污染防治技术与清洁生产

污染防治技术与清洁生产主要内容一、环境保护政策法规和标准二、“十二五”期间污染防治思路及重点领域方向三、除尘技术与发展四、节能与余热利用五、烟气脱硫脱硝技术六、清洁生产七、水污染处理处置技术八、污染物排放总量控制与污染防治对策前言清洁能源、节能环保、新一代信息技术、生物医药、高端装备制造等一批战略性新兴产业快速发展。产品质量整体水平不断提高。扎实推进节能减排和生态环境保护。五年累计，共淘汰落后炼铁产能1.17亿吨、炼钢产能7800万吨、水泥产能7.75亿吨；新增城市污水日处理能力4600万吨；单位国内生产总值能耗下降17.2%，化学需氧量、二氧化硫排放总量分别下降15.7%和17.5%。修订环境空气质量标准，增加细颗粒物PM2.5等监测指标。推进天然林保护、退耕还林、防沙治沙等重点生态工程建设，五年累计完成造林2953万公顷，治理沙漠化、石漠化土地1196万公顷，综合治理水土流失面积24.6万平方公里，整治国土面积18万平方公里。要顺应人民群众对美好生活环境的期待，大力加强生态文明建设和环境保护。生态环境关系人民福祉，关乎子孙后代和民族未来。要坚持节约资源和保护环境的基本国策，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展。大力推进能源资源节约和循环利用，重点抓好工业、交通、建筑、公共机构等领域节能，控制能源消费总量，降低能耗、物耗和二氧化碳排放强度。要加快调整经济结构和布局，抓紧完善标准、制度和法规体系，采取切实的防治污染措施，促进生产方式和生活方式的转变，下决心解决好关系群众切身利益的大气、水、土壤等突出环境污染问题，改善环境质量，维护人民健康，用实际行动让人民看到希望。一、环境保护政策法规和标准1、法律《中华人民共和国宪法》第九条矿藏、水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂等自然资源，都属于国家所有，即全民所有；由法律规定属于集体所有的森林和山岭、草原、荒地、滩涂除外。国家保障自然资源的合理利用，保护珍贵的动物和植物。禁止任何组织或者个人用任何手段侵占或者破坏自然资源。

第十条城市的土地属于国家所有。农村和城市郊区的土地，除由法律规定属于国家所有的以外，属于集体所有；宅基地和自留地、自留山，也属于集体所有。任何组织或者个人不得侵占、买卖、出租或者以其他形式非法转让土地。一切使用土地的组织和个人必须合理地利用土地。第二十二条国家发展为人民服务、为社会主义服务的文学艺术事业、新闻广播电视事业、出版发行事业、图书馆博物馆文化馆和其他文化事业，开展群众性的文化活动。国家保护名胜古迹、珍贵文物和其他重要历史文化遗产。第二十六条国家保护和改善生活环境和生态环境，防治污染和其他公害。国家组织和鼓励植树造林，保护林木。一、环境保护政策法规和标准《中华人民共和国刑法》第六节破坏环境资源保护罪第三百三十八条违反国家规定，排放、倾倒或者处置有放射性的废物、含传染病病原体的废物、有毒物质或者其他有害物质，严重污染环境的，处三年以下有期徒刑或者拘役，并处或者单处罚金；后果特别严重的，处三年以上七年以下有期徒刑，并处罚金。第三百三十九条违反国家规定，将境外的固体废物进境倾倒、堆放、处置的，处五年以下有期徒刑或者拘役，并处罚金；造成重大环境污染事故，致使公私财产遭受重大损失或者严重危害人体健康的，处五年以上十年以下有期徒刑，并处罚金；后果特别严重的，处十年以上有期徒刑，并处罚金。

未经国务院有关主管部门许可，擅自进口固体废物用作原料，造成重大环境污染事故，致使公私财产遭受重大损失或者严重危害人体健康的，处五年以下有期徒刑或者拘役，并处罚金；后果特别严重的，处五年以上十年以下有期徒刑，并处罚金。

以原料利用为名，进口不能用作原料的固体废物的，依照本法第一百五十五条的规定定罪处罚。第三百四十条违反保护水产资源法规，在禁渔区、禁渔期或者使用禁用的工具、方法捕捞水产品，情节严重的，处三年以下有期徒刑、拘役、管制或者罚金。第三百四十一条非法猎捕、杀害国家重点保护的珍贵、濒危野生动物的，或者非法收购、运输、出售国家重点保护的珍贵、濒危野生动物及其制品的，处五年以下有期徒刑或者拘役，并处罚金；情节严重的，处五年以上十年以下有期徒刑，并处罚金；情节特别严重的，处十年以上有期徒刑，并处罚金或者没收财产。

违反狩猎法规，在禁猎区、禁猎期或者使用禁用的工具、方法进行狩猎，破坏野生动物资源，情节严重的，处三年以下有期徒刑、拘役、管制或者罚金。

一、环境保护政策法规和标准《中华人民共和国刑法》第三百四十二条违反土地管理法规，非法占用耕地改作他用，数量较大，造成耕地大量毁坏的，处五年以下有期徒刑或者拘役，并处或者单处罚金。第三百四十三条违反矿产资源法的规定，未取得采矿许可证擅自采矿，擅自进入国家规划矿区、对国民经济具有重要价值的矿区和他人矿区范围采矿，或者擅自开采国家规定实行保护性开采的特定矿种，情节严重的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处或者单处罚金；情节特别严重的，处三年以上七年以下有期徒刑，并处罚金。

违反矿产资源法的规定，采取破坏性的开采方法开采矿产资源，造成矿产资源严重破坏的，处五年以下有期徒刑或者拘役，并处罚金。第三百四十四条违反森林法的规定，非法采伐、毁坏珍贵树木的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处罚金；情节严重的，处三年以上七年以下有期徒刑，并处罚金。第三百四十五条盗伐森林或者其他林木，数量较大的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处或者单处罚金；数量巨大的，处三年以上七年以下有期徒刑，并处罚金；数量特别巨大的，处七年以上有期徒刑，并处罚金。

违反森林法的规定，滥伐森林或者其他林木，数量较大的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处或者单处罚金；数量巨大的，处三年以上七年以下有期徒刑，并处罚金。

以牟利为目的，在林区非法收购明知是盗伐、滥伐的林木，情节严重的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处或者单处罚金；情节特别严重的，处三年以上七年以下有期徒刑，并处罚金。

盗伐、滥伐国家级自然保护区内的森林或者其他林木的，从重处罚。第三百四十六条单位犯本节第三百三十八条至第三百四十五条规定之罪的，对单位判处罚金，并对其直接负责的主管人员和其他直接责任人员，依照本节各该条的规定处罚。一、环境保护政策法规和标准《中华人民共和国海洋环境保护法》（1982年8月23日）《中华人民共和国森林法》（1984年9月20日，1998年修订）《中华人民共和国矿产资源法》（1986年3月19日，1996年修正）《中华人民共和国土地管理法》（1986年6月25日，1998年修正）《中华人民共和国野生动物保护法》（1988年11月8日）《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月26日）《中华人民共和国水土保持法》（1991年6月29日）《中华人民共和国煤炭法》（1996年8月30日）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（1996年10月29日）《中华人民共和国大气污染防治法》（2000年4月29日）

《中华人民共和国清洁生产促进法》（2002年6月29日）

《中华人民共和国水法》（2002年10月1日）

一、环境保护政策法规和标准中华人民共和国环境影响评价法[2002-10-28]中华人民共和国草原法[2002-12-28]中华人民共和国放射性污染防治法[2003-06-28]中华人民共和国行政许可法[2003-08-27]中华人民共和国防沙治沙法[2003-12-03]中华人民共和国固体废物污染环境防治法[2004-12-29]中华人民共和国可再生能源法[2005-02-28]中华人民共和国节约能源法[2007-10-30]中华人民共和国城乡规划法[2007-10-31]中华人民共和国水污染防治法[2008-02-29]中华人民共和国循环经济促进法[2008-09-01]中华人民共和国行政强制法[2011-07-01]一、环境保护政策法规和标准2、法规（1）行政法规（2）国务院发布的规范性文件3、环境保护标准水环境保护标准大气环境保护标准环境噪声与振动标准土壤环境保护标准固体废物环境标准核辐射与电磁辐射环境保护标准生态环境保护标准二、“十二五”期间污染防治思路及重点领域方向1、污染防治思路推进环境保护事业的科学发展，加快资源节约型、环境友好型社会建设2、重点领域方向以解决饮用水不安全和空气、土壤污染等损害群众健康的突出环境问题为重点，加强水、大气、面源污染等综合治理，明显改善生态环境质量。（一）颗粒污染物成因1、颗粒污染物的来源2、颗粒污染物的分类（进入大气的途径）①自然性颗粒污染物；②生活性颗粒污染物；③生产性颗粒污染物。3、固体颗粒物的成分4、颗粒污染物的形成机理三、除尘技术与发展4、颗粒污染物的形成机理（1）燃烧过程中颗粒物的形成①碳粒子的生成燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常由气相反应生成积炭，由液态烃燃料高温分解产生的那些粒子都是结焦或煤胞。

②燃煤烟尘的形成

固体燃料燃烧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，飞灰则主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分。飞灰中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn、Cl、Br、S，均属污染元素，有害健康。煤粉燃烧时，如果燃烧不够理想，甚至很差，煤不但燃烧不好，而且在高温下发生热解。③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、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等多种因素有关。

燃烧方式对烟尘颗粒分布影响也很大。

在理想条件下，是否容易形成黑烟，与煤的种类和质量有很大关系。易于燃烧又少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。即烟煤最易形成黑烟

煤质（灰分和水分含量以及颗粒大小）对排尘浓度也有较大影响。一般灰分越高，含水量越少，则排尘浓度就越高。（2）生产和交通过程中粉尘的产生

①物料间剪切压缩造成的尘化作用

②诱导空气造成的尘化作用

③热气流上升造成的尘化作用1、粉尘颗粒的粒径

2、粉尘粒径分布

3、粉尘的密度

4、粉尘的安息角与滑动角

5、粉尘的比表面积

6、粉尘的含水率和润湿性

7、粉尘的荷电性与导电性（比电阻）

8、粉尘的粘附性

9、粉尘的自燃性和爆炸性（二）颗粒污染物成因粉尘粒径

粒径的定义

单一粒径(代表单个颗粒大小)

投影径

几何当量径（取颗粒的某一几何量相同时的球形颗粒的直径）

物理当量径（取颗粒的某一物理量相同时的球形颗粒的直径）颗粒在显微镜下观察到的粒径等投影面积径dA等体积径dV等表面积径dS自由沉降径dt空气动力径da颗粒的体积表面积平均径de斯托克斯径dst分割粒径dc50

平均粒径（代表由不同大小的粒径组成的粒子群）长度平均径面积长度平均径体面积平均径质量平均径表面积平均径体积平均径中位径众径粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，亦称粒子的分散度。

频数分布个数分布表面积分布质量分布

粒径分布

粒径分布的表示方法粒径在dp至dp

＋△dp之间的粒子质量占粒子群总质量的百分数。

筛上累计分布R

大于某一粒径dp的粒子质量占粒子群总质量的百分数。

筛下累计分布DD=1-R

中位径(d50):当R=D=50%时所对应的直径.在除尘技术中,使用筛上分布R比使用频度分布更方便,所以在一些国家的粉尘标准中多用R表示粒径分布.

粒径分布函数筛上累计分布的粒径分布函数表达式：罗辛-拉姆勒分布式正态分布式对数正态分布式三、除尘装置的性能指标和分类除尘器的性能指标主要表现在以下几个方面：

1.含尘气体处理量:是衡量除尘器处理能力重要的指标，一般用工况体积流量表示，即除尘器入口风量加上设备漏风量。针对具体行业要参照行业的设计规范。当工况风量换算成标准状态下风量时，方法如下：

Q0、T0、P0——标准状态下的流量（m3／s）、温度（K）、绝对压力（Pa）；

Q、T、P——工况状态下的流量（m3／s）、温度（K）、绝对压力（Pa）。（三）

除尘器的性能指标和分类2漏风率

由于加工或操作的原因，会出现进口气体量与出口气

体量不同的现象，这是由于漏风造成的，一般用漏风

率δ来表示除尘器的严密程度。

计算公式如下：

δ=×100%

式中δ——漏风率，%；

Q1

、Q2——进口气体量与出口气体量的流量，m3／s。3除尘效率

除尘效率是表示除尘器净化性能的重要技术指示。

（1）除尘器全效率（%）

全效率是指在同一时间内除尘器捕集的粉尘质量占进入除尘

器的粉尘质量的百分数，用η表示。若除尘器进、出口的气

体流量分别为Q1、Q2（m3/s），粉尘流入量分别为G1、G2

（g/s），气体含尘浓度分别为C1、C2（g/m3）。

根据除尘效率的定义，除尘效率表示式为：

若装置不漏风，，于是有：（2）通过率P（%）

通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，一般用P（%）表示。

例如，除尘器Ⅰ的效率=99.0%时，则P=1.0%

（3）分级效率

为了表示除尘效率与粉尘粒径的关系，提出分级效率的念。

分级效率ηi表示除尘装置对某一粒径dpi或粒径间隔dp内粉尘的除尘效率。若设除尘器进口、出口和捕集的dpi颗粒质量流量分别为

S1i、S2i和S3i，则该除尘器对dpi颗粒的为：

对于分级效率，一个非常重要的值是分级效率ηi＝50％与

此值相对应的粒径称为除尘器的分割粒径，一般用dc表示。

割粒径dc在讨论除尘器性能时经常用到。

(4)分级效率与全除尘效率之间的关系

①由全效率求分级效率

在除尘器测试中，只要测出除尘器进口和出口的粉尘浓度C1和C2，就可以计算出全除尘效率η。如果要求出各粒级的分级效率，就必需同时测出除尘器进口、出口和捕集的粉尘的质量频率g1i、g2i、g3i中任意两组数据。由质量频率定义式和分级频率定义式分级效率：

，，

或

＝1－（1－η）g2i/g1i

或

ηi＝

可以根据实际测定的数据分别选取上面公式计算分级除尘效率。②由分级效率求全效率

在设备设计计算中，常常遇到根据某种除尘器净化某类粉尘的分级效率数据和某粉尘的粒径分布数据，计算所设计的除尘器净化该粉尘所能达到的全效率。

若分级效率以函数形式给出，进口粉尘粒径分布以累积分布函数形式或频度函数形式给出，则全效率可按积分式计算：

为求出上式积分值，可用解析法或图解法。若ηi和Gi（或q1）皆以显函数形式给出，可求得精确积分值，否则只能用图解法或数值近似法求值。

如果已知粉尘的粒径分布和各自粒径范围的分级效率，则可由下式计算除尘装置的平均除尘效率。

式中g1i——除尘器进口粉尘的粒径分布（频率分布），%；

ηi——粒径为di的粉尘的分级效率，%。（5）多级串联除尘系统总效率

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。此时，可将两种或多种不同类型的除尘器串联起来使

用，形成两级或多级除尘系统。

当两台除尘装置串联使用时，1和2分别表示第一级和第

二级除尘器的除尘效率，则除尘系统的总效率为

=1-(1-1)(1-

2)

当多台（n台）除尘装置串联使用时

=1-(1-1)(1-2)(1-3)…(1-n)

4除尘装置的压力损失

含尘气体经过除尘装置后产的压力损失被称为除尘装置的压力降，通常用△P表示，它代表含尘气体或烟气经过除尘装置所消耗能量大小的一个主要指标。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。压力损失的大小除了与装置的结构形式有关之外，还与流体的流速有关。两者之间的关系是

式中ζ——除尘装置的压力降（阻力）系数，它与除尘装

置的型式、尺寸及烟气的运动状态有关，可根

据实验和经验公式来确定；

v1——装置进口烟气的流速，m／s；

ρ——烟气的密度，kg／m3。

除尘器的分类

（一）静电除尘器

（二）过滤式除尘器

（三）机械式除尘器

（四）湿式除尘器1、静电除尘器的工作原理

静电除尘器除尘的除尘过程主要包括四个阶段：

a.气体的电离；

b.粉尘获得离子而荷电；

c.荷电粉尘向电极移动；

d.将电极上的粉尘清除到灰斗中去。

（一）静电除尘器3静电除尘器的基本结构与分类

（1）静电除尘器的基本结构与主要部件

（2）静电除尘器的基本结构

主要有除尘器本体、供电装置和附属设备组成。

除尘器的本体包括:

电晕极

集尘极

清灰装置

气流分布装置

灰斗等。

（3）静电除尘器的分类

静电除尘器型式多种多样。根据收尘极和放电极在电除尘

器内的配置不同可分为单区和双区电除尘器

①单区式

在单区电除尘器里，尘粒的荷电和捕集是在同一个电场

中进行。在工业除尘及烟气净化中，

这种单区电除尘器应用最为广泛。单区式又分为：

a.按烟气在电场中的流动方向分为立式和卧式电除尘器。

b.按清灰方式，可分为干式和湿式电除尘器。

c.按电极形状可分为板式、管式和棒式电除尘器。

d.按电极距离的大小分常规电除尘器和宽间距电除尘器。

②双区式4、电除尘器除尘效率的主要影响因素

影响电除尘器除尘效率的因素很多，大体归纳为以下三个方面：烟尘（气）性质、设备状况、操作条件。

具体讲有以下6项：

（1）粉尘比电阻对除尘效率影响

（2）电场风速对除尘效率影响

（3）气体的温度和湿度对除尘效率影响

（4）含尘浓度对除尘效率影响

（5）电除尘器供电质量对除尘效率影响

（6）其他因素的影响5、电除尘器的效率计算和选型计算

（1）电除尘器的除尘效率计算一般采用德意希（Dertsch）公式。其作用表现在三个方面：

①已知对除尘器的效率要求、粉尘的有效驱进速度和处理风量，计算除尘器的收尘面积；

②对于运行中的电除尘器，已知除尘器的除尘效率、收尘面积和运行风量，来获得粉尘的有效驱进速度，为其他类似项目的电除尘器选型提供技术参数；

③对于运行中的电除尘器，已知除尘器的收尘面积、有效驱进速度和运行风量的变化，对电除尘器的运行效率重新进行估算。德意希方程为：

式中C1——电除尘器进口含尘气体浓度g/m3；

C2——电防尘器出口含尘气体浓度，g/m3；

A——集尘极总面积，m2；

Q——含尘气体流量，m3／s；

ω——尘粒的有效驱进速度，m／s。

该公式概括了除尘效率与集尘极面积、气体流量和

颗粒驱进速度之间的关系。

（2）电除尘器的选型计算

电除尘器的选择和设计一般采用经验公式类比方法。对于给定的设计，这些参数取决于粒子和烟气性质、需处理烟气量和要求的除尘效率。1袋式除尘器的工作原理

袋式除尘器（袋式收尘器）是采用过滤技术，将棉、毛、合成纤维或人造纤维等织物作为滤料编织成滤袋，对含尘气体进行过滤的除尘装置。P523图3-1-29是除尘原理示意图。

当含尘气体通过洁净的滤袋时，

大部分微细粉尘会随着气流从滤

袋的网孔中通过，而粗大的尘粒

被阻留。随着布袋上截流粉尘的

加厚，细小的颗粒也被纤维捕获，

在网孔中产生“架桥”现象。随着

含尘气体不断通过滤袋，“架桥”

现象不断加强，一段时间后，滤

袋表面积聚成一层粉尘，称为粉

尘初层。在以后的除尘过程中，

粉尘初层便成了滤袋的主要过滤

层，滤布主要起着支撑骨架的作

用。2袋式除尘器的主要特点

袋式除尘器属于过滤式除尘器，主要优点有：

（1）除尘效率高，对微细粒子可达99％以上；

（2）适应性强，对各类性质的粉尘都有很高的除尘效率，如高比电阻粉尘和高浓度粉尘等；

（3）处理风量范围广，对于小风量和大风量均可处理；

（4）结构简单，操作方便，占地面积小；

（5）捕集的干尘粒便于回收利用，没有水污染及污泥处理等问题。

主要缺点是：

（1）受温度的限制。高温滤料的工作温度一般不超过260℃；

（2）袋式除尘器不宜用于含油、含水和高湿度的气体净化，否则会导致滤袋污染、堵塞或结露；

（3）阻力较高。一般除尘器的阻力为900～1500Pa。3袋式除尘器分类

（1）按清灰方式分类

①.机械振打式②.逆气流清灰式③.脉冲喷吹式

④.气环反吹式⑤.复合清灰式。

（2）按滤袋形状分类

①.圆袋②.扁袋

（3）按滤尘方向分类

①.外滤式②.内滤式

（4）按进气口位置分类

①.上进风②.下进风

4、袋式除尘器基本结构

典型的袋式除尘器由尘气室、净气

室、滤袋、清灰装置、卸灰装置五

部分组成。根据清灰方法的不同，

常见的典型结构有以下几种：

（1）脉冲喷吹袋式除尘器

脉冲喷吹袋式除尘器主要由上箱体、中

箱体、下箱体、喷吹装置几部分组成。

1—排气口；2—上部箱体；3—喷射管；4—文氏管；

5—控制器；6—气包；7—控制阀；8—脉冲阀；

9—进气口；10—滤袋；11—框架；12—中部箱体；

13—灰斗；14—排灰阀

图3-1-35气箱式脉冲除尘器（2）分室反吹袋式除尘器

分室反吹袋式除尘器的滤袋室通常划分为若干个分室，每个

分室都由过滤室、灰斗、进气管、排气管、反吹风管、切换

阀门组成。

分室反吹袋式除尘

器分为吸入式和压入式两种。

除尘器通常都采用内滤式，

按其清灰方法不同，可分为

以下两种形式：

①正压循环烟气反吹风除尘器

②负压大气反吹风清灰除尘器

（3）滤筒式除尘器

滤筒式除尘器是脉冲袋式

除尘器的一种。其特点是

将薄型挺括的滤料褶皱后

作成圆形滤筒，将这种星

形多褶形滤筒代替脉冲除

尘器中的滤袋及框架作为

除尘元件，进行气固分离，

达到除尘净化目的。

滤筒式过滤除尘器的过

滤方式为外滤式。滤筒滤

材有滤纸、涤纶、丙纶等。（4）机械回转反吹袋式除尘器

机械回转反吹袋式除尘器由圆形筒箱和圆锥灰斗两大

部分组成，圆筒

形箱体又被花板

分成两部分，上

部分为净气室，

其中设有清灰装

置，下部为装有

滤袋的过滤室。

1－减速结构2－出风口3－上盖4－上箱体5－反吹回转臂

6－中箱体7－进风口8－U形管9－扁布袋10－灰斗11－支架

12－反吹风机13－排灰装置（5）低压回转脉冲袋式除尘器

低压回转脉冲袋式除尘器采用的回转式脉冲清灰，从原理上属低压喷吹清灰，在喷吹管旋转过程中随机地对滤袋进行喷吹清灰，一个滤

袋单元仅需要一个脉冲阀。

每个过滤单元设有一套回

转清灰装置。

在停机维修期间，回转

喷吹管可用手自动转动，

更换滤袋更方便。6、除尘效率和过滤阻力的主要影响因素

影响袋式除尘器效率和阻力的因素包括过滤风速、压力损失、粉尘特性、滤料的特性、清灰方式、运行维护管理等。（1）过滤风速（气布比）的影响过滤风速是指气体通过滤布时的平均速度，其计算公式为式中uf——过滤风速，m3/（m2·min）；

Q——气体的体积流量，m3/h；

A——过滤面积，m2。过滤风速的选择与粉尘性质、含尘浓度、清灰方式、滤料特性、除尘效率和运行阻力等因素有关。过滤风速是一个工程经验数据。（2）压力损失的影响

压力损失不仅决定除尘器的能量消耗，同时也决定

装置的除尘效率和清灰制度。

①袋式除尘器的压力损失

压力损失包括：除尘器结构阻力及滤料压力损失两

部分。

②过滤阻力的计算

滤料的压力损失△P是由清洁滤料的压力损失△Pf和

堆积粉尘层的压力损失Pd组成的，即

P＝Pf＋Pd

（3-1-68）

过滤阻力与过滤风速、粉尘浓度、气体粘度、过滤

时间、粉尘形状和粒径等因素有关。（3）粉尘特性的影响

粉尘粒径直接影响袋式除尘器的效率。对于1μm以上的尘粒，通常粒径越小，除尘效率越低，阻力越大。小于1μm的尘粒中，以0.2～0.4μm尘粒的除尘效率最低，无论对清洁滤料或积尘滤料都有类似情况。这是因为对

这一粒径范围内的尘粒而言，几种捕集粉尘的效应都处于低值区域。

尘粒携带电荷可提高净化效率。利用这一特性，在捕集微细粒子时可以预先使粉尘荷电，荷电后的滤饼呈多孔疏松结构，降低运行阻力。（4）滤料特性的影响

滤料的结构类型和表面的处理状况对除尘效率有显

著影响。在一般情况下，机织布滤料的除尘效率较

低，针刺毡滤料有较高的除尘效率；具有表面过滤的

滤料净化效率很高；机织滤料主要是靠滤料上的滤饼

起滤尘作用，新滤料使用时滤饼尚未形成，除尘效率

和阻力较低，而滤料主要是起形成滤饼和支撑作用，

对于针刺毡这种影响较小；针刺毡滤料单位面积重量

越大，滤料越厚，净化效率越高，运行阻力越大。

（5）清灰方式的影响

脉冲清灰方式清灰力强，清灰较彻底，清灰后滤饼

的厚度较薄，因此相对于其他清灰方式，其过滤阻力

较低。6、滤料的分类及其选择原则

（1）滤料的分类

①.按制作方法分类

a.织造滤料

b.非织造滤料

c.热塑成形滤料

d.多孔陶瓷滤料

e.纸质滤料

f.复合滤料

g.防静电滤料

②.按滤料材质分类

a.天然纤维滤料。如植物纤维、动物纤维、矿物纤维滤料。

b.人工纤维滤料。如人造纤维、合成纤维、无机纤维滤料。（2）滤料的选择原则

①根据含尘气体的特性选用滤料

a.含尘气体的温度

b.含尘气体的湿度

c.含尘气体的腐蚀性

d.含尘气体的可燃性和爆炸性

②根据粉尘的性质选用滤料

a.粉尘的形状和粒径分布

b.粉尘的附着性和凝聚性

d.粉尘的琢磨性

e.粉尘的可燃性和爆炸性

③根据除尘器的清灰方式选用滤料

a、机械振动类袋式除尘器

b、负压分室反吹类袋式除尘器

c、喷嘴反吹类袋式除尘器

d、脉冲喷吹类袋式除尘器

④根据其他特殊要求选用滤料

a.高浓度工艺收尘

b.高标准排放和具有净化要求的场合

c.具有稳定低阻运行的场合

d.含油雾等粘性微尘气体的处理1、机械式除尘器的分类

（1）重力除尘器

（2）惯性除尘器

（3）旋风除尘器

2、机械式除尘装置的特点

(1)结构简单、造价低廉、使用和维护方便；

(2)能处理粒子浓度高的气体，处理气量较大;

(3)能适应高温烟气的处理；

(4)除尘效率不高，一般用于多级除尘系统的

预除尘或火星捕集。（三）机械式除尘器3、机械式除尘器的工作原理和结构特点

（1）重力除尘器的工作原理和结构特点

a.工作原理：含尘气体进入沉降室后，由于沉降室横断面扩大

而使气体流动速度显著降低，从而使大而重的尘粒在重力的

作用下，缓慢地沉落至沉降室底部的灰斗之中，达到预除尘

的目的。

b.结构特点：常见的重力除尘器可分为水平气流沉降室和垂直

气流沉降室两种。

（2）惯性除尘器的工作原理和结构特点

a.工作原理：惯性除尘器的除尘是惯性力、离心力和重力共同作用的结果。

b.结构特点：惯性除尘器有碰撞式和反转式两类。碰撞式惯性除尘器一般是在气流流动的通道内增设挡板；反转式惯性除尘器设置使气流折转的系统。

(a)单级(b)多级(a)弯转型(b)百叶窗型（3）旋风除尘器的工作原理和结构特点

a.工作原理：旋风除尘器是利用气流在旋转

运动中产生的离心力来清除气流中的尘粒。

b.结构特点：普通旋风除尘器由进气管、筒

体、锥体、排气管和灰斗等组成。

旋风除尘器的进气方式有三种（如图）

4、重力除尘器的设计

（1）重力沉降室的设计步骤

a.根据要求确定沉降室应能100%捕集的最小尘粒粒径dmin；

b.根据粉尘的密度计算最小尘粒的沉降速度us；

c.选取沉降室内气体流速u；

d.根据现场的情况确定沉降室的高度H（或宽度W）；

e.按照公式计算沉降室的长度L和宽度W（或高度H）。

①沉降室长度L计算公式：

L=Hu/us

（m）

式中H——沉降室高度，m；

us——尘粒的沉降速度，m／s。

②沉降室的宽度W计算公式：

W=Q/（3600Hu）（m）

式中Q——重力沉降室处理的气体流量，（m3／h）

1、湿式除尘器的分类

按照其构造形式及除尘机理可分为7种类型:

⑴重力喷雾除尘器，如喷淋塔；

⑵旋风式除尘器，如旋风水膜除尘器；

⑶自激式洗涤器，如自激喷雾除尘器；

⑷板式塔除尘器，如泡沫洗涤塔；

⑸填料塔除尘器，如填料塔、湍球塔等；

⑹文丘里除尘器；

⑺机械动力洗涤除尘器。

按除尘没备阻力的高低，可分为：

⑴低能耗湿式除尘器，压力损失为200～1500Pa；

⑵高能耗湿式除尘器，压力损失为2500～9000Pa。（四）湿式除尘器2、湿式除尘器的特点

优点：

(1)同时具有除尘、烟气降温和吸收有害气体的作用；

(2)适用于处理高温、高湿、易燃易爆和有害气体；

(3)运行正常时，净化效率高。可以有效地捕集0.1～10μm的粉尘；

(4)结构简单、占地面积小、耗用钢材少、投资低；

(5)运行安全、操作及维修方便。

缺点：

⑴存在水污染和水处理问题；

⑵除尘过程不利于副产品的回收；

⑶存在设备和管道的腐蚀或堵塞问题；

⑷不适用于憎水性粉尘和水硬性粉尘的分离；

⑸排气温度低，不利于烟气的抬升和扩散；

⑹在寒冷地区要注意设备的防冻问题。3、喷雾塔洗涤器的工作原理、结构特征和适用范围

（1）工作原理：

以右图为例，含尘气流向上运动，液滴由喷嘴喷出向下运

动，粉尘颗粒与液滴之间通过惯性

碰撞、接触阻留，粉尘因加湿而凝

聚等作用机制，使较大的尘粒被液

滴捕集。当气体流速较小时，夹带

了颗粒的液滴因重力作用而沉于塔

底。净化后的气体通过除雾器去除

夹带的细小液滴后由顶部排出。

（2）结构特征：

根据喷淋除尘器内截面的形状，可

分为圆形和方形两种；按其内的气

液流动方向不同，可分为顺流、逆

流和错流三种型式。（3）适用范围

喷雾塔洗涤器适用于捕集粒径较大的颗粒，当气体

需要除尘、降温或除尘兼有去除其它有害气体时，往

往与高效除尘器（如文丘里除尘器）串联使用。

空塔气速一般取为液滴沉降速度的50％，液滴直

径在0.5～1.0mm范围，空塔气速为0.6～1.2m/s。严

格控制喷雾过程，保证液滴大小均匀及空间均匀分布

是很重要的。

喷雾塔洗涤器的主要特点是结构简单、压力损失

小，一般为250～500Pa，操作方便，运行稳定。

其主要缺点是用水量及占地面积大，净化效率低，对

小于10μm的尘粒捕集效率较低。4、旋风洗涤器工作原理、结构特征和适用范围

旋风洗涤器是在干式旋风除设置各

种形式的喷嘴，喷出水雾或在器壁

上形成液膜便构成了各种湿式旋风

洗涤器。其主要除尘机理是离心分

离、惯性碰撞、截留等。

（1）立式旋风水膜除尘器

立式旋风水膜除尘器装置如图所示。

基本结构与工作原理是：喷雾沿切

线方向喷向筒壁，使壁面形成一层

很薄的不断向下流动的水膜。含尘

气流由筒体下部导入，旋转上升，

靠离心力甩向壁面，粉尘颗粒为水

膜所粘附，沿壁面流下排走。

除尘效率可达90%～95%。（2）文丘里洗涤除尘器

文丘里洗涤除尘器是一种具有高除尘效率的湿式除尘器由文

丘里管洗涤器、除雾器（或气液分离器）、沉淀池和加压循

环水泵等多种装置所组成。

含尘气流由收缩管进入喉管，经过雾化凝聚分

离除尘过程，净化后的气体从除雾器顶

部排出，含尘废水排至沉淀池。

文丘里洗涤除尘器的主要特点是：

a.结构紧凑、体积小、占地少、价格低；

b.可用于高温、高湿和易燃气体的净化，

也可净化含有微米和亚微米粉尘粒子及

易于被洗涤液体吸收的有毒有害气体。

c.压力损失高，处理的气体量相对较少。

阻力通常在4000～10000Pa之间，液气

比在0.5～2.0L/m3之间。文丘里洗涤器的设计方法

（1）文丘里洗涤器

文丘里管由收缩管、喉管

1－渐缩管2－喉管3－渐扩管

以及扩散管组成，收缩管、喉管以及扩散管的直径和长度、

收缩管和扩散管的张开角度等是文丘里洗涤器设计时的主要

几何尺寸。

进气管直径D1按与之相联管道直径确定，管道中气流速度

为u1，一般u1=16～22m/s。收缩管的收缩角α1常取23-250

收缩管两端管径分别是D1、DT；喉管直径DT按喉管气速uT确

定，uT=50～120m/s；扩散管的扩散角α2一般为5-70

。

出口管的直径D2按与其相联的除雾器要求的气速u2确定，

u2=18～22m/s，扩张管两端直径分别为DT、D2。D1、DT、D2均可按下式来确定：

D=18.8（Q/u）（mm）

式中D——拟计算管段管径，mm；

Q——气体通过计算管段的实际流量，m3/h；

U——气体通过计算管段的流速，m/s。

收缩管和扩散管的长度L1及L2由下面的公式决定：

文丘里喉管长度一般取喉管直径的0.8～1.5倍，或取为

L0=200～500mm。

除尘装置的选择除尘器的性能指标

技术指标

经济指标处理气体量压力损失捕集效率基建投资运转管理费占地面积及使用寿命在评价及选择除尘器时，应结合气体和颗粒物的特性及运行条件，进行全面考虑。理想的除尘器必须在技术上能满足工艺生产及环境保护对气体含尘的要求，在经济上要最合算。选择的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度。对于运行不稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损失的影响。例如，旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理烟气量的增加而增加，但大多数除尘器（如电除尘器）的效率却随着烟气量的增加而下降。

需考虑粉尘的物理性质对除尘器性能的影响。入口的含尘浓度、粉尘的粒径分布、密度、比电阻、亲水性、温度、压力、粘性、毒性等。除尘器的合理选择

气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒。

粘性大的粉尘容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘；高温高湿气体不宜采用袋式除尘器。

不同的除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率是完全不同的，选择除尘器时还必须先了解欲捕集粉尘的粒径分布，再根据除尘器的除尘分级效率和除尘要求选择适当的除尘器。

各类除尘器的适用范围

机械式除尘器造价比较低，维护管理方便，并耐高温，必须回收干尘或含尘气体遇湿有腐蚀作用时更适宜用这类除尘器。它对5微米以下的微粒去除效率不高，当待含尘浓度很高时，可作预处理除尘器。

重力除尘器适宜尘粒粒径较大、要求除尘效率较低、又有足够场地的地方。

惯性除尘器适宜排气量较小、要求除尘效率较低的地方，一般可直接装在风管上。

旋风除尘器适宜要求除尘效率较低的地方，大量用于1-20t/h的锅炉烟尘处理。

湿式除尘器结构简单，投资低，除尘效率较高，能去除粒径很小的尘粒，并且在除尘的同时可去除一部分有害气体，如火电厂烟气脱硫除尘一体化多采用湿式除尘器。用水量较大，废水和泥浆需二次处理，设备及构筑物易腐蚀。

电除尘器适宜处理气量较大、要求除尘效率较高，又有一定维护管理水平的单位。优点：除尘效率高、阻力小。缺点：投资大、设备复杂、占地面积大，对操作、运行、维护管理水平要求较高。对粉尘的比电阻要求较严格。

过滤式除尘器

袋式除尘器适宜于要求除尘效率较高、排气量变化较大的场合，最适宜处理有回收价值的粒径比较细小的颗粒物。投资较大，要求气体进入袋式除尘器的温度不得超过滤袋材质所允许的温度。

颗粒层除尘器适宜于处理高温含尘气体。它具有耐腐耐磨等特点，效率较高，可处理比电阻较高的粉尘。当气体温度和气量变化较大时，也能适应。体积较大，清灰装置复杂，阻力较高。第3章余热利用技术概述蒸汽回收利用凝结水回收利用常压二次蒸汽回收利用热泵技术及应用热管技术及应用板式换热器的应用典型行业的余热利用（一）概述余热资源概念：指在目前条件下有可能回收和重复利用而尚未回收利用的那部分能量。余热资源的利用不仅决定于能量本身的品位，还决定于生产发展情况和科学技术水平，也就是说，利用这些能量在技术上应是可行的，在经济上也必须是合理的。余热资源的分类)：按余热资源的来源不同可划分为如下六类：①高温烟气的余热；②高温产品和炉渣的余热；③冷却介质的余热；④可燃废气、废液和废料的余热；⑤废汽、废水余热；⑥化学反应余热。按温度划分为如下三类：①高温余热，指温度高于500℃的余热资源；②中温余热，温度在200~500℃之间的余热资源。③低温余热，温度低于200℃烟气及低于100℃的液体属于低温余热资源。余热利用的原则及应注意的问题:余热的回收利用方法，随余热资源的不同而各不相同。余热利用的方法总体可分为热回收和动力回收两大类。通常进行回收余热的原则如下。①对于排出高温烟气的各种热设备，其余热应优先由本设备或本系统加以利用。②在余热余能无法回收用于加热设备本身，或用后仍有部分可回收时，应用来生产蒸汽或热水，以及产生动力等。③要根据余热的种类，排出的情况，介质温度，数量及利用的可能性，进行企业综合热效率及经济可行性分析，决定设置余热回收利用设备的类型及规模。④应对必须回收余热的冷凝水，高、低温液体，固态高温物体，可燃物和具有余压的气体、液体等的温度、数量和范围制定利用的具体管理标准。

3.1概述

在余热回收利用中，需特别考虑下述几个方面。①余热回收利用中，企业的注意力首先要放在提高现有设备的效率上，尽量减少能量损失，决不要把回收余热建立在大量浪费能源的基础之上。②余热资源很多，不是全部都可以回收利用，余热回收本身也还有个损失问题。在目前的技术和经济条件下，一部分是应该而且可以利用的，另一部分目前还难以利用，或利用起来不合算。③余热的用途从工艺角度来看基本上有两类：一类是用于工艺设备本身；另一类是用于其它工艺设备。通常把余热用于生产工艺本身比较合适。这一方面回收措施往往比较简单，投资较少；另一方面，在余热供需之间便于协调和平衡，容易稳定运行。若把余热回收后利用到其它工艺设备上，而它又是不易或不能储存的，余热的回收与利用一定要很好配合，否则相互牵扯难以发挥效果。这是因为，余热的多少随余能发生设备的运行条件而变化，余热供应一般不太稳定；发生能量需求变化时，余热发生设备不能随之变化，即余热回收与利用无法保持同步。（二）蒸汽回收利用蒸汽回收利用的原理：蒸汽有一个特性，就是用过以后还可继续使用，用的次数越多，能量的利用就越充分。因此，使用蒸汽的热力设备，要根据蒸汽的压力和温度合理使用。品位较高的蒸汽，尽量多次利用，以发挥蒸汽的效能，为了有效利用蒸汽，要根据不同的需要选择合适的蒸汽参数，用过的蒸汽不要轻易排掉，应想方设法继续使用，最好直到无法利用为止，尽量做到一汽多用的目的。（二）蒸汽回收利用蒸汽回收利用的方式：蒸汽余热的利用方式有两种：一种是热利用，即把余热当做热源来使用；另一种是动力利用，即把余热通过动力机械转换为机械能输出对外做功。余热与能量具有相同特性，可以相互转换，取得机械能、电能、热能、光能等，以满足各种不同的用途。在动力利用方面，主要是通过蒸汽透平等设备带动水泵、风机、压缩机等直接对外做功，或带动发电机转换为电力。在热利用方面，可通过换热器、加热器等设备去预热燃料、空气、物料，干燥物品，加热给水，生产蒸汽，供应热水等。无论是余热的动力回收还是热利用，都离不开换热设备。因此各种类型的热交换器仍是余热利用最主要和最基本的设备，按其用途来看，有余热锅炉、加热器（水油或其它介质）冷却器、冷凝器、空气预热器、蒸煮器、蒸发器、蒸馏器、干燥器等。按其工作原理来看，最常用的是表面式（亦称间壁式）换热器，混合式（亦称直接接触式）换热器，蓄热器（亦称再生式）换热器，此外还有热管式换热器，热泵系统等，这是近年来正在开发应用的一种新型高效换热器，它具有很高的传热性能及其它一系列优点。3.3凝结水回收利用

凝结水回收利用的意义（P81)：一般用汽设备利用的蒸汽热量，只不过是蒸汽的潜热，而蒸汽中的显热，即冷凝水中的热量，几乎没有被利用。冷凝水温度相等于工作蒸汽压力下的饱和温度。蒸汽压力越高，冷凝水热量越多。如果不加以回收，不仅损失热能，而且也损失了高度洁净的水，导致锅炉补给水和水处理费用增加。通常用汽设备（如蒸发器、烘燥机）排出的凝结水，其热量占蒸汽热量的12%〜15%，回收凝结水就回收了这项热量，提高了蒸汽的热能利用率，节省了燃料。凝结水温度比新鲜的锅炉给水温度高，用100℃的凝结水代替30℃的锅炉给水，约可节约燃料12%。另外，凝结水是品质良好的锅炉给水，回收至锅炉房，可以节省大量水处理费用，又可减少锅炉的排污热损失，使锅炉热效率提高2%〜3%。3.3凝结水回收利用

凝结水的排放过程通常由蒸汽疏水器完成。蒸汽疏水器是使蒸汽与凝结水分开并使后者自行排出的疏水装置。在放走凝结水的同时，疏水器又能防止蒸汽漏出。蒸汽疏水器必须具有的能力和性质：① 在排除疏水时蒸汽不会逃逸，要求快开快闭；蒸汽漏失应少于排水量的3%。②排放疏水的同时能排走空气。③适用于较广的压力范围——压力变化不大时不应影响其排放能力或允许有较高的背压，利于排水和使冷凝水温度接近饱和温度。④耐久、价廉、质轻、部件少，容易维修和检查其动作元件。蒸汽疏水器的分类：按使用压力可分为低压、中压、高压和超高压；按容量可分为小容量、中容量，大容量；按连接方式可分为螺旋式、法兰式、插套式；按结构分可分为机械式、热静力式、热动力式等。3.3凝结水回收利用

冷凝水回收系统类型及最佳回收利用的方式（P82)：冷凝水的最佳回收利用方式，就是将冷凝水送回锅炉房，作为锅炉给水。冷凝水回收系统可分为开式和闭式两类。所谓开式系统，即从用汽设备来的冷凝水，经疏水器，或蒸汽动力设备的排汽经冷凝器凝结后，由冷凝水本身的重力（或由凝结水泵）排至凝水箱中。此凝水箱与大气相通，剩余凝结水温度大约是100℃，实际由于闪蒸散热或为防止水泵汽蚀而加入凉水，回收温度仅在70℃左右，加之与大气相通有空气进入凝结水管道，容易引起管道腐蚀。但开放式系统装置简单，投资较少，与冷凝水直排相比，仍有一定的节能效果。在闭式系统中冷凝水收集箱是封闭式，系统内冷凝水压力始终保持高于大气的压力，使冷凝水水温低于该压力下的沸点，冷凝水的热能得到充分利用。而且闭式系统的冷凝水保持蒸汽原有品质，用于锅炉给水时，不会增加溶解氧量，也减少了锅炉补水量，减少了水处理的费用。3.3凝结水回收利用凝结水回收的主要障碍是水泵输送高温凝结水时的汽蚀现象。要防止汽蚀发生，必须采取各种防汽蚀措施，提高水泵入口处的压力，使凝结水温度低于该处压力对应的饱和温度。（因为压力越高、饱和温度越高），最简单的措施就是提高水泵入口前凝结水的重力压头，把凝结水储罐布置在较高的位置，把凝结水泵布置在较低的位置。如果工艺条件不允许或者仅仅靠重力压头达不到要求，就需要使用专门的凝结水回收装置。按防汽蚀原理分类，凝结水回收装置有如下几种。3.3凝结水回收利用凝结水回收系统类型(P82~P85)：按防汽蚀原理分类，凝结水回收装置有如下几种。1、蒸汽加压法2、位差防汽蚀法3、喷射增压防汽蚀法4、往复式压缩机输送汽水两相流装置5、无疏水阀回收系统3.3凝结水回收利用凝结水回收技术的选择(P86~P88):1、按用汽设备使用蒸汽的压力和温度选择(1)用汽设备疏水压力小于0.15MPa时，凝结水可以利用重力自流回收。尽量用集水罐水泵吸入口的液位差提供防汽蚀压头，如果工艺布置不能保证必要的防汽蚀压头，要采取专门的防汽蚀装置。(2)用汽设备疏水压力为0.15〜0.6MPa时，多数采用增压回收方式回收凝结水。(3)用汽设备凝结水压力大于0.6MPa时，采用高压、中压回水系统闪蒸装置，闪蒸汽供中压或低压用汽设备。闪蒸量小于或等于低压热用户蒸汽使用量，具有周期使用系数时，直接利用。无中低压热用户时，设中压或低压热交换装置，加热其他工艺介质，以达到相同的热能利用效果。采用喷射热泵方式，增压增量利用。2、按冷凝水用途选择(1)冷凝水作锅炉补水(2)冷凝水作低温热源3.4常压二次蒸汽回收利用常压二次蒸汽主要汽源类型:（P91)（1）余热蒸汽汽源主要来自汽锤、活塞泵、蒸汽压力机以及汽轮机等动力设备。通常余热蒸汽的汽压并不大，约0.2～0.25MPa，可用于洗涤机、浴池、蒸浓设备以及重油、脂加热设备等方面，也可用于采暖通风及供应生活、生产用热水（2）闪蒸蒸汽

闪蒸蒸汽是高温凝结水经过扩容减压后所得到的余热回收蒸汽，而凝结水则是锅炉新汽在失去其热能的75％～85％以后凝结而成的液体。其显热约占原有新汽热能的20%～25%，因此闪蒸蒸汽的汽源实质上就是凝结水源。（3）二次蒸汽在蒸发器中利用新汽加热得到的水蒸汽就是二次蒸汽。多效蒸发器就是回收和利用这种二次蒸汽的实例。用二次蒸汽来完成溶液的蒸浓过程可以减少新汽的耗量，也就是说可提高蒸发比。一般来说，如在单效蒸发器中每1kg加热新汽可蒸发1kg溶液，在多效（n效）蒸发器中就可使蒸发量提高n倍，但实际上考虑了装置中的泄漏损失后，蒸发1kg水所需消耗的新汽量约为（1/0.85n）kg。由此可知，在单效蒸发器中，每蒸发1kg水所需的新汽量为1.18kg/kg；在双效蒸发器中，蒸发1kg水所需的新汽量为0.59kg/kg；在三效蒸发器中，需要0.39kg/kg；在四效蒸发器中，则需0.29kg/kg。这就是说，从单效改为双效，可节约加热新汽量50%；从三效改为四效则可节约25%；从六效改七效，则可节约15％。3.5热泵技术及应用热泵的概念及技术特点（P94)：热泵是一种将低温物体中的热能传递至高温物体中的一种装置。热泵的特点如下：1、能长期地、大规模地利用江河湖海、城市污水、工业污水、土壤或空气中的低温热能。2、目前世界上最节省一次能源（如煤、石油、天然气等）的供热系统。它能用少量不可再生的能源（如电能）将大量的低温热能升为高温热能。热泵技术所消耗的一次能源仅是电热采暖和燃油、燃气锅炉采暖供热方式的1/5或近1/6。3、是在一定条件下可以逆向使用，既可供热，也可用以制冷，而不必搞两套设备的投资。3.5热泵技术及应用热泵的原理及构成：热泵是利用载热工质，从低温处吸取热量，并在高温处放出热量。所以其工作原理和系统组成与制冷系统完全相同，只不过制冷着眼于从低温处吸热，将低温物体的温度再降低，而热泵的目的是向高温处放热，将高温物体的温度升得更高，从而使本来难以回收的低温余热得到重新利用的可能。压缩式热泵的构成及原理（P95~96)主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成。通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量）—压缩—冷凝（放出热量）—节流—再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到工质中。热泵在工作时，把环境介质中贮存的热量Q2在蒸发器中加以吸收，它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电W，通过工质循环系统在冷凝器中进行放热Q1，所以Q1=Q2+W。由此可以看出，热泵输出的热量为压缩机做的功W和热泵从环境中吸收的热量，因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。3.5热泵技术及应用1、热泵将高温物体获得的热量Q1与所消耗能量W之比，作为衡量热泵经济性能的“供热系数”，称工作系数或性能系数COP。2、热泵COP值的计算：已知室内采暖温度为T1，室外温度为T2，按照目前的技术水平，可用有效系数ηe在0.4〜0.75，一般概算时可设ηe=0.6若用热泵从室外冷空气吸取热量来取暖，计算此时热泵COP的公式为：3.5热泵技术及应用已知室内采暖温度为23℃，室外温度为0℃，可用有效系数为ηe=0.6时。采用压缩式热泵从室外冷空气吸取热量来取暖，计算热泵的COP值。式中T1、T2——高温物体和低温物体的热力学温度3.5热泵技术及应用吸收式热泵的构成及原理(P96~98)吸收式热泵利用吸收剂在加热和冷却时对载热工质的吸收和放出，使工质溶液浓度发生变化，从而改变载热工质的压力的办法来取代压缩机。在载热工质将热量从低温热源转移到高温物体的过程中，可不消耗机械能，但需消耗一部分高温驱动热量。目前生产的吸收式热泵分为两类，第一类吸收式热泵是消耗少量高温的驱动热能（蒸汽或燃料），从低温热源中吸取热量，制备高温热水（热水的温度低于驱动热源温度)。第二类吸收式热泵不需要专门的高温驱动热源，其消耗的驱动热量直接取自低温热源。第一类吸收式热泵由吸收器、发生器、蒸发器和冷凝器四个基本部分组成。它是以输入少量温度品位较高的热能，而得到数量较多、温度水平较低的热量输出，故称“低温热泵”。这就是说，其工作系数可大于1，实际上，Qe总小于Qb，通常Qe/Qb=0.5〜0.7，故一般COP1仅为1.5〜1.7。第二类吸收式热泵是输入较多的中低品位热能去得到数量适中的温度较高的热量输出，故称“高温热泵”，，第二类吸收式热泵的COP2一定小于1，约为0.5左右。尽管COP2低，但因无须高温驱动热源，并可利用低温余热（余热水或余热蒸汽），所以还是很可取的。3.5热泵技术及应用热泵在节能领域的应用（P98~101)压缩式热泵在工作时，虽然要消耗一定量的热能或机械能，但因为Q1=Q2+W，也即传给高温物体的热量Q1总是大于所消耗的能量W，也就是COP恒大于1。这表明用热泵要比用热能或电能来直接加热高温物体来得合算。这也就是使用热泵可以节能的基本道理。COP值反映了热泵输出热量与消耗功的比值大小，但由于输入的是功，输出的是热能，两者相比存在着能质上的差别，因此，在热泵理论中广泛应用一次能源利用率来评价热泵，其意义就是热泵输出的热量与热泵消耗功量折合成一次能源的数量之比。这样就具有与锅炉效率等同的含义，再将热泵与锅炉等产热设备相比，具有明确、合理的可比性。

当K值大于1时，B2＜B1，即热泵消耗燃料少，为节能。由上式计算可知，K与COP的关系如下：K 0.51 1.522.5COP 1.022.053.074.105.12当COP=2.05时，K=1，两者耗能相等；当COP=4.10时，K=2，可节约燃料50%。COP越大，节能越多。由上述可知，使用热泵后能否节能，或热泵的COP等于多少才能节能，与所取代的高温热源的类型有极大的关系。3.6热管技术及应用

热管的原理：热管的传热现象是传导、蒸发、对流及冷凝等现象的组合。其导热量之大小比同体积的任何金属棒高千倍以上。热管换热器属于热流体与冷流体互不接触的表面式换热器。热管换热器显著的特点是：结构简单，换热效率高，在传递相同热量的条件下，热管换热器的金属耗量少于其他类型的换热器。换热流体通过换热器时的压力损失比其他换热器小，因而动力消耗也小。热管的组成：热管是一支真空封装的金属管，热管由壳体、吸液芯和工作液三个部分组成热管壳体是一封闭容器，能承受一定压力并保持完全密封。在热管壳体的内壁上紧贴一层用毛细材料（多孔结构物）构成的吸液芯。在多孔的吸液芯层里充满了工作液，在热管受热时，工作液的汽态介质则充满热管的内腔，工作液是热管工作时的热传输介质。3.6热管技术及应用3.6热管技术及应用热管的工作过程（P104~105)当热量从高温热源传进热管时，处于热管加热段内壁吸液芯中的工作液因吸热汽化而变成蒸汽，进入热管的空腔，通常热管的加热段也称汽化段。蒸汽不断进入空腔，使汽化段腔内压力逐步增大，蒸汽就向热管右端流动。如热管右端有冷源，蒸汽因放热而重新凝结成液体，并为右端管内壁的吸收芯所吸收，这段热管称凝结段。在汽化段和凝结段之间的区段因无热交换，只作为热的传输段，也称绝热段。在汽化段，工作液在吸液芯内汽化逸出，使液体—蒸汽的界面退缩到吸液芯结构的里面，并形成弯月形的液凹面；它会产生一个附加压力（与液体表面张力系数成正比，与弯月形液面的曲率半径成反比），使吸液芯中工作液从凝结段回流到汽化段。这就能使热管工作连续进行。热管工作时要经历以下四个过程：①管内吸液芯中的液体受热汽化。②汽化了的饱和蒸汽向冷端流动。③饱和蒸汽在冷端凝结放出热量。④冷凝液体在吸液芯毛细力作用下回到热端继续吸热汽化。