环境污染控制工程(大气篇第二讲)

1、第二章 颗粒(kl)污染物控制 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，重点要掌握各类除尘装置的工作原理、性能和结构、适用范围、安全运行等方面的知识，要特别注意对几种高效(o xio)除尘器的结构、选型设计方法及典型的净化工艺流程的学习。共五十四页第一节除尘(chchn)技术基础一、粉尘(fnchn)的性质1、粉尘的粒径和粒径分布 粒径是粉尘的基本特性之一，粉尘颗粒大小不同，它的物理、化学性质也就不同 。共五十四页单一(dny)粒径：代表单个粒子大小（ m） 。平均粒径：代表各种( zhn)不同大小粒子组成的粒子群（ m）。粒

2、径 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。若用粒数表示，称为粒数分布；若以质量表示，称为质量分布；共五十四页 由于质量分布(fnb)更能反映不同粒径粉尘对环境和除尘器性能的影响，所以在除尘技术中多采用质量分布来表示粒径分布。表格(biog)法图形法函数法（较完美）粒径分布的 表示方法共五十四页粉尘(fnchn)的密度：指单位体积粉尘(fnchn)的质量，单位是kg/m3。 粉尘在自然堆积(duj)状态下，颗粒之间和颗粒内部都存在空隙。在自然堆积(duj)状态下单位体积粉尘的质量要比密实状态下小得多。2、粉尘的密度共五十四页堆积(duj)密度：自然堆积(duj)状态下单位体积粉尘

3、的质量，用b表示。真密度：密实状态下单位体积粉尘的质量(zhling)，用p表示。它与粉尘的贮运设备和除尘器灰斗的设计有密切关系。 它对机械式除尘器的工作和效率有较大的影响。共五十四页 对于粒径大，真密度大的粉尘可以选用(xunyng)机械力除尘器，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。 为什么？共五十四页3、安息(nx)角 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面的夹角(ji jio)，也称静止角或堆积角。共五十四页 将粉尘置于光滑的平板上，使该倾斜(qngxi)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。 粉尘的安息角是

4、评价粉尘流动性的重要(zhngyo)指标。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。安息角是确定灰斗锥度和含尘通风管道倾斜角的主要依据。 共五十四页4、粉尘(fnchn)的润湿性 粉尘的润湿性：是指粉尘能否与液体(yt)相互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成两大类。亲水性粉尘：指容易被水润湿的粉尘；如锅炉飞灰、石灰粉尘。 疏水性粉尘：难被水润湿的粉尘；如石墨粉尘、炭黑。 共五十四页5、粉尘(fnchn)的粘附性 粉尘的粘附性：粉尘颗粒相互(xingh)附着或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、含水率高、润湿性好以及荷电量

5、大时，易产生粘附现象。共五十四页 尘粒在液体中的粘附性要比在气体(qt)中弱得多；在粗糙或粘性物质的固体表面上，粘附力会大大提高。这是为什么？共五十四页 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，这有利于粉尘的捕集和避免二次扬尘。但在含尘气体通过的设备或管道中，又会因为(yn wi)粉尘的粘附和堆积，造成管道和设备的堵塞。共五十四页6、粉尘(fnchn)的荷电性 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、磨擦、放射、照射(zhosh)、电晕放电以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粉尘的荷电性增大。粉尘荷电后将改变其某些

6、物理性质，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。共五十四页7、粉尘(fnchn)的比电阻 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1cm2、厚度为1cm的粉尘时具有(jyu)的电阻值，单位是.cm。 粉尘的导电性主要取决于粉尘和气体的温度和成分。 共五十四页8、粉尘(fnchn)的爆炸性 粉尘的爆炸性是指悬浮在空气中的某些(mu xi)粉尘（如煤粉等）达到一定浓度时，若在高温、明火、电火花、磨擦、撞击等条件下就会引起爆炸的性质。 这类粉尘为爆炸性粉尘。共五十四页 具有爆炸危险(wixin)的粉尘只有浓度在一定的范围内才能发生爆炸，这个爆

7、炸范围的最低浓度叫做爆炸下限。 粉尘的粒径越小，比表面越大，粉尘和空气的湿度(shd)越小，爆炸的危险越大。共五十四页 有些粉尘与水接触后也会引起自燃(z rn)或爆炸，不能用湿法除尘，如镁粉、碳化钙粉等。 有些粉尘互相接触或混合时也会引起爆炸，在除尘(chchn)时应注意防爆，如溴与磷、锌粉和镁粉等。共五十四页二、除尘(chchn)装置的性能指标 技术指标主要(zhyo)包括含尘气体处理量、净化效率和压力损失等。 一般采用技术指标和经济指标来评价除尘器的优劣。 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。共五十四页 含尘气体处理量是衡量除尘器处理气体能力的指标，一般用气体的体积

8、流量(liling)来表示。由于装置漏气等原因，造成(zo chn)除尘器的进出口气体流量不同。可用二者的平均值表示除尘器的气体处理量。 1、含尘气体处理量共五十四页式中： Q1-除尘器入口气体标准状态下的体积流量，m3/s； Q2-除尘器出口(ch ku)气体标准状态下的体积流量，m3/s； Q-除尘器处理气体标准状态下的体积流量，m3/s。 共五十四页 若进出口气体不是(b shi)在标准状态（T=272K，P=101.3103Pa），可用下式将其换算为标准状态下的体积流量。共五十四页式中:Q0,T0,P0-标准状态下的流量（m3/s）、温度(wnd)（K）、压力（Pa）； Q,T,P-操

9、作状态下的流量（m3/s）、温度（K）、压力（Pa）；共五十四页 除尘(chchn)效率是表示除尘(chchn)器性能的重要技术指标。2、除尘(chchn)效率 除尘效率分为总效率和分级效率两种表示方法。 共五十四页 除尘器的总效率：是指在同一时间内被除尘装置捕集的粉尘(fnchn)质量占进入除尘装置的粉尘(fnchn)质量的百分数，常用表示。共五十四页假定：Q1-进口的气体流量（m3/s）,粉尘流入量为G1(g/s)，气体含尘浓度C1(g/m3);Q2-出口(ch ku)的气体流量（m3/s）,粉尘流出量为G2(g/s)，气体含尘浓度C2(g/m3);G3-除尘装置捕集的粉尘(g/s)。共五

10、十四页 根据除尘效率的定义(dngy)，除尘效率可用下式表示： 共五十四页由于(yuy)G3=G1-G2，G1=Q1C1，G2=Q2C2， 因此有： 共五十四页若装置(zhungzh)不漏风，Q1=Q2，于是有： 共五十四页（1）总效率(xio l) 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，用一种除尘装置往往不能满足除尘效率的要求。可将两种或多种不同类型的除尘器串联起来(q li)使用，形成两级或多级除尘系统。共五十四页 若两台除尘(chchn)装置串联使用时，1和2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： 1-2=1-（1-1）（1-2）共五十四页当几

11、台除尘(chchn)装置串联使用时1-n=1-（1-1）（1-2）(1-3). （1-n）共五十四页 例 有一两级除尘系统，除尘效率分别为60%和85%，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效率和排放浓度。净化后的粉尘浓度是否达到(d do)国家规定的排放标准？（国标为200mg/m3）共五十四页解：该系统(xtng)的总效率为 1-2=1-（1-1）（1-2） =1-（1-0.6）（1-0.85） =0.94共五十四页 根据式 ，经两级除尘后，从第二级除尘器排入大气(dq)的气体含尘浓度为: C2=C1（1-1-2） =3000（1-0.94）=180(mg/m3)共五

12、十四页 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到国家(guji)规定的排放标准。 共五十四页（2）分级(fn j)效率 除尘(chchn)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(chchn)效率，用i表示。共五十四页 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(rnt)健康危害较大的细微粉尘的捕集能力。分级效率(xio l)可以用质量法或浓度法表示。 共五十四页质量分级效率用i表示(biosh)，可用下式计算：式中：G1、G3-分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘量，kg/h；gd1,gd2-分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘中

13、，粒径为d的粉尘质量分数，%；i-质量法表示的分级效率。 共五十四页浓度分级(fn j)效率用d表示，可用下式计算：共五十四页如果除尘(chchn)装置不漏风，Q1=Q2，则上式可简化为：共五十四页式中：Q1、Q2-分别为除尘器进口和出口风量，m3/h； gd1,gd2-分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘中，粒径为d的粉尘质量分数(fnsh)，%； C1、C2-分别为除尘器进口和出口气体的含尘浓度，g/m3。共五十四页 对某一除尘装置，如果进口含尘气体中粉尘的粒径分布gdi 和它的分级效率di，则可由下式计算除尘装置的除尘效率。 式中：gdi-除尘器进口中粒径为di的粉尘的质量(zhling

14、)分数，%；di-粒径为di的粉尘的分级效率。 共五十四页例 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(fnbi)为3.210-3kg/m3和4.810-4kg/m3，除尘器进口和出口粉尘的粒径分布如下：粉尘的粒径d/m0-55-1010-2020-4040质量分数/%除尘器进口2010152035除尘器出口78147.40.60共五十四页计算该除尘器的分级(fn j)效率和除尘效率。解：（1）计算(j sun)除尘器的分级效率，根据式dp=05m粉尘dp=510m粉尘共五十四页dp=510m粉尘(fnchn)dp=510m粉尘(fnchn) 40=100% dp40m

15、粉尘共五十四页(2)计算(j sun)除尘器的除尘效率=(200.415+100.79+150.925+ 200.9955+351）/100=85%共五十四页3、除尘装置的压力(yl)损失 压力损失是指含尘气体(qt)经过除尘装置后会产生压力降。 压力损失常用净化装置进出口气流的全压差表示，单位是Pa。 压力损失的大上除了与装置的结构形式有关之外，还与流体的流速有关。 共五十四页两者之间的关系(gun x)是： 式中：P-除尘(chchn)装置的压力损失，Pa；-净化装置的阻力系数；-气体的密度，kg/m3； u1-装置进口气体流速，m/s 共五十四页 除尘装置的压力(yl)损失是一项重要的经

16、济技术指标。装置的压力(yl)损失大，动力消耗也大，通风机的设备费用和运行费用就高。通常，除尘装置的压力(yl)损失一般控制在2000Pa以下。 共五十四页作业(zuy)1、有一两级除尘系统，第一级为旋风除尘器，第二级为电除尘器，用于处理起始含尘浓度为12g/m3游离二氧化硅含量10%以上的粉尘。已知旋风除尘器的效率为90%，若达到国家规定的排放标准(biozhn)，选用的电除尘器的效率至少应是多少？共五十四页作业(zuy)2、有一两级除尘系统用来处理含石棉粉尘的气体。已知含尘气体流量为2.5m3/s，工艺设备的产尘量为22.5g/s，各级除尘效率分别(fnbi)为83%和95%。（1）计算该除尘系统总除尘效率和粉尘排放量，粉尘排放浓度是否达标？（2）若仅使用第一级除尘，粉尘排放浓度是否达标？共五十四页本课到此结束谢谢(xi xie)同学们共五十四页内容摘要第二章 颗粒污染物控制。它与粉尘的贮运设备和除尘器灰斗的设计有密切关系。