第8章 大氣污染治理-顆粒污染物治理技術(shù)((1))

1、第八章 大氣污染治理技術(shù)顆粒污染物的控制第八章 大氣污染治理技術(shù)顆粒污染物的控制1. 凈化裝置的性能2. 顆粒捕集理論基礎(chǔ)3. 機(jī)械除塵器4. 過(guò)濾式除塵器掌握除塵系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，學(xué)會(huì)計(jì)算除塵效率；掌握各類除塵器的工作原理、結(jié)構(gòu)及性能；能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單除塵器的選擇和設(shè)計(jì)。內(nèi)容提要學(xué)習(xí)要求第一節(jié) 概述顆粒污染物的來(lái)源：（1）自然污染源：火山爆發(fā)、土壤灰塵、森林火災(zāi)等；（2）人為污染源：采礦業(yè)的鑿巖、爆破，冶金工業(yè)的金屬冶煉，機(jī)械工業(yè)的鑄造、磨削與焊接，建材工業(yè)的原料粉碎、篩分等等。2.顆粒污染物的分類：（1）粉塵：固體粒子 （10 m 落塵；10 m 飄塵）（2）煙：固體粒子的氣溶膠 （0.0001

2、1 m）（3）霧：微小液滴 （200 m）一、顆粒污染物的來(lái)源及分類空氣污染物分為氣溶膠（顆粒物）污染物和氣態(tài)污染物。第一節(jié) 概述顆粒污染物的性質(zhì)和存在狀態(tài)不同，其凈化機(jī)理、方法及所選用的裝置也各不相同。顆粒物分離方法一般采用物理法，依據(jù)氣、液、固體粒子物理性質(zhì)上的差異將其分離。機(jī)械法：利用重力、慣性力、離心力分離；常用設(shè)備有重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器。過(guò)濾法：利用毛細(xì)孔過(guò)濾特性分離；常用設(shè)備有顆粒層過(guò)濾器和袋式過(guò)濾器。濕式法：利用粒子易被水潤(rùn)濕，凝聚增大而被捕獲；常用設(shè)備有噴霧塔、填料塔、泡沫除塵塔、文丘里洗滌器等。電除塵：利用荷電性、靜電力等分離；常用設(shè)備有干式靜電除塵器和濕式靜電

3、除塵器等。二、顆粒污染物的去除方法及設(shè)備三、凈化裝置的性能評(píng)價(jià)1、評(píng)價(jià)凈化裝置性能的指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)處理氣體流量?jī)艋蕢毫p失經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)備費(fèi)運(yùn)行費(fèi)占地面積2、凈化裝置技術(shù)性能的表示方法處理氣體流量漏風(fēng)率3、總凈化效率的表示方法總凈化效率通過(guò)率分級(jí)除塵效率分割粒徑除塵效率為50的粒徑4、多級(jí)串聯(lián)的總凈化效率總分級(jí)通過(guò)率總分級(jí)效率總除塵效率利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理，將顆粒污染物與氣體分離的過(guò)程。適用于分離粒徑較大的塵粒。第二節(jié) 重力沉降法一 沉降速度1 球形顆粒的自由沉降 在靜止流體中光滑球形顆粒作下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受重力作用而產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)所受阻力也逐漸增大。u重力 Fg阻力

4、 Fd浮力 Fb第二節(jié) 重力沉降法 經(jīng)一很短時(shí)間后，當(dāng)阻力F3增大到與顆粒的“重力F1和浮力F2之差”相等時(shí)，顆粒作等速下沉運(yùn)動(dòng)。 等速沉淀的速度常稱沉淀末速度，簡(jiǎn)稱沉速。 流動(dòng)狀態(tài)： 層流狀態(tài)：Re1時(shí)， Stokes 式 過(guò)渡狀態(tài)：1Re103 時(shí)， Fair式 紊流狀態(tài)：103Re50m分離，作預(yù)除塵器使用 2）臨界沉降速度和臨界粒徑 當(dāng)t 時(shí)，顆粒能從氣流中分離出來(lái)，臨界沉降速度： 能夠完全被分離出來(lái)的最小顆粒的沉降速度 與臨界沉降速度對(duì)應(yīng)的顆粒直徑為臨界直徑dmin 當(dāng)l、u一定，H utcdmin，分離出的顆粒越小，分離效率越高(多層降塵室分離效率高)ddmin：全部沉降ddmin

5、：ututc,此時(shí)，顆粒在沉降室內(nèi)的時(shí)間仍然是：則該直徑顆粒的沉降高度h為: 假定顆粒在降塵室進(jìn)口的爐氣中均勻分布，則顆粒在降塵室內(nèi)的沉降高度與降塵室的高度之比：h/H為該直徑顆粒的分離質(zhì)量分率(回收百分率)2、重力沉降室的性能與特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、耗能小、便于維護(hù)管理；可以處理高溫氣體，處理最高溫度一般為350-550；阻力一般為50130Pa；體積大，除塵效率較低，一般為8090，只能去除粒徑大于4050m的顆粒。第三節(jié) 慣性除塵沉降室內(nèi)設(shè)置各種形式的擋板，含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用，使其與氣流分離。一、機(jī)理二、慣性除塵器1、結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式氣流沖

6、擊擋板捕集較粗粒子反轉(zhuǎn)式改變氣流方向捕集較細(xì)粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級(jí)型 b多級(jí)型反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a 彎管型 b 百葉窗型 c 多層隔板型2、應(yīng)用一般凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵凈化效率不高，一般只用于多級(jí)除塵中的一級(jí)除塵，捕集2030m的粗顆粒壓力損失1001000Pa二、慣性除塵器第四節(jié) 離心力除塵 利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置. 普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、筒體、錐體和排氣管等組成 氣流沿器壁和圓筒呈螺旋形向下，朝錐體流動(dòng)：外渦旋 旋轉(zhuǎn)過(guò)程產(chǎn)生的離心力使得顆粒甩向器壁，慣性力消失，依靠入口速度的動(dòng)量和向下的重力沿壁下落，進(jìn)入排灰管。 旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向

7、上沿軸心旋轉(zhuǎn)，凈化氣派出：內(nèi)渦旋 1、旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)及工作原理內(nèi)旋流和外旋流旋轉(zhuǎn)方向相同；外旋流造成的離心力將顆粒甩向器壁，內(nèi)旋流的旋轉(zhuǎn)角速度可將細(xì)小顆粒向外拋出，也起著分離作用；1、旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)及工作原理a. 直入切向進(jìn)入式 b. 蝸殼切向進(jìn)入式 c. 軸向進(jìn)入式進(jìn)氣方式分 切向進(jìn)入式軸向進(jìn)入式 結(jié)構(gòu)形式1、旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)及工作原理回流式多管旋風(fēng)除塵器 結(jié)構(gòu)形式氣流組織分 回流式、直流式、平旋式和旋流式 多管旋風(fēng)除塵器 由多個(gè)相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風(fēng)除塵器（又叫旋風(fēng)子）組合在一個(gè)殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵器組常見的多管除塵器有回流式和直流式兩種 1、旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)及工作原理2、旋風(fēng)除塵器的性

8、能指標(biāo)（1）除塵效率C1進(jìn)口氣體含塵濃度C2出口氣體含塵濃度總效率不僅決定于氣體的含塵量，還取決于含塵的粒度分布。旋風(fēng)除塵器分級(jí)效率曲線 2、旋風(fēng)除塵器的性能指標(biāo)（1）除塵效率2、旋風(fēng)除塵器的性能指標(biāo)（2）壓力損失 P ：局部阻力系數(shù) A：旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積 旋風(fēng)除塵器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.8局部阻力系數(shù)：旋風(fēng)除塵器的壓力損失相對(duì)尺寸對(duì)壓力損失影響較大，除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時(shí)，幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不變 含塵濃度增高，壓力降明顯下降 操作運(yùn)行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa （2）壓力損失 P 2、旋風(fēng)除塵器的性能指標(biāo)（1）二次效應(yīng)被

9、捕集粒子的重新進(jìn)入氣流在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應(yīng)逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實(shí)際效率高于理論效率在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實(shí)際效率低于理論效率通過(guò)環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應(yīng) 臨界入口速度3、影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（2）比例尺寸比例變化性能趨向投資趨向壓力損失效率增大旋風(fēng)除塵器直徑降低降低提高加長(zhǎng)筒體稍有降低提高提高增大入口面積（流量不變）降低降低增大入口面積（速度不變）提高降低降低加長(zhǎng)錐體稍有降低提高提高增大錐體的排出孔稍有降低提高或降低減小錐體的排出孔稍有提高提高或降低加長(zhǎng)排出管伸入器內(nèi)的長(zhǎng)度提高提高或

10、降低提高增大排氣管管徑降低降低提高3、影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（3）除塵器下部的嚴(yán)密性在不漏風(fēng)的情況下進(jìn)行正常排灰 鎖氣器 (a)雙翻板式 (b)回轉(zhuǎn)式 3、影響旋風(fēng)除塵器效率的因素（4）煙塵的物理性質(zhì)氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度（5）操作變量提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小，除塵器性能改善 入口流速過(guò)大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新卷入氣流中，除塵效率下降3、影響旋風(fēng)除塵器效率的因素選擇除塵器的型式 根據(jù)含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征、及除塵要求、允許的阻力和制造條件等因素 根據(jù)允許的壓力降確定進(jìn)口氣速，或取為 12-25 m/s確定入口截面A，入口寬度

11、b和高度h 確定各部分幾何尺寸 4、旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)第五節(jié) 過(guò)濾除塵空氣過(guò)濾器濾紙或玻璃纖維顆粒層除塵器砂、礫、焦炭等顆粒物袋式除塵器纖維織物一、定義：使含塵氣流通過(guò)過(guò)濾材料將粉塵分離捕集的裝置二、分類：三、過(guò)濾除塵器工作原理1、截留、慣性碰撞2、擴(kuò)散、電沉積三、過(guò)濾除塵器工作原理3、篩分 三、過(guò)濾除塵器工作原理四、袋式除塵器采用纖維織物作濾科的袋式除塵器（主要討論），在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣 除塵效率一般可達(dá)99%以上效率高，性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單，因而獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用1、概述：含塵氣流從下部進(jìn)入圓筒形濾袋，在通過(guò)濾料的孔隙時(shí)，粉塵被捕集于濾料上沉積在濾料上的粉塵，可在機(jī)械振動(dòng)的作用

12、下從濾料表面脫落，落人灰斗中粉塵因截留、慣性碰撞、靜電和擴(kuò)散等作用，在濾袋表面形成粉塵層，常稱為粉層初層四、袋式除塵器2、袋式除塵器工作原理：新鮮濾料的除塵效率較低粉塵初層形成后，成為袋式除塵器的主要過(guò)濾層，提高了除塵效率隨著粉塵在濾袋上積聚，濾袈兩側(cè)的壓力差增大，會(huì)把己附在濾料上的細(xì)小粉塵擠壓過(guò)去，使除塵效率下降 除塵器壓力過(guò)高，還會(huì)使除塵系統(tǒng)的處理氣體量顯著下降，因此除塵器阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰（清灰不應(yīng)破壞粉塵初層）2、袋式除塵器工作原理：袋式除塵器的分級(jí)效率曲線 2、袋式除塵器工作原理：3、袋式除塵器除塵效率的影響因素（1）粉塵負(fù)荷（2）過(guò)濾速度煙氣實(shí)際體積流量與濾布面積之比，

13、也稱氣布比過(guò)濾速度是一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。選用高的過(guò)濾速度，所需要的濾布面積小，除塵器體積、占地面積和一次投資等都會(huì)減小，但除塵器的壓力損失卻會(huì)加大。一般來(lái)講，除塵效率隨過(guò)濾速度增加而下降過(guò)濾速度的選取還與濾料種類和清灰方式有關(guān)（1）對(duì)濾料的要求容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低使用壽命長(zhǎng)，耐溫、耐磨、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度表面光滑的濾料容塵量小，清灰方便，適用于含塵濃度低、粘性大的粉塵，采用的過(guò)濾速度不宜過(guò)高表面起毛（絨）的濾料容塵量大，粉塵能深入濾料內(nèi)部，可以采用較高的過(guò)濾速度，但必須及時(shí)清灰 4、袋式除塵器的濾料4、袋式除塵器的濾料（2）濾料種類 按濾料材質(zhì)分天然纖維棉毛織物，適于無(wú)腐蝕、3

14、50-360K以下氣體無(wú)機(jī)纖維主要指玻璃纖維，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫；質(zhì)地脆合成纖維性能各異，滿足不同需要，擴(kuò)大除塵器的應(yīng)用領(lǐng)域（2）濾料種類 按濾料結(jié)構(gòu)分濾布（編織物）毛氈工藝簡(jiǎn)單；致密，除塵效率高；容塵量小，易于清灰4、袋式除塵器的濾料濾料名稱直徑（m）耐溫性能（K）吸水率（）耐酸性耐堿性強(qiáng)度長(zhǎng)期最高棉織物（植物短纖維）10203483583688很差稍好1蠶絲（動(dòng)物長(zhǎng)纖維）183533633731622羊毛（動(dòng)物短纖維）5153533633731015稍好很差0.4尼龍3483583684.04.5稍好好2.5奧綸3984084236好差1.6滌綸（聚脂）4134336.5好差1.6玻璃纖

15、維（用硅酮樹脂處理）585234.0好差1芳香族聚酰胺（諾梅克斯）4935334.55.0差好2.5聚四氟乙烯4935230很好很好2.54、袋式除塵器的濾料5、袋式除塵器的清灰 清灰是袋式除塵器運(yùn)行中十分重要的一環(huán)，多數(shù)袋式除塵器是按清灰方式命名和分類的常用的清灰方式有三種：（1）機(jī)械振動(dòng)式 （2）逆氣流清灰（3）脈沖噴吹清灰（1）機(jī)械振動(dòng)清灰 機(jī)械振動(dòng)袋式除塵器的過(guò)濾風(fēng)速一般取1.02.0m/min，壓力損失為8001200Pa5、袋式除塵器的清灰 （1）機(jī)械振動(dòng)清灰優(yōu)點(diǎn)：工作性能穩(wěn)定，清灰效果較好缺點(diǎn)：濾袋常受機(jī)械力作用損壞較快，濾袋檢修與更換工作量大清潔氣體出口灰斗濾袋清潔氣體一側(cè)含塵

16、氣體入口固定孔板典型機(jī)械振動(dòng)式布袋除塵器5、袋式除塵器的清灰 （2）逆氣流清灰 過(guò)濾風(fēng)速一般為0.52.0m/min，壓力損失控制范圍10001500Pa 這種清灰方式的除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清灰效果好，濾袋磨損少，特別適用于粉塵粘性小，玻璃纖維濾袋的情況5、袋式除塵器的清灰 （3）脈沖噴吹清灰 利用4一7atm的壓縮空氣反吹，壓縮空氣的脈沖產(chǎn)生沖擊波，使濾袋振動(dòng)，粉塵層脫落必須選擇適當(dāng)壓力的壓縮空氣和適當(dāng)?shù)拿}沖持續(xù)時(shí)間 （通常為0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一個(gè)脈沖，全部濾袋完成一個(gè)清灰循環(huán)的時(shí)間稱為脈沖周期，通常為60s5、袋式除塵器的清灰 （3）脈沖噴吹清灰清潔氣體脈沖氣體集流箱脈沖管濾袋

17、含塵氣體入口隔膜閥管板進(jìn)氣柵板支撐框典型脈沖噴灰式布袋除塵器5、袋式除塵器的清灰 （3）脈沖噴吹清灰 脈沖噴吹耗用壓縮空氣量脈沖噴吹清灰實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)清灰，凈化效率達(dá)99%；過(guò)濾負(fù)荷較高，濾袋磨損輕，運(yùn)行安全可靠一濾袋總數(shù)，條一脈沖周期，min一安全系數(shù)，取1.5一每條濾袋噴吹一次耗用的壓縮空氣量 5、袋式除塵器的清灰 6、袋式除塵器的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用設(shè)計(jì)流程選擇過(guò)濾介質(zhì)：與溫度和氣體與粉塵的其他性質(zhì)相適應(yīng)選擇清灰方式：與濾布相適應(yīng)計(jì)算氣布比計(jì)算穿透率計(jì)算需要的過(guò)濾面積和袋室數(shù)目提出風(fēng)機(jī)和管道的技術(shù)要求經(jīng)濟(jì)核算選擇與設(shè)計(jì) （1）選定除塵器型式、濾料及清灰方式根據(jù)對(duì)除塵效率的要求、廠房面積、投資和

18、設(shè)備定貨的情況等，選定除塵器類型根據(jù)含塵氣體特性，選擇合適的濾料根據(jù)除塵器型式、濾料種類、氣體含塵濃度、允許的壓力損失等便可初步確定清灰方式6、袋式除塵器的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用選擇與設(shè)計(jì)清灰方式應(yīng)用氣布比主要清灰方式主要濾布種類粉塵粒徑密度谷物加工12-14RAF大低石灰石（采石場(chǎng)）6-8PJF大中氧化鉛1.5-2SW小高煤飛灰（采暖鍋爐）2-3RAW小中煤飛灰（工業(yè)鍋爐）4-5PJW/F中中水泥（窯爐）2-3RAW中中注：RA空氣反吹； PJ脈沖噴吹；S振打清灰；F氈制；W紡織6、袋式除塵器的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用選擇與設(shè)計(jì)濾料的比較 濾料相對(duì)費(fèi)用（US $）溫度（）聚酯6275諾梅克斯14400特氟

19、隆45450玻璃纖維布25500Hugglas30500*除玻璃纖維布 (G/C=2:1) 外,假定 G/C=5:1 6、袋式除塵器的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用選擇與設(shè)計(jì)氣布比對(duì)穿透率的影響某工業(yè)鍋爐除塵器氣布比與穿透率的關(guān)系某小型民用鍋爐除塵器氣布比與穿透率的關(guān)系6、袋式除塵器的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用選擇與設(shè)計(jì)（2）計(jì)算過(guò)濾面積 一般情況下的過(guò)濾氣速歸納如下簡(jiǎn)易清灰: vF=0.200.75m/min機(jī)械振動(dòng)清灰: vF=1.02.0m/min逆氣流反吹清灰: vF=0.52.0m/min脈沖噴吹清灰: vF=2.04.0m/min6、袋式除塵器的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用選擇與設(shè)計(jì)（3）除塵器設(shè)計(jì)確定濾袋尺寸:直徑d和高度l計(jì)算每條濾袋面積:a=dl 計(jì)算濾袋條數(shù):n=A/a在濾袋條數(shù)多時(shí)，根據(jù)清灰方式及運(yùn)行條件將濾袋分成若干組，每組內(nèi)相鄰兩濾袋之