情境四--颗粒污染物控制技术

情境四颗粒污染物控制技术,主要内容除尘技术基础惯性除尘器电除尘器湿式除尘器过滤式除尘器除尘器的选择,学习要求1、掌握各类除尘器的工作原理、结构及性能2、能够进行简单除尘器的选择和设计3、了解目前除尘器的研究和发展情况,任务一除尘器基础知识,颗粒物空气中的固体或液体颗粒状的物质：粉尘（固体）、雾（液体）除尘：从废气中将固体颗粒分离出来并加以捕集、回收的过程除雾：从废气中将液体颗粒物捕集分离的过程,4.1.1粉尘的基本特征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。,粒径分布（分散度）指某一粒子群中不同粒径的颗粒占的比例。粒数分布：以粒子的个数所占的百分比表示；表面积分布：以粒子表面积表示；质量分布：以颗粒质量分数表示。,（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）粉尘的休止角（安息角或堆积角）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。确定灰斗锥度和含尘通风管道倾斜角的依据多数粉尘安息角的平均值在3555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。,（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。,（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。,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。,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。,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。,（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。,任务二惯性除尘器,惯性除尘器：利用粉尘的惯性从气体中分离出来的除尘装置包括：重力沉降室挡板式除尘器旋风除尘器,低效除尘、初级除尘,一、重力沉降室,重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降,1、重力沉降室的工作原理,气流通过沉降室的时间：尘粒从沉降室顶部降落到底部的时间：要使尘粒不被带走则即又可求重力沉降室能100%捕集的最小粒径,提高重力沉降室的捕集效率可采取的措施降低沉降室内气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度（可采用多层沉降室）沉降室内的气流速度一般为0.32.0m/s,不同粉尘的最高允许气流速度,2、重力沉降室的设计计算及应用,沉降室的长度沉降室的宽度对各种尘粒的分级效率,见例题4-5,重力沉降室具有结构简单，投资少等优点，适用于净化密度大，颗粒粗的含尘气体，特别是磨损性很强的粉尘。能有效收集50微米以上的尘粒，除尘效率一般为40%80%，常用一级处理或预处理,二、挡板式除尘器,挡板式除尘器是使含尘气体与挡板撞击或急剧改变气流方向，利用惯性分离并捕集粉尘的除尘设备,挡板式除尘器,结构形式碰撞式气流冲击挡板捕集较粗粒子回转式改变气流方向捕集较细粒子,碰撞式除尘器装置a单级型b多级型,回转式除尘器a弯管型b百叶窗型c多层隔板型,特点,挡板式除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物粉尘具有较高的效率，对于粘结性和纤维性粉尘，易堵塞，不宜采用多用于一级除尘或高效除尘器的前级除尘，捕集10-20微米以上的粗尘粒，压力损失为100-1000Pa，除尘效率为40%-70%,利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置旋风除尘器内气流与尘粒的运动,普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋尘粒在离心力作用下向外壁移动，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集尘室,三、旋风除尘器,适用于捕集粒径5微米以上的粉尘，除尘效率80%-90%对除尘效果要求较高的场所，常作为多级除尘系统第一级,适用场合,旋风除尘器,旋风除尘器的除尘效率计算分割粒径是确定除尘效率的基础在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD若FCFD，颗粒移向外壁若FCFD，颗粒进入内涡旋当FC=FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%，此时的粒径就是该旋风分离器的分割粒径。,除尘效率一般情况，当尘粒的密度越大气体进口的切向速度越大，排出管直径越小，除尘器的分割粒径越小，除尘效率越高尘粒分离过程复杂，除尘器的效率一般通过实验确定分级效率计算公式：,例4-6,影响旋风除尘器性能的因素（1）除尘器的入口和排气口形式入口形式：轴向进入式切向进入式,轴向进入式,利用进口设置的导流叶片促使气体做旋转运动，借助旋转气流产生的离心力使尘粒分离处理气量较切向式增加两倍分轴流直进式和轴流反转式轴流式旋风除尘器常用于组合多管旋风除尘器，用于处理烟气量大的场合,切向进入式,分为直入式和蜗壳式蜗壳式的可提高除尘效率和降低气体进口的阻力一般认为，入口断面宽高比越小，进口气流在径向方向越薄，收尘效率越高旋风除尘器的排气管均为直筒形，排气管的插入加深效率提高，但阻力增大，插入变浅，效率降低，阻力减小。,（2）除尘器的比例尺寸筒体直径筒体直径越小，离心力越大，效率越高；处理风量小，亦堵塞，因此筒体直径一般不小于0.15m，不大于1m，若处理风量大，可采用同型号并联组合或多管型旋风除尘器排出管直径减小利于提高效率，但阻力增加，一般为筒体直径的0.4-0.65倍筒体和锥体高度筒体加长，增加停留时间，有利于沉降，但会造成返混；锥体部分，断面减小，离心力增大，利于尘粒分离，但阻力增加。锥体长度为筒体长度的2.82.85倍，两者总高度不超筒体直径的5倍排尘口直径过小会影响粉尘沉降，易被堵塞，一般为排气管直径的0.7-1.0倍，却不能小于70mm,(2)除尘器的比例尺寸,（3）除尘器底部的严密性在不漏风的情况下进行正常排尘是保证旋风除尘器正常运行的重要条件收尘量不大：可在排尘口下设置固定灰斗，定期排放收尘量大且连续工作：可设置双翻板式或回转式锁气室,锁气器(a)双翻板式(b)回转式,（4）入口风速,入口风速提高，粉尘的离心力增大，分割粒径变小，除尘效率提高，入口风速过大，气流过于强烈，会把已经分离的粉尘重新带走，除尘效率反而下降，阻力急剧上升，一般进口气速应控制在12-25m/s之间,（5）烟尘的物理性质尘粒的真密度和粒径，除尘效率进口含尘浓度增大，阻力下降，效率影响不大气体的粘度增大，温度升高，除尘器的效率,常见旋风除尘器的结构和性能,旋风除尘器的命名方法：第一个字母x（旋风）第二三个字母表示结构特点为主or工作原理：L、P、W、C、T个别情况需要第四位表示不同用途，可用斜线隔开如：XLT、XLP、XLK、XZT,XLT型旋风除尘器XLT/A主要用于冶炼、铸造、喷砂、建筑材料、水泥、耐火材料等工业除尘,XLP型旋风除尘器含尘气体从进口处切向进入后，气体在获得旋转运动的同时，气流分成上、下分开，形成双旋涡运动，粉尘在排气底部即双旋涡的分界处产生强烈的分离作用。较细较轻的尘粒由上部旋涡气流带往上部，在顶盖下面形成强烈旋转的灰环，产生尘粒的聚集，并被从特设的旁路分离室上部洞口引出，经旁路分离室下部螺旋槽，从除尘器外壁回风口切向引入除尘器筒体下部与内部气流汇合，粉尘被分离而落入灰斗。另一部分较粗重的粉尘颗粒则在下旋涡气流带下，沿除尘器下段经由上旋涡气流的类似过程，将粉尘分离并进入灰斗,含尘气体从进口处切向进入后，气体在获得旋转运动的同时，气流分成上、,下分开，,形成双旋涡运动，,粉尘在排气底部即双旋涡的分界处产生强烈的分离作,用。,较细较轻的尘粒由上部旋涡气流带往上部，,在顶盖下面形成强烈旋转的灰环，,产生尘粒的聚集，,并被从特设的旁路分离室上部洞口引出，,经旁路分离室下部螺,旋槽，,从除尘器外壁回风口切向引入除尘器筒体下部与内部气流汇合，,粉尘被分,离而落入灰斗。,另一部分较粗重的粉尘颗粒则在下旋涡气流带动下，,沿除尘器下,段经