第8章 大气污染治理-颗粒污染物治理技术((1))

1、第八章 大气污染治理技术颗粒污染物的控制第八章 大气污染治理技术颗粒污染物的控制1. 净化装置的性能2. 颗粒捕集理论基础3. 机械除尘器4. 过滤式除尘器掌握除尘系统的关键参数，学会计算除尘效率；掌握各类除尘器的工作原理、结构及性能；能够进行简单除尘器的选择和设计。内容提要学习要求第一节 概述颗粒污染物的来源：（1）自然污染源：火山爆发、土壤灰尘、森林火灾等；（2）人为污染源：采矿业的凿岩、爆破，冶金工业的金属冶炼，机械工业的铸造、磨削与焊接，建材工业的原料粉碎、筛分等等。2.颗粒污染物的分类：（1）粉尘：固体粒子 （10 m 落尘；10 m 飘尘）（2）烟：固体粒子的气溶胶 （0.0001

2、1 m）（3）雾：微小液滴 （200 m）一、颗粒污染物的来源及分类空气污染物分为气溶胶（颗粒物）污染物和气态污染物。第一节 概述颗粒污染物的性质和存在状态不同，其净化机理、方法及所选用的装置也各不相同。颗粒物分离方法一般采用物理法，依据气、液、固体粒子物理性质上的差异将其分离。机械法：利用重力、惯性力、离心力分离；常用设备有重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器。过滤法：利用毛细孔过滤特性分离；常用设备有颗粒层过滤器和袋式过滤器。湿式法：利用粒子易被水润湿，凝聚增大而被捕获；常用设备有喷雾塔、填料塔、泡沫除尘塔、文丘里洗涤器等。电除尘：利用荷电性、静电力等分离；常用设备有干式静电除尘器和湿式静电

3、除尘器等。二、颗粒污染物的去除方法及设备三、净化装置的性能评价1、评价净化装置性能的指标技术指标处理气体流量净化效率压力损失经济指标设备费运行费占地面积2、净化装置技术性能的表示方法处理气体流量漏风率3、总净化效率的表示方法总净化效率通过率分级除尘效率分割粒径除尘效率为50的粒径4、多级串联的总净化效率总分级通过率总分级效率总除尘效率利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。适用于分离粒径较大的尘粒。第二节 重力沉降法一 沉降速度1 球形颗粒的自由沉降 在静止流体中光滑球形颗粒作下沉运动时，因受重力作用而产生加速运动，同时所受阻力也逐渐增大。u重力 Fg阻力

4、 Fd浮力 Fb第二节 重力沉降法 经一很短时间后，当阻力F3增大到与颗粒的“重力F1和浮力F2之差”相等时，颗粒作等速下沉运动。 等速沉淀的速度常称沉淀末速度，简称沉速。 流动状态： 层流状态：Re1时， Stokes 式 过渡状态：1Re103 时， Fair式 紊流状态：103Re50m分离，作预除尘器使用 2）临界沉降速度和临界粒径 当t 时，颗粒能从气流中分离出来，临界沉降速度： 能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度 与临界沉降速度对应的颗粒直径为临界直径dmin 当l、u一定，H utcdmin，分离出的颗粒越小，分离效率越高(多层降尘室分离效率高)ddmin：全部沉降ddmin

5、：ututc,此时，颗粒在沉降室内的时间仍然是：则该直径颗粒的沉降高度h为: 假定颗粒在降尘室进口的炉气中均匀分布，则颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室的高度之比：h/H为该直径颗粒的分离质量分率(回收百分率)2、重力沉降室的性能与特点结构简单、造价低、耗能小、便于维护管理；可以处理高温气体，处理最高温度一般为350-550；阻力一般为50130Pa；体积大，除尘效率较低，一般为8090，只能去除粒径大于4050m的颗粒。第三节 惯性除尘沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。一、机理二、惯性除尘器1、结构形式冲击式气流冲

6、击挡板捕集较粗粒子反转式改变气流方向捕集较细粒子冲击式惯性除尘装置a单级型 b多级型反转式惯性除尘装置a 弯管型 b 百叶窗型 c 多层隔板型2、应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集2030m的粗颗粒压力损失1001000Pa二、惯性除尘器第四节 离心力除尘 利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置. 普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成 气流沿器壁和圆筒呈螺旋形向下，朝锥体流动：外涡旋 旋转过程产生的离心力使得颗粒甩向器壁，惯性力消失，依靠入口速度的动量和向下的重力沿壁下落，进入排灰管。 旋转气流在锥体底部转而向

7、上沿轴心旋转，净化气派出：内涡旋 1、旋风除尘器结构及工作原理内旋流和外旋流旋转方向相同；外旋流造成的离心力将颗粒甩向器壁，内旋流的旋转角速度可将细小颗粒向外抛出，也起着分离作用；1、旋风除尘器结构及工作原理a. 直入切向进入式 b. 蜗壳切向进入式 c. 轴向进入式进气方式分 切向进入式轴向进入式 结构形式1、旋风除尘器结构及工作原理回流式多管旋风除尘器 结构形式气流组织分 回流式、直流式、平旋式和旋流式 多管旋风除尘器 由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘器组常见的多管除尘器有回流式和直流式两种 1、旋风除尘器结构及工作原理2、旋风除尘器的性

8、能指标（1）除尘效率C1进口气体含尘浓度C2出口气体含尘浓度总效率不仅决定于气体的含尘量，还取决于含尘的粒度分布。旋风除尘器分级效率曲线 2、旋风除尘器的性能指标（1）除尘效率2、旋风除尘器的性能指标（2）压力损失 P ：局部阻力系数 A：旋风除尘器进口面积 旋风除尘器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8局部阻力系数：旋风除尘器的压力损失相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变 含尘浓度增高，压力降明显下降 操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa （2）压力损失 P 2、旋风除尘器的性能指标（1）二次效应被

9、捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应 临界入口速度3、影响旋风除尘器效率的因素（2）比例尺寸比例变化性能趋向投资趋向压力损失效率增大旋风除尘器直径降低降低提高加长筒体稍有降低提高提高增大入口面积（流量不变）降低降低增大入口面积（速度不变）提高降低降低加长锥体稍有降低提高提高增大锥体的排出孔稍有降低提高或降低减小锥体的排出孔稍有提高提高或降低加长排出管伸入器内的长度提高提高或

10、降低提高增大排气管管径降低降低提高3、影响旋风除尘器效率的因素（3）除尘器下部的严密性在不漏风的情况下进行正常排灰 锁气器 (a)双翻板式 (b)回转式 3、影响旋风除尘器效率的因素（4）烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度（5）操作变量提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善 入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降3、影响旋风除尘器效率的因素选择除尘器的型式 根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征、及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素 根据允许的压力降确定进口气速，或取为 12-25 m/s确定入口截面A，入口宽度

11、b和高度h 确定各部分几何尺寸 4、旋风除尘器的设计第五节 过滤除尘空气过滤器滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物袋式除尘器纤维织物一、定义：使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置二、分类：三、过滤除尘器工作原理1、截留、惯性碰撞2、扩散、电沉积三、过滤除尘器工作原理3、筛分 三、过滤除尘器工作原理四、袋式除尘器采用纤维织物作滤科的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广 除尘效率一般可达99%以上效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用1、概述：含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用

12、下从滤料表面脱落，落人灰斗中粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层四、袋式除尘器2、袋式除尘器工作原理：新鲜滤料的除尘效率较低粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把己附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降 除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰（清灰不应破坏粉尘初层）2、袋式除尘器工作原理：袋式除尘器的分级效率曲线 2、袋式除尘器工作原理：3、袋式除尘器除尘效率的影响因素（1）粉尘负荷（2）过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，

13、也称气布比过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关（1）对滤料的要求容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰 4、袋式除尘器的滤料4、袋式除尘器的滤料（2）滤料种类 按滤料材质分天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、3

14、50-360K以下气体无机纤维主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆合成纤维性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域（2）滤料种类 按滤料结构分滤布（编织物）毛毡工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰4、袋式除尘器的滤料滤料名称直径（m）耐温性能（K）吸水率（）耐酸性耐碱性强度长期最高棉织物（植物短纤维）10203483583688很差稍好1蚕丝（动物长纤维）183533633731622羊毛（动物短纤维）5153533633731015稍好很差0.4尼龙3483583684.04.5稍好好2.5奥纶3984084236好差1.6涤纶（聚脂）4134336.5好差1.6玻璃纤

15、维（用硅酮树脂处理）585234.0好差1芳香族聚酰胺（诺梅克斯）4935334.55.0差好2.5聚四氟乙烯4935230很好很好2.54、袋式除尘器的滤料5、袋式除尘器的清灰 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的常用的清灰方式有三种：（1）机械振动式 （2）逆气流清灰（3）脉冲喷吹清灰（1）机械振动清灰 机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.02.0m/min，压力损失为8001200Pa5、袋式除尘器的清灰 （1）机械振动清灰优点：工作性能稳定，清灰效果较好缺点：滤袋常受机械力作用损坏较快，滤袋检修与更换工作量大清洁气体出口灰斗滤袋清洁气体一侧含尘

16、气体入口固定孔板典型机械振动式布袋除尘器5、袋式除尘器的清灰 （2）逆气流清灰 过滤风速一般为0.52.0m/min，压力损失控制范围10001500Pa 这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况5、袋式除尘器的清灰 （3）脉冲喷吹清灰 利用4一7atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间 （通常为0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s5、袋式除尘器的清灰 （3）脉冲喷吹清灰清洁气体脉冲气体集流箱脉冲管滤袋

17、含尘气体入口隔膜阀管板进气栅板支撑框典型脉冲喷灰式布袋除尘器5、袋式除尘器的清灰 （3）脉冲喷吹清灰 脉冲喷吹耗用压缩空气量脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99%；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠一滤袋总数，条一脉冲周期，min一安全系数，取1.5一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量 5、袋式除尘器的清灰 6、袋式除尘器的选择、设计和应用设计流程选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质相适应选择清灰方式：与滤布相适应计算气布比计算穿透率计算需要的过滤面积和袋室数目提出风机和管道的技术要求经济核算选择与设计 （1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和

18、设备定货的情况等，选定除尘器类型根据含尘气体特性，选择合适的滤料根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等便可初步确定清灰方式6、袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计清灰方式应用气布比主要清灰方式主要滤布种类粉尘粒径密度谷物加工12-14RAF大低石灰石（采石场）6-8PJF大中氧化铅1.5-2SW小高煤飞灰（采暖锅炉）2-3RAW小中煤飞灰（工业锅炉）4-5PJW/F中中水泥（窑炉）2-3RAW中中注：RA空气反吹； PJ脉冲喷吹；S振打清灰；F毡制；W纺织6、袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计滤料的比较 滤料相对费用（US $）温度（）聚酯6275诺梅克斯14400特氟

19、隆45450玻璃纤维布25500Hugglas30500*除玻璃纤维布 (G/C=2:1) 外,假定 G/C=5:1 6、袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计气布比对穿透率的影响某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系6、袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计（2）计算过滤面积 一般情况下的过滤气速归纳如下简易清灰: vF=0.200.75m/min机械振动清灰: vF=1.02.0m/min逆气流反吹清灰: vF=0.52.0m/min脉冲喷吹清灰: vF=2.04.0m/min6、袋式除尘器的选择、设计和应用选择与设计（3）除尘器设计确定滤袋尺寸:直径d和高度l计算每条滤袋面积:a=dl 计算滤袋条数:n=A/a在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组，每组内相邻两滤袋之