通风工程(第6章)

1、1第第6 6章章 空气净化原理与设备空气净化原理与设备生产和生活中需要清洁的空气环境，生产和生活中需要清洁的空气环境，由空气净化技术提供技术手段由空气净化技术提供技术手段分类分类 通风排气通风排气 通风进气通风进气粉尘净化粉尘净化工业除尘工业除尘有害气体净化有害气体净化粉尘净化粉尘净化空气过滤空气过滤、洁净技术洁净技术有害气体净化有害气体净化 室内污染物净化室内污染物净化内容：净化方法和净化装置的典型结构，重点是粉尘净化内容：净化方法和净化装置的典型结构，重点是粉尘净化26.1 6.1 概述概述空气污染物的净化实际上是混合物的分离问题空气污染物的净化实际上是混合物的分离问题 分离方法：分离方法

2、：物理物理、化学化学和和物理化学物理化学 粉尘净化采用物理分离方法粉尘净化采用物理分离方法密度差异密度差异：利用重力、惯性力、离心力进行分离，统称为机械分离；：利用重力、惯性力、离心力进行分离，统称为机械分离；尺寸差异尺寸差异：过滤方法分离；：过滤方法分离；湿润性湿润性：湿式洗涤，凝并增大而被捕集；：湿式洗涤，凝并增大而被捕集；荷电性荷电性：静电除尘；：静电除尘；等等等等 有害气体的净化物理、化学和物理化学方法有害气体的净化物理、化学和物理化学方法性质差异：蒸气压、溶解度、选择性吸收作用、化学反应等。性质差异：蒸气压、溶解度、选择性吸收作用、化学反应等。5种净化方法种净化方法：吸收法、吸附法、

3、燃烧法、冷凝法及催化转化法。：吸收法、吸附法、燃烧法、冷凝法及催化转化法。3 净化装置的性能净化装置的性能 性能指标性能指标技术指标技术指标、经济指标经济指标或或技术经济指标技术经济指标： 技术指标用处理气体量、净化效率、压力损失及负荷技术指标用处理气体量、净化效率、压力损失及负荷 适应性等参数表示；适应性等参数表示； 经济指标主要包括设备费、运行费和占地面积等；经济指标主要包括设备费、运行费和占地面积等； 其它安装、操作、维护、检修的难易程度等因素。其它安装、操作、维护、检修的难易程度等因素。 4 净化装置主要技术性能指标净化装置主要技术性能指标1）处理气体量处理气体量表示装置处理能力大小的

4、指标，一般用体表示装置处理能力大小的指标，一般用体 积流量表示。积流量表示。2）压力损失压力损失表示装置消耗能量大小的技术经济指标，也表示装置消耗能量大小的技术经济指标，也 称为压力降。习惯上压力损失用全压差，压力降用静压称为压力降。习惯上压力损失用全压差，压力降用静压 差。差。3）负荷适应性负荷适应性表示装置性能可靠性的技术指标，即指工表示装置性能可靠性的技术指标，即指工 作稳定性和操作弹性。作稳定性和操作弹性。4）净化效率净化效率表示装置净化效果的重要技术指标，也称为表示装置净化效果的重要技术指标，也称为 分离效率。对除尘装置又称为除尘效率，对吸收装置称分离效率。对除尘装置又称为除尘效率，

5、对吸收装置称 为吸收效率，对吸附装置称为吸附效率。为吸收效率，对吸附装置称为吸附效率。 5 净化效率的表示方法净化效率的表示方法净化效率是工程中选择和评价净化装置的主要指标，根净化效率是工程中选择和评价净化装置的主要指标，根据应用的需要，有多种表示方法：据应用的需要，有多种表示方法：（1）总效率总效率指同一时间内净化装置去除污染物的量与指同一时间内净化装置去除污染物的量与进入的污染物量的百分比（）。总效率反映装置净化进入的污染物量的百分比（）。总效率反映装置净化程度的平均值，也称为平均效率。程度的平均值，也称为平均效率。 6入口参数入口参数：Li入口气体流量（入口气体流量（m3/s）Si进入的

6、污染物流量（进入的污染物流量（g/s）Ci入口污染物浓度（入口污染物浓度（g/m3） 出口参数出口参数：Lo出口气体流量（出口气体流量（m3/s）So流出的污染物流量（流出的污染物流量（g/s）Co出口污染物浓度（出口污染物浓度（g/m3）捕集参数捕集参数：Sc污染物流量（污染物流量（g/s）1001100ioicociSSSSSSS7 因为因为 S=CL，则：，则：1001iiooLCLC若净化装置不漏气，即若净化装置不漏气，即 Lo=Li，则简化为：，则简化为：1001ioCC由于由于Li和和Lo与简化装置的入口、出口状态（温度、湿与简化装置的入口、出口状态（温度、湿度和压力）有关，为了比

7、较，常换算为标准状态。度和压力）有关，为了比较，常换算为标准状态。1001iNoNCC8（2）通过率（穿透率）通过率（穿透率）P指从净化装置出口逸散的污染指从净化装置出口逸散的污染物量与入口的污染物量的百分比（）物量与入口的污染物量的百分比（） ，P值越大，说值越大，说明出口逸散量越大。它从排放的角度表示净化效率。明出口逸散量越大。它从排放的角度表示净化效率。 100100SSPio99时，时，P199.9时，时， P0.19（3）分级效率分级效率-针对粉尘净化针对粉尘净化除尘效率与粉尘的粒径相关。除尘效率与粉尘的粒径相关。同一除尘器对粒径不同的同一除尘器对粒径不同的粉尘，效率不同。正确评价除

8、尘效果，必须按粒径来标定。粉尘，效率不同。正确评价除尘效果，必须按粒径来标定。分级效率是对某一粒径（或粒径范围）的除尘效率。定分级效率是对某一粒径（或粒径范围）的除尘效率。定义为：义为： 100icjSSSi粒径（粒径（dpdp+dp）范围的入口粉尘流量（）范围的入口粉尘流量（g/sg/s）Sc捕集的粉尘量（捕集的粉尘量（g/sg/s）分级效率与除尘器种类、粉尘特性、运行条件等有关分级效率与除尘器种类、粉尘特性、运行条件等有关10粉尘特性和运行条件一定时，各种除尘器的分级效率可粉尘特性和运行条件一定时，各种除尘器的分级效率可以表示为：以表示为：表示除尘器性能的特性参数，（表示除尘器性能的特性参

9、数，（1/m1/m）；）；m表示粒径对分级效率影响的参数，无量纲。表示粒径对分级效率影响的参数，无量纲。)exp(1mpjd分级效率与总效率的关系分级效率与总效率的关系设设f f为粒径频度分布函数，为粒径频度分布函数，根据频度分布和分级效率的定义式：根据频度分布和分级效率的定义式：(%)100iciiccjccciiifffSfSfSSfSS11（4）板效率板效率表示吸收装置性能的重要指标。有总板效率、表示吸收装置性能的重要指标。有总板效率、单板效率（单板效率（MurphreeMurphree莫夫利效率）和点效率。莫夫利效率）和点效率。 两级串联两级串联（5）串联运行时的总效率：串联运行时的总

10、效率：)1)(1 (1)1 (21121n级串联级串联)1 ()1)(1 (1)1 (21121n12 净化装置的分类净化装置的分类 除尘装置除尘装置从气体介质中将固体粒子分离捕集的设备，也从气体介质中将固体粒子分离捕集的设备，也称为除尘器。按除尘机理，分成称为除尘器。按除尘机理，分成4类：类：（1）机械式除尘器机械式除尘器如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等。如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等。（2）湿式除尘器湿式除尘器如旋风水膜除尘器、冲击式除尘器等。如旋风水膜除尘器、冲击式除尘器等。（3）过滤式除尘器过滤式除尘器如袋式除尘器、颗粒层除尘器等。如袋式除尘器、颗粒层除尘器等。（4）电除

11、尘器电除尘器如干式电除尘器、湿式电除尘器等。如干式电除尘器、湿式电除尘器等。 若除尘器可能利用几种除尘机理，一般按起主要作用的机若除尘器可能利用几种除尘机理，一般按起主要作用的机理分类命名。理分类命名。 除尘器也可以分为除尘器也可以分为干式除尘器干式除尘器和和湿式除尘器湿式除尘器两大类。两大类。 近年来发展了各种新的综合利用几种除尘机理的除尘器，近年来发展了各种新的综合利用几种除尘机理的除尘器，以提高对微小粉尘的捕集效率。以提高对微小粉尘的捕集效率。 13 吸收装置吸收装置使混合气体与适当的液体接触，利用气体在液使混合气体与适当的液体接触，利用气体在液体中不同的溶解能力，使有害气体被选择性吸收

12、的设备。体中不同的溶解能力，使有害气体被选择性吸收的设备。按总体结构，分为：按总体结构，分为：板式塔板式塔、填料塔填料塔和和其它吸收装置其它吸收装置。吸收装置也可分为吸收装置也可分为液体分散型液体分散型和和气体分散型气体分散型两大类。两大类。 吸附装置吸附装置吸附是利用固体表面对气体中各组分的吸附能吸附是利用固体表面对气体中各组分的吸附能力不同而进行分离的技术。完成吸附操作的设备叫吸附装力不同而进行分离的技术。完成吸附操作的设备叫吸附装置或吸附器。按吸附床层的特点分为：置或吸附器。按吸附床层的特点分为：固定床吸附器固定床吸附器、回回转式吸附器转式吸附器、流动床吸附器流动床吸附器和和沸腾床吸附器

13、沸腾床吸附器等等 催化转化装置催化转化装置催化转化法利用催化剂的催化作用，使废催化转化法利用催化剂的催化作用，使废气中的污染物转化成无害物（甚至为副产品），或者更易气中的污染物转化成无害物（甚至为副产品），或者更易于处理的物质。催化反应器一般是气固相催化反应器，于处理的物质。催化反应器一般是气固相催化反应器，有有固定床固定床和和流化床流化床两种类型。两种类型。 14 净化装置的选择净化装置的选择净化装置选择，大量问题可以归结为净化效率、处理净化装置选择，大量问题可以归结为净化效率、处理能力、和动力消耗之间的平衡。能力、和动力消耗之间的平衡。应在全面平衡装置的技术指标和经济指标的基础上进应在全面

14、平衡装置的技术指标和经济指标的基础上进行选择。不能简单地根据某些方面的特点，绝对地肯定或行选择。不能简单地根据某些方面的特点，绝对地肯定或否定某种装置。否定某种装置。 选择的依据（选择的依据（P126） 选择的一般步骤（选择的一般步骤（P126127） 156.2 6.2 粉尘的净化粉尘的净化粉尘净化：粉尘净化：从气体中除去或捕集尘粒的过程从气体中除去或捕集尘粒的过程 166.2.1 6.2.1 粉尘的特性和除尘机理粉尘的特性和除尘机理 粉尘的特性粉尘的特性 粉尘除了保持固体物料的主要物理化学性质，还产生许粉尘除了保持固体物料的主要物理化学性质，还产生许多新特性：多新特性：（1）粉尘的密度）粉

15、尘的密度堆积密度堆积密度自然堆积状态下单位体积粉尘的质量自然堆积状态下单位体积粉尘的质量真密度真密度 密实状态下单位体积粉尘的质量密实状态下单位体积粉尘的质量（2）粘附性粉尘与粉尘之间及粉尘器壁之间作用力的）粘附性粉尘与粉尘之间及粉尘器壁之间作用力的表现。包括分子力、毛细粘附力即及静电力。表现。包括分子力、毛细粘附力即及静电力。 粉尘的粉尘的凝聚凝聚和粉尘在器壁上的和粉尘在器壁上的附着附着。粘附性与粉尘的形状、大小以及吸湿等状况有关。粘附性与粉尘的形状、大小以及吸湿等状况有关。17 （4）荷电性和比电阻）荷电性和比电阻荷电性荷电性悬浮在空气中的尘粒带有一定电荷（悬浮在空气中的尘粒带有一定电荷（

16、外界辐外界辐射、摩擦、吸附、碰撞作用射、摩擦、吸附、碰撞作用）。）。比电阻比电阻反映粉尘导电性能的指标，影响电除尘器的反映粉尘导电性能的指标，影响电除尘器的性能。性能。（5）润湿性：尘粒与液体相互附着或附着难易的性质）润湿性：尘粒与液体相互附着或附着难易的性质能润湿和不能润湿接触面积扩大并相互附着或接触面积缩小而能润湿和不能润湿接触面积扩大并相互附着或接触面积缩小而不能附着。不能附着。亲水性粉尘亲水性粉尘和和疏水性粉尘疏水性粉尘，粒径有很大影响。，粒径有很大影响。 水硬性粉尘水硬性粉尘。18 （6）粉尘的粒径和粒径分布）粉尘的粒径和粒径分布粉尘的形状：各向同长、平板状、针状。粉尘的形状：各向同

17、长、平板状、针状。粉尘的粒径：粒子的某一个有代表性的尺寸粉尘的粒径：粒子的某一个有代表性的尺寸 投影粒径、几何和物理当量粒径投影粒径、几何和物理当量粒径。粒径分布：粉尘由粒径不同的粒子组成，其组成情况粒径分布：粉尘由粒径不同的粒子组成，其组成情况 叫叫粒径分布粒径分布或或分散度分散度危害和除尘机理危害和除尘机理。分组数量（粒数分布）某粒径范围颗粒数所占的比例分组数量（粒数分布）某粒径范围颗粒数所占的比例分组质量（质量分布）某粒径范围的质量所占的比例。分组质量（质量分布）某粒径范围的质量所占的比例。 表表6-1。可用正态分布函数表示。可用正态分布函数表示。19 除尘机理除尘机理常用除尘机理有以下

18、几种：常用除尘机理有以下几种：（1）重力）重力尘粒依靠重力自然沉降，从气流中分离出来。适于粗尘粒依靠重力自然沉降，从气流中分离出来。适于粗大的尘粒，大的尘粒， 50。（2）离心力）离心力离心力使尘粒与气流产生相对运动，分离出来。适于离心力使尘粒与气流产生相对运动，分离出来。适于 10的粒子。的粒子。（3）惯性碰撞）惯性碰撞 含尘气流遇到物体阻挡时，气流会改变方向，较大含尘气流遇到物体阻挡时，气流会改变方向，较大的尘粒在惯性力的作用下会与物体碰撞而从气流中分离。的尘粒在惯性力的作用下会与物体碰撞而从气流中分离。20 （4）接触阻留）接触阻留细小尘粒随气流一起绕流时，有些尘粒因与物体接触细小尘粒随

19、气流一起绕流时，有些尘粒因与物体接触而被阻留。而被阻留。（5）扩散）扩散小于小于1的微小粒子在气体分子作用下作布朗运动，的微小粒子在气体分子作用下作布朗运动，如与物体表面接触就会从气流中分离出来。是如与物体表面接触就会从气流中分离出来。是0.3尘尘粒的重要除尘机理。粒的重要除尘机理。（6）静电力）静电力悬浮尘粒带电荷，通过静电力可以使尘粒从气流中分悬浮尘粒带电荷，通过静电力可以使尘粒从气流中分离出来。必须设置专门的高压电场，使尘粒充分荷电。离出来。必须设置专门的高压电场，使尘粒充分荷电。（7）凝聚）凝聚凝聚作用不是一种直接的除尘机理。通过超声波、蒸凝聚作用不是一种直接的除尘机理。通过超声波、蒸

20、汽凝结、加湿等凝聚作用，使细小尘粒凝聚增大，再用其汽凝结、加湿等凝聚作用，使细小尘粒凝聚增大，再用其它除尘方法分离出来。它除尘方法分离出来。21 226.2.2 6.2.2 重力沉降室和惯性除尘器重力沉降室和惯性除尘器 重力沉降室重力沉降室（1）尘粒的沉降速度）尘粒的沉降速度尘粒在静止流体中自由沉降时，尘粒受到重力尘粒在静止流体中自由沉降时，尘粒受到重力G、阻、阻力力P和浮力和浮力Ff的作用，合力的作用，合力F为：为：PFGFf当当F=0时，得到最大的降落速度，称为时，得到最大的降落速度，称为沉降速度沉降速度vs：RccsCgdv3)(4CR是阻力系数，与是阻力系数，与Re有关。当有关。当Re

21、1时，可得：时，可得：23 当尘粒遇到上升气流时，如果上升气流速度当尘粒遇到上升气流时，如果上升气流速度vw=vs，尘，尘粒会处于悬浮状态，此时的气流速度叫粒会处于悬浮状态，此时的气流速度叫悬浮速度悬浮速度。 注意沉降速度和悬浮速度的异同。注意沉降速度和悬浮速度的异同。对粒径很小（对粒径很小（dc 5）时，尘粒与空气有）时，尘粒与空气有“滑动滑动”现现象，沉降速度应按下式计算：象，沉降速度应按下式计算：1818)(22ccccsdgdgv182cccsdgKv ccdK172. 01斯托克斯公式斯托克斯公式式中式中Kc叫库宁汉修正系数：叫库宁汉修正系数：24 （2）沉降室的结构）沉降室的结构2

22、5 （3）沉降室的计算）沉降室的计算尘粒在沉降室内必须停留足够的时间才能沉降下来。尘粒在沉降室内必须停留足够的时间才能沉降下来。停留时间：停留时间：沉降时间：沉降时间：vAt 1svHt 221tt svHvAA沉降室长度沉降室长度H沉降室高度沉降室高度26 将将vs代入可得重力沉降室能代入可得重力沉降室能100捕集的最小捕集粒径：捕集的最小捕集粒径：AgHvdc18min（4）重力沉降室的应用）重力沉降室的应用 捕集密度大、颗粒粗的粉尘。捕集密度大、颗粒粗的粉尘。 一般用作初级处理。一般用作初级处理。27 惯性除尘器惯性除尘器（1）惯性除尘器的除尘机理）惯性除尘器的除尘机理为了改善沉降室的除

23、尘效为了改善沉降室的除尘效果，可在其中加各种形式的挡果，可在其中加各种形式的挡板，利用尘粒的惯性使其与挡板，利用尘粒的惯性使其与挡板发生碰撞而捕集。板发生碰撞而捕集。除了借助除了借助惯性力惯性力作用外，作用外，还利用了还利用了重力重力和和离心力离心力。28 （2）惯性除尘器的结构形式）惯性除尘器的结构形式（3）惯性除尘器的应用）惯性除尘器的应用用于多极除尘中的第一级，捕集粒径用于多极除尘中的第一级，捕集粒径1020的粗尘，的粗尘，压力损失一般在压力损失一般在1001000Pa。 296.2.3 6.2.3 旋风除尘器旋风除尘器 利用气流旋转产生的离心利用气流旋转产生的离心力使尘气分离。有力使尘

24、气分离。有100多年历多年历史（史（1885年美国年美国Morse取得专利取得专利）。）。由由4部分组成：部分组成：进气口进气口1、筒筒体体2、锥体锥体3和和排出排出管管4。旋风除尘器内的流场旋风除尘器内的流场气流运动的基本过程：气流运动的基本过程：气流切向进入气流切向进入沿外壁从上向下作旋转运沿外壁从上向下作旋转运动（动（外涡旋外涡旋、收缩）、收缩） 到达锥体底部后，到达锥体底部后，向上沿轴心旋转（向上沿轴心旋转（内涡旋内涡旋、扩大）、扩大）最后最后从排出管排出。从排出管排出。内、外涡旋的方向相同。内、外涡旋的方向相同。集尘斗集尘斗30 尘粒的分离与气流速度和压力分布有直接的关系尘粒的分离与

25、气流速度和压力分布有直接的关系（1）速度分布）速度分布 切向速度切向速度vt外涡旋外涡旋r, vt：内涡旋内涡旋r, vt：crvnt1 crvt 轴向速度轴向速度vj外涡旋外涡旋外侧外侧向下向下外涡旋外涡旋内侧内侧和和内涡旋内涡旋向上向上 径向速度径向速度vr外涡旋外涡旋向内向内内涡旋向外内涡旋向外HrLALvr0023600360031 （2）压力分布）压力分布压力从外壁向中心逐渐降低，压力从外壁向中心逐渐降低，轴心处为负压，负压一直延伸到轴心处为负压，负压一直延伸到除尘器底部，在除尘器底部，在灰斗达到负的最灰斗达到负的最大值大值。如果除尘器底部不严密，会如果除尘器底部不严密，会有气流从底

26、部被吸入，使已分离有气流从底部被吸入，使已分离的粉尘重新带出除尘器。的粉尘重新带出除尘器。32筛分理论筛分理论旋风除尘器的理论旋风除尘器的理论转圈理论：转圈理论：除尘效率与气流在除尘器中转除尘效率与气流在除尘器中转的圈数的圈数N有关。有关。N大，分离机会大，分离机会多。多。N与入口速度有关与入口速度有关筛分理论筛分理论筛分理论要点筛分理论要点处于外涡旋的尘粒径向受到两个力处于外涡旋的尘粒径向受到两个力惯性离心力惯性离心力 Fl，向外，向外向心运动的空气动力向心运动的空气动力 P，向内，向内cr2tc3cldv3Prvd6F合力合力FFlP0，尘粒向外移尘粒向外移 dck，Fl P，尘粒尘粒向外

27、移向外移 dc dck，Fl dck 被截留分离；被截留分离；dc dck通过筛网排出除尘器。决定除尘的筛通过筛网排出除尘器。决定除尘的筛网位置在哪里呢？在内、外涡的交界面上（惯性离心力达到网位置在哪里呢？在内、外涡的交界面上（惯性离心力达到最大值）！最大值）！对于粒径为对于粒径为dck的尘粒，因的尘粒，因FlP，它将在交界面上不停它将在交界面上不停地旋转。由于各种随机因素的影响，有地旋转。由于各种随机因素的影响，有50的可能被分离。的可能被分离。34除尘器的分级效率等于除尘器的分级效率等于50的粒径称为的粒径称为分割粒径分割粒径dc50， 是反映除尘器性能的重要指标，是反映除尘器性能的重要指

28、标，dc50越小，效率越高。越小，效率越高。可以推导出：可以推导出：2120005018tcrcvrvd 影响影响dc50的因素？的因素？ vt0=?=?21002020rrvvrvrvtlttlt 旋风除尘器外壁附近的切向速度旋风除尘器外壁附近的切向速度与除尘器结构尺寸与除尘器结构尺寸和进口风速有关，可以采用和进口风速有关，可以采用木村典夫的实验公式木村典夫的实验公式计算。计算。进而可以计算出进而可以计算出dc50。35 已知已知dc50可按下式近似计算旋风除尘器的分级效率：可按下式近似计算旋风除尘器的分级效率：mccddd50693. 0exp1缺乏实测的缺乏实测的m值时，值时，可取可取m

29、=1.0 理论与实际分级效率的差别：理论与实际分级效率的差别：在小粒径范围（在小粒径范围（dc理论理论在大粒径范围（在大粒径范围（dcdc50），反弹、涡流和灰斗的粉尘重新扬起，），反弹、涡流和灰斗的粉尘重新扬起，实际实际理论理论36影响旋风除尘器性能的因素影响旋风除尘器性能的因素（1）进口风速）进口风速u dc501/u ，u大，除尘器效率高；大，除尘器效率高； u过大，除尘器阻力急剧增大（过大，除尘器阻力急剧增大（u2 ），加剧反混；），加剧反混； 合适的风速一般为合适的风速一般为1525m/s。（2）含尘气体性质）含尘气体性质 粉尘真密度和粒径增大，效率显著提高；粉尘真密度和粒径增大，效

30、率显著提高； 气体温度提高和粘度增大，效率下降。气体温度提高和粘度增大，效率下降。（3）除尘器底部的严密性）除尘器底部的严密性锥体处于负压状态，底部不严密外部空气会渗入，把锥体处于负压状态，底部不严密外部空气会渗入，把灰斗中的粉尘重新带走，效率严重下降。灰斗中的粉尘重新带走，效率严重下降。37（4）结构）结构 入口形式：入口形式：切向切向和和轴向轴向进入式两种。进入式两种。38 筒体直径筒体直径D u相同时，相同时，D小，离心力增大，效率高；小，离心力增大，效率高；D过小会可能堵塞，处过小会可能堵塞，处理风量减少。理风量减少。150D1000。 排出管直径排出管直径dp内涡旋直径内涡旋直径D0

31、0.6dp， dp ， dc50，效率提高。但，效率提高。但dp过小会过小会使阻力过大。使阻力过大。 Dp(0.40.66)D。 筒体和锥体高度筒体和锥体高度 增加筒体和锥体高度有利于分离。外涡旋由上向下过程中不断进增加筒体和锥体高度有利于分离。外涡旋由上向下过程中不断进入内涡旋，总高度过大没有实际意义，一般不超过入内涡旋，总高度过大没有实际意义，一般不超过5D。锥体部分断面不断减小，减小了尘粒到达壁面的距离、增大切向锥体部分断面不断减小，减小了尘粒到达壁面的距离、增大切向速度，有利分离，故高效旋风除尘器大都采用长锥体。速度，有利分离，故高效旋风除尘器大都采用长锥体。 排尘口直径排尘口直径：

32、(0.71.0) dp旋风除尘器结构尺寸对性能的影响见表旋风除尘器结构尺寸对性能的影响见表6-2（P140）39几种常用的旋风除尘器几种常用的旋风除尘器（1）多管旋风除尘器）多管旋风除尘器 要求处理风量大时，可采用多台并联，要求处理风量大时，可采用多台并联，但占地面积大，管理不方便。但占地面积大，管理不方便。 多管旋风除尘器把许多（多达多管旋风除尘器把许多（多达100以以上）小直径上）小直径（100250mm）的旋风的旋风子并联组合到一个箱体内。子并联组合到一个箱体内。 一般为立式，也可以做成卧式和倾斜一般为立式，也可以做成卧式和倾斜式。式。40（2）旁路旋风除尘器）旁路旋风除尘器 旋风除尘器

33、除了主旋转气流外，还旋风除尘器除了主旋转气流外，还有上旋涡有上旋涡6、下旋涡、下旋涡7。 上旋涡形成上灰环，在从下向上的上旋涡形成上灰环，在从下向上的内旋气流带动下，将一部分未经分离内旋气流带动下，将一部分未经分离的细粉尘带出除尘器，使效率下降。的细粉尘带出除尘器，使效率下降。 解决办法：设置旁路分离室。解决办法：设置旁路分离室。41（3）长锥体旋风除尘器）长锥体旋风除尘器增加锥体高度，可以提高分离效率增加锥体高度，可以提高分离效率旋风除尘器结构简单、体积小、造价低，旋风除尘器结构简单、体积小、造价低，维护管理方便，除尘效率较高，应用广泛。维护管理方便，除尘效率较高，应用广泛。主要处理粒径较大

34、（主要处理粒径较大（10以上）、密度大以上）、密度大的粉尘。可单独使用，也可作为多级除尘的粉尘。可单独使用，也可作为多级除尘的第一级。的第一级。426.2.4 6.2.4 湿式除尘器湿式除尘器含尘气体与液体接触，尘粒被加湿、含尘气体与液体接触，尘粒被加湿、 增重、凝并，使尘气分离。增重、凝并，使尘气分离。 湿式除尘器的机理湿式除尘器的机理含尘气流与液体接触的方式：液滴、液膜和气泡。含尘气流与液体接触的方式：液滴、液膜和气泡。除尘机理除尘机理 通过惯性碰撞、扩散、离心力等作用，尘粒与液滴和液膜发生通过惯性碰撞、扩散、离心力等作用，尘粒与液滴和液膜发生接触；接触； 加湿的尘粒相互凝并（聚）；加湿的

35、尘粒相互凝并（聚）； 饱和烟气以尘粒为凝结核，可以促进尘粒的凝并。饱和烟气以尘粒为凝结核，可以促进尘粒的凝并。 粒径大于粒径大于5的粉尘主要利用碰撞和离心作用；小于的粉尘主要利用碰撞和离心作用；小于1的尘粒主的尘粒主要利用扩散和凝并作用。要利用扩散和凝并作用。43影响影响Ni的因素？的因素？对对dc很小的情况，很小的情况，Ni0，0，实际，实际不为不为0，是扩散，是扩散起作用。起作用。iyccyiNddvN65. 011182惯性碰撞数惯性碰撞数Ni：描述惯性碰撞特性的准则数，：描述惯性碰撞特性的准则数， Ni越大，越大， 惯性碰撞越强烈、碰撞机会多，除尘效率越高。惯性碰撞越强烈、碰撞机会多，

36、除尘效率越高。44 几种常用的湿式除尘器几种常用的湿式除尘器湿式除尘器有两大类：湿式除尘器有两大类：（1）含尘气体冲入液体内部；）含尘气体冲入液体内部；（2）向气流中喷入水雾。）向气流中喷入水雾。水浴除尘器水浴除尘器45 冲激式除尘器冲激式除尘器46立式旋风水膜除尘器立式旋风水膜除尘器476.2.5 6.2.5 过滤式除尘器过滤式除尘器通过过滤材料（通过过滤材料（滤料滤料）使尘气分离）使尘气分离。 滤料滤料纤维、织物、滤纸和沙石等纤维、织物、滤纸和沙石等过滤方式：过滤方式：表面过滤表面过滤和和内部过滤内部过滤两种。两种。介绍袋式除尘器，是一种表面过滤、干式、高效的除尘器。介绍袋式除尘器，是一种

37、表面过滤、干式、高效的除尘器。尘粒尘粒在滤在滤料料表表面面捕捕集集尘粒尘粒在滤在滤料料内内部部捕捕集集48工作原理工作原理滤料采用纤维织物，做滤料采用纤维织物，做成袋状，故称袋式除尘器。滤成袋状，故称袋式除尘器。滤袋通常是圆柱形，也有扁长方袋通常是圆柱形，也有扁长方形。直径形。直径125500mm，长，长度度2m左右，一般多个并联。左右，一般多个并联。49 除尘机理除尘机理通过筛滤、惯性碰撞、钩住、扩散、重力、静电效应等除尘机理通过筛滤、惯性碰撞、钩住、扩散、重力、静电效应等除尘机理的综合作用，实现尘气分离。的综合作用，实现尘气分离。50 初层的形成和作用初层的形成和作用含尘气体通过滤袋，多种

38、除含尘气体通过滤袋，多种除尘机理的作用，粉尘被阻留下来，尘机理的作用，粉尘被阻留下来，并在网孔之间产生并在网孔之间产生“架桥架桥”现象。现象。经过一段时间后，滤袋表面积聚经过一段时间后，滤袋表面积聚一层粉尘，称为一层粉尘，称为初层初层。以后的过。以后的过滤便由初层完成。滤便由初层完成。即除尘有两个阶段：即除尘有两个阶段：（1）形成初层；）形成初层；（2）初层除尘（此时滤袋）初层除尘（此时滤袋起支撑作用）。起支撑作用）。51 除尘过程除尘过程随着粉尘的积聚：随着粉尘的积聚：透气性变坏，透气性变坏，效率效率，阻力，阻力 ，通风量，通风量 阻阻力过大，滤袋容易损坏，而且力过大，滤袋容易损坏，而且效率

39、效率 需要需要定时清灰定时清灰。分级效率如右图，不能用指数分级效率如右图，不能用指数曲线表示。曲线表示。52过滤风速过滤风速vf过滤风速是指气体通过滤袋过滤风速是指气体通过滤袋表面的平均速度。是反映袋式除尘表面的平均速度。是反映袋式除尘器处理气体能力的重要技术指标。器处理气体能力的重要技术指标。ALvf60式中：式中：L- -m m3 3/h/hAm m2 2vf fm/minm/min 选择过滤风速要综合考虑粉尘的选择过滤风速要综合考虑粉尘的性质、进口含尘浓度、滤料种类、清性质、进口含尘浓度、滤料种类、清灰方式、工作条件等因素。推荐的过灰方式、工作条件等因素。推荐的过滤风速见表滤风速见表6-

40、36-3（P148P148）53袋式除尘器的阻力袋式除尘器的阻力袋式除尘器的效率较高，重要的是保证滤袋的完整而袋式除尘器的效率较高，重要的是保证滤袋的完整而不是设法提高效率。一旦破损，效率将大大下降。不是设法提高效率。一旦破损，效率将大大下降。袋式除尘器阻力比效率有更重要的技术经济意义。袋式除尘器阻力比效率有更重要的技术经济意义。阻力阻力P的构成：的构成： 结构阻力结构阻力Pc 、清洁滤料阻力、清洁滤料阻力Pf和粉尘层阻力和粉尘层阻力Pd 。dfcPPPP12)60/(60/500300CvPvPPPfdfffac54滤料滤料滤料是袋式除尘器的主要部件，为易耗品，造价占设滤料是袋式除尘器的主要

41、部件，为易耗品，造价占设备费用的备费用的1015。影响效率、阻力和维护管理。影响效率、阻力和维护管理。对滤料的要求：见对滤料的要求：见P149常用滤料的性能：见常用滤料的性能：见P149150清灰方式清灰方式 简易清灰关闭风机滤袋变形及粉尘自重人工拍打；简易清灰关闭风机滤袋变形及粉尘自重人工拍打； 机械清灰机械振动滤袋，使粉尘脱落；机械清灰机械振动滤袋，使粉尘脱落； 气流清灰用空气从反方向吹过滤袋（内有支撑结构）气流清灰用空气从反方向吹过滤袋（内有支撑结构）的粉尘层，利用气动力使粉尘脱落。的粉尘层，利用气动力使粉尘脱落。55常用袋式除尘器常用袋式除尘器（1）机械振打袋式除尘器：）机械振打袋式除

42、尘器：垂直方向振打垂直方向振打、腰部水平振打腰部水平振打（2）逆气流反吹（吸）风袋式除尘器）逆气流反吹（吸）风袋式除尘器5657DMCDMC系列脉冲袋式除尘器系列脉冲袋式除尘器58反吹风袋式除尘器反吹风袋式除尘器Zc型回转反吹扁袋除尘器型回转反吹扁袋除尘器59（3）预涂层袋式除尘器：在滤袋上添加预涂层来捕集污）预涂层袋式除尘器：在滤袋上添加预涂层来捕集污染物的除尘器称为预涂层袋式除尘器。染物的除尘器称为预涂层袋式除尘器。在袋式除尘器的滤袋在袋式除尘器的滤袋上添加恰当的助滤剂上添加恰当的助滤剂作预涂层能够同时除作预涂层能够同时除脱气体中的固、液、脱气体中的固、液、气三相污染物，预涂气三相污染物，

43、预涂层袋式除尘器的发明，层袋式除尘器的发明，为袋式除尘器的应用为袋式除尘器的应用开拓了新的途径，是开拓了新的途径，是正在发展的技术。正在发展的技术。60袋式除尘器的应用袋式除尘器的应用对于细而干燥的粉尘，采对于细而干燥的粉尘，采用袋式除尘器净化是适宜用袋式除尘器净化是适宜的。的。袋式除尘器不适用于净化袋式除尘器不适用于净化含有油雾、凝结水及粘结含有油雾、凝结水及粘结性粉尘的气体，一般也不性粉尘的气体，一般也不耐高温。耐高温。此外，袋式除尘器占地面此外，袋式除尘器占地面积较大，滤袋更换和检修积较大，滤袋更换和检修较麻烦，工作环境也较差。较麻烦，工作环境也较差。616.2.6 6.2.6 电除尘器

44、电除尘器利用高压电场使尘粒荷电，在静电力作用下使尘气分离的除尘设备利用高压电场使尘粒荷电，在静电力作用下使尘气分离的除尘设备 电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理组成组成：主要由主要由放电电极放电电极（电晕极电晕极）和）和收尘极收尘极（集尘极集尘极）组成。）组成。62除尘过程除尘过程电除尘的过程包括电除尘的过程包括3过程过程5步骤：步骤：除尘过程除尘过程粉尘荷电粉尘荷电粉尘沉积粉尘沉积清灰清灰5.粉尘清除粉尘清除1.空气电离空气电离2.尘粒荷电尘粒荷电3.尘粒迁移尘粒迁移4.尘粒沉积尘粒沉积为保证电除尘器在高效下运行，为保证电除尘器在高效下运行，3个过程必须十分有效。个过程必须十分有效。63

45、电除尘器的结构形式和主要部件电除尘器的结构形式和主要部件结构形式结构形式：形式多样，根据不同特点分类。：形式多样，根据不同特点分类。 按收尘极的形式按收尘极的形式管式管式和和板式板式电除尘器电除尘器64 根据气流流动方向根据气流流动方向立式立式和和卧式卧式电除尘器电除尘器气流通常气流通常由下向上由下向上气流水气流水平通过平通过 根据荷电与分离的布置根据荷电与分离的布置单区单区和和双区双区电除尘器电除尘器 根据清灰方式根据清灰方式干式干式和和湿式湿式电除尘器电除尘器荷电、分离、沉荷电、分离、沉积都在同一空间积都在同一空间荷电、分离、沉荷电、分离、沉积在两个空间积在两个空间65 主要部件主要部件包

46、括：电晕极、收尘极、清灰装置、气流分布装置、外壳包括：电晕极、收尘极、清灰装置、气流分布装置、外壳和灰斗。和灰斗。 电晕极电晕极 应有良好的放电性能（起晕应有良好的放电性能（起晕电压低、击穿电压高、放电强度电压低、击穿电压高、放电强度高、电晕电流大）、较好的机械高、电晕电流大）、较好的机械强度和耐腐蚀性。强度和耐腐蚀性。 形状对放电和机械强度有较形状对放电和机械强度有较大的影响。大的影响。66 收尘极收尘极极板的极板的结构形式结构形式和极板之间和极板之间的的间距间距是两个主要的因素。是两个主要的因素。结构形式直接影响到除尘效结构形式直接影响到除尘效率（二次扬尘）、金属消耗量和率（二次扬尘）、金

47、属消耗量和造价。常用造价。常用Z形、形、C形。形。间距影响电场性能和除尘效间距影响电场性能和除尘效率。一般取率。一般取200300mm。安装质量对性能影响很大，安装质量对性能影响很大，偏差应在偏差应在5% 以内。以内。67 清灰装置清灰装置电晕极上积灰过多影响电晕电晕极上积灰过多影响电晕放电；收尘极上积灰过多影响荷放电；收尘极上积灰过多影响荷电尘粒向电极运动的速度，甚至电尘粒向电极运动的速度，甚至引起反电晕。引起反电晕。及时清灰是维持电除尘器高及时清灰是维持电除尘器高效运行的重要条件。效运行的重要条件。通过通过振打振打方式清灰，有多种方式清灰，有多种振打方法。收尘极应用最广、效振打方法。收尘极

48、应用最广、效果较好的是锤击振打，电晕极采果较好的是锤击振打，电晕极采用电磁振打。用电磁振打。68 气流分布装置气流分布装置电除尘器要求气流均匀。电除尘器要求气流均匀。气流均匀程度与除尘器进、出口的管道形式气流均匀程度与除尘器进、出口的管道形式及气流分布装置有关。及气流分布装置有关。 除尘器外壳除尘器外壳保证严密，减少漏风。漏风率控制在保证严密，减少漏风。漏风率控制在23以内。以内。 供电装置供电装置供电电压高，才能获得高效率。供电电压高，才能获得高效率。供电电压通常用供电电压通常用220V或或380V，一般用变，一般用变压器升压到压器升压到5070kV，超高压电除尘器中可，超高压电除尘器中可达

49、达200kV以上。以上。69 影响电除尘器性能的主要因素影响电除尘器性能的主要因素除了结构形式、气流分布、工作电压等因素外，粉尘的除了结构形式、气流分布、工作电压等因素外，粉尘的比电阻比电阻和和气体含尘浓度气体含尘浓度对性能有很大影响。对性能有很大影响。 粉尘的比电阻粉尘的比电阻粉尘比电阻粉尘比电阻Rb指单位面积、单位长度时粉尘的电阻，反映粉尘的指单位面积、单位长度时粉尘的电阻，反映粉尘的导电性。导电性。各种粉尘比电阻差别很大，低的（如炭黑）大约为各种粉尘比电阻差别很大，低的（如炭黑）大约为103cm，高，高的可达的可达1014cm。比电阻对电除尘器的正常工作和效率有明显影响。比电阻对电除尘器

50、的正常工作和效率有明显影响。低阻型（低阻型（Rb1011cm）：）：反电晕反电晕现象现象正常型（正常型（Rb在在1041011cm之间）之间）影响比电阻的因素温度、湿度、比电阻调节剂。影响比电阻的因素温度、湿度、比电阻调节剂。改变供电方式，采用新型结构。改变供电方式，采用新型结构。70 气体含尘浓度气体含尘浓度电除尘器中空气离子的运动速度（电除尘器中空气离子的运动速度（60100m/s）远）远大于荷电尘粒的运动速度（大于荷电尘粒的运动速度（动活性；动活性；穿透后出口浓度会迅速增加，一穿透后出口浓度会迅速增加，一般需要更换吸附剂；般需要更换吸附剂；气流速度对吸附层内部浓度分布影响很大；气流速度对

51、吸附层内部浓度分布影响很大；设计时希望浓度曲线陡直一些，以增大动活性。设计时希望浓度曲线陡直一些，以增大动活性。1046.3.3 6.3.3 吸收与吸附装置吸收与吸附装置 1. 吸收设备吸收设备对吸收设备的基本要求对吸收设备的基本要求1）气液之间有很大的接触面积和一定的接触时间。）气液之间有很大的接触面积和一定的接触时间。2）气液之间扰动强烈，吸收阻力低，吸收速率高。）气液之间扰动强烈，吸收阻力低，吸收速率高。3）气液逆流操作，增大吸收推动力。）气液逆流操作，增大吸收推动力。4）气体通过时阻力小。）气体通过时阻力小。5）耐磨、耐腐蚀、运行安全可靠。）耐磨、耐腐蚀、运行安全可靠。6）构造简单，便

52、于制作和检修。）构造简单，便于制作和检修。105 常用吸收设备常用吸收设备喷淋塔喷淋塔气体从下向上；气体从下向上；吸收剂由上向下，多层喷淋，需要吸收剂由上向下，多层喷淋，需要合适的液滴直径；合适的液滴直径；在喷淋塔上部设液滴分离器；在喷淋塔上部设液滴分离器；空塔速度气体在吸收塔断面的平均空塔速度气体在吸收塔断面的平均速度，速度，0.51.5m/s；阻力阻力20200Pa；液气比液气比0.72.7 l/m3 ；优点阻力小，结构简单，工作可靠；优点阻力小，结构简单，工作可靠；缺点吸收效率不高；缺点吸收效率不高；适用有害气体浓度低、适用有害气体浓度低、L不大的情况。不大的情况。106 填料塔填料塔在

53、喷淋塔内充填适当的填料构成，在喷淋塔内充填适当的填料构成，填料的作用是增大气液接触面积。填料的作用是增大气液接触面积。吸收剂沿填料表面下降，润湿填料；吸收剂沿填料表面下降，润湿填料；气体沿填料间隙上升，在填料表面气体沿填料间隙上升，在填料表面气液接触、吸收；气液接触、吸收；填料钢或瓷质的小环，要求比表面填料钢或瓷质的小环，要求比表面积大，气体通过阻力小；积大，气体通过阻力小；空塔速度空塔速度0.51.5m/s；阻力阻力400600Pa/每每m填料层；填料层；液气比液气比0.52.0 l/m3 ；弥散现象液体有向塔壁汇集的趋向；弥散现象液体有向塔壁汇集的趋向；优点阻力中等，结构简单，吸收效优点阻

54、力中等，结构简单，吸收效率较高；率较高；缺点不适于有粉尘的场合。缺点不适于有粉尘的场合。107湍球塔湍球塔是填料塔的一种特殊形式是填料塔的一种特殊形式。近年发展的。近年发展的一种新吸收设备。一种新吸收设备。特点填料处于运动状态，液膜不断更新，特点填料处于运动状态，液膜不断更新，强化吸收过程（流化床）；强化吸收过程（流化床）；填料要求耐磨、耐腐、耐温、质轻，通填料要求耐磨、耐腐、耐温、质轻，通常用聚乙烯和聚丙烯制作；常用聚乙烯和聚丙烯制作；空塔速度空塔速度26/s；阻力阻力400600Pa/每段塔；每段塔；优点风速高、优点风速高、L大，体积小，吸收效率高；大，体积小，吸收效率高；缺点随小球运动，

55、有一定的返混，段数多缺点随小球运动，有一定的返混，段数多时阻力高，塑料小球不耐温，使用寿命短。时阻力高，塑料小球不耐温，使用寿命短。108吸收法净化有害气体实例吸收法净化有害气体实例109 2. 吸附装置吸附装置固定床吸附装置固定床吸附装置110 峰轮式吸附装置峰轮式吸附装置1116.4 6.4 净化新方法净化新方法 有害气体的净化比粉尘净化要复杂，净化机理呈现多样有害气体的净化比粉尘净化要复杂，净化机理呈现多样化。化。为了应对日益严重的气体污染物，发展了各种新的净化为了应对日益严重的气体污染物，发展了各种新的净化方法：方法：非平衡等离子体净化方法；非平衡等离子体净化方法；光催化净化方法；光催

56、化净化方法；负离子净化方法；负离子净化方法；臭氧净化方法；臭氧净化方法；1126.4.1 6.4.1 非平衡等离子体空气净化非平衡等离子体空气净化 非平衡等离子体空气净化原理非平衡等离子体空气净化原理等离子体？等离子体？等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除去固、产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除去固、液、气外，物质存在的第四态。液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。

57、场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间科等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间科学的进一步发展提新的技术和工艺。学的进一步发展提新的技术和工艺。非平衡等离子体应用于空气净化，不但可分解气态污非平衡等离子体应用于空气净化，不但可分解气态污染物，还可以分离出尘粒。净化过程包含：预荷电集尘、染物，还可以分离出尘粒。净化过程包含：预荷电集尘、催化净化和负离子发生等作用。催化净化和负离子发生等作用。113 （1）预荷电集尘预荷电集尘与电除尘器机理相同与电除尘器机理相同（2）催化净化催化净化作用机理：作用机理：在产生等离子体的过程中，高频放电产生瞬间高能量，

58、打开某些有在产生等离子体的过程中，高频放电产生瞬间高能量，打开某些有害气体分子的化学键，使其分解成单质原子或无害的分子；害气体分子的化学键，使其分解成单质原子或无害的分子；等离子体中包含大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化等离子体中包含大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子的平均能量高于气体分子的键能，它们与性的自由基，这些活性粒子的平均能量高于气体分子的键能，它们与有害气体分子发生碰撞有害气体分子发生碰撞（3）负离子发生负离子发生在产生等离子体的同时，也产生大量在产生等离子体的同时，也产生大量的负离子，其作用：的负离子，其作用：调节室内空气离子平衡；调节

59、室内空气离子平衡；有效地清除空气中的污染物。有效地清除空气中的污染物。114 非平衡等离子体空气净化反应器非平衡等离子体空气净化反应器等离子体反应器的两种类型：等离子体反应器的两种类型：空腔式被处理气体通过相对较宽的等离子体区，中间空腔式被处理气体通过相对较宽的等离子体区，中间没有绝缘介质。没有绝缘介质。115 填充式以不同绝缘介质（填充式以不同绝缘介质（BaTiO3、SrTiO3、Al2O3等）为填充物的放电反应器。被处理气体通过相对较窄的等离为填充物的放电反应器。被处理气体通过相对较窄的等离子体区。子体区。1166.4.2 6.4.2 光催化净化方法光催化净化方法 光催化净化原理光催化净化

60、原理光催化净化？光催化净化？基于光催化剂（基于光催化剂（TiO2、ZnO等）在紫外线照射下具有等）在紫外线照射下具有氧化还原能力而净化污染物。氧化还原能力而净化污染物。1972年年Fujishima和和Honda发现发现。光催化在空气净化中的应用光催化在空气净化中的应用光催化净化空气技术是近年来受到很大的重视，成为光催化净化空气技术是近年来受到很大的重视，成为各国研究和开发的热点。各国研究和开发的热点。优点：优点：广谱性光催化几乎对所有的污染物都具有净化能力；广谱性光催化几乎对所有的污染物都具有净化能力；经济性常温下进行，直接利用空气中的经济性常温下进行，直接利用空气中的O2作氧化剂，可利用低