环境污染控制工程(大气篇第二讲)

1、环境工程第二章第二章 颗粒污染物控制颗粒污染物控制 颗粒污染物控制技术是我国大气污染颗粒污染物控制技术是我国大气污染控制的重点，学生学习本章时简单了解颗控制的重点，学生学习本章时简单了解颗粒物的性质、性能指标等除尘技术基础知粒物的性质、性能指标等除尘技术基础知识，重点要掌握各类识，重点要掌握各类除尘装置的工作原理、除尘装置的工作原理、性能和结构、适用范围、安全运行性能和结构、适用范围、安全运行等方面等方面的知识，要特别注意对几种的知识，要特别注意对几种高效除尘器的高效除尘器的结构、选型设计方法及典型的净化工艺流结构、选型设计方法及典型的净化工艺流程程的学习。的学习。环境工程第一节第一节除尘技术

2、基础除尘技术基础一、粉尘的性质一、粉尘的性质1、粉尘的粒径和粒径分布、粉尘的粒径和粒径分布 粒径是粉尘的基本特性之一，粉尘粒径是粉尘的基本特性之一，粉尘颗粒大小不同，它的物理、化学性质颗粒大小不同，它的物理、化学性质也就不同也就不同 。环境工程单一粒径：代表单个粒子大单一粒径：代表单个粒子大小（小（ m） 。平均粒径：代表各种不同大小平均粒径：代表各种不同大小粒子组成的粒子群（粒子组成的粒子群（ m）。）。粒粒径径 粉尘的粒径分布：是指某种粉尘中各种直径颗粒粉尘的粒径分布：是指某种粉尘中各种直径颗粒所占的比例。所占的比例。若用粒数表示，称为粒数分布；若用粒数表示，称为粒数分布；若以质量表示，称

3、为质量分布；若以质量表示，称为质量分布；环境工程 由于质量分布更能反映不同粒径粉尘对环由于质量分布更能反映不同粒径粉尘对环境和除尘器性能的影响，所以在除尘技术中境和除尘器性能的影响，所以在除尘技术中多采用多采用质量分布质量分布来表示粒径分布。来表示粒径分布。表格法表格法图形法图形法函数法（较完美）函数法（较完美）粒径分布的粒径分布的 表示方法表示方法环境工程粉尘的密度：指单位体积粉尘的质量，单粉尘的密度：指单位体积粉尘的质量，单位是位是kg/m3。 粉尘在自然堆积状态下，颗粒之间和颗粉尘在自然堆积状态下，颗粒之间和颗粒内部都存在空隙。在自然堆积状态下单粒内部都存在空隙。在自然堆积状态下单位体积

4、粉尘的质量要比密实状态下小得多。位体积粉尘的质量要比密实状态下小得多。2、粉尘的密度、粉尘的密度环境工程堆积密度：自然堆积状态下单位体积堆积密度：自然堆积状态下单位体积粉尘的质量，用粉尘的质量，用b表示。表示。真密度：密实状态下单位体积粉尘的质真密度：密实状态下单位体积粉尘的质量，用量，用p表示。表示。它与粉尘的贮运设备和除尘器灰斗的设它与粉尘的贮运设备和除尘器灰斗的设计有密切关系。计有密切关系。 它对机械式除尘器的工作和效率有较它对机械式除尘器的工作和效率有较大的影响。大的影响。环境工程 对于粒径大，真密度大的粉尘可以选用机械对于粒径大，真密度大的粉尘可以选用机械力除尘器，而对于真密度小的粉

5、尘，即使颗粒力除尘器，而对于真密度小的粉尘，即使颗粒大也不宜采用这种类型的除尘设备。大也不宜采用这种类型的除尘设备。 为什么？环境工程3、安息角、安息角 安息角：将粉尘通过小孔连续自然堆安息角：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放在水平面上，堆积锥体的母线与水平面的夹角，也称静止角或堆积角。面的夹角，也称静止角或堆积角。环境工程 将粉尘置于光滑的平板上，使该倾斜将粉尘置于光滑的平板上，使该倾斜到粉尘开始滑动时，板与水平面的夹角称到粉尘开始滑动时，板与水平面的夹角称为粉尘的动安息角或滑动角。为粉尘的动安息角或滑动角。 粉尘的安息角是评价粉尘流动性的重粉尘的安息角是评价粉尘

6、流动性的重要指标。要指标。它与粉尘的粒径、含水率、形状、它与粉尘的粒径、含水率、形状、表面光滑程度、粘附性等因素有关。表面光滑程度、粘附性等因素有关。安息安息角是确定灰斗锥度和含尘通风管道倾斜角角是确定灰斗锥度和含尘通风管道倾斜角的主要依据。的主要依据。 环境工程4、粉尘的润湿性、粉尘的润湿性 粉尘的润湿性：是指粉尘能否与液体相互粉尘的润湿性：是指粉尘能否与液体相互附着或附着难易的性质。附着或附着难易的性质。 根据粉尘被液体润湿的难易程度将粉尘分根据粉尘被液体润湿的难易程度将粉尘分成两大类。成两大类。亲水性粉尘：指容易被水润湿的粉尘；如锅炉亲水性粉尘：指容易被水润湿的粉尘；如锅炉飞灰、石灰粉尘

7、。飞灰、石灰粉尘。 疏水性粉尘：难被水润湿的粉尘；如石墨粉尘、疏水性粉尘：难被水润湿的粉尘；如石墨粉尘、炭黑。炭黑。 环境工程5、粉尘的粘附性、粉尘的粘附性 粉尘的粘附性：粉尘颗粒相互附着或粉尘的粘附性：粉尘颗粒相互附着或附着于固体表面上的现象。附着于固体表面上的现象。 粉尘的粒径小、形状不规则、表面粗糙、粉尘的粒径小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、润湿性好以及荷电量大时，易产含水率高、润湿性好以及荷电量大时，易产生粘附现象。生粘附现象。环境工程 尘粒在液体中的粘附性要比在气体中尘粒在液体中的粘附性要比在气体中弱得多；在粗糙或粘性物质的固体表面弱得多；在粗糙或粘性物质的固体表面上，粘附力会大

8、大提高。上，粘附力会大大提高。这是这是为什为什么？么？环境工程 利用粉尘的粘附性可以使粉尘相互凝聚和利用粉尘的粘附性可以使粉尘相互凝聚和附着在固体表面上，这附着在固体表面上，这有利于粉尘的捕集和有利于粉尘的捕集和避免二次扬尘避免二次扬尘。但在含尘气体通过的设备或。但在含尘气体通过的设备或管道中，又会因为粉尘的粘附和堆积，造成管道中，又会因为粉尘的粘附和堆积，造成管道和设备的堵塞。管道和设备的堵塞。环境工程6、粉尘的荷电性、粉尘的荷电性 粉尘的荷电性是指粉尘在产生和运动过程中，粉尘的荷电性是指粉尘在产生和运动过程中，由于相互碰撞、磨擦、放射、照射、电晕放电以由于相互碰撞、磨擦、放射、照射、电晕放

9、电以及接触带电体等原因而带有一定的电荷的性质。及接触带电体等原因而带有一定的电荷的性质。 温度升高、比表面积加大及含水率减小都可以使温度升高、比表面积加大及含水率减小都可以使粉尘的荷电性增大。粉尘的荷电性增大。粉尘荷电后将改变其某些物理粉尘荷电后将改变其某些物理性质，如凝聚性、附着性和在气体中的稳定性等。性质，如凝聚性、附着性和在气体中的稳定性等。 电除尘器就是利用粉尘的荷电性进行工作的。电除尘器就是利用粉尘的荷电性进行工作的。环境工程7、粉尘的比电阻、粉尘的比电阻 粉尘的导电性通常用比电阻来表示。粉尘的导电性通常用比电阻来表示。比电阻是指电流通过面积为比电阻是指电流通过面积为1cm2、厚度、

10、厚度为为1cm的粉尘时具有的电阻值，单位是的粉尘时具有的电阻值，单位是.cm。 粉尘的导电性主要取决于粉尘和气粉尘的导电性主要取决于粉尘和气体的温度和成分。体的温度和成分。 环境工程8、粉尘的爆炸性、粉尘的爆炸性 粉尘的爆炸性是指悬浮在空气中的某些粉尘的爆炸性是指悬浮在空气中的某些粉尘（如煤粉等）达到一定浓度时，若粉尘（如煤粉等）达到一定浓度时，若在高温、明火、电火花、磨擦、撞击等在高温、明火、电火花、磨擦、撞击等条件下就会引起爆炸的性质。条件下就会引起爆炸的性质。 这类粉尘为爆炸性粉尘。这类粉尘为爆炸性粉尘。环境工程 具有爆炸危险的粉尘只有浓度在一定具有爆炸危险的粉尘只有浓度在一定的范围内才

11、能发生爆炸，这个爆炸范围的范围内才能发生爆炸，这个爆炸范围的最低浓度叫做爆炸下限。的最低浓度叫做爆炸下限。 粉尘的粒径越小，比表面越大，粉尘和粉尘的粒径越小，比表面越大，粉尘和空气的湿度越小，爆炸的危险越大。空气的湿度越小，爆炸的危险越大。环境工程 有些粉尘与水接触后也会引起自燃或有些粉尘与水接触后也会引起自燃或爆炸，爆炸，不能用湿法除尘不能用湿法除尘，如镁粉、碳化，如镁粉、碳化钙粉等。钙粉等。 有些粉尘互相接触或混合时也会引起有些粉尘互相接触或混合时也会引起爆炸，在除尘时应注意防爆，如溴与磷、爆炸，在除尘时应注意防爆，如溴与磷、锌粉和镁粉等。锌粉和镁粉等。环境工程二、除尘装置的性能指标二、除

12、尘装置的性能指标 技术指标主要包括含尘气体处理量、技术指标主要包括含尘气体处理量、净化效率和压力损失等。净化效率和压力损失等。 一般采用一般采用技术指标和经济指标技术指标和经济指标来评价来评价除尘器的优劣。除尘器的优劣。 经济指标主要包括设备费、占地面积经济指标主要包括设备费、占地面积或占用间体积、使用寿命等。或占用间体积、使用寿命等。环境工程 含尘气体处理量是衡量除尘器处理气含尘气体处理量是衡量除尘器处理气体能力的指标，一般用气体的体能力的指标，一般用气体的体积流量体积流量来来表示。表示。由于装置漏气等原因，造成除尘器的进出由于装置漏气等原因，造成除尘器的进出口气体流量不同。口气体流量不同。

13、可用二者的平均值表示可用二者的平均值表示除尘器的气体处理量。除尘器的气体处理量。 1、含尘气体处理量、含尘气体处理量环境工程式中：式中： Q1-除尘器入口气体标准状态除尘器入口气体标准状态下的体积流量，下的体积流量，m3/s； Q2-除尘器出口气体标准状态下的体除尘器出口气体标准状态下的体积流量，积流量，m3/s； Q-除尘器处理气体标准状态下的体除尘器处理气体标准状态下的体积流量，积流量，m3/s。 2)(21QQQ环境工程 若 进 出 口 气 体 不 是 在 标 准 状 态若 进 出 口 气 体 不 是 在 标 准 状 态（T=272K，P=101.3103Pa），可用下），可用下式将其换

14、算为标准状态下的体积流量。式将其换算为标准状态下的体积流量。环境工程式中式中:Q0,T0,P0-标准状态下的流量（标准状态下的流量（m3/s）、）、温度（温度（K）、压力（）、压力（Pa）；）； Q,T,P-操作状态下的流量（操作状态下的流量（m3/s）、）、温度（温度（K）、压力（）、压力（Pa）；）；000PPTTQQ环境工程 除尘效率是表示除尘器性能的重要技除尘效率是表示除尘器性能的重要技术指标。术指标。2、除尘效率、除尘效率 除尘效率分为总效率和分级效率两种除尘效率分为总效率和分级效率两种表示方法。表示方法。 环境工程 除尘器的总效率：是指在同一时间除尘器的总效率：是指在同一时间内被除

15、尘装置捕集的粉尘质量占进入除内被除尘装置捕集的粉尘质量占进入除尘装置的粉尘质量的百分数，常用尘装置的粉尘质量的百分数，常用表示。表示。环境工程假定：假定：Q1-进口的气体流量（进口的气体流量（m3/s）,粉尘流入量粉尘流入量为为G1(g/s)，气体含尘浓度，气体含尘浓度C1(g/m3);Q2-出口的气体流量（出口的气体流量（m3/s）,粉尘流出量粉尘流出量为为G2(g/s)，气体含尘浓度，气体含尘浓度C2(g/m3);G3-除尘装置捕集的粉尘除尘装置捕集的粉尘(g/s)。环境工程 根据除尘效率的定义，除尘效率可根据除尘效率的定义，除尘效率可用下式表示：用下式表示： %10013GG环境工程由于

16、由于G3=G1-G2，G1=Q1C1，G2=Q2C2， 因此有：因此有： %100)1 (%10012121GGGGG%100)1(1122CQCQ环境工程若装置不漏风，若装置不漏风，Q1=Q2，于是有：，于是有： %100)1(12CC环境工程（1）总效率）总效率 当入口气体中含尘浓度很高，或者要当入口气体中含尘浓度很高，或者要求出口气体中含尘浓度较低时，用一种除求出口气体中含尘浓度较低时，用一种除尘装置往往不能满足除尘效率的要求。尘装置往往不能满足除尘效率的要求。可可将两种或多种不同类型的除尘器串联起来将两种或多种不同类型的除尘器串联起来使用，形成两级或多级除尘系统。使用，形成两级或多级除

17、尘系统。环境工程 若两台除尘装置串联使用时，若两台除尘装置串联使用时，1和和2分别是第一级和第二级除尘器的除尘效分别是第一级和第二级除尘器的除尘效率，则除尘系统的总效率为：率，则除尘系统的总效率为： 1-2=1-（1-1）（）（1-2）环境工程当几台除尘装置串联使用时当几台除尘装置串联使用时1-n=1-（1-1）（）（1-2）(1-3). （1-n）环境工程 例例 有一两级除尘系统，除尘效率分有一两级除尘系统，除尘效率分别为别为60%和和85%，用以处理含尘浓度为，用以处理含尘浓度为3g/m3的锅炉烟尘，计算该系统的总除尘的锅炉烟尘，计算该系统的总除尘效率和排放浓度。净化后的粉尘浓度是效率和排

18、放浓度。净化后的粉尘浓度是否达到国家规定的排放标准？（国标为否达到国家规定的排放标准？（国标为200mg/m3）环境工程解：该系统的总效率为解：该系统的总效率为 1-2=1-（1-1）（）（1-2） =1-（1-0.6）（）（1-0.85） =0.94环境工程 根据式根据式 ，经两级除，经两级除尘后，从第二级除尘器排入大气的气体尘后，从第二级除尘器排入大气的气体含尘浓度为含尘浓度为: C2=C1（1-1-2） =3000（1-0.94）=180(mg/m3)%100)1 (12CC环境工程 根据排放浓度的国家标准是根据排放浓度的国家标准是200mg/m3，可见净化后的粉尘浓度达，可见净化后的粉

19、尘浓度达到国家规定的排放标准。到国家规定的排放标准。 环境工程（2）分级效率）分级效率 除尘装置的分级效率是指某一粒径除尘装置的分级效率是指某一粒径或一定范围内的粒径粉尘的除尘效率，或一定范围内的粒径粉尘的除尘效率，用用i表示。表示。环境工程 分级效率能够反映出除尘装置对不同分级效率能够反映出除尘装置对不同粒径粉尘，特别是对大气环境和人体健粒径粉尘，特别是对大气环境和人体健康危害较大的细微粉尘的捕集能力。康危害较大的细微粉尘的捕集能力。分级效率可以用质量法或浓度法表示。分级效率可以用质量法或浓度法表示。 环境工程质量分级效率用质量分级效率用i表示，可用下式计算：表示，可用下式计算： 式中：式中

20、：G1、G3-分别为除尘器进口和被除分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘量，尘器捕集的粉尘量，kg/h；gd1,gd2-分别为除尘器进口和被除尘器捕集分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘中，粒径为的粉尘中，粒径为d的粉尘质量分数，的粉尘质量分数，%；i-质量法表示的分级效率。质量法表示的分级效率。 %1001133gdGgdGi环境工程浓度分级效率用浓度分级效率用d表示，可用下式计算：表示，可用下式计算：%100111222111CgdQCgdQCgdQd环境工程如果除尘装置不漏风，如果除尘装置不漏风，Q1=Q2，则上，则上式可简化为：式可简化为： %100112211CgdCgdCgdd环境

21、工程式中：式中：Q1、Q2-分别为除尘器进口和出分别为除尘器进口和出口风量，口风量，m3/h； gd1,gd2-分别为除尘器进口和被除尘器分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘中，粒径为捕集的粉尘中，粒径为d的粉尘质量分数，的粉尘质量分数，%； C1、C2-分别为除尘器进口和出口气分别为除尘器进口和出口气体的含尘浓度，体的含尘浓度，g/m3。环境工程 对某一除尘装置，如果进口含尘气体对某一除尘装置，如果进口含尘气体中粉尘的粒径分布中粉尘的粒径分布gdi 和它的分级效率和它的分级效率di，则可由下式计算除尘装置的除尘效率则可由下式计算除尘装置的除尘效率。 式中：式中：gdi-除尘器进口中粒径为除尘

22、器进口中粒径为di的粉的粉尘的质量分数，尘的质量分数，%；di-粒径为粒径为di的粉尘的分级效率。的粉尘的分级效率。 niiidgd1环境工程例例 在现场对某除尘器进行测定，测得除在现场对某除尘器进行测定，测得除尘器进口和出口气体中含尘浓度分别为尘器进口和出口气体中含尘浓度分别为3.210-3kg/m3和和4.810-4kg/m3，除尘器，除尘器进口和出口粉尘的粒径分布如下：进口和出口粉尘的粒径分布如下：粉尘的粒径粉尘的粒径d/m0-55-1010-2020-4040质量质量分数分数/%除尘器除尘器进口进口2010152035除尘器除尘器出口出口78147.40.60环境工程计算该除尘器的分级

23、效率和除尘效率。计算该除尘器的分级效率和除尘效率。解：（解：（1）计算除尘器的分级效率，根据）计算除尘器的分级效率，根据式式%1001%1001122112211CgdCgdCgdCgdCgdd%5 .4132002048078150dp=05m粉尘粉尘dp=510m粉尘粉尘%0 .79320010480141105环境工程dp=510m粉尘粉尘dp=510m粉尘粉尘%5 .923200154804 . 712010%55.993200204806 . 014020 40=100% dp40m粉尘粉尘环境工程(2)计算除尘器的除尘效率计算除尘器的除尘效率niiidgd1=(200.415+100.79+150.925+ 200.9955+351）