第三章大氣環(huán)境-顆粒污染物控制

顆粒污染物控制重力沉降室旋風(fēng)除塵器靜電除塵器過(guò)濾式除塵器濕式除塵器慣性除塵器機(jī)械除塵器顆粒層除塵器袋式除塵器一、重力沉降室

除塵機(jī)理氣體進(jìn)入沉降室時(shí)，由于氣體流動(dòng)通道面積突然增大，氣體流速迅速下降，粉塵便借本身重力作用，逐漸沉落，最后落入下面的集灰斗中，經(jīng)輸送機(jī)械送出。特點(diǎn)重力沉降室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，便于維護(hù)管理，壓力損失?。?0-100Pa），而且可以處理高溫氣體。主要缺點(diǎn)沉降效率低（40%-70%），一般只能除去50微米以上的大顆粒，不宜捕集20微米以下的塵粒。適用性主要用于高效除塵裝置的前級(jí)除塵器（預(yù)處理），用于凈化密度大，顆粒粗的粉塵。提高捕集效率可用以下三種措施：（1）降低室內(nèi)氣流速度；（2）降低沉降室的高度；（3）增大沉降室長(zhǎng)度。

沉降室的主要結(jié)構(gòu)形式二、慣性除塵器

除塵機(jī)理慣性碰撞和攔截。慣性力、離心力、重力和顆粒物粒徑、氣流速度有關(guān)

慣性除塵器的種類和結(jié)構(gòu)碰撞式反轉(zhuǎn)式慣性除塵器的應(yīng)用慣性除塵器用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵時(shí)具有較高的除塵效率，對(duì)黏結(jié)性和纖維性粉塵，則因宜堵塞而不宜采用。由于慣性除塵器的凈化效率不高，一般只用于多級(jí)除塵中的第一級(jí)除塵，捕集10-20微米以上的粗塵粒。壓力損失一般為100-1000Pa。

旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)普通旋風(fēng)除塵器的組成部分進(jìn)氣管、筒體、錐體、排氣管外旋流內(nèi)旋流上渦流設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器時(shí)應(yīng)特別注意的兩個(gè)問(wèn)題：上渦流和錐頂區(qū)中細(xì)顆粒的返回問(wèn)題.氣流運(yùn)動(dòng)三、旋風(fēng)除塵器使含塵氣體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣流所產(chǎn)生的離心力，將顆粒污染物從氣體中分離出來(lái)。影響捕集效率的因素入口風(fēng)速（或流量）入口風(fēng)速一般為12-20m/s，不宜低于10m/s，以防入口管道積灰。除塵器的結(jié)構(gòu)尺寸筒體直徑、錐體長(zhǎng)度、排氣管直徑粉塵粒徑與密度粒徑大，捕集效率高；密度小，捕集效率低。流量大，捕集效率高，但風(fēng)速過(guò)高又會(huì)影響捕集效率的提高.氣體溫度溫度增高，捕集效率降低。灰斗的氣密性氣密性不好，捕集效率顯著下降。旋風(fēng)除塵器的分類及選型旋風(fēng)除塵器的分類按氣體流動(dòng)狀態(tài)分

切流返轉(zhuǎn)式旋風(fēng)除塵器軸流式旋風(fēng)除塵器直入式蝸殼式進(jìn)入型式軸流直流式軸流反旋式氣流在器內(nèi)流動(dòng)方式最常用的型式

按結(jié)構(gòu)形式分

圓筒體圓筒高度大于圓錐高度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力損失小，處理氣量大，適用于捕集密度和粒度大的顆粒物。長(zhǎng)錐體圓筒較短，圓錐較長(zhǎng)。除塵效率提高，但壓力損失有所增加。旁通式排氣管插入深度較淺，在筒體中設(shè)有灰塵隔室并與錐體相通。總捕集效率提高，但隔離室易堵塞。要求待處理顆粒物有較好流動(dòng)性。擴(kuò)散式具有倒錐體，錐底設(shè)有反射屏。除塵效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，投資低，壓損中等，特別適用于捕集5-10微米以下的顆粒。特點(diǎn)旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、投資低、操作維修方便，壓力損失中等、動(dòng)力消耗不大，可用各種材料制造，能用于高溫、高壓及有腐蝕性氣體，并可直接回收干顆粒物。主要缺點(diǎn)對(duì)捕集小于5微米顆粒的效率不高。適用性一般作預(yù)除塵用，用來(lái)捕集5-15微米以上的塵粒，除塵效率可達(dá)80%左右。旋風(fēng)除塵器靜電除塵器的基本原理

氣體電離

粒子荷電荷電粒子的遷移與沉積

顆粒的清除四個(gè)過(guò)程：四、靜電除塵器

靜電除塵器是使含塵氣體通過(guò)高壓電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，粉塵沉積于電極上，使塵粒從氣體中分離出來(lái)的一種除塵設(shè)備。靜電力直接作用在塵粒上，而不是作用在氣流上。

氣體電離(1)隨著電壓的增加，氣體中的自由電子被加速。(2)自由電子通過(guò)碰撞使其他氣體分子的外圈電子碰撞出來(lái)，使其電離，形成正離子和新自由電子。(3)電子雪崩

粒子荷電兩種荷電過(guò)程電場(chǎng)荷電：離子在電場(chǎng)力作用下作定向運(yùn)動(dòng)，并與粒子碰撞并附著于顆粒表面而使粒子荷電。擴(kuò)散荷電：離子由于無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而與塵粒碰撞，并黏附在顆粒表面使其荷電。荷電形式電子直接撞擊顆粒，使粒子荷電。氣體吸附電子而成為負(fù)氣體離子，此離子再撞擊顆粒而使粒子荷電。電除塵的主要荷電形式d>0.5μm時(shí)，電場(chǎng)荷電為主；d<0.2μm時(shí)，擴(kuò)散荷電為主；0.2μm<d<0.5μm時(shí)，兩者均起作用。荷電粒子的遷移和沉積荷電粒子在電場(chǎng)力的作用下，將朝著與其電性相反的集塵極移動(dòng)。顆粒荷電越多，所處位置的電場(chǎng)強(qiáng)度越大，則遷移的速度越大。當(dāng)荷電粒子到達(dá)集塵極處，顆粒上的電荷便與集塵極上電荷中和。從而使粒子恢復(fù)中性，此即顆粒的放電過(guò)程。顆粒的清除采用振打的方法或其它清灰方式將集塵極板上沉積的顆粒層強(qiáng)制破壞，并使其落入灰斗，從除塵器中排出?！?/p>

靜電除塵器的結(jié)構(gòu)

電暈電極

集塵電極

清灰裝置

氣流分布裝置灰斗要求起始暈電壓低，電暈電流大，機(jī)械強(qiáng)度高。要求易于塵粒的沉積，避免塵粒二次飛揚(yáng)，便于清灰，具有足夠的剛度和強(qiáng)度。清灰的主要方式有機(jī)械振打、電磁振打、刮板清灰、水膜清灰等。要求能使氣流分布均勻，氣壓損失小。

靜電除塵器的結(jié)構(gòu)及分類沿線全長(zhǎng)放電尖端放電易于清灰、簡(jiǎn)單，但塵粒二次飛揚(yáng)嚴(yán)重、剛度較差。有利于塵粒沉積，二次飛揚(yáng)少且有足夠的高度，應(yīng)用較多。靜電除塵器的分類按集塵器的型式分圓管型平板型

在金屬圓管的中心放置電極，圓管內(nèi)壁為收塵表面。管徑一般為150~300mm，長(zhǎng)2~5m。由于單管處理的煙氣量很小，經(jīng)常使用多管并列設(shè)置。

在一系列平行的集塵電極板構(gòu)成的通道之間設(shè)置放電電極。兩極板之間的通道寬度通常為200~400mm，通道數(shù)可以為幾個(gè)、幾十個(gè)或上百個(gè)，高度為2~12m。按荷電方式和放電空間布置一段式：顆粒荷電和放電在同一個(gè)電場(chǎng)中進(jìn)行?，F(xiàn)在工業(yè)上一般都采用這種型式。二段式：顆粒在第一段荷電，在第二段放電沉積。主要用于空調(diào)裝置。按氣流方向臥式：氣流方向平行于地面，占地面積大，但操作方便，目前被廣泛采用。立式：氣流垂直于地面，通常由下而上，圓管型電除塵器均采用立式，占地面積小，捕集細(xì)粒易產(chǎn)生再飛揚(yáng)。干式：采用機(jī)械、電磁、壓縮空氣等振打清灰，處理溫度高達(dá)350-450℃，有利于回收較高價(jià)值的顆粒物。按清灰方式濕式：通過(guò)噴淋或溢流水等方式清灰，無(wú)粉塵再飛揚(yáng)，效率高，同時(shí)可凈化部分有害氣體如SO2、HF等；其缺點(diǎn)是腐蝕、結(jié)垢問(wèn)題較嚴(yán)重，增加了含塵污水處理工序。靜電除塵器特點(diǎn)消耗的能量很低；適用性廣泛應(yīng)用于冶金、化工、能源、材料、紡織等工業(yè)部門。主要缺點(diǎn)設(shè)備龐大，占地面積大，一次性投資費(fèi)用高，不易實(shí)現(xiàn)對(duì)高比電阻粉塵的捕集（最適宜比電阻為104~5×1010Ω·cm）。處理氣量大，能連續(xù)操作，可用于高溫、高壓的場(chǎng)合。氣壓損失很??；除塵效率很高；可捕集亞微米級(jí)粒子；除塵機(jī)理

截留：粒徑較小的粒子跟隨氣體擾流，若塵粒中心離捕集物的距離不超過(guò)顆粒半徑，顆粒與捕集物接觸而被截留

慣性碰撞：隨粉塵粒徑和氣流速度的增大而增強(qiáng)（d>1微米）

擴(kuò)散沉降：更小的粒子（d<0.1微米）在氣體分子的撞擊下脫離流線，向氣體分子一樣做布朗運(yùn)動(dòng)，這種無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，在捕集物附近，塵粒與捕集物碰撞而被捕集。

另外，重力沉降和靜電效應(yīng)等捕集機(jī)理在一定條件下也會(huì)起到重要的作用。五、過(guò)濾式除塵器利用棉、毛或人造纖維等濾布捕集塵粒的裝置。工作原理除塵過(guò)程袋式除塵器濾料

天然纖維濾料：棉纖維、毛織濾料、絲織濾料

合成纖維濾料：聚酯（如滌綸、的確良）、聚酰胺（如尼龍）、芳香族聚酰胺（如芳綸1313、諾梅克斯）

無(wú)機(jī)纖維濾料：玻璃纖維（鋁硼硅酸鹽玻璃為原料）、金屬纖維（不銹鋼，線徑8-12微米）種類：特性：過(guò)濾效率、容塵量、透氣率、耐溫性、力學(xué)性能（抗拉、抗彎折、耐磨）、造價(jià)袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式

按濾袋形狀圓袋扁袋按含塵氣流進(jìn)入濾袋的方向內(nèi)濾式外濾式按進(jìn)氣方式的不同上進(jìn)式下進(jìn)式按清灰方式機(jī)械振動(dòng)清灰逆氣流清灰吹灰圈清灰脈沖清灰利用砂、礫石、爐渣、焦炭粒、金屬屑等顆粒狀物料作為填料層的過(guò)濾設(shè)備，其除塵機(jī)理和袋式除塵器相似，主要靠慣性、截留和擴(kuò)散作用等，使粉塵附著于干顆粒層濾料表面上。它既可用于捕集固態(tài)顆粒物，也可用來(lái)捕集液態(tài)顆粒物。顆粒層除塵器特點(diǎn)應(yīng)用不適于粘結(jié)性強(qiáng)及吸濕性強(qiáng)的塵粒，特別是煙氣溫度不能低于露點(diǎn)溫度。主要缺點(diǎn)其應(yīng)用受濾布的耐溫、耐腐等操作性能的限制。除塵效率高（99.9%以上）；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，便于回收干料，不存在污泥處理。適應(yīng)性強(qiáng)；操作彈性大；主要在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣。過(guò)濾式除塵器六、濕式除塵器利用洗滌液（一般為水）與含塵氣體充分接觸，將塵粒洗滌下來(lái)而使氣體凈化。有效去除粒度在0.1~20μm的顆粒。特點(diǎn)除塵效率高，除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，占地面積小，操作維修方便。主要缺點(diǎn)需對(duì)洗滌后的含塵污水、污泥進(jìn)行處理；凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時(shí)，洗滌水具有一定程度的腐蝕性，設(shè)備易受腐蝕，比一般干式除塵器的操作費(fèi)用要高。適用性特別適宜于處理高溫、高濕、易燃、易爆的含塵氣體。濕式除塵機(jī)理與過(guò)濾除塵的主要作用機(jī)制相似：（1）通過(guò)慣性碰撞、截留，塵粒與液滴或液膜發(fā)生接觸；（2）微小塵粒通過(guò)擴(kuò)散與液滴接觸；（3）加濕的塵粒相互凝集；（4）蒸汽凝結(jié)，促使塵粒凝集。對(duì)粒徑1~5μm的塵粒（1）起主要作用，對(duì)粒徑1μm以下的塵粒，后三種機(jī)制起主要作用。濕式除塵器的結(jié)構(gòu)型式

重力噴霧洗滌器（機(jī)械噴霧塔）

旋風(fēng)洗滌器（離心洗滌器）貯水式?jīng)_擊水浴除塵器（自激噴霧洗滌器）

板式洗滌器（泡沫洗滌器）

填料洗滌器

文丘里洗滌器

機(jī)械動(dòng)力洗滌除塵器各類除塵器的適用范圍

機(jī)械式除塵器造價(jià)比較低，維護(hù)管理方便，并耐高溫，必須回收干塵或含塵氣體遇濕有腐蝕作用時(shí)更適宜用這類除塵器。它對(duì)5微米以下的微粒去除效率不高，當(dāng)待含塵濃度很高時(shí)，可作預(yù)處理除塵器。

重力除塵器適宜塵粒粒徑較大、要求除塵效率較低、又有足夠場(chǎng)地的地方。慣性除塵器適宜排氣量較小、要求除塵效率較低的地方，一般可直接裝在風(fēng)管上。旋風(fēng)除塵器適宜要求除塵效率較低的地方，大量用于1-20t/h的鍋爐煙塵處理。過(guò)濾式除塵器

袋式除塵器適宜于要求除塵效率較高、排氣量變化較大的場(chǎng)合，最適宜處理有回收價(jià)值的粒徑比較細(xì)小的顆粒物。投資較大，要求氣體進(jìn)入袋式除塵器的溫度不得超過(guò)濾袋材質(zhì)所允許的溫度。顆粒層除塵器適宜于處理高溫含塵氣體。它具有耐腐耐磨等特點(diǎn)，效率較高，可處理比電阻