《環(huán)境工程學(xué)》第五章 顆粒污染物控制

1、第五章 顆粒污染物控制(續(xù))第三節(jié) 電除塵器一、基本原理 在高壓電場(chǎng)的作用下，通過(guò)電暈放電使含塵氣體中的塵粒荷電，并在電場(chǎng)力的作用下沉積于集塵極上，從而將塵粒（包括固體或液體粒子）從含塵氣體中分離。金屬細(xì)線放電極（）集塵極（）直流高電壓凈氣含塵氣體重錘管式電除塵器示意圖 與其它除塵方法的根本區(qū)別：能量通過(guò)靜電力直接作用于塵粒上，而不是作用在整個(gè)氣流上。耗能小，氣流阻力小，可有效捕集亞微米級(jí)（1.00.35m）的粒子。電除塵器的工作過(guò)程：電除塵器工作過(guò)程：氣體電離粉塵荷電粉塵遷移、沉積粉塵清除（清灰）電除塵器工作原理：（1）氣體電離直流高電壓產(chǎn)生不均勻電場(chǎng) 放電極附近電暈放電 釋放電子（移向正極

2、） 電子撞擊氣體分子 氣體電離 產(chǎn)生大量正離子和自由電子電暈放電金屬絲放出的電子迅速向正極移動(dòng)，與氣體分子撞擊使之離子化氣體分子離子化的過(guò)程又產(chǎn)生大量電子雪崩過(guò)程擊穿電壓空氣離子被加速空氣離子全部到達(dá)電極的飽和狀態(tài)電暈放電（2）粉塵荷電正離子 放電極吸引 失去電荷負(fù)離子、自由電子受電場(chǎng)力、擴(kuò)散力作用 移向正極（集塵極） 與粉塵碰撞 粉塵荷電粒子荷電機(jī)理兩種荷電過(guò)程：電場(chǎng)荷電：離子在電場(chǎng)力作用下作定向運(yùn)動(dòng)，與粒子發(fā)生碰撞而使粒子荷電。也稱碰撞荷電飽和電荷主要取決于粒子直徑、介電常數(shù)、電場(chǎng)強(qiáng)度；電場(chǎng)荷電所需時(shí)間一般小于0.1s，可認(rèn)為粒子進(jìn)入除塵器后立刻達(dá)到飽和電荷。粒徑d0.5m的顆粒，電場(chǎng)荷電

3、占優(yōu)勢(shì)。擴(kuò)散荷電：由離子的擴(kuò)散現(xiàn)象（無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)）而使粒子荷電。依賴于離子的熱能，而非電場(chǎng)。粒徑d99； 可回收粉塵，尤其是金屬粒子； 壓力損失小，一般為200500Pa； 處理煙氣量大，可達(dá)105106 m3/h； 適于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性氣體，適于收集細(xì)粉塵； 能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少。缺點(diǎn)： 投資高，對(duì)制造、安裝和運(yùn)行管理的技術(shù)水平要求高； 不宜處理易燃、易爆氣體。電除塵器特點(diǎn)小結(jié)：第四節(jié) 過(guò)濾式除塵器基本原理：利用多孔過(guò)濾介質(zhì)截留氣流中的塵粒，凈化氣體。主要形式包括：袋式除塵器、顆粒物除塵器等。 按照濾塵方式的不同可分為： 內(nèi)部過(guò)濾：將松散多孔的濾料（如砂、礫或焦炭等填料）填充在框架內(nèi)，使塵

4、粒在濾層內(nèi)部被捕集，又稱填充介質(zhì)過(guò)濾。 如顆粒層過(guò)濾器，多用于高溫?zé)煔獬龎m?？赡透邷亍⒛透g。 外部過(guò)濾：用濾紙、纖維織物等作為濾料，在濾料表面捕集塵粒，又稱濾布介質(zhì)過(guò)濾。最典型的是袋式除塵器，用于工業(yè)尾氣的治理。 過(guò)濾式除塵器的工作原理：工作原理：（1）含塵氣體從底部流入 濾布過(guò)濾 塵粒與氣體分離 凈氣從上部排出（2）粉塵截留形成粉塵初層 篩濾、慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散、靜電、 重力沉降作用等 捕集粉塵（3）粉塵層增加到一定厚度 清灰凈氣含塵氣體濾袋布袋除塵器原理示意圖 灰斗（1）篩濾作用：大于濾料纖維孔徑的塵粒會(huì)被濾布攔截。濾袋的捕塵主要通過(guò)以下五個(gè)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)：常用濾料：由棉、毛、有機(jī)纖維、無(wú)

5、機(jī)纖維的紗線加工織成濾袋，成為最主要的濾塵部件。 粉塵在濾布表面沉積到一定厚度后，形成所謂的“粉塵初層”，成為袋式除塵器的主要過(guò)濾層。（以顆粒來(lái)除去顆粒）。濾布只起到形成和支撐粉塵初層的作用。隨著粉塵層的增厚，除塵效率不斷提高；但當(dāng)粉塵積累到一定程度時(shí)，濾袋兩側(cè)壓力差增大，除塵效率降低，因此要及時(shí)清灰。但注意清灰不能過(guò)分，不應(yīng)破壞粉塵初層。（2）慣性碰撞作用 當(dāng)氣流遇到濾布等障礙物時(shí)，粒徑大于1m的塵粒由于慣性較大，仍按原方向運(yùn)動(dòng)，與濾布相碰而被捕集。（3）擴(kuò)散作用 由于布朗運(yùn)動(dòng)或熱運(yùn)動(dòng)，氣流中粒徑小于1m的塵粒與濾布接觸而被捕集。（4）靜電作用 在靜電引力作用下，塵粒被吸引至帶有相反電性的濾

6、布上，從氣流中分離。但由于靜電吸引作用，不利于濾布的清灰。（5）重力沉降作用 含塵氣體中的較大顆粒由于氣流速度減緩，依靠重力作用而沉降下來(lái)。二、影響袋式除塵器除塵效率的因素 P440 粉塵特性從分級(jí)效率曲線來(lái)看，粒徑為0.20.4m的粉塵，其在不同狀況下的過(guò)濾效率皆最低。 濾料特性濾料：素布、絨布、針刺氈等 運(yùn)行參數(shù)（粉塵層厚度、過(guò)濾速度/氣布比、壓力損失等） 清灰方式，三、袋式除塵器的類型圓袋扁袋內(nèi)濾式外濾式上進(jìn)氣下進(jìn)氣按清灰方式分類：機(jī)械振動(dòng)清灰（垂直振動(dòng)、水平振動(dòng)）逆氣流清灰（反吹風(fēng)、反吸風(fēng)）脈沖清灰電袋式除塵器：將電除塵器和袋式除塵器有機(jī)組合，綜合了二者的傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，除塵效率高達(dá)99

7、.9%以上。串聯(lián)式混合式 優(yōu)點(diǎn) 除塵效率高（99以上），對(duì)細(xì)粉捕集效率高，處理量大； 適應(yīng)性強(qiáng)，能處理不同類型的顆粒污染物，應(yīng)用范圍廣； 性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，便于回收粉塵； 操作彈性大，對(duì)氣體含塵濃度和氣流速度的變化具有一定穩(wěn)定性。 缺點(diǎn) 體積和占地面積都很大； 受濾料耐溫、耐腐蝕性能的限制，使用溫度一般應(yīng)小于300； 阻力損失較大； 處理高溫、高濕、含油及黏結(jié)性粉塵、腐蝕性氣體應(yīng)慎選濾袋。袋式除塵器特點(diǎn)小結(jié)： P439第五節(jié) 濕式除塵器基本原理：利用液體所形成的液膜、液滴或氣泡來(lái)洗滌含塵氣體，通過(guò)液體與塵粒的慣性碰撞和其它作用捕集塵粒，或使塵粒粒徑增大。 可去除0.120m的固

8、態(tài)或液態(tài)顆粒，及氣態(tài)污染物。 當(dāng)氣流距離液滴表面的距離小于塵粒半徑時(shí)，依靠以下作用來(lái)捕獲塵粒：a、慣性碰撞b、擴(kuò)散作用（粒徑小于0.3m的塵粒）c、攔截和黏附作用d、擴(kuò)散漂移和熱漂移e、凝聚作用塵粒水滴濕式除塵器的類型 P457根據(jù)其凈化機(jī)理，可大致分為7類：重力噴霧洗滌器旋風(fēng)洗滌器自激噴霧洗滌器板式洗滌器填料洗滌器文丘里洗滌器機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器工作原理：（1）頂部設(shè)噴淋器，向下噴水（或液體）。（2）含塵氣體從下方進(jìn)入，與液滴逆向相遇，經(jīng)碰撞、攔截、凝聚等作用得到捕集。（3）凈氣從上方排出，液體從下方排出。頂部常安裝除霧器。除塵效率取決于氣液接觸時(shí)間和交換程度，本質(zhì)上取決于液滴大小、顆粒的空氣

9、動(dòng)力學(xué)直徑、液氣流量比、氣體性質(zhì)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力損失小、操作穩(wěn)定。 常與其它除塵器聯(lián)用。 噴霧式洗滌器（噴霧塔）氣體入口液體泥渣凈氣噴淋塔示意圖 旋風(fēng)洗滌器結(jié)構(gòu)及工作原理：在干式旋風(fēng)分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴，即構(gòu)成最簡(jiǎn)單的旋風(fēng)洗滌器。噴霧作用發(fā)生在外渦旋區(qū)，并捕集顆粒，攜帶顆粒的液滴被甩向旋風(fēng)洗滌器的濕壁上，然后沿壁面沉落到器底。與干式旋風(fēng)除塵器相比，由于附加了液滴的捕集作用，消除了粉塵的混返，除塵效率明顯提高。立式旋風(fēng)水膜除塵器中心噴霧的旋風(fēng)洗滌器 文丘里管洗滌器 (Venturi scrubber) 基本原理：含塵氣體經(jīng)過(guò)文丘里管的喉徑形成高速氣流，高速氣流霧化并加速在喉徑處

10、噴入的液體，氣流中塵粒與液滴接觸碰撞后去除。優(yōu)點(diǎn)： （1）可直接安裝在管路上，不必另作除塵設(shè)備； （2）除塵效率高，達(dá)99； （3）多用于高溫?zé)煔獾某龎m，降溫效果好。工作原理： （1） 壓力能 動(dòng)能，喉管入口處氣速高達(dá)50180 m/s；（2） 洗滌液（一般為水）加壓進(jìn)入高速氣流，霧化成為霧滴；（3） 霧滴加速，與塵粒碰撞 捕集。文丘里洗滌器示意圖 洗滌液廢 氣氣液分離漸擴(kuò)段漸縮段（接旋風(fēng)分離器）氣液界面及除塵器的形式氣泡表面：泡沫式氣體凈化設(shè)備（篩板塔，湍球塔）液體射流表面：引射式文丘里洗滌器液膜：填料塔，旋風(fēng)液膜除塵器液滴：機(jī)械噴霧塔，中心噴霧旋風(fēng)洗滌器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，占地面積??；操作及維護(hù)方便，除塵效率高；能處理高溫、高濕、易燃、易爆氣體；既可除去固體顆粒物，又能脫除氣態(tài)污染物。缺點(diǎn)：用水量大，不利于副產(chǎn)品的回收；寒冷地區(qū)（北方）和寒冷天氣（冬天）易結(jié)冰；易產(chǎn)生腐蝕性液體，可能腐蝕設(shè)備和管道，污水、污泥等后續(xù)處理易造成二次污染。濕式除塵器特點(diǎn)小結(jié)：第六節(jié) 除塵設(shè)備的比較和選擇一、常用除塵器性能比較二、除塵器的選擇原則1、排放標(biāo)準(zhǔn)和排放要求2、粉塵性質(zhì)粒徑分布、含塵濃度、粉塵其他性質(zhì)（濕潤(rùn)性、比電阻