环境工程概论总复习-大气污染

环境工程概论烟台大学光电信息科学技术学院授课专业：核工程与核技术（辐射防护）《环境工程概论》绪论第1篇水污染控制工程第2篇大气污染控制工程第3篇固体废物污染控制工程第4篇物理性污染控制工程第2篇大气污染控制工程§2.1大气质量与大气污染§2.2颗粒污染物控制§2.3气态污染物控制§2.4污染物的稀释法控制§2.1大气质量与大气污染41.大气的结构及组成2.大气污染3.大气环境质量控制标准4.大气污染控制的基本方法内容§2.1大气质量与大气污染一、大气污染物2.大气污染的来源和影响定义：由于人类活动和自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的物质。分类：气溶胶状态污染物和气体状态污染物§2.1大气质量与大气污染一、大气污染物2.大气污染的来源和影响(一)气溶胶状态污染物定义：气体介质和悬浮在其中的分散粒子所组成的系统称为气溶胶1.粉尘（dust）：悬浮于气体中的细小固体离子，1~200µm，>10µm（降尘），<10µm（飘尘）；2.烟（fume）：

固体粒子气溶胶，0.01~1µm；3.飞灰（flyash）：燃料燃烧后产生的烟气带走的灰分中分散较细的粒子；4.黑烟（smoke）：

燃烧产生的能见气溶胶，0.05~1µm；6.雾（fog）：小液体粒子的悬浮体，<200µm；分类：按来源和物理性质5.霾（haze）：悬浮的大量微小尘粒，使能见度<10km；当<1-2km时，灰霾；§2.1大气质量与大气污染一、大气污染物2.大气污染的来源和影响(一)气溶胶状态污染物1.粉尘（dust）：悬浮于气体中的细小固体离子，1~200µm，>10µm（降尘），<10µm（飘尘）；还可根据粉尘颗粒的大小，将其分为总悬浮颗粒物TSP，可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5。TSP是能悬浮在空气中，直径≤100µm的颗粒。PM10是悬浮在空气中，直径≤10µm的颗粒。PM2.5是指径≤2.5µm的颗粒物，也称细粒子。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间较长、输送距离远，对人体健康和大气环境质量影响更大。§2.1大气质量与大气污染一、大气污染物2.大气污染的来源和影响(二)气体状态污染物定义：以气体分子状态存在的污染物分类：气态污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、

MNO3、O3碳氧化合物CO、CO2

无碳氢化合物CmHn醛、酮、过氧乙酰基硝酸脂卤素化合物HF、HCl无一次污染物：直接从污染源排入大气的各种气体、颗粒物质等。二次污染物：某些一次污染物在大气中与其他化学物发生化学反应产生的新的污染物。§2.1大气质量与大气污染2.大气污染的来源和影响(二)气体状态污染物（1）含硫化合物。主要指S02、S03和H2S等，其中S02的来源广、数量最大，是影响和破坏全世界范围大气质量的最主要的气态污染物，尤其在燃用高硫煤的地区。含硫化合物是造成二次污染硫酸烟雾的主要物质，并参与了酸雨的形成。（2）含氮化合物。大气污染物中含氮化合物种类很多，如N0、N02、N20（一氧化二氮）、N203（三氧化二氮），以及NH3(氨)、HCN(氰化物)等，通常用符号N0X

表示这些氮氧化物。其中造成大气污染的N0X主要是N0和N02。N0X主要来源于化石燃料的燃烧，大约83%的N0X是由燃料的燃烧而产生的。§2.1大气质量与大气污染2.大气污染的来源和影响(二)气体状态污染物（3）碳氧化合物。污染大气的碳氧化合物主要有两种物质，即CO和CO2。CO和CO2是各种大气污染物中排放量最大的污染物之一，既来源于人工污染源，也来源于天然污染源。化石燃料的燃烧排放是主要的人工污染源，当燃料完全燃烧时形成CO2；在缺氧条件下的不完全燃烧则形成CO。（4）碳氢化物。大气中的碳氢化合物(HC)通常是指可挥发的各种有机烃类化合物，由碳和氢两种元素组成，如烷烃、烯烃和芳烃等。大气中的碳氢化合物大部分来自于植物的分解，人工来源主要是石油燃料的不完全燃烧和石油类物质的蒸发，危害在于碳氢化合物和氮氧化合物的共同作用会形成光化学烟雾。§2.1大气质量与大气污染2.大气污染的来源和影响(二)气体状态污染物（5）卤素化合物。对大气构成污染的卤素化合物，主要是含氯化合物及含氟化合物，如HCl、HF、SiF4等。其来源比较广泛，钢铁工业、石油化工、农药制造、化肥工业等工矿企业的生产过程中都有可能排放卤素化合物。虽然这些氟氯烃类气体排放数量不多，但对局部地区的植物生长具有很大的伤害；同时，它也是破坏臭氧层的主要成分之一。（6）硫酸烟雾。硫酸烟雾是大气中的S02等含硫化合物，在有水雾、颗粒气溶胶、以及氮氧化合物存在时，在一定的气象条件下，发生一系列化学或光化学反应而形成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。§2.1大气质量与大气污染2.大气污染的来源和影响(二)气体状态污染物（7）光化学烟雾。在阳光紫外线照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的淡蓝色(有时呈紫色或黄褐色)二次污染物，即光化学烟雾，其主要成分是臭氧、过氧乙酰基硝酸酯(PAN)、醛类及酮类等。光化学烟雾的危害非常大，如具有特殊的呛人气味，刺激眼睛和喉粘膜，造成呼吸困难，使植物叶片变黄甚至枯萎等。§2.1大气质量与大气污染二、大气污染物的来源2.大气污染的来源和影响按污染物来源分：自然源、人为源在大气污染控制工程中，主要的研究对象是人为污染源人为源按空间分布分：点源、面源、线源人为源按社会活动功能分：生活污染源、生产（工业）污染源、交通污染源；前两种为固定源，后一种为移动源。§2.1大气质量与大气污染三、大气污染的影响2.大气污染的来源和影响煤烟：引起支气管炎等。如果煤烟中附有各种工业粉尘(如金属颗粒)，则可引起相应的尘肺等疾病。

硫酸烟雾：对皮肤、眼结膜、鼻粘膜、咽喉等均有强烈刺激和损害。严重患者如并发胃穿孔、声带水肿、狭窄、心力衷竭或胃脏刺激症状均有生命危险。

铅：略超大气污染允许深度时，可引起红血球碍害等慢性中毒症状；高浓度时引起强烈的急性中毒症状。§2.1大气质量与大气污染一、大气污染综合防治的含义3.大气污染综合防治途径按用途分：环境空气质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染警报标准颗粒污染物控制机械力除尘器：重力沉降室、惯性除尘室、旋风除尘器；过滤式除尘器：袋式过滤器、颗粒层过滤器；大气污染控制基本方法静电除尘器：干式静电除尘器、湿式静电除尘器；湿式除尘器：泡沫除尘器、喷雾塔、填料塔、冲击式除尘器、前级预除尘高效除尘器§2.1大气质量与大气污染气态污染物控制分离法：利用污染物与废气中其他组分物化性质的差异使污染物分离；转化法：使废气中污染物发生某些化学反应，把污染物转化为无害物质；物理吸收、吸附、冷凝、膜分离催化转化、燃烧法、生物处理法、电子束法大气污染控制基本方法§2.1大气质量与大气污染第2篇大气污染控制工程§2.1大气质量与大气污染§2.2颗粒污染物控制§2.3气态污染物控制§2.4污染物的稀释法控制§2.2颗粒污染物控制193.旋风除尘4.静电除尘5.袋式除尘6.湿式除尘内容2.重力沉降1.颗粒污染物控制原理基础§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(一)颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100μm的粒子。颗粒的大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的影响甚大，因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。实际颗粒的形状多是不规则的，所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸，作为颗粒的直径，简称为粒径。粒径：反映单个颗粒的单一粒径；反映由不同颗粒组成的颗粒群的平均粒径。一、颗粒的粒径及粒径分布§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(一)颗粒的粒径1.投影直径：2.几何当量直径：3.物理当量直径：a-定向直径b-定向面积等分直径c-几何当量直径§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(二)粒径分布粒径分布：指不同粒径范围内的颗粒的个数(或质量、表面积)所占的比例。以颗粒的个数表示比例时，称为个数分布以颗粒的质量(表面积)表示时，称为质量分布(表面积分布)1.个数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比。2.个数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数占总颗粒数的百分比。3.个数筛上累积频率：大于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数占总颗粒数的百分比。4.个数频率密度(粒数频度)：单位粒径间隔时的粒子个数。5.个数众径dd：频度p最大时对应的粒径。6.粒数中位径d50（NMD）：累计频率F=0.5时对应的粒径。§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(四)粒径分布函数1.数量分布：即颗粒个数——粒径分布函数关系。2.质量分布：类似于数量分布，也有质量频率(gi)、质量筛下累积频率(Gi)、质量频率密度(q)等。在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方成正比的假设下，粒数分布与质量分布可以相互换算。同样的，也有质量众径和质量中位径（MMD）。常见粒径函数：正态分布函数、对数正态分布函数、罗辛-拉姆勒(R-R)分布函数等。正态分布函数很少使用，大气中气溶胶、工业粉尘多服从对数正态分布，破碎筛分过程多服从R-R分布。§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(一)粉尘的密度(机械除尘器：重力、惯性力和离心机等)二、颗粒的物理性质：粉尘的密度、悬浮特性、流动特性、荷电性、导电性和黏附性(二)粉尘的含水率和吸湿性(选择湿式除尘器的主要依据)(三)粉尘的附着特性(四)粉尘的流动特性(五)粉尘的荷电和导电特性(六)粉尘的自燃和爆炸特性(七)粉尘的比表面积§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理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所要考虑的作用力有重力、离心力、惯性力和静电力等外力、流体阻力和颗粒间的相互作用力。颗粒间的相互作用力，在颗粒浓度不很高时是可以忽略的。三、颗粒物捕集的理论基础：§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(一)流体阻力流体阻力的大小决定于颗粒的形状、粒径、表面特性、运动速度及流体的种类和性质。阻力的方向与速度方向相反。大小：式中：FD-流体阻力，N;CD-由实验确定的阻力系数;AP-颗粒在其运动方向上的投影面积，m2;

ρ-流体的密度，kg/m3;u–颗粒与流体间的相对运动速度，m/s§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(一)流体阻力对于球形颗粒，得到CD

是颗粒雷诺数的函数dp-颗粒的定性尺寸μ-颗粒黏度，Pa·s颗粒尺寸小到与气体平均自由程λ接近时，颗粒开始脱离与气体分子的接触，颗粒发生滑动，此时流体阻力将减小——需作坎宁汉修正：将坎宁汉修正系数C引入斯托克斯定律：对大于1μm的粒子，在常温常压下的空气中运动时一般可忽略滑动修正。温度越高、压力越低、粒径越小，C值越大。§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(一)流体阻力R：通用气体常数，8.314T：气体温度M：气体摩尔质量算术平均速度力平衡关系Stokes颗粒(坎宁汉修正)的重力沉降末端速度(忽略浮力影响）湍流过渡区牛顿区§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(二)重力沉降静止于流体中的单个球形颗粒，在重力作用下沉降时，所受的作用力有重力(FC)、流体浮力(FB)和流体阻力(FD)力平衡关系当离心力和向心阻力平衡时，Stokes颗粒的末端沉降速度§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(三)离心沉降随着气流一起旋转的球形颗粒，所受离心力FC可用牛顿定律确定力平衡关系静电沉降的末端速度习惯上称为驱进速度，用表示，对于Stokes粒子：§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(四)离心沉降在强电场中，若忽略重力和惯性力等作用，荷电颗粒所受作用力是静电力和气流阻力。颗粒接近靶时的运动情况惯性碰撞拦截§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(五)惯性沉降颗粒环绕捕集体(靶)运动时颗粒环绕捕集体(靶)运动时，由于气流方向改变产生离心力而发生的惯性碰撞作用，是从气流中分离颗粒的一种常用机制。颗粒在捕集体(靶)上的直接拦截，一般刚好发生在颗粒距离捕集体表面dp/2的距离内。颗粒的扩散类似于气体分子的扩散，可用微分方程式描述§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(六)扩散沉降由于热能的作用，小颗粒处于不断的无规则运动之中。如果颗粒的浓度分布不均匀，将发生颗粒从浓度高向浓度低一侧的扩散。1.颗粒的扩散n：颗粒的个数D：颗粒的扩散系数t：时间惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较u0：气流相对捕集体的流速DC：捕集体的尺寸(五)惯性沉降惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较对于大颗粒的捕集，布朗扩散的作用很小，主要靠惯性碰撞作用；反之，对于很小的颗粒，惯性碰撞的作用微乎其微，主要靠扩散沉降。在惯性碰撞和扩散沉降均无效的粒径范围内捕集效率最低。§2.2颗粒污染物控制技术1.颗粒污染物控制原理(六)扩散沉降2.扩散沉降效率惯性碰撞扩散沉降拦截机械除尘器是指利用质量力从气体中分离颗粒物的净化装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。§2.2颗粒污染物控制技术2.机械除尘器§2.2颗粒污染物控制技术2.机械除尘器一、重力沉降室重力沉降：利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。含尘气体进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气体流速大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。作为高效除尘装置的前除尘器机理：沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，使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。二、惯性除尘器§2.2颗粒污染物控制技术2.机械除尘器三、旋风除尘器旋风除尘：利用旋转的含尘气流产生的离心力，将颗粒污染物从气体中分离出来的过程。优点：结构简单、占地小、投资少、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，适用于高温、高压及有腐蚀性气体；缺点：捕集5~15µm以上的颗粒物，对于粒径<5µm的颗粒捕集效率不高，预除尘用。§2.2颗粒污染物控制技术2.机械除尘器三、旋风除尘器1.旋风除尘器工作原理：气流中尘粒旋转运动中，受离心力作用沉降到外壁上，到达外壁的尘粒在气流和重力的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，一部分气流沿筒壁旋转向上，达到顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后到达排出管下端，被上升的内涡旋带走，从排出管排出，这股旋转气流称为上涡旋41§2.2颗粒污染物控制技术2.机械除尘器3.旋风除尘器的压力损失：压力损失又称压力降、压损，是表示装置消耗能量大小的技术经济指标，以装置进出口处流体的全压差表示，实质上反映了流体经过除尘装置（或其他装置）所消耗的机械能。旋风除尘器的压力降（一般低于2kPa）。V1：气体入口速度ρ：气体密度ζ

：局部阻力系数ζ系数一般根据实验确定，在缺少数据的情况下可用下式估算A:除尘器进口面积4.旋风除尘器的结构类型：按进气方式分为切向进入式：轴向进入式5.旋风除尘器的设计：§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器静电除尘：利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的过程。

静电除尘器的优缺点：耗能低，即使对极微小的粒子也能有效地捕集，除尘效率高，处理气量大，能连续操作，可用于高温、高压的场合；但设备庞大，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。区别：分离的能量通过静电力直接作用于尘粒上，而非整个气流，能量消耗低。电除尘器的工作原理，涉及粉尘荷电、荷电粒子的迁移、沉积和集尘三个基本过程。§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器一.电除尘器的工作原理：(一)粒子荷电电除尘过程的第一步。1.在放电极与集尘极之间施加直流高电压，使放电极附近发生电晕放电，气体电离，生成大量的自由电子和正离子。在放电极附近的电晕区内，正离子立即被电晕极吸引过去而失去电荷。2.自由电子和随机形成的负离子则因受到电场力的作用向集尘极移动，并充满到两极间的绝大部分空间。3.含尘气流通过电场空间时，自由电子、负离子与粉尘碰撞并附着在其上，实现了粉尘的荷电。§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器一.电除尘器的工作原理：(一)粒子荷电电除尘过程的第一步。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；§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器(一)粒子荷电电除尘过程的第一步。1.电场荷电用经典静电学方法可以求得电场荷电的速率和饱和电荷。饱和电荷主要取决于粒子直径(dP)、介电常数ε和电场强度(E0)。一般电场荷电所需时间小于0.1s。这个时间相当于气流在除尘器内流动10-20cm所需要的时间，所以可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器(一)粒子荷电电除尘过程的第一步。2.扩散荷电用分子热运动理论可以求得扩散荷电的理论方程。§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器(一)粒子荷电电除尘过程的第一步。3.电场荷电和扩散荷电的综合作用粒子的主要荷电过程取决于粒子直径(dP)，对于dP＜0.5μm的微粒，以电场荷电为主；对于dP＜0.15μm的微粒则以扩散电荷为主；对于粒径介于0.15μm-0.5μm的粒子，则需要同时考虑这两种过程。电场荷电、扩散荷电和两种过程综合作用时，荷电量的理论值随粒径的变化如图所示。§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器(二)荷电粒子的迁移荷电粉尘在电场中受库仑力的作用向集尘极移动，经过一定时间后到达集尘极表面，放出所带电荷而沉积其上。荷电粒子向集尘极移动的速度即驱尽速度，其计算公式为在一般电除尘器中，电晕电场强度和集尘区电场强度(Ep)是近似相等的。如图所示，给出了典型粒径和场强条件下驱进速度与粒径和电场强度的关系。当颗粒直径为2-50μm时，ω与颗粒直径成正比。§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器(三)被捕集粉尘的清除§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器二、电除尘器的性能及其影响因素(一)电除尘器的捕集效率捕集效率(德意希)方程A：总集尘板面积Q：气体流量ω：颗粒驱进速度k：指数，一般取0.5k

§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器二、电除尘器的性能及其影响因素某电除尘器实测除尘效率为90%，现欲使其除尘效率提高至99%,集尘板面积应增加多少。解：根据k

§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器二、电除尘器的性能及其影响因素(二)影响电除尘器捕集效率的因素1.粉尘的导电性：电除尘运行的适宜粉尘比电阻范围为104~2×1010Ω·cm的粉尘，最适宜低比电阻粉尘2.高比电阻粉尘对电除尘器影响当比电阻低于1010Ω·cm时，对除尘器操作和性能没有影响；当比电阻在1010-1011Ω·cm之间，火花率增加，操作电压降低；当比电阻高于1011Ω·cm时，集尘板粉尘层内会出现电火花，有明显反电晕。反电晕导致电晕电流密度大大降低，严重干扰粒子荷电和捕集。§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器(二)影响电除尘器捕集效率的因素3.克服高比电阻影响的方法4.气体的含尘浓度§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器三、电除尘器的类型和结构为了满足所涉及的气体和粉尘性质、周围环境、捕集效率和厂房等需要，电除尘器有不同的类型。(一)电除尘器的类型1.单区和双区电除尘器2.管式和板式电除尘器3.湿式和干式电除尘器4.立式和卧式电除尘器5.冷端和热端电除尘器§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器(二)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高压供电设备灰斗四.电除尘器的设计§2.2颗粒污染物控制技术3.电除尘器五.电除尘器的新进展§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器袋式除尘：利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。袋式除尘器的优缺点：除尘效率高，特别是对细粉也有很高的捕集效率；适应性强，能处理不同类型的颗粒污染物；操作弹性大，除尘效率对气流速度的变化具有一定的稳定性；结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理。受滤布的耐温、耐腐蚀等操作性能限制，不适于去除黏结性强和吸湿性强的尘粒，特别是烟气温度不能低于露点。4.袋式除尘器§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器袋式除尘器结构如图所示，含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，气流通过滤布孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积于滤布上的粉尘，在机械振动的作用下从滤布表面脱落下来，落入灰斗中。一.袋式除尘器工作原理§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器袋式除尘分两个阶段：1.含尘气体通过清洁滤料，滤料纤维起捕集作用。常用滤料由棉、毛、人造纤维等加工而成，滤料本身网孔较大，20-50μm，表面起绒滤料为5-10μm，远大于粉尘粒径，因而新鲜滤料的除尘效率较低。一.袋式除尘器工作原理随着捕集的粉尘量不断增加，一部分粉尘嵌入到滤料内部，一部分粉尘在滤料表面形成粉尘初层。袋式除尘器的滤尘机制包括筛分、惯性碰撞、拦截、扩散等作用。§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器2.初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，使除尘效率大大提高。但随着颗粒在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把有些已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。因此，除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰。但清灰不能过分，即不应破坏粉尘初层，否则会引起除尘效率显著降低。一.袋式除尘器工作原理§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器丹尼斯（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。二.袋式除尘器的性能及其影响因素Pn:无量纲常数；

ρ0:颗粒物入口浓度；ρR:脱落浓度(常数)；m：颗粒物负荷,g/m2；v：表面过滤速度(一)除尘效率§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器(二)影响袋式除尘器除尘效率的因素1.滤料的结构2.粉尘粒径包括：粉尘特性、滤料特性、运行参数(粉尘厚度、过滤速度和压力损失)，以及清灰方式等。3.粉尘层厚度4.过滤速度5.清灰方式的影响§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器(三)袋式除尘器的压力损失袋式除尘器的压力损失与它的结构形式、滤料特性、过滤速率、粉尘浓度、清灰方式和气体黏度等因素有关。表达式如下

Δp=Δpc+Δpf式中，Δp：除尘器压力损失

Δpc：除尘器结构的压力损失

Δpf：过滤层的压力损失§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器三.袋式除尘器的滤料§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器四.袋式除尘器的结构和类型袋式除尘的形式：滤袋形状-圆袋、扁袋；进气方向-内滤式、外滤式；进气方式-上进气、下进气；清灰方式-机械振动、脉冲、逆气流。外滤式内滤式机械振动脉冲§2.2颗粒污染物控制技术4.袋式除尘器五.袋式除尘器的选择和设计§2.2颗粒污染物控制技术5.湿式除尘器5.湿式除尘器湿式除尘：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的过程。

湿式除尘器的优缺点：除尘效率高，结构简单，造价低，占地面积小，操作维修方便，特别适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体；但需对洗涤后的含尘污水、污泥进行处理，操作费用较高等。§2.2颗粒污染物控制技术含尘气体在运动中与液滴相遇，在液滴前xd处气流开始改变方向，绕过液滴流动，而惯性较大的颗粒将继续保持原来直线运动的趋势。颗粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离xs，若xs>xd，颗粒就发生碰撞。xs与液滴直径D的比值为惯性碰撞参数(NI),对斯托克斯粒子：一.湿式除尘器工作原理5.湿式除尘器湿式除尘机理涉及惯性碰撞和拦截、扩散、黏附、凝聚等作用，但主要是惯性碰撞和拦截作用。xsxd§2.2颗粒污染物控制技术当颗粒直径和密度确定后，碰撞系数和液滴之间的相对速度成正比，与液滴直径成反比。所以对于给定的烟气系统，要提高碰撞参数，必须提高液气相对运动速度和减小液滴直径。但液滴直径不是越小越好，直径过小，液滴容易随气流一起运动，减小了液气相对速度。因此，对于给定颗粒的最大除尘效率，应有一个最佳液滴直径。一.湿式除尘器工作原理5.湿式除尘器§2.2颗粒污染物控制技术除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则捕集效率ηI越高对于势流和粘性流，ηI=f(NI)有理论解，一般情况下，二.湿式除尘器的效率5.湿式除尘器(一)根据碰撞参数NI计算除尘效率K—关联系数，其值取决于设备几何结构和系统操作条件L—液气比，L/1000m3

§2.2颗粒污染物控制技术对一定特性粉尘的除尘效率越高，湿式除尘器消耗的能量越大总能耗Et:气流通过洗涤器时的能量损失EG+雾化喷淋液体过程中的能量消耗EL

二.湿式除尘器的效率5.湿式除尘器(二)根据接触功率计算除尘效率ΔPG:气体压力损失，Pa

PL:液体入口压力，PaQL,QG:液体和气体流量，m3/s§2.2颗粒污染物控制技术湿式除尘器的总除尘效率是气液两相之间接触率的函数，可用传质单元数Nt表示二.湿式除尘器的效率5.湿式除尘器(二)根据接触功率计算除尘效率其中，传质单元数－除尘器的特性参数§2.2颗粒污染物控制技术总体可分为：低能，高能两类按净化机理，可分成7类；①重力喷雾洗涤器；②旋风洗涤器；③自激喷雾洗涤器；④板式洗涤器；⑤填料洗涤器；⑥文丘里洗涤器；⑦机械诱导喷雾洗涤器。三.湿式除尘器的类型和结构5.湿式除尘器§2.2颗粒污染物控制技术在逆流式喷雾塔中，含尘气体向上运动，液滴由喷雾嘴喷出向下运动，通过粉尘颗粒与液滴之间的惯性碰撞、拦截和凝聚等作用，使较大的粒子被液滴捕集。假如气体流速较小，夹带了颗粒的液滴将因重力作用而沉于塔底，净化后的气体通过脱水器去除夹带颗粒的细小液滴由顶部排出。三.湿式除尘器的类型和结构5.湿式除尘器(一)喷雾塔洗涤器含尘气体清洁气体循环水含尘水§2.2颗粒污染物控制技术根据喷雾塔洗涤器内截面的形状，可分为圆形和方形两种；按其内的气液流动方向，可分为顺流、逆流和错流三种形式。逆流式喷雾塔：含尘气体从除尘器底部进入，常用孔板型气流分布板。液滴由喷嘴从上而下喷淋，通常塔顶部安装除雾器，以除去小液滴。顺流喷雾塔：液体和含尘气流在塔内按同一方向运动，一般从顶部淋下来，对于液滴从气流中分离有利，缺点是碰撞效果差，主要用于气体降温和增湿等过程。错流喷雾塔：液体从塔顶喷淋，含尘气体水平流过喷雾塔。5.湿式除尘器(一)喷雾塔洗涤器1.喷雾塔洗涤器的基本构造§2.2颗粒污染物控制技术喷雾塔的除尘效率取决于液滴大小、颗粒的空气动力学直径、液气流量比以及气体性质。(1)逆流喷雾塔洗涤器：假定所有液滴具有相同直径，且进入洗涤器后立刻以终末沉降速度沉降；液滴在整个过气断面上分布均匀、无聚集现象。可得到捕集粉尘的效率：5.湿式除尘器2.喷雾塔洗涤器的除尘效率ut

一液滴的终末沉降速度，m/sVg－空塔断面气速，m/sz－气液接触的总塔高度，m

d－单个液滴的碰撞效率§2.2颗粒污染物控制技术(1)逆流喷雾塔洗涤器：单个液滴的集尘效率受液滴运动雷诺数的影响很大，近似表达式：5.湿式除尘器2.喷雾塔洗涤器的除尘效率根据斯塔尔曼对逆流喷雾塔的实验，当尘粒密度为2g/cm3时，不同液滴捕集效率如图所示。可见，当液滴直径为0.8mm时，对尘粒捕集效率最高。§2.2颗粒污染物控制技术(2)错流喷雾塔洗涤器：5.湿式除尘器2.喷雾塔洗涤器的除尘效率错流式中，垂直方向气速=0，,所以§2.2颗粒污染物控制技术喷雾塔结构简单、压力损失小，一般为250-500Pa，操作方便，运行稳定。主要缺点是耗水量及占地面积大，对于小于10μm的颗粒捕集效率较低。喷雾塔洗涤器适用于捕集粒径较大的颗粒，当气体需要除尘、降温或除尘兼有去除其他有害气体时，往往与高效除尘器串联使用。5.湿式除尘器3.喷雾塔洗涤器的特点与应用§2.2颗粒污染物控制技术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。与干式旋风除尘器相比，由于附加了液滴的捕集作用，除尘效率提高。在出口处通常需要安装除雾器三.湿式除尘器的类型和结构5.湿式除尘器(二)旋风洗涤器§2.2颗粒污染物控制技术1.旋风洗涤器的基本构造

分为：立式旋风水膜除尘器；中心喷雾旋风洗涤器5.湿式除尘器(二)旋风洗涤器(1)立式旋风水膜除尘器：结构如图所示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

§2.2颗粒污染物控制技术5.湿式除尘器(二)旋风洗涤器(2)中心喷雾旋风除尘器：结构如图所示含尘气体由筒体下部切向引入，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出，径向喷出的水雾与螺旋形旋转气流相碰，使颗粒被捕集。§2.2颗粒污染物控制技术5.湿式除尘器(二)旋风洗涤器旋风洗涤器：1.入口气体速度15-45m/s。入口速度的提高，使惯性碰撞的集尘效率提高。2.同时气体在塔内旋转运动的路程比喷雾塔中长，颗粒被捕集概率增大。3.通常离心洗涤器净化5μm以下颗粒是有效的。中心喷雾的旋风洗涤器对于0.5μm以下颗粒捕集效率可达到95%以上。§2.2颗粒污染物控制技术2.旋风洗涤器的压力损失5.湿式除尘器(二)旋风洗涤器旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5～1.5kPa，可以下式进行估算－旋风洗涤器的压力损失，pa－喷雾系统关闭时的压力损失，Pa－液滴密度，kg/m3－液滴初始平均速度，m/s§2.2颗粒污染物控制技术3.旋风洗涤器的应用5.湿式除尘器(二)旋风洗涤器旋风洗涤器适合于处理烟气量大和含尘浓度高的场合。它可以单独使用，也可以安装在文丘里洗涤器后作为脱水器，还可用于吸收某些气体，如净化含有SO2、SO3、H2S、NOx等有毒有害气体。§2.2颗粒污染物控制技术5.湿式除尘器(三)文丘里洗涤器用途：高效湿式洗涤器，多用于高温烟气的除尘和降温。构成：收缩管、喉管和扩散管组成。1.文丘里洗涤器的结构和工作原理§2.2颗粒污染物控制技术5.湿式除尘器含尘气体由进气管进入收缩管后，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