（精选）第四章 除尘技术.ppt

第四章除尘技术,本章主要讨论以下问题：粉尘性质评定指标及除尘效率除尘机理除尘设备重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、过滤除尘器、静电除尘器、原理和结构-性能及计算-类型，特点及应用。,1,4.1除尘技术基础,一、粒状污染物的分类,德林卡和哈奇粒状污染物分类,4.1除尘技术基础,2,（一）几何特性1投影粒径是指用光学显微镜或电子显微镜测得的粒径。,二、粉尘的几何特性与粒径分布,粒径也称为粒度，是衡量粉尘颗粒大小的尺度。实际防尘中采用粉尘的投影定向长度表示粉尘的粒径,单位为微米(m)。d5m的粉尘称为呼吸性粉尘,可随呼吸进入并沉积在肺部,危害最大。,4.1除尘技术基础,3,定向粒径dF；粉尘在某一确定方向上的最大投影距离。定向面积等分粒径dM：粉尘在某一确定方向上将粉尘投影面积二等分的线段长度。投影圆等值粒径dH：与粉尘投影面积相等的圆的直径。,因定向粒径测定方法较简便，故较为常用。,4.1除尘技术基础,4,2物理当量径物理当量径是指与被测粉尘的某一物理量相同的球形粉尘的直径。,斯托克斯(stokes)粒径dS：指与被测尘粒密度相同、沉降速度相同的球形粒子直径。空气动力径dH：指与被测尘粒在空气中的沉降速度相同、密度为1000kgm3的球形粒子的直径。斯托克斯粒径和空气动力径是除尘技术中应用最多的两种粒径，原因在于它们皆与尘粒在流体中运动的动力特性有关。,4.1除尘技术基础,5,3、分割粒径,指某除尘器的除尘效率为50的尘粒粒径的粒径，它是一种表示除尘器性能的很有代表性的粒径。4、筛分粒径即尘粒能够通过的最小筛孔的宽度。,4.1除尘技术基础,6,1粉尘分散度:各粒径粉尘所占总粉尘的百分比。又分为质量分散度和数量分散度。质量分散度Pm：是指各粒径粉尘的质量(mg)占粉尘的总质量(mg)的百分比。数量分散度Pn：是指各粒径粉尘的颗粒数占粉尘颗粒数的百分比。m某级粒径粉尘的质量，mg；n某级粒径粉尘的颗粒数，颗。,（二）粒径分布,4.1除尘技术基础,7,三、粉尘的物理性质1、密度粉尘密度：单位体积粉尘的质量,单位为kg/m3或g/cm3。根据是否包含粒间空隙体积分为真密度与假密度（表观密度）。假密度与堆积状态有关。真密度(p)：排除粉尘间空隙以纯粉尘的体积计量的密度。表观密度(b)：包括粉尘间空隙体积和粉尘纯体积计量的密度。与堆积状态有关。粉尘比重：指粉尘的质量与同体积水的质量之比，系无因次量。,4.1除尘技术基础,8,b=(1-)p-空隙率，即粒子间空隙体积与粒子堆积体积的比值。许多除尘设备的选择不仅要考虑粉尘粒径的大小，而且要考虑粉尘的真密度，在介质中的运动与其真密度有关。堆积密度随而变化，粉尘的空隙率与粉尘的粒径、形状、堆积方式等因素有关。真密度一般用于粉尘的沉降计算，而堆积密度用于仓储设备、除尘灰斗的设计计算。,4.1除尘技术基础,9,4.1除尘技术基础,10,2、粉尘湿润性指粉尘被水湿润的难易程度。湿润现象：水滴内部与水滴表面间的分子引力为水的表面张力,当水的表面张力小于水与固体间的分子引力时，固体容易被湿润，反之，固体则不易被湿润。依此粉尘可分为亲水性与疏水性两类。,4.1除尘技术基础,11,衡量湿润性指标:湿润接触角()。90时,湿润性差,属于憎水性。粉尘的湿润性是湿式防、除尘的依据。,4.1除尘技术基础,12,小于1微米的粉尘一般就很难被水润湿，这是因为微粒表面皆存在一层气膜，只有当液体以相对较高的速度冲击粉尘时，才能冲破气膜，将粉尘润湿。粉尘的润湿性还随温度的升高而减小，随压力升高而增大，随液体表面张力的减小而增强。在湿法除尘中，如果在水中加入某些湿润剂(如皂角素、平平加等)，可降低水的表面张力，提高粉尘的润湿性。,影响湿润性因素：粉尘成分、粒径、荷电状况及水的表面张力等因素。湿润性强的粉尘有利于湿式除尘。,4.1除尘技术基础,13,3、粉尘的安息角和滑动角安息角：指粉尘自漏斗连续落到水平板上，堆积成圆锥体，圆锥体的母线与平面的夹角为安息角。,4.1除尘技术基础,14,滑动角：自然堆放在光滑平板上的粉尘，随光滑平板以其一端为轴转动。平板上粉尘开始发生滑动时平板相对于水平面的倾斜角称为粉尘的滑动角，也有文献称之为动安置角。,4.1除尘技术基础,15,安息角及滑动角是粉状物料物特有的性质，与物料的种类、粒径、形状、含水率、粘附性等因素有关。对同一种粉尘：粒径越大、形状越接近于球体、含水率越低，表面越光滑，则安息角越小。粉尘的安息角和滑动角是设计除尘装置灰斗、料仓的锥角和除尘系统管路、输送管路的倾角的重要依据。,4.1除尘技术基础,16,4、比表面积粉尘的比表面积定义为单位体积(或质量)粉尘所具有的表面积以粉尘的自身体积表示的比表面积a可表示为：,4.1除尘技术基础,17,比表面积与粒径成反比，粒径越小，比表面积越大。比表面积增大，强化了表面活性。它对粉尘的湿润、凝聚、附着以及燃烧和爆炸等性质都有明显的影响。,粉尘的比表面积值的变化范围很大，如大部分烟尘的质量比表面积在100010000cm2g的范围内变化。,4.1除尘技术基础,18,5、粉尘荷电性指粉尘能被荷电的难易程度。悬浮空气中粉尘荷电原因：破碎时的摩擦、粒子间撞击或放射性照射、外界离子或电子附着等。粉尘荷电后会改变其某些物理性质，如凝并性、粘附性等。此外，粉尘的荷电量随温度升高、比表面积增大及含水率减小而增大，还与其化学成分等因素有关。衡量粉尘荷电性的指标：粉尘比电阻。,4.1除尘技术基础,19,粉尘的比电阻，cm；V施加在粉尘层上的电压，V；I通过粉尘层的电流，A；A粉尘层的面积，cm2；d粉尘层的厚度，cm。,比电阻测定：采用圆板电极法测定。粉尘的比电阻的单位为cm。粉尘比电阻对电除尘影响：是除尘的依据。比电阻在1041011cm范围内，电除尘的效果较好。,4.1除尘技术基础,20,粉尘的导电性主要取决于粉尘、气体的温度和组成成分。在温度较高时(约高于200度)，粉尘的导电主要靠粉尘内部的电子或离子进行(即容积导电)；而在较低温度时(约低于100度)，则主要靠粉尘表面吸附的水分和化学膜进行(即表面导电)。因此，粉尘的比电阻与测定条件有关。,4.1除尘技术基础,21,6、爆炸性能发生爆炸的粉尘称为可爆尘。井下具有爆炸性的粉尘主要是硫化粉尘和煤尘。粉尘爆炸能产生高温、高压,同时生成大量的有毒有害气体,对安全生产有极大的危害，应注意采取防爆、隔爆措施。,4.1除尘技术基础,22,不同种类及存在状态的粉尘爆炸条件不同、悬浮在空气中的可燃粉尘发生爆炸的条件是：由可燃粉尘与空气构成的可燃混合物其粉尘浓度达到爆炸浓度；存在能量足够的火源。,4.1除尘技术基础,23,7、粘附性粉尘附着在固体表面上或粉尘彼此相互附着的难易程度的性质称为粉尘的粘附性。产生粘附的原因是由于粘附力的存在:范德华力(即分子间作用力)、静电引力和毛细管作用力等。影响粉尘粘附性的围素：一般情况下，粉尘的粒径小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、带电量大时，易于产生粘附现象。粘附现象还与周围介质的性质有关，如在液体介质粉尘的粘附性比在气体中弱得多。,4.1除尘技术基础,24,8、磨损性粉尘的磨损性是指粉尘在流动过程中对器壁和管壁的磨损程度的性质。影响磨损的因素：硬度大、密度高、粒径大、带有棱角的粉尘磨损性大。粉尘的磨损性还与含尘气流的流动速度有关，研究表明，磨损量与含尘气流速度的23次方成正比。,4.1除尘技术基础,25,第4.2节除尘装置的性能指标除尘装置的性能指标包括技术指标和经济指标两大类。技术指标主要包括处理气体流量、除尘效率、压力损失(或称阻力)、漏风率等；经济指标包括设备费、运行费、维修费、占地面积、占用空间体积、使用寿命等。还考虑除尘装置的安装、操作、检修的难易等因素。但是，低阻（阻力低）、高效（除尘效率高）仍是目前评价除尘装置的主要指标。,4.2除尘装置的性能指标,26,一、处理气体的流量处理气体流量：表示除尘装置在单位时间内所能处理的含尘气体的流量、一般用体积流量Q(单位：m3s)表示。实际运行的防尘装置由于不严密而漏风，使得进出口的气体流量往往并不一致。通常用两者的平均值作为该除尘装置的处理气体流量。即,4.2除尘装置的性能指标,27,二、压力损失(或称阻力）净化装置的压力损失是表示能耗大小的技术指标，可通过测定净化装置进口与出口气流的全压差而得到。其与下列因素有关：净化装置的种类和结构型式；处理气体通过时的流速。即,4.2除尘装置的性能指标,28,净化装置的压力损失，实质上是气流通过装置时所消耗的机械能，它与通风机所耗功率成正比，所以净化装置的压力损失越小越好。多数除尘装置的压力损失在2000Pa以下根据除尘装置的压力损失，防尘装置可分为：,4.2除尘装置的性能指标,低阻除尘器PFD，颗粒移向外壁若FC100m,4.6湿式除尘器,118,按能耗分为：高能和低能湿式除尘器低能湿式除尘器的压力损失为0.21.5kPa，对10m以上粉尘的净化效率可达9095%；高能湿式除尘器的压力损失为2.59.0kPa，净化效率可达99.5以上。,4.6湿式除尘器,119,喷雾塔洗涤器,广泛用于净化大于50微米的颗粒，对于小于10微米的颗粒，净化效率较低，很少用于脱除气态污染物，常与高效的联用，起净化和降温作用。,4.6湿式除尘器,120,喷雾塔洗涤器,错流式喷雾塔,4.6湿式除尘器,121,4.6湿式除尘器,122,旋风洗涤器,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。,4.6湿式除尘器,123,含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出形成水雾与螺旋转气流相碰，使尘粒被捕集下来。,旋风洗涤器,4.6湿式除尘器,124,旋风水膜除尘器,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，效率一般在90%以上。,旋风水膜除尘器,4.6湿式除尘器,125,旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.51.5kPa，可用下式进行估算,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,4.6湿式除尘器,126,离心洗涤器净化dp5m的尘粒仍然有效耗水量L/G=0.51.5L/m3适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器。,4.6湿式除尘器,127,文丘里洗涤器,文丘里洗涤器由文丘里管（简称文氏管）和脱水器两部分组成文丘里管：包括收缩管、喉管、扩散管。除尘过程分为雾化、凝聚和脱水三个过程,4.6湿式除尘器,128,除尘过程含尘气体进入收缩管后，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50180m/s。水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。在液滴加速过程中，由于液滴与粒子之间惯性碰撞，实现微细尘粒的捕集。充分的雾化是实现高效除尘的基本条件,4.6湿式除尘器,129,文丘里洗涤器,文丘里洗涤器结构简单、体积小、布置灵活、投资费用低，用于高温烟气降温和除尘，也可用于吸收气体污染物，效率较高主要缺点阻力太大，39kPa,存在污泥处理问题，运行费用高,4.6湿式除尘器,130,.7过滤式除尘器,又称空气过滤器，是利用多孔过滤介质分离捕集气体中固体或液体粒子的净化装置，属于高效干式除尘装置。分类,空气过滤器滤纸或玻璃纤维,颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物,4.7过滤式除尘器,131,袋式除尘器纤维织物,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。,4.7过滤式除尘器,132,除尘器工作原理,工作原理拦截、惯性碰撞,4.7过滤式除尘器,133,工作原理扩散、电沉积,4.7过滤式除尘器,134,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。粉尘因拦截、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。,4.7过滤式除尘器,135,新鲜滤料（网孔为2050m）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，滤袋两侧的压力差增大，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。,4.7过滤式除尘器,136,袋式除尘器的分级效率曲线,4.7过滤式除尘器,137,袋式除尘器除尘效率的影响因素,粉尘负荷m单位面积滤布上的积尘量（kg/m2）。m增大时，除尘效率提高，但滤布的积尘量太大，除尘效率反而降低，压损增大，气体处理量减小。过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比选用高的过滤速度，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。而且一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降,4.7过滤式除尘器,138,袋式除尘器的压力损失,压力损失：不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰周期等,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,4.7过滤式除尘器,139,袋式除尘器的压力损失,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的变化主要由粉尘层决定。,4.7过滤式除尘器,140,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、机械强度高；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。,4.7过滤式除尘器,141,滤料种类按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、350360K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。,4.7过滤式除尘器,142,滤料种类按滤料结构分：滤布（编织物）平纹滤布：交织点近，纱线相互压紧，滤布致密，效率高，透气性差，阻力大，易堵；,4.7过滤式除尘器,143,斜纹：机械强度略低于平纹，易错位，表面不过光滑、耐磨性好，效率高、易清灰，不易堵，较常用；缎纹滤布，透气性和弹性都较好，易清灰，但强度低，效率低；毛毡工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰。,4.7过滤式除尘器,144,4.7过滤式除尘器,145,袋式除尘器的结构型式,按滤袋形状筒形和扁形按进气方式上进气和下进气按清灰方式简易清灰、机械振动清灰、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰等。,.7过滤式除尘器,146,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,.7过滤式除尘器,147,机械振动清灰机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.02.0m/min，压力损失为8001200Pa,.7过滤式除尘器,148,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。,.7过滤式除尘器,149,a：水平振动；b：垂直振动；c：扭曲振动,4.7过滤式除尘器,150,逆气流清灰过滤风速一般为0.52.0m/min，压力损失控制范围10001500Pa；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。,4.7过滤式除尘器,151,袋式除尘器的应用,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最适宜。,4.7过滤式除尘器,152,优点,缺点,结构简单，造价及运行费用低,可提高干法脱硫的脱硫率,处理高温、高湿度、腐蚀性气体应慎选滤袋,滤袋易破损,阻力损失大,除尘效率高，处理量大,体积和占地面积都很大,4.7过滤式除尘器,153,第4.8节除尘器应用,除尘器的种类繁多，型式多样，各具不同的性能和优缺点。正确选择除尘器并进行科学的维护，是保证除尘器正常运行并保证应有的除尘效率的关键。,除尘器的合理选择,选择除尘器必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理、运行安全性等，其中最主要的是除尘效率。,第4.8节除尘器应用,154,1.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包括粉尘的粒径分布、密度、比电阻、亲水性、温度、压力、粘性、毒性等粘性大的粉尘容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小，不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘。,第4.8节除尘器应用,155,除尘器的合理选择,第4.8节除尘器应用,156,3.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，去除粗大尘粒一般说来，湿式除尘器、袋式除尘器、静电除尘器的入口含尘浓度分别以10g/m3、0.210g/m3、30g/m3为宜。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、NOX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,第4.8节除尘器应用,157,6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,第4.8节除尘器应用,158,各类除尘器的选择,（1）机械式除尘器造价较低，维护管理方便，并耐高温，必须回收干尘或含尘气体，遇湿有腐蚀作用时更适宜用这类除尘器。对5m以下的微粒去除效率不高，当含尘浓度很高时，可作预处理除尘器。重力沉降室适宜尘粒粒径较大、要求除尘效率较低，又有足够场地的地方。惯性除尘器适宜排气量较小、要求除尘效率较低的地方，一般可直接装在风管上。旋风除尘器适宜要求除尘效率