第4章颗粒污染物控制原理ppt课件

1、第四章 除尘技术根底马德刚天津大学环境科学与工程学院补充： 颗粒污染物成因颗粒污染物的来源大气中的固体或液体颗粒状的物质被称为颗粒物。 可以分为一次性颗粒物和二次性颗粒物。又分为：天然来源:地面扬尘、火山迸发、地震灰和森林火灾；海浪沫，海盐粒等；宇宙来源的陨星尘及生物界产生的花粉、袍子等 人为来源：消费、建筑和运输过程以及燃料熄灭过程中产生的。如各种工业消费中排放的粉尘；燃料熄灭中产生的煤烟、飞灰等；汽车尾气排出的卤化铅凝聚而构成的颗粒物以及人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。 颗粒污染物的来源人为来源： 工业粉尘是指能在空气中浮游的固体微粒。主要来源包括：固体物料的机械

2、粉碎和研磨，例如选矿、耐火资料车间的矿石破碎过程和各种研磨加工过程； 粉状物料的混合、筛分、包装及运输，例如水泥、面粉等的消费和运输过程； 物质的熄灭，例如煤熄灭时产生的烟尘； 物质被加热时产生的蒸气在空气中的氧化和凝结，例如矿石烧结、金属冶炼等过程产生的锌蒸气，在空气中冷却时会凝结，氧化成氧化锌固体微粒。 颗粒污染物的分类根据颗粒污染物进入大气的途径，分为自然性颗粒污染物, 例如风力扬尘、海浪溅沫、火山飞灰、植物花粉等等。生活性颗粒污染物，例如清扫卫生扬起的尘埃，运用喷雾剂、燃料产生的雾、烟，煤尘等等。消费性颗粒污染物，通常称之为粉尘。其中以电站锅炉、工业与民用锅炉、冶金工业、建材工业最为严

3、重。 颗粒污染物的分类按照气溶胶的来源和物理性质，分为粉尘飞灰烟、黑烟雾滴如水雾、酸雾、碱雾、油雾等悬浮体。其中工业粉尘种类较多，性质差别较大。颗粒污染物的分类按照粉尘的成分，可分为：无机粉尘，包括矿物性粉尘如石英、石棉、滑石粉等、金属粉尘如铁、铝、锡、锰、铅及其氧化物等和人工无机性粉尘如金刚砂、水泥、耐火资料、石墨等。有机粉尘，包括植物性粉尘如棉、亚麻、谷物、烟草等、动物性粉尘如毛发、角质、骨质等和人工有机粉尘如炸药、有机染料等。混合性粉尘，包括数种粉尘的混合物。大气中的粉尘通常都是混合性粉尘，因此在进展空气过滤器实验时所采取的人工实验尘，除了有无机性粉尘外，通常还要参与少量棉尘。颗粒污染物

4、的构成机理熄灭过程中颗粒物的构成碳粒子的生成熄灭过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常包括由气相反响生成积炭，由液态烃燃料高温分解产生的结焦或煤胞。积碳：气相析出型蒸发的燃料气体在空气缺乏时发生热分解而构成的碳黑，气、液、固燃料都会发生。气体燃料分散熄灭多数工业设备采用更容易发生。机理复杂，有多种假说。预混熄灭、补充足够氧气可防止。颗粒污染物的构成机理熄灭过程中颗粒物的构成碳粒子的生成石油焦或煤胞：残碳型液体燃料油雾滴在被充分氧化之前，被炽热火焰包围或与炽热壁面接触，导致液相裂化，接着发生高温分解，最后出现结焦。由此产生的碳粒叫石油焦，是一种比积炭更硬的物质。多组分重残油的熄灭实验阐明：燃料液

5、滴熄灭的后期，将生成一种称为煤胞的焦粒，并且难以熄灭。煤胞外形为微小空心的球形粒子发泡和固化同时进展而产生，其大小与油滴的直径成正比，普通为10300m。 颗粒污染物的构成机理熄灭过程中颗粒物的构成燃煤烟尘的构成固体燃料熄灭产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的炭粒，飞灰那么主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分，可富集数百至数千倍多种污染元素，有害安康。减少燃煤层气中未燃尽碳粒的主要途径该当是改善熄灭条件，包括燃料和空气的混合，适宜的熄灭温度，以及碳粒在高温区必要的停留时间。不易熄灭又多出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤焦炭褐煤低挥发分烟煤高挥发分烟煤。 颗

6、粒污染物的构成机理熄灭过程中颗粒物的构成燃煤尾气中飞灰的产生 燃煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、熄灭方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运转负荷以及锅炉构造等多种要素有关。灰分越高，含水量越少，那么排尘浓度就越高。 颗粒污染物的构成机理消费和交经过程中粉尘的产生 物料间剪切紧缩呵斥的尘化作用如破碎岩石、筛分物料等诱导空气呵斥的尘化作用 车辆扬尘、砂轮磨光金属下来的细粉尘随其分散、钢凿冲击石块飞溅石粒产生的诱导空气呵斥尘化。 热气流上升呵斥的尘化作用当炼钢电炉、加热炉以及金属浇铸等热产尘设备外表的空气被加热上升时，会带着粉尘一同运动。 颗粒污染物的构成机理消费和交经过程中粉尘的产生 通常，把

7、上述各种使尘粒由静止形状进入空气中浮游的尘化作用称为一次尘化作用，一次尘化作用给于粉尘的能量是缺乏以使粉尘分散飞扬的，它只是呵斥部分地点的空气污染。呵斥粉尘进一步分散，污染环境的主要缘由是二次气流，即由于空气流动或冷热气流对流所构成的气流。二次气流带着部分地点的含尘空气流动，使粉尘分散或迁移。 4.1 粉尘的粒径及其分布粉尘颗粒的粒径粉尘的粒径是指粒子的直径或粒子的大小，是粉尘的根本特征之一。粉尘颗粒大小不同，不仅其物理、化学性质有很大差别，同时对除尘器的除尘机制和性能也有很大影响。假设颗粒为球形，那么可以用其直径作为表示其大小的代表性尺寸。粉尘颗粒的性状多是不规那么的，普通用当量直径或粒子的

8、某一特征长度表征。 投影径a 面积等分径dMMartin：指将颗粒的投影面积二等分的直线长度，与所取的方向有关，通常用于等分线与底边平行的情况。b 定向径dFFeret：尘粒投影面上两平行切线之间的间隔，可取恣意方向，通常取向与底边平行。 c 投影面积直径dAHeywood：与颗粒投影面积相等的圆的直径 d 长径dL，不思索方向的颗粒最长的长度；短径dl，不思索方向的最短长度。 投影径a b c d几何当量径等体积径dv，与颗粒体积一样的某一圆球体直径。 等外表积径dS，与尘粒的外外表积一样的某一圆球的直径。 面子积径，与颗粒的外外表积与体积之比一样的圆球的直径。 周长径，与颗粒投影面L的周长

9、与圆的周长一样的圆直径。 物理当量径斯托克斯Stokes直径ds：与被测颗粒的密度一样，并且在同一种流体中与颗粒终末沉降速度一样的球形颗粒的直径。空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度一样的单位密度p=1g/cm3圆球的直径。 粉尘粒径分布 频率分布 g% 频率密度分布f%m-1筛上累计分布R%筛下累计分布G%当质量累积频率R=G50%时,对应的粒径称为质量中位直径MMD，记作d50。 粉尘粒径分布的表示方法 列表法图示法函数法 4.2 粉尘的物理性质粉尘密度 单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，其单位是kg/m3或g/cm3真密度p：定值，用于研讨尘粒在空气中的运动 堆积密度 b：思索

10、空隙，用于计算存仓或灰斗的容积等 粉尘的比外表积 单位体积或质量粉尘所具有的总外表积称为粉尘的比外表积Sp cm2/cm3。对于平均粒径为dp、空隙率为的外表光滑的球形颗粒，其比外表积定义为 Sp=61-/ dp 粉尘的含水率和润湿性 颗粒的含水率是指颗粒中随含水分质量与颗粒总质量包括干颗粒与水分之比。颗粒的含水率与吸湿性有关，并会影响到颗粒的其他物理性质，如导电性、粘附性、流动性等， 粉尘能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性。分亲水性粉尘如锅炉飞灰、石英粉尘等和疏水性或憎水性粉尘如石墨粉尘、炭黑等相对。粉尘的润湿性除了和粉尘的性质有关外，还与它的粒径、生成条件、含水率、外表粗糙

11、度和荷电性有关。在除尘技术中，粉尘的润湿性是选用除尘设备的主要根据之一。对水泥、熟石灰等粉尘，由于吸水后易构成不溶于水的硬垢，并附着在设备和管道内，因此这类粉尘不宜采用湿式除尘器。 粉尘的荷电性与导电性 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、摩擦、放射、照射、电晕放电以及接触带电体等缘由而带有一定的电荷。粉尘的荷电性与粉尘的化学成分等要素有关。温度升高、比外表积加大及含水率减小都可以使粉尘的荷电性增大。粉尘荷电后将改动其某些物理性质，如凝聚性、附着性和在气体中的稳定性等。粉尘的荷电性与导电性 粉尘的导电性通常用比电阻dcm来表示。比电阻是指电流经过面积为lcm2、厚度为lcm的

12、粉尘时具有的电阻值。粉尘的导电性主要取决于粉尘、气体的温度和成分。在高温200以上时，以容积导电为主；在较低温度100以下时，以外表导电为主。因此，粉尘比电阻与测定时气体的温度、湿度以及粉尘的粒径等条件有关。粉尘的比电阻对电除尘器的任务有很大影响。过低或过高都会使除尘效率下降，最适宜的范围是10451010cm。 粉尘的粘附性 粉尘颗粒相互附着或附着于固体外表上的景象称为粉尘的粘附性。普通情况下，粉尘的粒径小、外形不规那么、外表粗糙、含水率高、润湿性好以及荷电量大时，易产生粘附景象。粉尘的粘附性还与周围介质的性质有关，例如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外表上，粘

13、附力会大大提高。利用粉尘的粘附性可以使粉尘相互凝聚和附着在固体外表上，这有利于粉尘的捕集和防止二次扬尘。但在含尘气体经过的设备或管道中，又会由于粉尘的粘附和堆积，呵斥管道和设备的堵塞。 粉尘的安息角与滑动角 将粉尘经过小孔延续自然堆放在程度面上，堆积锥体的母线与程度面的夹角称为粉尘的安息角或堆积角。是评价粉尘流动性的重要目的。 粉尘粒径越小，安息角就大；粉尘含水率增大，安息角增大；球形粒子或球形系数接近于1的粒子比其他粒子的安息角小；外表光滑的粒子比外表粗糙的粒子安息角小；黏性大的粉尘安息角大。 粉尘的自燃性和爆炸性 粉尘的自燃性是指粉尘在常温下存放的过程中自然发热，此热量经过长时间的积累，到

14、达该粉尘的燃点而引起熄灭的景象。引起粉尘自然发热的主要缘由：氧化热、聚合热、分解热和发酵热自燃重要决议要素是自燃温度点，各种颗粒的自燃温度点相差很大。留意自燃温度较低粉尘，如黄磷、复原铁粉、复原镍粉、烷基铝等。除颗粒构造、理化性质外，还与颗粒存在形状和环境有关。处于悬浮形状的颗粒的自燃温度要比堆积形状粉体的自燃温度高很多。悬浮颗粒的粒径越小、比外表积越大、浓度越高越易自燃。堆积粉体较松散，环境温度较低，通风良好，就不易自燃。粉尘的自燃性和爆炸性 悬浮在空气中的某些粉尘如煤粉等到达一定浓度时，假设在高温、明火、电火花、摩擦、静电、撞击等条件下就会引起爆炸，称这类粉尘为爆炸性粉尘。粉尘爆炸条件：粉

15、尘具有可燃性或氧化性；粉尘到达一定浓度；气体中到达一定氧含量；气体到达一定温度；存在火星、火源或静电。 可以引起可燃混合物爆炸的最低可燃物浓度，称为爆炸极限的下限；最高可燃物浓度，称为爆炸极限的上限。粉尘的粒径越小，那么比外表积越大，其爆炸的危险就越大；粉尘的挥发性越大，爆炸的危险越大；粉尘的湿度越大，爆炸的危险越小。 粉尘的自燃性和爆炸性 对于有爆炸危险或火灾危险的粉尘在进展通风除尘设计时必需求给予充分留意，采取必要的措施。有些粉尘由于能和水发生化学反响，它们与水接触后也会引起自燃或爆炸如镁粉、碳化钙粉等，因此不能用湿法除尘；有些粉尘之间就能发生化学反响，因此它们相互接触或混合时也会引起爆炸

16、如溴与磷、锌粉和镁粉等，在除尘时应留意防爆。 4.3 尘粒在流体中的动力特性尘粒的沉降速度尘粒在管道中的运动特性含尘气流在管道中的流速4.4 除尘安装的性能目的和分类经济目的经济目的主要包括一次性投资和运转费用。一次性投资包括安装的建立费如设备费、施工安装调试费、占地面积或占用空间体积等要素运转费用包括安装运转时的动力耗费、人工、运输、折旧、运用的资金按银行贷款利率计算以及管理、维修费用等在选择运用除尘器时，要对上述目的综合思索。技术目的含尘气体处置量漏风率除尘效率压力损失含尘气体处置量除尘器处置才干重要的目的，普通用工况体积流量表示。m3/s,m3/h留意单位注：设备任务情况，漏风与不漏风情

17、况工况风量换算成规范形状下风量 标况：0273K，1个规范大气压(101325Pa留意温度单位 漏风率 由于加工或操作的缘由，会出现进口气体量与出口气体量不同的景象，这是由于漏风呵斥的，普通用漏风率来表示除尘器的严密程度。 除尘效率 除尘器全效率 % 假设安装不漏风，且进出口形状一样，于是有： 除尘效率 经过率P%经过率是指在同一时间内，穿过除尘器的粒子质量与进入的粒子质量的比 除尘效率 分级效率i表示除尘安装对某一粒径dpi或粒径间隔dp内粉尘的除尘效率。S：质量流量 对于分级效率，一个非常重要的值是分级效率i50，与此值相对应的粒径称为除尘器的分割粒径，普通用dc表示。 分级效率与全除尘效率的关系 由全效率求分级效率由分级效率求全效率多级串联除尘系统总效率 两台串联：多台串联除尘安装的压力损失 含尘气体经过除尘安装后产的压力损失被称为除尘安装的压力降，通常用