环境污染控制工程大气篇第三讲

第二节机械式除尘器,机械式除尘器是一类利用重力、惯性力或离心力的作用将尘粒从气体中分离的装置。,重力除尘器,机械式除尘器,惯性除尘器,旋风除尘器等,一、重力除尘器,重力除尘器：又称重力沉降室，它是利用尘粒与气体的密度不同，通过重力作用使尘粒从气流中自然沉降分离的除尘设备。,（一）重力沉降室的特点,1、结构简单、造价低、维护管理容易、阻力小（一般在300Pa以下）；2、体积庞大，除尘效率低。3、清灰麻烦；4、主要捕集密度大，粒径大于50m的粗粉尘。5、在多级除尘系统中常作为高效除尘器的预除尘。,（二）重力沉降室的结构,重力沉降室,水平气流沉降室,单层重力沉降室,多层重力沉降室,单层重力沉降室,多层重力沉降室,含尘气体由断面较小的风管进入沉降室后，由于流道截面积扩大而使气体流动速度大大降低，在流经沉降室的过程中，尘粒便在重力的作用下缓慢向灰斗沉降，分离了部分尘粒的气体从出口风管流出，达到了除尘的目的。,(三)工作原理,u,要使尘粒不被气流带走，必须使t1t2，则沉降室的长度为：,t1,t2,5、注意事项（1）沉降室内的气体流速一般取0.4-1m/s，应尽可能选低一些，以保持接近层流状态；（2）沉降室的高度H应根据实际情况确定，H应尽量小一些，因为H越大，所需的沉降时间就越长，势必加长沉降室的长度。,（3）为保证沉降室横截面上气流分布均匀，一般将进气管设计成渐宽管形，若受场地限制，可装设导流板、扩散板等气流分布装置。（4）用于净化高温烟气时，由于热压作用，排气口以下的空间的气流有可能减弱，从而使除尘器效率降低，应使沉降室的进出口位置设计得低一些。,想一想,设计重力沉降室时如何增大除尘效率？,二、惯性除尘器,利用惯性力的作用使尘粒从气流中分离出来的除尘装置称为惯性力除尘器。,（一）惯性除尘器的除尘原理,是惯性力、离心力和重力共同作用的结果。,惯性力除尘器分离机理示意图,（二）分类,对于冲击式除尘器，冲击挡板的气流速度越大，捕尘的效率越高；对于反转式除尘器，气流转换方向的曲率半径越小，就越能分离细小的尘粒。,碰撞式,反转式,单级碰撞型,多级碰撞型,反转式惯性除尘器,三、旋风除尘器,旋风除尘器是利用气流在旋转运动中产生的离心力来清除气流中尘粒的设备。,（一）旋风除尘器的特点,1、结构简单、体积小、造价低、维护管理方便、可耐高温；2、在工业除尘及锅炉烟气净化中应有十分广泛。3、主要用于处理粒径较大(10m以上)和密度较大的粉尘，既可单独使用，也可作为多级除尘的第一级。,（二）旋风除尘器的工作原理,含尘气体由除尘器入口沿切线方向进入后，沿外壁由上向下作旋转运动，这股向下旋转的气流称为外旋涡，外旋涡到达锥体底部后，沿轴心向上旋转，最后从出口管排出。这股向上旋转的气流称为内旋涡。向下的外旋涡和向上的内旋涡旋转方向是相同的。,普通的旋风出尘器,（二）旋风除尘器的工作原理气流作旋转运动时，尘粒在离心力的作用下向外壁面移动。到达外壁的粉尘在下旋气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。,CLT旋风除尘器,双旋风除尘器,扩散式旋风除尘器,XD型多管旋风除尘器,DC型旋风除尘器,旋风水膜除尘器,旋风除尘器,双管旋风除尘器,第三讲静电除尘,静电除尘：是在高压电场的作用下，通过电晕放电使含尘气流中的尘粒带电，利用电场力使粉尘从气流中分离出来并沉积在电极上的过程。,利用静电除尘的设备称为静电除尘器，简称电除尘器。在冶金、水泥、电站锅炉以及化工等行业中等到广泛的应用。,一、静电除尘器的特点,（一）优点,1、除尘性能好（可捕集微细粉尘及雾状液滴）；,2、除尘效率高（粉尘粒径大于1m时，除尘效率可达99%）；,3、气体处理量大（单台设备每小时可处理105106m3的烟气）；,4、适用范围广（可在350-400的高温下工作）；,5、能耗低，运行费用少。,1、设备造价偏高；2、除尘效率受粉尘物理性质影响很大，不适宜直接净化高浓度含尘气体；3、对制造、安装和运行要求比较严格；4、占地面积较大。,（二）缺点,二、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。,（一）气体电离,电子撞击电极间的气体分子，使之产生电离，生成大量的自由电子和正离子，电子在电场力的作用下，向极性相反的电极运动，运动过程中与气体分子碰撞并使之离子化，其结果是产生更多的电子。,电晕特性取决于许多因素，包括：（1）电极的形状、电极间的距离；（2）气体组成、压力、温度；（3）气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及它们在电晕极和集尘极上的沉积等。,（二）粒子荷电,尘粒的荷电机理有两种，一种是电场荷电，另一种是扩散荷电。,电场荷电是指电晕电场中的电子在电场力的作用下做定向运动，与尘粒碰撞后使尘粒荷电的方式。,扩散荷电是指电子由于热运动与粉尘颗粒表面接触，使粉尘荷电的方式。,粒径大于0.5m的尘粒以电场荷电为主。,粒径小于0.2m的尘粒以扩散荷电为主。,（三）荷电离子的迁移和捕集,在电晕区内，气体正离子向电晕极运动的路程极短，因此它们只能与极少数的尘粒相遇并使之荷正电，因而荷正电的极少数尘粒沉降在电晕极上；,在负离子区内，大量荷负电的粉尘颗粒在电场力的驱动下向集尘极运动，它们到达极板失去电荷后，沉降在集尘极上。,集尘极表面的灰尘沉积到一定厚度后，为了防止粉尘重新进入气流，需要将其除去，使其落入灰斗中。,电晕极上也会附有少量的粉尘，它会影响电晕电流的大小和均匀性，隔一段时间也要清灰。,电晕极的清灰一般采用机械振动的方式,集尘极清灰方法：干式和湿式,（四）颗粒的清除,在电晕极有尘粒捕集吗？,讨论,湿式电除尘器,三、静电除尘器分类及结构,箱式高压静电除尘器,组合式高压静电除尘器,三、静电除尘器分类及结构,（一）静电除尘器的分类,1、按集尘器的型式分类,可分为圆管型和平板型电除尘器。管式电除尘器：电场强度变化均匀，一般皆采用湿式清灰；板式电除尘器：电场强度变化不均匀，清灰方便，制作安装比较容易，结构布置较灵活。,2、按荷电和放电布置,可分为一段式和二段式电除尘器。一段式：颗粒荷电与放电是在同一个电场进行，现在工业上一般都采用。二段式：颗粒在第一段荷电，在第二段放电沉积，主要用于空调装置。,一段式,3、按气流方向可分为卧式和立式。卧式：气流方向平行于地面，占地面积大，但操作方便，广泛采用；立式：气流垂直于地面，通常由下而上，圆管型电除尘器均采用立式，占地面积小，捕集细粒易产生再飞扬。,卧式,立式,卧式,4、按清灰方式,湿式电除尘器：能过喷淋或溢流水等方式清灰，无粉尘再飞扬，效率高，但操作温度低，增加了含尘污水处理工序。,干式电除尘器：采用机械、电磁、压缩空气等振打清灰，处理温度可高达350-450，有利于回收较高价值的颗粒物。但易引起二次扬尘。,可分为干式和湿式。,（二）电除尘器的结构,静电除尘器的结构,除尘器本体,供电装置,附属设备,清灰装置,集尘极,电晕极,气流分布装置,灰斗,1、电晕电极,电晕电极是产生电晕放电的电极，应具有良好的放电性能（起晕电压低、击穿电压高、电晕电流大等），较高的机械强度和耐腐蚀性能。,电晕电极有多种形式，最简单的是圆形导线。,圆形,电晕电极有多种形式，最简单的是圆形导线。,集尘极的结构形式直接影响除尘效率。,2、集尘电极,对集尘极的基本要求是：（1）振打时二次扬尘少；（2）单位集尘面积金属用量少；（3）极板较高时，不易产生变形；（4）气流通过极板空间时阻力小等。,3、清灰装置,清灰主要方式：机械振打、电磁振打、刮板振打、水膜清灰等。,4、气流分布装置,由开布了许多孔洞的隔板构成的。,5、除尘器外壳,除尘器外壳必须保证严密，减少漏风。漏风将使进入除尘器的风量增加，风机负荷加大，电场内风速过高，除尘效率下降。,6、高压供电装置高压供电装置主要用于提供尘粒荷电和捕集所需要的电晕电流。在电除尘系统中，要求供电装置自动化程度高，适应能力强，运行可靠，使用寿命在20年以上。,高压电源,第五节袋式除尘,袋式除尘：是利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒，从而使颗粒物从废气中分离出来。,一、袋式除尘器的特点,1、除尘效率高，特别是对细粉也有很高的捕集效率，一般可达99%以上。2、适应性强，它能处理不同类型的颗粒污染物。根据处理气量可设计成小型袋滤器，也可设计成大型袋房；3、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。4、结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理。,（一）优点,（二）缺点1、应用主要受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制；2、一般滤布的使用温度应小于300；3、不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒，特别是烟气温度不能低于露点温度，否则会在滤布上结露，致使滤袋堵塞，破坏袋式除尘器的正常操作。,CXBC微振屏闭式机械回转扁袋子除尘器,DMC型布袋除尘器,LCXS型玻纤袋收尘器,LFSb型布袋除尘器,LYDZA型布袋除尘器,LYDZC型布袋除尘器,ZC机械回转反吹扁袋除尘器,ldb型布袋除尘器,二、袋式除尘的原理,（一）除尘过程,1、滤布除尘2、颗粒除尘,（二）除尘机理,用作捕集颗粒的滤布，其本身的网孔通常在20-50微米，或5-10微米，但却能除区粒径1微米以下的颗粒。,1、筛过作用当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙时，粉尘即被截留下来。,2、惯性碰撞当含尘气流接近滤布纤维时，气流将绕过纤维，而尘粒由于惯性作用继续直线前进，撞击到纤维上即会被捕集，所有处于粉尘轨迹临界线内的大尘粒均可到达纤维表面被捕集。惯性碰撞随粉尘粒径及流速的增大而增强。,3、扩散和静电作用小于1微米的尘粒，在气流速度很低时，其除尘机理主要是扩散和静电作用。,4、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。,三、袋式除尘器的结构形式,（一）按滤袋形状分类主要有圆袋和扁袋两种。圆袋除尘器：结构简单，便于清灰，应用最广；扁袋除尘器：单位体积过滤面积大，占地面积小，但清灰、维修较困难，应用较少。,（二）按含尘气流进入滤袋的方向分类内滤式：含尘气体首先进入滤袋内部，故粉尘积于滤袋内部，便于从滤袋外侧检查和换袋。外滤式：含尘气体由滤袋外部到滤袋内部，适合于用脉冲喷吹等清灰。,（三）按进气方式的不同分类下进气：含尘气流由除尘器下部进入除尘器内，除尘器结构较简单，但由于气流方向与粉尘沉降的方向相反，清灰后会使细粉尘重新附积在滤袋表面，使清灰效果受影响。上进气：含尘气流由除尘器上部进入除尘器内。粉尘沉降方向与气流方向一致，粉尘在袋内迁移距离较下进气远，能在滤袋上形成均匀的粉尘层，过滤性能比较好，但除尘器结构较复杂。,1、机械振动清灰,（四）按清灰方式,2、逆气流清灰,3、吹灰圈清灰；4、脉冲清灰。,机械振动清灰,第六节湿式除尘,湿式除尘：是利用洗涤液（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方法。,一、特点（一）优点,1、在耗能相同情况下，湿式除尘器比干式机械除尘器的除尘效率高；2、湿式除尘器的除尘效率不仅能与布袋和电除尘器相比，而且适用于这些除尘器难以胜任的运行条件。3、湿式除尘器在去除含气体中粉尘的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些有毒有害的气态污染物。,（二）缺点1、湿式除尘器排出的废水和泥浆会造成二次污染，必须进行处理，洗涤水才能重复回用。2、因为湿法净化含气体往往具有腐蚀性，所以湿式除尘系统的设备均应采取防腐措施。3、湿式除尘器不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体。4、在低温寒冷地区，湿式除尘器容易结冻，因此，要采用防冻措施。,二、湿式除尘机理,湿式除尘器的除尘过程1、液体介质与尘粒之间的惯性碰撞和截留；2、微细尘粒与液滴之间的扩散接触；3、加湿的尘粒相互凝聚；4、饱和态高温烟气降温时，以尘粒为凝结核凝结。,1、惯性碰撞惯性碰撞是指含尘气流在运动过程中遇到障碍物（水滴），气流会改变方向，绕过水滴运动，但尘粒因惯性力作用，将保持原有运动方向，脱离气流与水滴相撞。,2、扩散扩散效应是指：在湿式除尘器中，粒径小于0.3m的尘粒，作不规则的热运动时，尘粒与水滴接触而被捕集。粒径愈小，扩散系数愈大，除尘效率愈高；水滴周围气膜厚度愈大，水滴与气流的相对速度愈大，除尘效率愈低。,3、粘附当尘粒