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大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,1,4 颗粒污染物控制技术,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,2,4 颗粒污染物控制技术,本章主要内容： 粉尘的性质和除尘器性能指标； 重力除尘器、过滤式除尘器、静电除尘器、湿式除尘器的工作原理、结构性能等基本知识；,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,3,4.1 除尘技术基础 4.1.1粉尘的性质 粉尘的粒径大小及分布对除尘机制、除尘器的设计及其运行效果都有很大影响。 （1）粉尘粒径及粒径分布 颗粒是均匀球体，直径代表粒径。事实上颗粒大小不同，形状各异。 单一粒径：代表单个颗粒大小；,平均粒径：代表由不同大小的颗粒组成的粒子群的粒径。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,4,粒径分布 指某一粒子群中不同粒径的粒子占的比例。 个数分布：以粒子的个数所占的比例表示； 表面积分布：以粒子表面积表示； 质量分布：以粒子质量表示。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,5,（2）粉尘的密度 堆积密度：自然堆积状态下，包括粉尘、附着气体及颗粒间气体在内的密度； 真密度：排除吸附和内部空气后测得粉尘的密度。 孔隙率与堆积密度和真密度关系。 真密度研究尘粒在空气中运动情况，堆积密度计算存仓或灰斗的容积等。 （3）粉尘的安息角 将粉尘通过小孔连续自然堆放在水平面上，堆积锥体的母线与水平面的夹角。 评价粉尘流动性。 多数粉尘安息角的平均值在35 36左右。 同一种粉尘，粒径愈小，安息角愈大；表面愈光滑和愈接近球形的粒子，安息角愈小；含水率愈大，安息角愈大。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,6,（4）粉尘的比表面积 单位体积的粉尘具有的总表面积Sp，单位是cm2/cm3。 粉尘粒子愈细，比表面积愈大，物理和化学活动性显著，如氧化、溶解、蒸发、吸附、催化等因细小颗粒比表面积大而被加速，引起粉尘的爆炸危险性和毒性增加。 （5）粉尘的润湿性 粉尘能否与液体相互附着或附着难易的性质。 亲水性粉尘（如锅炉飞灰、石英粉尘等）和疏水性粉尘（如石墨粉尘、炭墨等）。水泥、熟石灰等具有水硬性。 （6）粉尘的黏附性 粉尘颗粒相互附着或附着于固体表面上。 影响因素：粒径小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、润湿性好及荷电量大易产生黏附现象。 除尘系统把器壁面加工光滑，减少粉尘的黏附。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,7,（7）粉尘的荷电性 粉尘因相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电以及接触带电体等原因而带有一定的电荷。 粉尘荷电量随温度增高、表面积增大、含水量减少增大。 （8）粉尘的比电阻 表示粉尘的导电性能。比电阻是指电流通过面积为1cm2、厚度为1cm的粉尘时具有的电阻值，单位是cm。 电除尘器的比电阻最适宜的范围是10421010cm。 （9）粉尘的爆炸性 爆炸性粉尘：某些粉尘（如煤粉等）达到一定浓度，就会在高温、明火、电火花、摩擦、撞击等条件下引起爆炸。 粉尘的粒径越小，比表面积越大，粉尘和空气的湿度越小，爆炸的危险性就越大。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,8,4.1.2 除尘装置的性能指标 （1）含尘气体处理量 除尘器的进出口气体流量的平均值衡量除尘器处理能力。 漏风率为正值表示向外漏，为负值表示向内漏。 （2）除尘效率 除尘器总效率：指在同一时间内除尘器捕集的粉尘质量占进入除尘器的粉尘质量的百分数。 反映装置净化程度的平均值，为平均除尘效率，评定净化装置性能的重要技术指标。 通过率：指在同一时间内，穿过除尘器的粒子质量与进入的粒子质量的比。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,9,串联运行时的总除尘效率 当两台除尘装置串联使用时，已知第一级和第二级除尘器的除尘效率，可以求得除尘系统的总效率。 分级效率 表示除尘装置对不同粒径粉尘或粒径范围粉尘的净化效果。 （3）除尘装置的压力损失 压力损失：含尘气体经过除尘装置后会产生压力降，单位是Pa。 压力损失的大小除了与装置的结构形式有关之外，主要与流速有关。 除尘装置的压力损失越大，动力消耗也越大，设备费用和运行费用越高。不同的除尘装置压力损失有很大不同，一般在5002000Pa，文丘里除尘器可以达到9000Pa。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,10,4.1.3 除尘器的分类 （1）机械式除尘 采用重力、离心力等机械力将气体中尘粒沉降，如重力除尘，惯性除尘、离心除尘等。 常用设备：重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。 （2）过滤除尘 使含尘气体通过具有很多毛细孔的过滤介质将污染物颗粒截留下来的除尘方法，如填充层过滤，布袋过滤等。 常用设备：颗粒层过滤器和袋式过滤器。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,11,（3）静电除尘 使含尘气体通过高压电场，在电场力的作用下使其得到净化的过程。 常用设备：干式静电除尘器和湿式静电除尘器。 （4）湿法除尘 用水或其他液体湿润尘粒，捕集粉尘和雾滴的除尘方法，如气体洗涤、泡沫除尘等。 常用设备：喷雾塔、填料塔、泡沫除尘器、文丘里洗涤器等。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,12,4.2 机械式除尘器 4.2.1重力沉降法 重力沉降：利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降实现分离。 借重力沉降从气流中分离出尘粒的设备称为沉降室，最常见的重力沉降室如图所示。,重力沉降室示意图,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,13,1 .沉降原理 含尘气体进入降尘室后，流道截面积扩大而速度减慢，颗粒能够在气体通过沉降室的时间内降至室底，便可从气流中分离出来。 斯拖克斯公式表示出沉降速度的大小与颗粒直径的关系。 大颗粒的沉降速度较大易分离，小颗粒的沉降速度较小难分离。 气体黏度越大，沉降速度越小。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,14,使dmin下降的所有参数，都会使效率提高，因此提高重力沉降室的捕集效率可以采取以下措施： 降低沉降室内气流速度u； 降低沉降室的高度H； 增大沉降室长度L； 2. 沉降室的特点及其他形式 优点：结构简单，造价低，便于维护管理，压力损失小，可以处理高温气体。 缺点：沉降小颗粒效率低，只能除去50m以上的大颗粒，除尘效率40%70%，主要用于高效除尘装置的前级除尘器。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,15,3.重力沉降室设计与应用的注意事项 沉降室尺寸确定的原则。 以矮、宽、长为宜； 沉降室内气流速度的控制。 为防止二次扬尘，控制在0.33m/s； 沉降室一般只能捕集50m以上的尘粒。 为了捕集更小的尘粒，可以合理设置挡板或隔板，考虑到清灰方便，隔板间距一般最小40100mm。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,16,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,17,多层重力除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,18,4.2.2 惯性除尘器 1.惯性除尘原理 含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧改变；尘粒借助本身的惯性力作用与挡板撞击方向也发生改变，由于重力作用从气流中分离。 惯性除尘器除惯性力作用外，还有离心力和重力作用。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,19,2. 惯性除尘器类型 碰撞式：捕集气流中较粗粒子,单级型和多级型； 回转式：通过改变气流流动方向而捕集较细粒子。弯管型、百叶箱型和多层隔板型。,单级型 多级型,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,20,A弯管型； b百叶窗型； c多层隔板塔型,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,21,3. 特点 气流速度愈高，气流方向转角愈大，转变次数愈多，净化效率愈高，压力损失也愈大。 净化对象：去除密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘效率较高。粘结性和纤维性粉尘，因易堵塞不宜用。 压力损失为1001000Pa 。 净化效率不高，捕集1020m以上的粗尘粒，一般用于多级除尘的第一级除尘。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,22,4. 惯性除尘器设计与应用的注意事项 气流速度对惯性除尘器性能影响较大。 折转式惯性除尘器曲率半径越小，越能分离细小尘粒。 高炉除尘，进口气速10m/s，沉降室约1m/s，粒径大于0m的粉尘，除尘效率65%85%以上，压力损失150400Pa。 惯性除尘器压力损失与其结构形式密切相关。 如弯管型惯性除尘器压力损失不大，除尘效率低，增加一块垂直挡板可提高除尘效率，但是压力损失必然增大。 百叶窗型惯性除尘器中气流速度控制在1015m/s 。 连续清灰，锁气装置要密封良好，防止漏风影响效率。 腐蚀防护与污水处理：湿法除尘时。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,23,4.2.3 旋风除尘 旋风除尘：使含尘气体做旋转运动，借作用于尘粒的离心力把尘粒从气体中分离出来。 4.2.3.1.旋风除尘原理 组成：筒体、锥体、进气管、排气管和灰斗。 含尘气体由进口切向进入，沿筒体内壁由上向下做圆周运动。 向下旋转的气流到达锥体顶部附近时折转向上，在中心区域旋转上升，最后由排气管排出。 尘粒在内、外旋流的作用下到达外壁落到灰斗收集。,旋风除尘器工作原理,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,24,4.2.3.2 旋风除尘器的除尘效率 进入旋风除尘器形成外旋流，尘粒受离心力和向心力作用。 粒径越大，粉尘离心力越大。 临界粒径dc，粉尘粒径大于临界粒径时，粉尘受到的离心力大于向心力，尘粒被推至外壁面而被分离；相反，粉尘受到离心力小于向心力，尘粒被推人上升的内旋涡中。 分割粒径：能够被旋风除尘器除掉50的尘粒粒径，用dc表示。 dc越小，除尘器除尘效率越高。 计算旋风除尘器的分级效率：,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,25,4.2.3.3 影响旋风除尘器性能因素 影响因素：结构形式、粉尘性质、运行操作条件等。 （1）除尘器结构 筒体直径 在相同的转速下，筒体的直径越小，尘粒受到的离心力越大，除尘效率就越高。 筒体直径过小，处理量显著降低，流体阻力增大，易造成反混，使效率下降。 筒体直径一般150mm。为保证除尘效率，筒体的直径1000mm。 筒体及锥体长度 筒体和锥体高度增加，增加气体在除尘器内的旋转圈数，有利于分离尘粒。但会增加阻力，实际上筒体和锥体总高度5倍筒体直径。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,26,入口形式 大致可分为轴向进入式和切向进入式。 a.轴流式旋转除尘器 利用导流叶片使气流在除尘器内旋转，除尘效率比切流反转式低，但处理量大。 b.切流返转式旋风除尘器 含尘气体由筒体侧面沿切线方向导入，气流在圆筒部分旋转向下，进入锥体，到达锥体顶端前返转向上，清洁气体经同一端的排气管引出。 根据其不同进入型式又可分为直入式和蜗壳式； 除尘器入口断面的宽高比越小，进口气流在径向方向越薄，越有利于粉尘在圆筒内分离和沉降，收尘效率越高。 因此，进口断面多采用矩形，宽高之比为2左右。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,27,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,28,排气口尺寸 旋风除尘器的排气管口均为直筒形。 过深，效率提高，但阻力增大；过浅，效率降低，阻力减小。因为短浅可能会造成排气管短路现象，尘粒来不及分离就从排气管排出。 减小排气管直径会加大出口阻力，一般排气管直径为筒体直径的0.40.65倍。 （2）入口速度 提高旋风除尘器的入口风速，将使粉尘受到的离心力增大，分割粒径变小，除尘效率提高。 但入口风速过大，除尘器内气流运动过于强烈，会把有些已分离的粉尘重新带走，除尘效率反而下降，除尘器的阻力也急剧上升。 进口速度应控制在1225m/s之间为宜。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,29,（3）除尘器底部的严密性 由于气流旋转作用，底部总是处于负压状态。 除尘器底部不严密，漏风就会把灰斗里的粉尘重新卷入内旋涡并带出除尘器，使除尘效率显著下降。 收尘量不大，可在排尘口下设置固定灰斗，保证一定的灰封，定期排灰。 收尘量大，使用锁气室。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,30,（4）粉尘的性质 当粉尘的密度和粒径增大时，除尘器效率明显提高。 气体温度和黏度增大时，除尘器效率下降。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,31,4.2.3.4常见旋风除尘器的结构和性能 性能指标：分离效率和压强降。 分离效率由废气中含尘量、含尘粒径分布决定，粒度越小，离心力越小，效率低。 气体通过除尘器压强降应尽量小，是摩擦阻力、局部阻力及气体旋转动能损失总和。 常见旋风除尘器的结构形式和型号名称。 型号举例：XLP/B-4.2,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,32,（1）XLT型 旋风除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,33,（2）XLP型旋风除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,34,（3）XLK型旋风除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,35,（4）组合式多管旋风除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,36,（4）组合式多管旋风除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,37,（4）组合式多管旋风除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,38,4.2.3.5 旋风除尘器特点 结构简单、造价便宜、体积小、操作维修方便，可用各种材料制造； 压力损失中等，动力消耗小，除尘效率高，可达85%左右，高效的可达90%左右； 适用于粉尘负荷变化大，高温、高压及腐蚀性的含尘气体，可以直接回收干粉尘； 没有运动部件，运行管理简便。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,39,4.2.3.6 旋风除尘器的设计计算和选型 (1)除尘器的分离直径 临界直径:指旋风除尘器能完全分离,即除尘效率达100%所对应的最小尘粒直径,用dc表示。 尘粒直径大于dc，尘粒将被完全捕集。 dc，除尘效率，性能越好。 分割直径：除尘效率50%时对应的尘粒直径，dc50。 dc50越小说明除尘效率越高，除尘性能越好。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,40,（2）除尘效率的计算 旋风除尘器的除尘效率有分级效率p和总效率T,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,41,（3）旋风除尘器的压力损失 压力损失与其结构和运行条件等有关，其大小用进口与出口的全压差来表示，亦称压力降。一般为5002000Pa。 标准切向进口，K=16；有叶片切向进口，K=7.5；螺旋面进口K=12,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,42,（4）旋风除尘器各部分尺寸的确定 普通旋风除尘器各部分尺寸与其直径均成一定比例关系。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,43,（5）旋风除尘器选型 根据含尘浓度、粉尘性质、分离要求、允许压力损失、除尘效率等，合理进行选型； 根据允许压力降确定如口气速； 确定旋风除尘器的进口截面积、入口宽度、入口高度； 确定各部分的几何尺寸。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,44,4.2.3.6 旋风除尘器的运行维护 必须保证设备和管线的气密性； 控制含尘气体处理量的变化不应该超过10%12%。 气量少，气速低，效率下降；气量增大，压力损失增大，影响除尘效率； 保证排灰通畅，及时清除灰斗中的粉尘。 灰斗积灰，底部旋流，锥体过度磨损； 防止贮灰斗和集灰系统中的粉尘结块硬化。 粉尘越细、越软就越容易在器壁上结块，潮湿或粘性粉尘容易结块。 控制进口气速15m/s以上，就可以减少粉尘粘壁。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,45,4.3 湿式除尘 湿法除尘：通过液滴、液膜或鼓泡等方式使用液体来洗涤含尘气体，使气体净化。 4.3.1 湿法除尘机理 惯性碰撞、扩散效应、粘附作用和凝聚等作用。 1惯性碰撞 气流遇到液滴会改变方向，产生绕流，尘粒由于惯性将保持原有运动方向，脱离气流流线与液滴相碰，而进入液滴或被液滴粘附分离。 尘粒的密度及粒径愈大，效率也愈高；气体的粘度愈大则效率愈低。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,46,2扩散作用 粒径小于0.3m的微粒，由于流体的湍动和微粒的不规则热运动，使尘粒与液滴接触而被捕集。 粒径愈小，扩散系数愈大，除尘效率愈高；液滴与气流相对速度愈大，除尘效率愈低。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,47,3粘附作用 当尘粒半径大于粉尘中心到液滴边缘的距离时，则粉尘被液滴粘附而分离。 4凝集作用 进入湿法除尘装置气体般温度较高，可以使洗涤液蒸发； 蒸发使尘粒表面上的静电力发生变化，使尘粒发生凝聚作用，形成较大的粒子，利于碰撞作用，从而提高了捕集效率。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,48,4.3.2 湿法除尘设备 1.重力喷雾洗涤器 又称喷雾塔或洗涤塔，是湿式洗涤器中最简单的一种。 按照尘粒与水流流动方式不同可将重力喷雾洗涤器分为：逆流式、并流式和横流式。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,49,重力喷雾洗涤器示意图,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,50,重力喷雾洗涤器运行参数： 水流速度与气流速度之比大致为0.0150.075； 气体入口速度一般为0.61.2m/s； 耗水量为0.41.35L/ m3； 重力喷雾洗涤器的压力损失较小，250Pa以下。 10m尘粒的捕集效率低，净化大于50m尘粒。 重力喷雾洗涤器优点：结构简单、阻力小、操作方便，常与高效洗涤器联合捕集粒径较大的颗粒。 缺点：耗水量大，设备庞大，除尘效率低。 使用：常用于电除尘器入口前的烟气调质，改善烟气的比电阻。也用于处理含有害气体的烟气。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,51,2填料洗涤器 除尘器中填充不同型式的填料，将洗涤水喷洒在填料表面，用覆盖在填料表面的液膜来捕集粉尘粒子。 特别适用于伴有气体冷却和吸收有害气体成分的除尘过程。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,52,鲍尔环填料 海尔环填料 阶梯环填料,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,53,3.旋风洗涤除尘器 旋风洗涤除尘器与干式旋风除尘器相比，附加了水滴的捕集作用，除尘效率明显提高。 含尘气体入口气速约1545m/s； 气流压力损失约500750Pa； 除尘效率一般可达90%95%。 旋风洗涤器适用于净化大于5m的粉尘。 常用的旋风洗涤除尘器：立式旋风水膜除尘器； 卧式旋风水膜除尘器；中心喷雾旋风除尘器。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,54,（1）立式旋风水膜除尘器 立式旋风水膜除尘器的除尘过程： 含尘气体从筒体下部进风口沿切线方向进入后旋转上升； 尘粒受到离心力作用被抛向筒体内壁； 同时被沿筒体内壁向下流动的水膜所捕集； 从下部锥体排出除尘器。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,55,立式旋风水膜除尘器的除尘效率随气体的入口速度增加和筒体直径减小而提高。 气速过高，阻力损失大增，还会破坏器壁的水膜，使除尘效率下降。 运行参数： 入口气速一般控制在1522m/s。 减少尾气夹带液滴，净化气出口气速应10m/s。 水气比取0.40.5L/m3为宜； 一般除尘效率90%95%； 设备阻力损失为500750Pa。 入口含尘浓度不宜过大，最大允许浓度为2g/m3。 用于处理含尘浓度大的废气，应设置预除尘装置。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,56,（2）卧式旋风水膜除尘器 组成：除尘器的外筒和内筒横向水平放置，内筒和外壳之间装螺旋导流叶片，螺旋导流叶片使内筒和外壳的间隙呈一螺旋通道，除尘器下部为集水槽。 卧式旋风除尘器综合了旋风、冲击水浴和水膜三种除尘形式，除尘效率达90%以上，最高可达98%。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,57,影响卧式旋风水膜除尘器效率的主要因素： 气速和集水槽的水位。 水位过高，螺旋通道断面积减小，气流流速增加，气流冲击水面过分激烈，造成设备阻力增加； 水位过低，通道断面积增大，气体流速降低会使水膜形成不完全或者根本不能形成，使除尘效率下降。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,58,经验表明： 槽内水位至内筒底距离100150mm为宜； 螺旋形通道内的断面平均风速为1117m/s。 卧式旋风水膜除尘器的阻力损失大约8001000Pa； 平均耗水0.050.15L/m3。 优点：结构简单； 设备压力损失小； 除尘效率高； 负荷适应性强； 运行维护费用低； 耗水量小等。 在机械、冶金等行业使用较多。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,59,（3）中心喷雾旋风除尘器 工作过程： 含尘气流由除尘器下部沿切线方向进入； 尘粒在离心力的作用下被甩向器壁； 水通过轴向安装的多头喷嘴喷入，形成水雾； 水滴与尘粒的碰撞作用和器壁水膜对尘粒的黏附作用而除去尘粒。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,60,中心喷雾旋风除尘器优点： 结构简单，设备造价低，操作运行稳定可靠。 中心喷雾旋风除尘器对粒径在0.5m以下粉尘的捕集效率可达95% 以上。 原因： 塔内气流旋转运动的路程比重力喷雾塔长； 尘粒与液滴之间相对运动速度大； 因而使粉尘被捕获的概率大。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,61,大小相同的干、湿旋风除尘器分级效率的比较,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,62,.自激喷雾除尘器 自激喷雾式除尘器：依靠气流自身的动能，冲击液体表面而激起水滴和水雾的除尘器。 分为冲击式和自激式两大类。,冲击式除尘器示意图,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,63,自激式除尘器示意图,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,64,自激式除尘器入口风速1520m/s； 进气室的下降流速34m/s； S通道内的气流速度1835m/s； 除尘效率可达95%； 设备阻力10001600Pa； 耗水量0.04L/m3。 自激式除尘器优点： 结构紧凑，占地面积小，施工安装方便，负荷适应性好，耗水量少。 缺点：价格较贵，压力损失大。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,65,.泡沫除尘器 又称泡沫洗涤器，简称泡沫塔， 分为无溢流泡沫除尘器和有溢流泡沫除尘器。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,66,6.文丘里洗涤器 1）原理 待处理气体经过文丘里管的喉管时，产生高速气流。 液体从喉管接入，高速气流的剪切力使液体分裂为很多细小的液滴，增大了气液接触面。 尘粒则和液滴相互撞击和润湿并结成大的颗粒，进入旋风分离器内除去。,1.消旋器；2.离心分离器；3.文氏管；4.螺旋气流调节器；5.排液管,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,67,分散液体的情况,2）结构 由文丘里管、喷水装置和旋风分离器组成。 提高尘粒与水滴的碰撞效率，喉部的气体速度较大，在工程上一般保证气速为5080m/s，而水的喷射速度应控制在6m/s。 运行中要保持适当的水气比。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,68,优点： 构造简单，占地少，不易堵； 可处理含易燃、易粘着、易潮解粉尘的气体和高温气体。 缺点： 压力损失大，操作费用高。 引起压力降的原因： 气体在管道中的局部阻力和摩擦阻力； 雾化液体时传递给雾滴的动能损失，后者所占比重极大。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,69,7.脱水装置 防止水雾进入大气影响周围环境。 可以设置在除尘器内部，也可单独设置。 类型： （1）重力脱水器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,70,（2）惯性脱水器 在低能湿式除尘器中广泛应用。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,71,（3）旋风脱水器 去除较小液滴，脱水效率高。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,72,（4）旋流板脱水器 固定叶片使气流产生旋转，离心力作用下使水滴分离。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,73,8.湿式除尘器运行维护 定期检查和清洗喷嘴，防止堵塞； 保证喷淋、泥浆处理、辅助设备和管线系统完好； 保证最佳供水条件，特别是冲击式和旋风水膜除尘器，液位对除尘效率影响很大，气液充分接触； 保证最佳供气条件。填料塔考虑堵塞使压力损失增大； 保证泥浆不断排出； 注意喷淋液再生和泥浆利用设施正常运行。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,74,4.4 过滤式除尘器 两类代表：颗粒层除尘器和袋式除尘器。 4.4.1 颗粒层除尘器 机理：利用颗粒状物料作为填料层的一种内滤式除尘装置,如:硅石、砾石(SiO2含量高)等。 除尘过程中，粉尘粒子主要在惯性碰撞、截留、扩散、重力沉降和静电力等作用下分离出来。 优点：结构简单、过滤能力不受灰尘比电阻影响、能够净化易燃易爆的含尘气体、维修方便、耐高温、耐腐蚀、效率高等。 广泛应用于高温烟气的除尘。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,75,颗粒层除尘器结构形式主要有移动床颗粒层除尘器和梳耙式颗粒层除尘器。 1. 移动床颗粒层除尘器 平行流式和交叉流式。 交叉流式用的更多，洁净颗粒滤料均匀、稳定地向下移动，含尘气流经过气流分布扩大斗水平运动，均匀分布于床层。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,76,2.梳耙式颗粒层除尘器 最常用带梳耙反吹清灰旋风式颗粒层除尘器。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,77,颗粒层除尘器的性能指标：除尘效率、床层阻力和过滤风速。 主要影响因素：床层颗粒的粒径、床层厚度和过滤风速 。 对单层旋风颗粒层除尘器，颗粒粒径以25mm为宜，其中小于3mm粒径的颗粒应占1/3以上。 颗粒层厚度一般为100200mm，颗粒常用表面粗糙的硅石（颗粒粒径为1.55mm）,其耐磨性和耐腐蚀性都很强。 过滤风速取3040m/min，除尘器总阻力约10001200Pa，对0.5m以上的粉尘，过滤效率95%。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,78,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。 4.4.2 袋式除尘原理 1. 除尘过程 图示是典型的袋式除尘器。室内悬吊着滤袋，当含尘气流穿过滤袋时，粉尘便捕集在滤袋上，净化后的气体从出口排出。经过一段时间，开启空气反吹系统，袋内的粉尘被反吹气流吹入灰斗。,袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,79,过滤介质和粉尘层的示意图,过滤棉纤维,滤层,粉尘微粒桥,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,80,含尘气体通过清洁滤布，起捕尘作用的主要是纤维，清洁滤布空隙率大，除尘效率低； 捕集粉尘量不断增加，一部分嵌入到滤布内部，一部分覆盖表面形成粉尘层，含尘气体过滤主要依靠粉尘层，大大提高除尘效率。 袋式除尘器以颗粒去除颗粒。粉尘层增厚，除尘效率增加，但阻力增加。粉尘积累到一定厚度，用各种清灰方式将粉尘排出除尘器。 2除尘机理 滤布网孔较大，为2050m，表面起绒的油布约510m，但能除去1m以下的尘粒，主要机理： 筛滤：粉尘粒径大于滤布孔隙，粉尘被截留下来。新滤布孔隙远大于粉尘粒径，所以阻留作用很小。当滤布表面沉积大量粉尘后，阻留作用显著增大。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,81,惯性碰撞：含尘气流接近滤布纤维，气流将绕过纤维，尘粒由于惯性作用继继直线前进，撞到纤维上被捕集。惯性碰撞作用，随粉尘粒径及流速的增大而增强。 扩散：在气流速度很低时，小于1m的尘粒在气体分子的撞击下脱离流线，象气体分子一样作布朗运动，如果在运动过程中和纤维接触，即可从气流中分离出来。 静电作用：粉尘和滤布表面都可能带有电荷，电荷相反时，粉尘易吸附在滤布上；反之粉尘将受到排斥。如有外加电场，可强化静电效应，提高除尘效率。 重力沉降：当缓慢运动的含尘气流进入除尘器后，粒径和密度大的尘粒，可能因重力作用自然沉降下来。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,82,惯性碰撞除尘机理 扩散和静电力除尘机理,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,83,3.袋式除尘器的术语及涵义 滤袋:在袋式除尘器中起滤尘作用的织物过滤元件，以条计； 滤料单重：单位面积滤料的重量，以g/m2计； 过滤面积：起滤尘作用的滤料有效面积，以m2计； 过滤速度：含尘气体通过滤料有效面积的速度，以m/min计； 处理风量(人口风量) ：进入袋式除尘器的含尘气体工况流量以m3/h或m3/min计； 压力损失(设备阻力) ：气流通过袋式除尘器的流动阻力，即入口与出口处气流的平均全压之差，以kPa计； 漏风率：漏入或漏出袋式除尘器本体的风量与入口风量(均折算为标准状态风量)的比率，以百分数计； 耐压强度：以不引起箱体有可见变形为条件，袋式除尘器箱体能承受的正压或负压限度，以kPa计； 入口粉尘浓度：入口含尘气体的单位标志体积中所含固体颗粒物的质量，以g/Nm3干气体或mg/Nm3干气体计； 出口粉尘浓度：出口含尘气体的单位标志体积中的含固体颗粒物的质量，以g/Nm3干气体或mg/Nm3干气体计；,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,84,试验粉尘：供袋式除尘器性能试验用的粉尘； 试验粉尘的粒径分布(空气动力径) ：多分散相试验粉尘中，各粒级粉尘的分布状况，可用分布曲线表示，有累积分布(筛上或筛下累积)和频率分布两种表示方法。粒径以m表示，分布率以质量百分数表示； 试验粉尘的中粒径：粉尘粒径分布曲线上，累积分布率为50%点所对应的粒径； 除尘率 (除尘效率) ：袋式除尘器捕集的粉尘量与入口总粉尘量的比率，以百分数计； 穿透率p(通过率) ：袋式除尘器的粉尘量与入口总粉尘量的比率，以百分数计。1-； 清灰方法：为使袋式除尘器的压力损失保持在正常范围，利用机械的或空气动力等手段，以清除滤袋所捕集粉尘的种种方法。 注：Nm3表示标准状态(0，101.3kpa)立方米。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,85,4.4.3 袋式除尘器除尘效率的影响因素 （1）过滤风速 指气体通过滤布时的平均速度。在工程上是指单位时间内通过单位面积滤布的含尘气体的流量。 一般选用范围为0.61.0m/min。提高过滤风速可以减少过滤面积，提高滤料的处理能力。 风速过高把滤袋上的粉尘压实，阻力加大，频繁清灰。 风速低，阻力也低，除尘效率高，但处理量下降。 （2）压力损失 袋式除尘器的压力损失p是由清洁滤料的压力损失pf和过滤层的压力损失 pd组成。 袋式除尘器的压力损失与过滤速度和气体黏度成正比，而与气体密度无关。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,86,（3）滤料结构与性质 滤布是袋式除尘器的主要部件。 选择滤布，考虑因素： 容尘量大，清灰后能保留一定的粉尘层，除尘效率仍较高； 透气性好，过滤阻力低； 抗皱折、耐高温、耐腐蚀、机械强度高，使用寿命长； 吸湿性小，易于清除粘附在上面的粉尘粒子； 成本低，滤布材料可用天然纤维(棉毛织品)、无机纤维(陶瓷玻璃纤维) 和合成纤维。 中国生产的滤料有三大类，即玻璃纤维滤料、聚合物滤料和覆膜滤料。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,87,（4）清灰方式 袋式除尘器的清灰方式有简易清灰、逆气流反吹清灰、气环反吹清灰、脉冲喷吹清灰、机械振动与反气流联合清灰及声波清灰等。 几种典型的清灰机理示意图。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,88,振动型 逆气流型 吹灰圈型 脉冲反吹型,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,89,4.4.4袋式除尘器的结构和分类 （1）袋式除尘器的结构形式 上进风式和下进风式 为了安装、操作方便，减少积灰对正常运行的影响，多采用下进气方式。 圆袋式和扁袋式 扁袋式是指滤袋为平板形、梯形、楔形以及非圆筒形。 吸入式和压入式 吸入式风机位于除尘器之后，除尘器负压工作。压入式风机位于除尘器之前，除尘器为正压工作。 内滤式和外滤式,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,90,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,91,（2）袋式除尘器的分类 根据清灰方法不同，分类：机械振动类、分室反吹类、喷嘴反吹类、脉冲喷吹类和联合（振动、反吹）清灰。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,92,反吹风袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,93,过滤、反吹、沉降三状态袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,94,喷嘴类回转反吹袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,95,脉动喷吹袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,96,（3）袋式除尘器的命名 命名原则：以清灰方法分类与最有代表性的结构特征相结合。 袋式除尘机组：将风机和袋式除尘器组成一个整机的形式，命名原则不变。 命名格式：分室结构、非分室结构和袋式除尘机组三种。 见教材103页实例。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,97,4.4.5 常见袋式除尘器 （1）机械振动清灰袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,98,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,99,（2）气环反吹清灰袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,100,（3）脉冲喷吹袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,101,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,102,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,103,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,104,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,105,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,106,（4）回转反吹扁袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,107,5、脉冲反吹风袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,108,（6）联合清灰袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,109,（7）旁插扁袋除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,110,（8）滤筒式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,111,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,112,4.4.6 袋式除尘器特点 1）特点 除尘效率高，特别是细粉，达99以上； 适应性强，能处理不同类型的颗粒污染物(包括电除尘器不易处理的高比电阻粉尘),且可大可小。 操作弹性大，含尘浓度变化大，对除尘效率影响不大。除尘效率对气流速度变化也有稳定性； 结构简单，便于回收干料，没污泥处理。 2）袋式除尘器应用条件 受滤布的耐温、耐腐等操作性能限制； 滤布的使用温度要小于300； 袋式除尘器不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒，否则会致使滤袋堵塞，破坏正常操作。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,113,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,114,袋式除尘设备,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,115,内滤式机械振打袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,116,圆筒脉冲袋式除尘器,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,117,4.4.7袋式除尘器的选型 1.过滤风速的选择 过滤风速是单位时间内、单位面积滤布上气体的通过量（m/min）。 主要考虑因素：含尘气流的浓度、气体温度、粉尘特性、含水量、滤料等。过滤风速选用范围涤纶滤料一般为0.61.0m/min，玻璃纤维滤料一般为0.40.5m/min。 2. 计算过滤面积 根据气体处理量大小，选择适当过滤速度，计算过滤面积。 若面积太大，则设备投资大；若面积过小，则过滤阻力大，操作费用高，滤布使用寿命短。 确定过滤面积后，可以按照粉尘的性质、气量大小等参数，直接选用合适的除尘器类型。 如果自行设计，可以进行下面的步骤。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,118,3.滤袋袋数的确定 见教材58页公式3-26。 滤袋直径由滤布规格确定，一般100300mm，滤袋的长度一般取35m，有时高达1012m。 滤袋的排列形式有三角形排列和正方形排列。 4.压力损失的选择 压力损失的大小受多种因素的影响，所以确定了压力损失也就确定了操作的主要的参数，如清灰方式等。 采用一级除尘时，一般压力损失在9801470Pa；采用二级除尘时，一般压力损失在490784Pa。 5.过滤材料的选择 在选择过滤材料时，要根据气体的温湿度等物理化学性质；粉尘的粒度、化学组成、酸碱性、吸湿性、荷电性、爆炸性、腐蚀性等，选择适当的滤布。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,119,含水量较小，无酸性时可根据含尘气体温度选用。当温度低于130时，常用500550g/m2涤纶针刺毡；当温度低于250时，宜选用芳纶诺梅克斯针刺毡，有时采用800g/m2玻璃纤维针刺毡和800g/m2纬双重玻璃纤维织物，或氟镁（FMS）高温滤料。 当含水分量较大，粉尘浓度也较大时，宜选用防水、防油滤料（或称抗结露滤料）或覆膜滤料（基布应是经过防水处理的针刺毡）。 当含尘气体含酸、碱性且气体温度低于190，常选用莱通针刺毡。若气体温度低于240，耐酸碱性要求不太高时，可选用聚酰亚胺针刺毡。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,120,当含尘气体为易燃易爆气体时，选用防静电涤纶针刺毡；当含尘气体既有一定的水分又为易燃易爆气体时，选用防水、防油、防静电（三防）涤纶针刺毡。 6.清灰方式的选择 袋式除尘器各种清灰方式、滤袋的形状所用滤料的选择见教材114页表4-8。 袋式除尘器是目前运用最广泛的除尘装置，几乎运用到任何的工业部门和场合，具体针对不同的粉尘选用的滤料和清灰方式参见教材115页表4-9。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,121,7.国内常见的袋式除尘器的型号和性能 规格主要项目：名称；形式；清灰方法；过滤面积；滤袋（数量、材质、尺寸等）；本体外形尺寸；质量。 性能主要项目：试验粉尘名称、粒径分布、中位径、真密度；工作温度；过滤速度，处理风量；设备阻力；入口粉尘浓度；除尘率，穿透率，漏风率；耐压强度；反吹风机的型号、功率；压缩空气流量。 （1）LD18型机械振打袋式除尘器的技术性能 见教材116页表4-10。 （2）CXS型玻璃纤维袋式除尘器 分为小、中和大型，分别用CXS-X-n、CXS-Z-n、CXS-D-n表示。入口含尘浓度99.9%。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,122,4.4.8袋式除尘器的运行维护 运行之前要检查滤袋全部完好,且固定、拉紧方法正确，粉尘的输送、回收及综合系统完好，确保除尘器完好无损； 运行过程中确保滤袋不能损坏，滤袋和清灰系统正常运行；注意气体温度和湿度变化，避免过热； 根据气体及粉尘物化性质，选择滤料，严格控制使用温度，烟气含尘浓度超过5g/m3时应该进行预除尘。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,123,4.5 静电除尘器 静电除尘：利用静电力从气流中分离悬浮粒子。 与惯性、旋风除尘根本区别：分离能量通过静电力直接作用于尘粒上，不是整个气流，能耗很低，气压损失小。 4.5.1静电除尘的基本原理 静电除尘器主要由放电电极和集尘电极组成。 放电电极（电晕极）是一根曲率半径很小的纤细裸露电线，上端与直流电源的一极（负极）相连，下端由一吊锤固定其位置； 集尘电极是具有一定面积的管或板，它与电源的另一极（正极）相连。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,124,静电除尘器的基本原理示意图,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,125,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,126,其除尘原理包括： 1电晕放电 空气中存在极少量的正、负离子，当向阴阳两极施加电压时，离子便向电极移动，形成电流，产生“电晕放电”。电晕放电使气体电离，放出电子生成离子。 当两极间的电压继续升高到某一点时，电流迅速增大，电晕极产生一个接一个的火花，称为火花放电。 在火花放电之后，电压继续升高至某一值时，电场击穿，出现持续的放电，产生强烈的弧光并伴有高温，这种现象就是电弧放电。 由于电弧放电会损坏设备，使电除尘器停止工作，因此在电除尘器操作中应避免这种现象。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,127,2尘粒荷电 离子的产生使气流中的尘粒带电。 尘粒带电形式：电子直接撞击尘粒使其带电（电场荷电）；电子由于热运动与粉尘颗粒表面接触使粉尘荷电（扩散荷电）；气体吸附电子而成为负气体离子，撞击尘粒使尘粒带电。 荷电方式与粒径有关，电场荷电：粒径大于0.5m，扩散荷电：小于0.2m为主。 工程中电除尘器所处理粉尘的粒径一般大于0.5m。 3荷电尘粒的迁移和捕集 带电尘粒在电场力作用下，朝着与其电性相反的集尘极移动。带电尘粒到达集尘极，尘粒上的电荷与集尘极上电荷中和，尘粒恢复中性而沉积在集尘极。 驱进速度：静电力和阻力相等时，尘粒的匀速运动速度。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,128,4颗粒的清除 气流中尘粒在集尘级上连续沉积，极板上的尘粒层厚度不断增大。 比电阻大的粉尘还容易出现反电晕，影响除尘效率，必须及时清灰。 用振打方法（机械、压缩空气）或其它清灰方式（喷淋水）将尘粒层强制破坏，使其落入灰斗。 原因：最靠近集尘极的颗粒把大部分电荷传导给极板，集尘极与这些颗粒间的静电引力减弱，有脱离的趋势。但颗粒层有电阻，靠近颗粒层外表面的颗粒没失去电荷，它们与极板所产生的静电力足以使靠极板的非带电颗粒被”压”在极板上。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,129,4.5.2 除尘效率及影响因素 主要因素：粉尘特性、烟气特性、结构因素和操作因素。 1.粉尘特性 主要有粉尘的粒径分布、密度、黏附性和比电阻等，最主要是粉尘比电阻。 比电阻范围在10421010cm最适合电除尘捕集。 比电阻Rb104cm，粉尘在电极上会很快放出电荷，失去吸引力，易产生二次飞扬。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,130,比电阻Rb1011cm，粉尘很久不放电荷并产生反电晕，粉尘不能充分荷电，除尘效率下降。 影响粉尘比电阻因素很多，最主要：气体温度和湿度。比电阻值偏高的粉尘通过改变温度和湿度的具体方法： 向烟气中喷水，增加烟气湿度和降低烟气温度； 为了降低烟气的比电阻，也可以向烟气中加入SO3、NH3以及Na2CO3等化合物，使尘粒的导电性增加。 2.烟气特性 烟气特性主要包括：烟气温度、压力、成分、湿度、含尘浓度、断面气流速度和分布。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,131,（1）气体的温度和湿度 含尘气体温度对除尘效率的影响表现为影响比电阻。 在低温范围，由于粉尘表面的吸附物和水蒸气的影响，粉尘的比电阻较小；随着温度的升高，粉尘的比电阻增加。 在高温范围，由于粉尘内部的导电（粉尘比电阻取决于物质的化学组成），也会使比电阻下降。 温度低于露点时，湿度会严重影响除尘效率。 原因：随着湿度增加，沉积的粉尘容易结块黏结在降尘极和电晕极上，难于振落，而使除尘效率下降。 （2）含尘浓度 荷电粉尘形成的空间电荷会对电晕极产生屏蔽作用，从而抑制电晕放电，含尘浓度提高，会出现电晕阻止效应，甚至电晕封闭而失去除尘能力。,大气污染治理技术,3 颗粒污染物控制技术,132,进入电除尘器气体的含尘浓度应小于20g/m3；气体含尘浓度过高，选用曲率大的芒刺形电晕电极，还可以加设预处理装置，进行多级除尘。 （3）除尘器断面气流速度 降低除尘器的断面气流速度，增加了粉尘