第六章颗粒污染物控制技术new

1、第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 1第五章第五章 大气污染与空气质量管理大气污染与空气质量管理第六章第六章 颗粒污染物控制技术颗粒污染物控制技术第七章第七章 气态污染物控制技术气态污染物控制技术第八章第八章 机动车污染控制技术机动车污染控制技术第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 2单一粒径单一粒径物理当量径物理当量径几何当量径几何当量径投影径投影径用显微镜用显微镜观察到的观察到的颗粒粒径颗粒粒径与颗粒某一几与颗粒某一几何量相同的球何量相同的球形颗粒的直径形颗粒的直径与颗粒某一物与颗粒某一物理量相同的球理量相同的球形颗粒的直径形颗粒的直径

2、面积等分径面积等分径定定 向向 径径等投影面积径等投影面积径等等 体体 积积 径径等表面积径等表面积径体积表面积平均径体积表面积平均径自由沉降径自由沉降径空气动力径空气动力径斯托克斯径斯托克斯径分分 割割 粒粒 径径表示单个表示单个颗粒大小颗粒大小第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 3定向直径定向直径dF（Feret 直径）：各颗粒在投影图中同一方直径）：各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度。向上的最大投影长度。第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 4定向面积等分直径定向面积等分直径dM（Martin直径）：各颗粒在投影直径）：各颗粒在

3、投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度。图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度。第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 5等投影面积直径等投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径积相等的圆的直径 Heywood测定分析表明，同一颗粒的测定分析表明，同一颗粒的dFdAdM第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 6筛分法筛分法F筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度F筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数光散

4、射法光散射法F等体积直径等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径：与颗粒体积相等的球体的直径第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 7沉降法沉降法F 斯托克斯（斯托克斯（Stokes）直径）直径dst：同一流体中与颗：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径粒密度相同、沉降速度相等的球体直径F 空气动力学当量直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（速度相等的单位密度（1 g/cm3）的球体的直径）的球体的直径 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是

5、除尘技术中应用空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径。最多的两种直径。第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 8粒径分布：粒径分布：某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例。某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例。 可以个数、表面积和质量等物理量的比例表示。可以个数、表面积和质量等物理量的比例表示。频数分布频数分布 R 粒径粒径dp至（至（dpdp）间粒子的质量比例）间粒子的质量比例频度分布频度分布 f dp1时粒子的质量比例时粒子的质量比例筛上累积分布筛上累积分布 R 大于某一粒径大于某一粒径dp的所有粒子的质量比例的所有粒子的质量比例筛下累积分布筛下累积分

6、布 D 小于某一粒径小于某一粒径dp的所有粒子的质量比例的所有粒子的质量比例粒径分布的表示方式：粒径分布的表示方式：pdRfdd 第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 9pdRfdd 频度分布频度分布 fmaxmaxppddddRRdR筛上累积分布筛上累积分布 RminminppddddDRdR筛下累积分布筛下累积分布 D第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 10长度平均径长度平均径表示粒子群粒径表示粒子群粒径的平均水平的平均水平第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 111、粉尘的密度：、粉尘的密度：真密度、堆密度真

7、密度、堆密度2、粉尘的含水率和吸湿性：、粉尘的含水率和吸湿性：液体液体3、粉尘的附着特性：、粉尘的附着特性：固体固体4、粉尘的流动特性：、粉尘的流动特性：安息角、滑动角安息角、滑动角5、粉尘的荷电和导电特性：、粉尘的荷电和导电特性：粉尘比电阻粉尘比电阻6、粉尘的自燃和爆炸特性：、粉尘的自燃和爆炸特性：2014.8.2 昆山中荣爆炸昆山中荣爆炸第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 12外力：重力、离心力、惯性力、静电力等颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 13优点：优点：结构简单、造价低廉、耗能小、便于

8、维护、压力损失小，适于净化密度大、粒径粗的粉尘。 对于3050m的粉尘，去除效率达6080；但对于小于5m的粉尘净化效率几乎等于0。缺点：缺点：除尘效率低(尤其对小颗粒)，占地面积大。利用颗粒在重力作用下自由利用颗粒在重力作用下自由沉降的原理，将颗粒污染物沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。与气体分离的过程。第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 14有关理想重力沉降室的假定：有关理想重力沉降室的假定：1、沉降室入口断面上粉尘分布均匀；、沉降室入口断面上粉尘分布均匀；2、通过沉降断面的水平气流速度分布均匀，并呈层流状态；、通过沉降断面的水平气流速度分布均匀，并呈层

9、流状态；3、颗粒的水平速度与气流速度相同。、颗粒的水平速度与气流速度相同。第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 15182pptgdu tuHvL1、理想重力沉降室中颗粒的沉降类型？、理想重力沉降室中颗粒的沉降类型？2、理想重力沉降室中加入（、理想重力沉降室中加入（n-1）块横隔板后会对效率有何）块横隔板后会对效率有何影响？其他影响（影响？其他影响（ut、处理流量、沉降面积）、处理流量、沉降面积） ？tQWHvWLu第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 16182pptgdu tH vuLmin18ppHvdgLmin18ppQdgLWQWH

10、v1、能全部捕集的最小粒径、能全部捕集的最小粒径2、分级效率、分级效率tttdu tu LLWuHHvQ3、加横隔板后分成、加横隔板后分成n层（总处理流量不变）层（总处理流量不变）HHnQQnminpdminpdntutun第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 17 利用含尘气体中颗粒所受的惯性力将颗粒污染物从气流中分利用含尘气体中颗粒所受的惯性力将颗粒污染物从气流中分离出来的过程。离出来的过程。1、机理、机理v沉降室内设置各种形式的沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的

11、惯性力作用，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离使其与气流分离第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 182 、结构型式、结构型式v冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子冲击式气流冲击挡板捕集较粗粒子冲击式惯性除尘装置冲击式惯性除尘装置a单级型单级型 b多级型多级型第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 192、 结构型式结构型式反转式惯性除尘装置反转式惯性除尘装置a a 弯管型弯管型 b b 百叶窗型百叶窗型 c c 多层隔板型多层隔板型第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 203、应用、应用第六章 颗粒污染物控制技术环境

12、科学与工程学院环境科学与工程学院 21 利用旋转的含尘气体所产生的离心力利用旋转的含尘气体所产生的离心力将颗粒污染物从气流中分离出来的过程。将颗粒污染物从气流中分离出来的过程。优点：优点：结构简单、体积小、不需要特殊的附属设备、造价结构简单、体积小、不需要特殊的附属设备、造价低廉、操作维护方便、除尘效率高，适应粉尘负荷变化性低廉、操作维护方便、除尘效率高，适应粉尘负荷变化性能好，能用于处理高温、高压及腐蚀性气体。能好，能用于处理高温、高压及腐蚀性气体。 缺点：缺点：不能捕集小于不能捕集小于5m5m的粉尘粒子，适于处理的粉尘粒子，适于处理5 515m15m的的粉尘；常为预除尘器。粉尘；常为预除尘

13、器。第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 22第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 23进气管进气管筒体筒体锥体锥体灰斗灰斗排气管排气管内旋流内旋流外旋流外旋流第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 24三元流场三元流场切向分速切向分速v vT T径向分速径向分速v vr r轴向分速轴向分速v vZ Zvr低速向心低速向心Vz轴线向下轴线向下外旋流外旋流Vr高速向外高速向外Vz轴线向上轴线向上内旋流内旋流第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 25三元流场三元流场切向分速切向分速v vT T径向

14、分速径向分速v vr r轴向分速轴向分速v vZ Z主主流流切向分速切向分速v vT T，产生离心加，产生离心加速度，具有足够沉降速度速度，具有足够沉降速度的尘粒与气流分离的尘粒与气流分离次次流流上旋流携带细小尘粒形成上上旋流携带细小尘粒形成上灰环，在内旋流轴向分速的灰环，在内旋流轴向分速的作用下由排气管短路排出。作用下由排气管短路排出。外旋流径向分速和内旋流轴外旋流径向分速和内旋流轴向分速使沉淀下来的细尘重向分速使沉淀下来的细尘重新扬起，形成二次返混。新扬起，形成二次返混。第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 261、转圈理论、转圈理论重力沉降室重力沉降室tuHvL

15、旋风除尘器旋风除尘器切切 向向 速速 度度离心沉降速度离心沉降速度 如果旋转圈数足够，即展开后的长度相当于沉降室的长如果旋转圈数足够，即展开后的长度相当于沉降室的长度度L，则粉尘就能到达筒体边壁处的分离界面而被分离。，则粉尘就能到达筒体边壁处的分离界面而被分离。 转圈理论转圈理论第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 271、转圈理论、转圈理论v进口风速，进口风速，m/s，Q处理流量，处理流量，m3/s，N外旋流的有效旋转圈数。外旋流的有效旋转圈数。拉波尔提出：拉波尔提出：分割粒径的经验计算式分割粒径的经验计算式1/25092cpBdNv QvBH1222LLNH第六章

16、 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 282、假想圆筒理论、假想圆筒理论内外旋流的交界面附近，粒径内外旋流的交界面附近，粒径dc的尘粒的尘粒CDFF分级效率为分级效率为50% 气流的平均径向速度气流的平均径向速度尘粒的离心沉降速度尘粒的离心沉降速度 2218pcTiriid vvr2riiiQvrL1/25029cip TiQdLv 第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 29水田和木村典夫：水田和木村典夫：旋风除尘器分级效率实验经验式旋风除尘器分级效率实验经验式 1/150693. 0exp1ncpddd捕集效率与捕集效率与dp/dc50的关系的关

17、系nTv r 常数切向速度与旋转半径的关系切向速度与旋转半径的关系外旋流，外旋流，n0.50.9，且，且0.330.141 (1 0.67)283TnD 第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 30（1）入口风速）入口风速 1220m/s，不小于，不小于10m/s（2）结构尺寸）结构尺寸 筒体、排气管直径，筒体、锥体长度筒体、排气管直径，筒体、锥体长度（3）粒径与密度）粒径与密度 粒径粒径离心力离心力/ /阻力阻力 密度密度离心力、切割直径离心力、切割直径（4）气体温度）气体温度 气体温度影响气体粘度气体温度影响气体粘度（5）灰斗气密性）灰斗气密性 漏气量漏气量15，捕

18、集效率几乎为，捕集效率几乎为0第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 31第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 32利用利用从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的方法。从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的方法。广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 33第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 34第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 35第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学

19、院环境科学与工程学院 36（1）气体电离（电晕放电）气体电离（电晕放电）（2）粒子荷电（粉尘荷电）粒子荷电（粉尘荷电）（3）荷电粒子迁移和沉积）荷电粒子迁移和沉积（4）颗粒的清除）颗粒的清除（以负电晕为例：）（以负电晕为例：）第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 37（1）气体电离（电晕放电）气体电离（电晕放电）（以负电晕为例：）（以负电晕为例：）极短瞬间在放电极附近极短瞬间在放电极附近的电晕区内产生了大量的电晕区内产生了大量的自由电子和正离子。的自由电子和正离子。 电晕放电电晕放电第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 38（2）粒子荷电（粉

20、尘荷电）粒子荷电（粉尘荷电）（以负电晕为例：）（以负电晕为例：）电子电负性气体气体负离子电子电负性气体气体负离子 气体离子的迁移速度约为自气体离子的迁移速度约为自由电子的由电子的1/1000，以保证在两极，以保证在两极之间形成稳定的空间电荷，否则之间形成稳定的空间电荷，否则几乎在电晕放电开始的同时就产几乎在电晕放电开始的同时就产生了火花放电。生了火花放电。 第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 39二次扬尘二次扬尘 10451010cm 反电晕反电晕（3）荷电粒子迁移和沉积）荷电粒子迁移和沉积 （4）颗粒的清除）颗粒的清除（以负电晕为例：）（以负电晕为例：）低比电阻粉

21、尘在电场中跳跃运动的状态低比电阻粉尘在电场中跳跃运动的状态粉尘比电阻对除尘效率的影响粉尘比电阻对除尘效率的影响第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 40第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 41第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 42第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 43EqFpeCdFpD31、颗粒的驱进速度、颗粒的驱进速度ppdECq361017. 01pdC02p0pEd)2(3q第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 44Adxddtadxdmvdtdx

22、0 x0Lx e)exp(0QAce2、除尘效率方程、除尘效率方程 多依奇方程多依奇方程ddxAva)exp(110QAce0+decAvQaLA第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 452、除尘效率方程、除尘效率方程1 exp()cpAQ 1ln1pcQA有效驱进速度有效驱进速度 多依奇多依奇-安德林方程安德林方程第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 46 利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。工业原料气的精制、工业原料气的精制、固体粉料的回收、固体粉料的回收、通风和空调系统的气体净

23、化通风和空调系统的气体净化工业尾气或烟气中粉尘粒子的去除工业尾气或烟气中粉尘粒子的去除应应用用滤料滤料第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 47第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 48据粗略统计：1、袋式除尘器净化大于17000m3h含尘 烟气量所需投资要比电除尘器高； 2、用其净化小于17000m3h含尘烟气量 时，投资费用比电除尘器省。第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 491、除尘过程、除尘过程滤滤 布布 粉尘初层粉尘初层 粉尘层粉尘层2、除尘机理、除尘机理（1）筛滤阻留）筛滤阻留 （2）惯性碰撞）惯性碰撞

24、（3）扩散和静电作用）扩散和静电作用 （4）重力沉降）重力沉降2050m510m清灰时不清灰时不能破坏能破坏第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 502、除尘机理、除尘机理（1）筛滤阻留）筛滤阻留 滤布网孔、尘粒粒径滤布网孔、尘粒粒径（2）惯性碰撞）惯性碰撞 尘粒粒径、气流速度尘粒粒径、气流速度（3）扩散和静电作用）扩散和静电作用 尘粒粒径、荷电量、气流速度尘粒粒径、荷电量、气流速度（4）重力沉降）重力沉降 尘粒粒径、密度、气流速度尘粒粒径、密度、气流速度惯性碰撞作用惯性碰撞作用扩散和静电作用扩散和静电作用第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院

25、 51气流运气流运动方向动方向内滤式过滤器内滤式过滤器外滤式过滤器外滤式过滤器进气方式进气方式上进气过滤器上进气过滤器下进气过滤器下进气过滤器第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 52内滤式袋式除尘器内滤式袋式除尘器外滤式袋式除尘器外滤式袋式除尘器第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 53清灰方式清灰方式机械振动清灰机械振动清灰脉冲清灰脉冲清灰机械清灰袋式除尘器机械清灰袋式除尘器脉冲清灰袋式除尘器脉冲清灰袋式除尘器第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 54第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院

26、 55第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 56n 比一般干式除尘器比一般干式除尘器操作费用高操作费用高。n 需要对洗涤后的含尘污水、污泥进行需要对洗涤后的含尘污水、污泥进行后处理后处理。n 除尘系统应除尘系统应采取防腐措施采取防腐措施。净化腐蚀性气态污染物。净化腐蚀性气态污染物 时，洗涤水时，洗涤水( (液液) )具有一定程度的腐蚀性。具有一定程度的腐蚀性。n 不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体；不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体；n 采用防冻措施。采用防冻措施。寒冷地区应用湿式除尘器易结冻。寒冷地区应用湿式除尘器易结冻。二、湿式除尘机理惯性碰撞惯性碰撞

27、 扩散作用扩散作用 粘附作用粘附作用 扩散漂移和热漂移扩散漂移和热漂移 絮凝作用絮凝作用第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 571、气泡表面、气泡表面 泡沫式除尘器泡沫式除尘器第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 582、液膜、液膜 湿式填料塔湿式填料塔第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 593、液滴、液滴 利用机械力、惯性力、摩擦力的湿式洗涤器利用机械力、惯性力、摩擦力的湿式洗涤器第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 60渐缩段渐缩段喉喉 管管渐扩段渐扩段第六章 颗粒污染物控制技术环境

28、科学与工程学院环境科学与工程学院 61第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 62文丘里洗涤器文丘里洗涤器喉管处气速一般为喉管处气速一般为50180m/s碰撞捕集效率随相对速度增加而增加碰撞捕集效率随相对速度增加而增加第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 63文丘里洗涤器文丘里洗涤器几何尺寸几何尺寸进气管直径进气管直径D1按与之相联管道直径确定按与之相联管道直径确定收缩管的收缩角收缩管的收缩角1常取常取23o25o喉管直径喉管直径DT按喉管气速按喉管气速vT确定，其截面积与进口管截面积确定，其截面积与进口管截面积之比的典型值为之比的典型值为1:

29、4vT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素对洗涤器效率和阻力的要求等因素L 1 1 2Converging sectionthroatDiverging sectionDTD1L 2第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 64文丘里洗涤器文丘里洗涤器几何尺寸几何尺寸扩散管的扩散角扩散管的扩散角2一般为一般为5o7o出口管的直径出口管的直径Dz按与其相联的除雾器要求的气速确定按与其相联的除雾器要求的气速确定1T1122DDLctg2T2222DDLctgL 1 1 2Convergi

30、ng sectionthroatDiverging sectionDTD1L 2第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 65文丘里洗涤器文丘里洗涤器2LLgDG() QPvuQ32LTG1.03 10() QPvQ0.13320.78LgTG0.863( )()QPAvQ第六章 颗粒污染物控制技术环境科学与工程学院环境科学与工程学院 66文丘里洗涤器文丘里洗涤器922LPC p2g6.1 10exp()C d fPP 和和分分别别为为洗洗涤涤液液和和粉粉尘尘的的密密度度，g/cm3；气气体体粘粘度度，101Pa.s；文文丘丘里里洗洗涤涤器器压压力力损损失失，cmH2O。粉粉尘尘粒粒径径，m；一一经经验验常常数数，在在该该表表达达式式中中为为0.10.4。LPgPpdf和和分分别别为为洗洗涤涤液液和和粉粉尘尘的的密密度度，g/cm3；气气体体粘粘度度，101Pa.s；文文丘丘里里洗洗涤涤器器压压力力损损失失，cmH2O