2.Mediumefficiencycyclone 11.Irrigatedelectrostaticprecipitator3.Lowresistancecyclone 12.Floodeddisc-lowenergy4.Highefficiencycyclone 13.Floodeddisc-mediumenergy5.Impingementscrubber 14.Venturi-mediumenergy6.Selfinducedtower 15.HighefficiencyESP7.Voidspraytower 16.Venturi-highenergy8.Fluidizedbedscrubber 17.Shakerfabricfilter9.Irrigatedtarget 18ReversefabricfilterRepoducedbypermissionfromFiltration/Separation除尘器的比较除尘器的比较除尘器的合理选择1.选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度

2.粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响

除尘器名称全效率/％不同粒径（μm）时的分级效率/％0～55～1010～2010～44>44带挡板的沉降室58.67.522438090普通的旋风除尘器65.31233578291长锥体旋风除尘器84.240799299.5100喷淋塔94.5729698100100电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器（ΔP

＝7.5kPa）99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.5100100100100除尘器的合理选择除尘器的合理选择3.气体的含尘浓度气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒4.气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题5.选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题除尘器的合理选择6．其他因素设备的位置，可利用的空间，环境条件设备的一次投资

（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用设备投资费用运行费用高效旋风除尘器100100袋式除尘器250250电除尘器450150塔式洗涤器270260文丘里洗涤器220500除尘装置从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置

湿式除尘装置

干式除尘装置

按分离原理分类：重力除尘装置（机械式除尘装置）

惯性力除尘装置（机械式除尘装置）离心力除尘装置（机械式除尘装置）洗涤式除尘装置过滤式除尘装置电除尘装置声波除尘装置

机械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

层流式重力沉降室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纵剖面示意图层流式重力沉降室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层流式重力沉降室对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?层流式重力沉降室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层流式重力沉降室多层沉降室：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.隔板湍流式重力沉降室湍流模式1－假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合宽度为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流过dx距离的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而除去湍流式重力沉降室粒子在微元内的停留时间被去除的分数对上式积分得边界条件：得因此，其分级除尘效率湍流式重力沉降室湍流模式2－完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合单位时间排出：（为除尘器内粒子浓度，均一）单位时间捕集：总分级效率湍流式重力沉降室三种模式的分级效率均可用归一化对Stokes颗粒，分级效率与dp成正比重力沉降室归一化的分级率曲线a层流－无混合b湍流－垂直混合c湍流－完全混合重力沉降室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

惯性除尘器结构形式冲击式－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多级型反转式惯性除尘装置a弯管型

b百叶窗型

c多层隔板型惯性除尘器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

旋风除尘器气流与尘粒的运动旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐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上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出旋风除尘器旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布

旋风除尘器切向速度外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方此处n

1，称为涡流指数

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

旋风除尘器径向速度

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

r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m

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

旋风除尘器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

局部阻力系数旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ5.36.58.05.8旋风除尘器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%

旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率（续）对于球形Stokes粒子分割粒径dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率

另一种经验公式旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率－模型2将旋风除尘器视为利用离心力进行沉降的沉降室沉降室长度为NπD沉降室高度为b沉降速度＝径向速度Vr活塞流纵向湍流旋风除尘器旋风除尘器分级效率曲线

旋风除尘器例题：已知XZT一90型旋风除尘器在选取入口速度v1=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。已知该除尘器筒体直径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v1=13m/s，取内、外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7de，根据式

（6－10）由式

（6一9）得气流在交界面上的切向速度由式（6－12）计算旋风除尘器例题（续）根据式（6－16）

此时旋风除尘器的分割直径为5.31μm。根据式（5－13）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旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素

二次效应－被捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应临界入口速度旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）比例尺寸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。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。特征长度（naturallength）-亚历山大公式旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。

旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）比例尺寸对性能的影响比例变化性能趋向投资趋向压力损失效率增大旋风除尘器直径降低降低提高加长筒体稍有降低提高提高增大入口面积（流量不变）降低降低——增大入口面积（速度不变）提高降低降低加长锥体稍有降低提高提高增大锥体的排出孔稍有降低提高或降低——减小锥体的排出孔稍有提高提高或降低——加长排出管伸入器内的长度提高提高或降低提高增大排气管管径降低降低提高旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）除尘器下部的严密性在不漏风的情况下进行正常排灰

锁气器(a)双翻板式(b)回转式

旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度

旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）操作变量提高烟气入口流速，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，除尘效率下降效率最高时的入口速度

a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式旋风除尘器结构形式进气方式分

切向进入式轴向进入式

旋风除尘器结构形式（续）气流组织分

回流式、直流式、平旋式和旋流式

多管旋风除尘器

由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘器组常见的多管除尘器有回流式和直流式两种

回流式多管旋风除尘器

旋风除尘器的设计选择除尘器的型式

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，或取为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

旋风除尘器的设计旋风除尘器的比例尺寸尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口宽度，b入口高度，h筒体直径，D上3.85b下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直径，de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直径，d10.296D0.43D0.3D0.145D进口速度为右值时的压力损失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）旋风除尘器的设计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；流动气体能量方程伯努利方程：气体流动压力损失沿程压力损失RL：比压损，Pa／mR：水力半径，m（流体流经管道的截面积A 与管道湿周X之比，即：R=A/X）气体流动压力损失局部压力损失气体流动压力损失空气流动总阻力《全国通用通风管道计算表》流动气体的压力变化流动气体的压力变化管道系统的总压力损失等于各串连部分压力损失之和。风机的全压等于管道系统的总压力损失（包括出口处的动压）。风机吸入段的全压和静压均为负值。如吸入段管道发生损坏，会使管道外的气体渗入管道内。风机压出段的全压和静压一般均为正值。若压出段管道发生损坏，会使管道内的气体逸出。图中断面6出现负压是一个特例，在过程中如果没有特殊需要，应尽量加以避免。当管道的断面增大时，气体的流速会减少，这时气体的动压会转换为静压，反之亦然。

风量、压力测量风量：风速法，压力损失法，流量计等风速：动压法，转杯/转轮，热球风速仪压力：倾斜微压计，U形管，压力计等局部排气罩的设计局部排气罩的基本形式密闭罩排气柜外部排气罩接受式排气罩吹吸式排气罩密闭罩

局部密闭罩整体密闭罩大容积密闭罩密闭罩

排气柜排气柜外部排气罩接受式排气罩吹吸式排气罩局部排气罩设计要点对散发粉尘或有害气体的工艺流程与设备应采取密闭措施，尽量采用密闭罩。确定密闭罩的吸气口位、结构和风速时，应使罩内负压均匀，防止污染物外逸，对于散发粉尘和挥发性的污染源，应避免过多负压。当不能或不便采用密闭罩时，可根据工艺操作要求和技术经济条件选择适宜的其他开敞式集气罩。集气罩应尽可能包围或靠近有害污染源，使污染物局限在较小空间内。并尽可能减少吸气范围，便于捕集和控制污染物。吸气点的排风量应按防止粉尘或有害气体扩散到周围环境空间的原则确定，集气罩的吸气应尽可能利用污染气流的运动作用。局部排气罩设计要点已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区。设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。集气罩的配置应与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。在保证功能的前提下，应力求结构简单、造价低廉，便于安装和维护管理。防止集气罩周围的紊流，应尽可能避免或减弱干扰气流、穿堂风和送风气流等对吸气气流的影响。

气体管道的设计目的确定管道断面尺寸计算管道系统的总压力损失，选择适当风机气体管道系统的设计要点净化管道系统的形式就地式分散式集中式气体管道系统的设计要点管道系统的划分可采用统一系统：同一生产线上同时产生的污染物便于统一集中回收处理的；污染物性质相同的；污染物性质不同，但生产设备同时运转且相对集中，并且允许不同污染物混合或污染物无回收价值的。不可采用统一系统：污染物混合后会引起燃烧或爆炸危险，或形成毒性更大的污染物的；污染气流混合后会引起管道内结露和堵塞的；因粉尘或气体性质不同，会影响回收或净化效率的；排风量大的收集点位于风机附近，不宜与远处风量小的收集点合为一个系统的；

＋＋生产设备操作制度不一致情况不宜合为一个系统。净化系统管道的布置原则管道敷设分明装和暗设，应尽量明装，以便检修；管道应尽量集中成列，平行敷设，尽量沿墙或柱敷设；管道与梁、柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。一般间距不应小于100～150mm，管道通过人行横道时，与地面净距不得小于2m，横过公路时不应小于4.5m，横过铁路时于轨面净距不得小于6m；对于给水和供汽管道，水平敷设时应有一定的坡度，以便于放气、放水、疏水和防止积尘；捕集含有剧毒、易燃、易爆物质的管道系统，其正压段一般不应穿过其他房间。穿过其他房间时，该段管道上不易设法兰或阀门。

管道系统计算步骤绘制系统平面图、高程图、轴测图。选择最不利管路进行管段编号，确定长度和风量。确定管道内气体的流速。根据风量和流速确定断面尺寸。计算最不利管路压力损失。对于并联管路进行平衡校核(<10%)（如何平衡？）选择风机（考虑余量安全系数），确定电机功率。风机的选型与使用风机的分类按风机的作用原理分类：离心式，轴流式，贯流式。离心分前向、后向、径向前向：压力系数高、效率低后向：效率高、压力系数低径向：不宜黏附粉尘按风机的用途分类：一般用途，排尘风机，防爆风机，防腐风机，消防用排烟风机，屋顶风机，高温风机风机的选型与使用风机的性能参数：样本和产品铭牌上通常标出的性能参数是风机在标定状态下得出的数据。对于通风机，是按大气压力101.325kPa，空气温度t=20℃，空气密度为1.2kg/m3

；对于电站锅炉引风机，大气压力101.325kPa，空气温度t=140℃，空气密度为0.85kg/m3

；对于工业锅炉引风机，大气压力B=101.325kPa，空气温度t=200℃，空气密度为0.745kg/m3

。当使用条件与标定条件不同时，应对各性能参数进行修正。在选择风机时，应注意风机性能参数的标定状态。风机性能参数的变化：

通风机：

锅炉引风机：风机性能曲线系统工况调节问题：系统工况不满足设计值，从哪些角度考虑进行调节？风机联合使用风机的选型原则

了解国内风机的生产和产品质量情况，如风机品种、规格和特殊用途，以及产品质量、后续服务等情况综合考察。根据输送气体性质不同，选择不同用途的风机。如输送易燃易爆气体的应选防爆型风机；输送煤粉的应选择煤粉风机；输送有腐蚀性气体的应选择防腐风机；在高温场合工作或输送高温气体的应选择高温风机；输送浓度较大的含尘气体应选用排尘风机等。在风机样本给出的标定条件下，根据样本参数选择风机型号。风机选择应使工作点处在高效率区域，即不应低于风机最高效率的90％。同时还要注意风机工作的稳定性。当出现有两种以上的风机可供选择时，应优先考虑效率较高、机号较小、调节范围较大的一种。

风机的选型原则

当风机配用的电机功率≤75kW时，可不设预启动装置。当排送高温烟气或空气而选择离心锅炉引风机时，应设预启动装置及调节装置，以防冷态运转时造成过载。对有消声要求的通风系统，应首先考虑低噪声风机，例如效率高、叶轮圆周速度低的风机，且使其在最高效率点工作；还要采取相应的消声措施，如装设专用消声设备。风机和电机的减震措施，一般可采用减震基础，如弹簧减震器或橡胶减震器等。在选择风机时，应尽量避免采用风机并联或串联工作。当风机联合工作时，应尽可能选择同型号同规格的风机并联或串联工作；当采用串联时，第一级风机到第二级风机之间应有一定的管路联结。高温烟气管道的设计管道布置应力求平直畅通、管道短、附件少且管道的气密性要好；高温烟气的热量应尽量充分利用；经余热利用后的烟气温度一般仍很高，还应对管道进行保温处理，使管道壁面温度高于管内气体露点温度的10～20℃，以防止内壁结露，在有人工作的地方保温层外表面温度不得大于60℃，以避免烫伤；高温烟气管道必须考虑管道热膨胀补偿问题；高温烟气管道的设计水平烟道烟气流向应和水平烟道的坡度相反，接近烟囱的水平烟道的坡度一般不小于3％；管道尽量采用地上敷设，但必须采用地下敷设时，管道底部应高于地下水位，并应考虑清灰、防水和排水措施；在可能出现凝结水的管段及湿式除尘器后的管段和风机下方，应安装排水装置；管道系统中必须采取防爆措施。高温烟气的冷却烟气体积流量减小。降低高温烟气的温度，会使烟气体积明显减小，从而可以减小净化设备和风机的规格，降低设备投资。

高温烟气冷却有利于气体的吸收和吸附处理。

高温烟气冷却有利于回收高温烟气中的热量，可以节省能源。

高温烟气冷却可提高净化系统的安全性。

高温烟气冷却形式直接冷却吸风直接冷却喷雾直接冷却间接冷却

间接自然风冷间接机械风冷

间接水冷

低温烟气加热由于烟温过低，不利于烟气的抬升。

由于烟气中含湿量过高，会造成引风机腐蚀和扇叶沾灰，影响引风机的安全运行。

由于烟气中还含有少量的SO2，而此温度在烟气的露点以下，这样的烟气进入后续管道和烟囱，会对后续系统造成很大的腐蚀。

电除尘器电除尘器电除尘器电除尘器的主要优点压力损失小，一般为200～500Pa处理烟气量大，可达105～106m3/h能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％可在高温或强腐蚀性气体下操作电除尘器的工作原理三个基本过程悬浮粒子荷电－高压直流电晕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电除尘器的工作原理Source:www.state.ia.us电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理单区和双区电除尘器双区电除尘器单区电除尘器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电晕放电电晕放电起始电晕电压－开始产生电晕电流所施加的电压管式电除尘器内任一点的电场强度起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）

一空气的相对密度m－导线光滑修正系数，无因次，0.5<m<1.0

在r=a时（电晕电极表面上），起始电晕电压电晕放电

正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线

电晕区范围逐渐扩大致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电晕放电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

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。电场荷电粒子荷电电荷累积粒子场强增加没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和电场荷电粒子获得的饱和电荷

影响电场荷电的因素

粒径dp和介电常数ε电场强度E0和离子密度N0

一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动10～20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷扩散荷电与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（根据分子运动理论，不存在离子动能上限）

荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间

扩散荷电理论方程

电场荷电和扩散荷电的综合作用处于中间范围

（0.15～0.5μm）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致电场荷电和扩散荷电的综合作用例题利用下列数据，决定电场和扩散荷电综合作用下粒子荷电量随时间的变化。已知ε＝5，E0＝3×106V/m，T＝300K，N=2×1015离子/m3，=467m/s，dp＝0.1，0.5和1.0μm。解：由方程

（6-31）得电场荷电的饱和电荷由方程

（6-32）可以计算扩散荷电过程的荷电量随时间的变化那么电场荷电和扩散荷电的综合作用例题（续）粒子荷电量随时间和粒径的变化

异常荷电现象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

荷电粒子的运动和捕集驱进速度

力平衡关系t＝0时，

＝0，则最终得驱进速度驱进速度

e的指数项是一个很大的数值。例如，密度为1g/cm3、直径为10μm的球状粉尘粒子，在空气中有若t>10－2s，完全可以忽略不计所以，驱进速度驱进速度驱进速度与粒径和场强的关系当颗粒直径为2～50m时，

与粒径成正比捕集效率捕集效率一德意希公式

德意希公式的假定:除尘器中气流为湍流状态在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布是均匀的粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响

捕集效率dt时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为由dt＝dx/u积分最终得捕集效率捕集效率随粒径的变化有效驱进速度当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10％～20％时，德意希方程理论上才是成立的

作为除尘总效率的近似估算，ω应取某种形式的平均驱进速度有效驱进速度－实际中常常根据在一定的除尘器结构型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相应驱进速度值，以ωe表示有效驱进速度粉尘种类驱进速度/m∙s-1粉尘种类驱进速度/m∙s-1煤粉（飞灰）0.10～0.14冲天炉（铁－焦比＝10）0.03～0.04纸浆及造纸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被捕集粉尘的清除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被捕集粉尘的清除现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率常用的振打器有电磁型和挠臂锤型

电除尘器结构－除尘器类型除尘器类型双区电除尘器－通风空气的净化和某些轻工业部门单区电除尘器－控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要用水洗刷电极的场合板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为25～50m3/s以上电除尘器结构－电晕电极电晕电极

常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等

电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等

a.圆形线

b.星形线

c.锯齿线

d.芒刺线电除尘器结构－电晕电极电晕电极

电晕线固定方式重锤悬吊式管框绷线式

电除尘器结构－集尘极集尘极集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量

（约占总耗量的40％～50%）有很大影响性能良好的集尘极应满足下述基本要求振打时粉尘的二次扬起少单位集尘面积消耗金属量低极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形振打时易于清灰，造价低电除尘器结构－集尘极常用板式电除尘器集尘极进展－宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可比平常增加50％～100%，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有完全解释清楚电除尘器结构－高压供电设备高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上通常高压供电设备的输出峰值电压为70～l000kV，电流为100～2000mA增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和投资两方面因素电除尘器结构－气流分布板电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板

对气流分布的具体要求是任何一点的流速不得超过该断面平均流速的40%在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差25%。电除尘器结构－气流分布板气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV粉尘比电阻通常所需要的粉尘的最小导电率是10－10（Ω/cm）－1

高比电阻粉尘－导电率低于大约10－10（Ω/cm）－1，即电阻率大于1010Ω/cm的粉尘影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等

在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据

粉尘比电阻烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响a.飞灰b.水泥窑粉尘粉尘比电阻高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响

高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降低于1010Ω/cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响比电阻介于1010～1011Ω/cm之间时，火花率增加，操作电压降低高于1011Ω/cm时，产生明显反电晕粉尘比电阻粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响

粉尘比电阻粉尘比电阻对有效驱进速度的影响

粉尘比电阻粉尘比电阻对场强分布的影响

粉尘比电阻克服高比电阻影响的方法

保持电极表面尽可能清洁采用较好的供电系统烟气调质增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3

改变烟气温度向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度发展新型电除尘器

烟气调质S含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity,Ω‧cm电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法

参数符号取值范围板间距S23～28cm驱进速度ω3～18cm/s比集尘极表面积A/Q300～2400m2（1000m3/min）气流速度v1～2m/s长高比L/H0.5～1.5比电晕功率Pc/Q1800～18000W/(1000m3/min)电晕电流密度Ic/A0.05～1.0A/m2平均气流速度

烟煤锅炉v1.1～1.6m/s褐煤锅炉v1.8～2.6m/s电除尘器的选择和设计比集尘表面积的确定

根据运行和设计经验，确定有效驱进速度ωe按德意希方程求得比集尘表面积A/Q长高比的确定集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰时二次扬尘的多少要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.0～1.5。电除尘器的选择和设计气流速度的确定通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气的平均流速平均流速高于某一临界速度时，作用在粒子上的空气动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增加气体的含尘浓度如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高，易发生电晕闭塞应对措施－提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电晕极，电除尘器前增设预净化设备等第一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dF>dA>dM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Φs（Φs<1）正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)颗粒的直径某些颗粒的圆球度粒径分布粒径分布