颗粒污染物净化技术课件.ppt

10 颗粒污染物的净化技术,10.1 除尘技术基础,10.2 初级除尘装置,10.3 旋风除尘器,10.4 湿式除尘器,10.5 过滤式除尘器,10.6 电除尘器,重点、难点,除尘器性能指标； 旋风除尘器的除尘机理； 湿式洗涤器及过滤式除尘器的除尘机理； 电除尘器的工作原理吸收的工作原理,10.1 除尘技术基础,一、除尘的含义,除尘指从各种废气中将固体颗粒物分离、捕集、回收的过程。,1. 从废气中去除有害无用的颗粒物，使废气达标排放，此为除尘； 2. 从废气中回收有用物质，提高资源利用率，此为收尘。,二、粉尘的性质,（一）密度 1. 堆积密度：指在自然堆积状态下单位体积粉尘的质量。 2. 真密度：密实状态下单位体积的粉尘质量。,（二）粉尘的粒径、形状和粒径分布 在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示方法有所不同。一般分为两类： 单一粒径：单个粒子的； 球形颗粒：d=直径 平均粒径：粒子群的。 粒径分布：粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，亦称粒子的分散度。,（三）粉尘的比表面积,指单位体积或单位质量粉尘所具有的表面积，单位是23或2g。，其值越 大，说明粉尘的粒径越小，物理性能越显著，化学活性越强。,（四）粉尘的润湿性,尘粒能否与粉尘相互附着或者附着的难易程度称为粉尘的润湿性。选用除尘 设备时，对亲水性粉尘，可选用湿式除尘器；对疏水性粉尘，不宜采用湿法 除尘。,（五）粉尘的黏附性,尘粒附着在固体表面上，或者彼此相互附着的现象称为粘附。附着的强度也 就是克服附着现象所需要的力称为粘附力。一般情况下，粉尘的粒径小，形 状不规则，表面粗糙，含水率高，润湿性好和荷电量大时，易于产生粘附现 象。黏附有利有弊。,（六）粉尘的安息角,粉尘通过漏斗连续自然落在水平面上，堆积成圆锥体，圆锥体母线与水平面 的夹角称为粉尘的安息角。,（八）粉尘的磨损性,是指粉尘在流动过程中，对管壁或器壁的磨损程度的性质。,（九）粉尘的自燃性和爆炸性,1.自燃原因：自然发热，并且产热速率超过初系的排热速率，使初系热量不断积累所致。有氧化热、分解热、聚合热及发酵热。 2.粉尘的爆炸性：爆炸是指可燃物的剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力。可燃混合物中的可燃浓度，只有在一定范围内才能引起爆炸。,（十）粉尘的光学特性,包括粉尘对光的反射，吸收和透光程度等。,（七）粉尘的荷电性及导电性,荷电性：粉尘在其产生过程中，由于相互碰撞、摩擦、照射、电晕放电、接触带电体等原因而会带有一定的电荷。 导电性：通常用粉尘的比电阻来表示。比电阻是指电流通过面积为12，厚度为1的粉尘层时所具有的电阻值，单位为。,三、除尘装置的性能指标,表示除尘器性能的指标主要有六项：处理含尘气体的量；除尘效率；压力损失；设备投资及运行管理费；占地面积或占用空间体积；设备可靠性及使用寿命。,1.含尘气体处理量,式中：QN除尘器处理气体标准状态下的体积流量（Nm3/s）； Q1N,Q2N分别为除尘器进口、出口气体标准状态下的体积流量（Nm3/s）。,除尘器的漏风率。,2.除尘效率 如图：0气体流量Q0（m3/s）；污染物流量G0（g/s）；污染物浓度C0（g/m3）。出口相应的为Qe，Ge，Ce。 净化装置捕集的污染物流量Gc（g/s）有 G0= Ge+Gc,G=CQ,若装置不漏风，Q0=Qe,总效率：,除尘装置的分级捕集效率被捕集的某一粒径或某一粒径范围的粉尘质量浓度，占其进口质量浓度的百分数，用表示。则：,3.除尘装置的压力损失,式中： 除尘装置的阻力系数； 气体的密度（/m3）； u1 装置进口气体流速（m/s）。,四、除尘器分类,1,2,1.按除尘器分离捕集粉尘的主要机制，可将其分为四类： 机械式除尘器 电除尘器 过滤式除尘器 湿式洗涤器,2.按照除尘效率的高低，可将除尘器分为高效除尘器（电除尘器、袋式除尘器和高能文丘里洗涤器）、中效除尘器（旋风除尘器和其他湿式除尘器）和低效除尘器（重力沉降室、惯性除尘器）三类。,3.按除尘器是否用水而分为干式除尘器与湿式除尘器两类。,10.2 初级除尘装置,一、重力沉降室,含尘气流进入沉降室后，因为流动截面积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒一边向前运动，一边在重力作用下缓慢向灰斗沉降。当沉降时间小于气流通过沉降室的时间，粉尘便在重力作用下沉降下来落入灰斗，分离了部分尘粒的气体得到净化后由出口流出。,（一）重力沉降室的除尘原理 重力沉降室的定义：是使含尘气体通过横断面比管道大得多的沉降室，在重力作用下，尘粒从气流中自然沉降分离的除尘设备。,（二）重力沉降室的结构形式 重力沉降室可分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室。,（三）特点 适宜处理密度大，颗粒粗，磨损性大的粉尘，它结构简单、投资少，阻力小，可处理高温气体，维护管理方便； 但除尘效率低，仅对50m以上的尘粒有较好的捕集作用，体积庞大，清灰麻烦。,（四）计算 粉尘沉降速度的确定,尘粒沉降速度由斯托克斯公式算出：,粒子密度（/m3） d尘粒平均直径（m） g重力加速度(9.8 m/s2) 气体的粘度（/(cms)） 设沉降室的处理烟气量Q（m3/s）,则气流通过沉降室的时间为t,在时间t内，粒径为d的粒子的沉降距离为H,提高沉降室除尘效率的主要途径为：降低沉降室内气流速度，增加沉降室长度和降低沉降室高度。,二、惯性除尘器,在沉降室内设置各种形式的挡板，当含尘气流通过时，气流遇到挡板突然改变方向，尘粒在惯性作用下继续前进，撞击在挡板上，进入尘斗而被捕集。在惯性除尘器中，尘粒被分离除受惯性力的作用外，还受到离心力和重力的作用。,（一）原理,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,（二）惯性除尘器的结构形式和特点,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,主要有碰撞式和反转式两类。碰撞式的挡板有单级和多级之分，实际应用中多采用多级碰撞型和迷宫型。反转式惯性除尘器又称气流折转式惯性除尘器，常见的有弯管型、百叶窗型和多层隔板塔型。,特点：适宜净化密度和粒径较大（1020um）的金属或矿物性粉尘，对粘结性和纤维性粉尘，因为容易堵塞而不宜采用。阻力较小，一般1001000Pa。除尘效率比重力沉降室稍高。,10.3 旋风除尘器,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，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。外涡旋和内涡旋的旋转方向相同，含尘气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下移向外壁，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。,一、工作原理,旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5m的尘粒的装置。 普通旋风除尘器由进气口、筒体、锥体和排出管等部分组成。,旋风除尘器通常认为遵循两大理论：,（1）转圈理论 旋转圈数越多则粉尘到达边壁数量越多，除尘效率越高。,（2）筛分理论 设想在旋风除尘器内部设立一筛网，大于筛网粒径的粉尘被分离出来，而小于筛网粒径的粉尘被气流夹带出去。,二、旋风除尘器的压力损失及除尘效率,1.旋风除尘器的压力损失是指气流通过除尘器的总能量消耗。,旋风器的阻力系数,2.旋风除尘器的除尘效率 旋风除尘器的除尘效率与颗粒的直径有关，直径愈大，效率愈高。当dp达到某一值时，其除尘效率可达100%，此时的颗粒直径为全分离直径dc100（临界直径），同样，除尘效率为50%时的颗粒直径为半分离直径dc50（分割直径）。 分离直径越小，除尘其性能越好。 水田和木村典夫经验公式,D旋风器的直径,三、影响旋风除尘器技术性能的因素,5.排尘口直径,4.筒体和锥体高度,3.排气管直径dp,2.筒体直径D,1.气流和粉尘的性质,在一定范围内提高进口气流速度，可以使除尘效率提高，烟气处理量增加；但不宜过大，过大会使压力损失急剧上升，并且加剧粉尘的返混，从而导致效率下降。,在相同的旋转速度下，筒体的直径越小，除尘效率越高。但筒体直径小，处理风量也小，并且容易引起粉尘堵塞。,减小排气管直径可以减小内旋流直径，有利于提高除尘效率，但过小亦会增加出口阻力。,合适的筒体与锥体的总高度不超过5D；高效旋风除尘器的锥体高度为（2.82.85）D；普通旋风除尘器的锥体高度为2D左右。,6.除尘器底部的严密性,排尘口直径过小会影响粉尘的沉降而使其被再次带走，同时易被堵塞。,如果除尘器的底部不严密漏入空气，就会把灰斗中的部分粉尘重新带走，使除尘效率下降。,四、旋风除尘器的分类,（1）按气体流动状况分,切流返转式旋风除尘器：常用的型式为直入式和螺壳式。含尘气体由筒体沿侧面沿切线方向导入。 轴流式旋转除尘器：轴流直流式和轴流反旋式。,（2）按结构形式分,圆筒体、 长锥体、 旁通式、 扩散式。,10.4 湿式除尘器,一、除尘原理,1. 湿式除尘器湿式除尘是利用洗涤液来捕集粉尘，利用粉尘与液滴的碰撞及其它作用来使气体净化的方法。,2.除尘机理,（1）惯性碰撞 含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前气流开始改变方向，绕过液滴运动，而惯性较大的尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势。尘粒运动主要受两个力支配，即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。,（2）扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移 若气流中含有饱和蒸汽，当其与较冷液滴接触时，饱和蒸汽会在较冷的液滴表面上凝结，形成一个向液滴运动的附加气流，这就是所谓的热漂移和扩散漂移，这种气流促使较小尘粒向液滴移动，并沉积在液滴表面而被捕集。,（3）凝聚作用 用液体来洗涤和捕集气体中微粒，大体要在四种气液交界面上进行。即气泡表面、液体喷射表面、液膜表面以及液滴表面。,二、湿式除尘器的分类,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,根据含尘气流分散情况不同，可分为,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,1.液滴洗涤器 主要利用除尘器中喷洒的，自激产生的液滴与粉尘接触，使粉尘颗粒进入液相，从而达到粉尘颗粒从含尘气体中分离出来的目的。如文丘里管除尘器、自激除尘器、喷雾除尘器等。,2.液膜洗涤器 主要利用除尘器中存在的液膜将粉尘颗粒黏附再液膜表面，使粉尘颗粒进入液相，从而达到除尘的目的。如麻石水膜除尘器、填料洗涤塔、湍球塔等。,2019/11/17,33,可编辑,麻石水膜除尘器,填料洗涤塔,湍球塔,三、几种常见除尘器的应用,1.重力喷淋式洗涤器,含尘气流进入后，转弯向下冲击水面，粗尘粒被水捕获；细尘粒随气流进入两叶片间的“S”型精净化室，由于高速气流冲击水面激起的液滴碰撞和离心力的作用，使细尘粒被捕集下来。,2.冲击式除尘器,水从喉管周边均匀分布的若干小孔进入，在被通过这里的高速含尘气流撞击成雾状液滴，气体中的尘粒与液滴凝聚成较大颗粒随气流进入脱水器和气体分离。在脱水器中，含尘的水滴与气流分离。,3.文丘里洗涤器,四、特点,1.不仅可除粉尘，还可净化气体； 2.效率较高，粉尘粒径较小； 3.体积小，占地面积小； 4.能处理高温、高湿的气流。,（一）优点,1.有泥渣； 2.防冻设备（冬天）； 3.易腐蚀设备； 4.动力消耗大。,（二）缺点,10.5 过滤式除尘器,除尘滤芯,过滤式除尘器简称过滤器，是通过多孔过滤介质（滤料）将含尘气流中的尘粒阻截分离的除尘装置。,一、袋式除尘器,（一）除尘原理,（二）影响袋式除尘器性能的主要因素,市场驱动因素分析,1,3,2,主要观点与预测,（1）滤布及粉尘层的影响 积尘厚度的影响：对于效率而言：积尘后正常工作振打后清洁滤料 清洁滤料的影响 粒径大小：dp=0.3m的粒子效率较低。,（2）滤布结构与性质的影响 滤布结构与性质不同，效率也不同。绒布的效率大于素布的效率；长绒的大于短绒的。 性能良好的滤布应具备耐温、耐腐蚀、耐磨、效率高、阻力低、使用寿命长、成本低等优点。,（3）过滤速度（uf）的影响,（三）清灰方式,（1）机械清灰 利用机械传动使滤袋振动，迫使沉积在滤袋上的粉尘层落入灰斗。,（2）气流清灰 利用反吹空气从反方向通过滤袋和粉尘层，借气流力使滤袋上的粉尘脱落。,（1）机械振打袋式除尘器 利用机械传动机构，轮流振打各组滤袋，使滤袋中的灰尘落入灰斗中。,（3）气环反吹清灰袋式除尘器 以高速气体通过气环反吹滤袋的方法除尘。,（四）袋式除尘器的分类,（2）脉冲喷吹袋式除尘器 周期性向滤袋内喷吹高速压缩空气，使滤袋产生冲击振动而使粉尘脱落下来。,（五）特点,（1）优点：随着纤维布厚度的加厚，除尘效率是增加的。 除尘效率高，可达99%以上，回收一部分干料，净化气体可循环使用，节省能源； 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），袋滤器可大可小； 操作弹性大，入口气体含尘浓度变化较大时，对除尘效率影响不大； 结构简单，使用灵活，便于回收干料。,（2）缺点： 不易处理湿度大，粘度大的气流，投资较高； 压力损失大，造成处理风量小，能耗大，压力降过大，粉尘造成局部穿孔，并造成滤布损失大； 其应用受到滤布耐温、耐腐等操作性能的限制，一般滤布的使用温度应小于300，烟气温度不能低于露点温度。,二、颗粒层除尘器,（一）原理,是以硅砂、砾石、矿渣和焦炭等颗粒状物料作为滤料，通过拦截、惯性碰撞、扩散和静电等作用，粉尘滞留在颗粒层中，净化的气体由排气口排出。,（二）特点,适宜净化温度高、浓度大、易腐蚀、易磨损、易燃、易爆的含尘气体，并可同时去除二氧化硫等多种气态污染物。结构简单、维修方便、除尘效率高，过滤能力不受粉尘的比电阻的影响。但是过滤气速不能太高，在处理相同烟气气量时气流阻力高，过滤阻力比袋式除尘器大。,10.6 过滤式除尘器,电除尘是利用强电场使气体发生电离，气体中的粉尘荷电在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的装置。,一、电除尘器的工作原理,电除尘器的除尘过程可以分为四个过程,电晕放电和气体电离,悬浮粒子荷电,带电粒子的迁移和沉降,粒子的捕集和清除,二、电除尘器的结构,各种不同类型的电除尘器，都是由除尘器本体、高压直流电源和附属设备三大部分构成。 本体结构包括电晕极、集尘极、清灰装置、气流分布装置、壳体和灰斗。 电晕极是产生电晕放电的主要部件。 集尘极的主要作用是收集粉尘。 清灰装置的作用是清除两级上的积灰。 气流分布装置主要是使气流分布均匀，同时减小阻力。 外壳是使电除尘器严密，尽量减少漏风。 电除尘器要配备足够高压并具有足够功率的供电设备。,三、电除尘器的分类,按集尘电极型式可分