第六章顆粒污染物控制技術(shù)new

第二篇大氣污染控制工程第五章大氣污染與空氣質(zhì)量管理第六章顆粒污染物控制技術(shù)第七章氣態(tài)污染物控制技術(shù)第八章機動車污染控制技術(shù)第一節(jié)顆粒污染物控制原理單一粒徑物理當量徑幾何當量徑投影徑用顯微鏡觀察到的顆粒粒徑與顆粒某一幾何量相同的球形顆粒的直徑與顆粒某一物理量相同的球形顆粒的直徑面積等分徑定向徑等投影面積徑等體積徑等表面積徑體積表面積平均徑自由沉降徑空氣動力徑斯托克斯徑分割粒徑表示單個顆粒大小一、顆粒的粒徑定向直徑dF（Feret直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向上的最大投影長度。定向面積等分直徑dM（Martin直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向?qū)㈩w粒投影面積二等分的線段長度。等投影面積直徑dA（Heywood直徑）：與顆粒投影面積相等的圓的直徑

Heywood測定分析表明，同一顆粒的dF>dA>dM篩分法篩分直徑：顆粒能夠通過的最小方篩孔的寬度篩孔的大小用目表示－每英寸長度上篩孔的個數(shù)光散射法等體積直徑dV：與顆粒體積相等的球體的直徑沉降法斯托克斯（Stokes）直徑dst：同一流體中與顆粒密度相同、沉降速度相等的球體直徑空氣動力學當量直徑da：在空氣中與顆粒沉降速度相等的單位密度（1g/cm3）的球體的直徑斯托克斯直徑和空氣動力學當量直徑與顆粒的空氣動力學行為密切相關(guān)，是除塵技術(shù)中應用最多的兩種直徑。二、粒徑分布粒徑分布：某一粒子群中不同粒徑的粒子所占的比例?？梢詡€數(shù)、表面積和質(zhì)量等物理量的比例表示。頻數(shù)分布?R—粒徑dp至（dp＋Δdp）間粒子的質(zhì)量比例頻度分布f—Δdp＝1時粒子的質(zhì)量比例篩上累積分布R—大于某一粒徑dp的所有粒子的質(zhì)量比例篩下累積分布D—小于某一粒徑dp的所有粒子的質(zhì)量比例粒徑分布的表示方式：二、粒徑分布頻度分布f篩上累積分布R篩下累積分布D三、平均粒徑長度平均徑表示粒子群粒徑的平均水平四、顆粒物理性質(zhì)1、粉塵的密度：真密度、堆密度2、粉塵的含水率和吸濕性：液體3、粉塵的附著特性：固體4、粉塵的流動特性：安息角、滑動角5、粉塵的荷電和導電特性：粉塵比電阻6、粉塵的自燃和爆炸特性：2014.8.2昆山中榮爆炸五、顆粒捕集的理論基礎(chǔ)對顆粒施加外力使顆粒相對氣流產(chǎn)生一定位移并從氣流中分離。顆粒捕集過程中需要考慮的作用力：外力、流體阻力、顆粒間相互作用力外力：重力、離心力、慣性力、靜電力等顆粒間相互作用力：顆粒濃度不高時可以忽略第二節(jié)機械除塵器一、重力沉降室優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、耗能小、便于維護、壓力損失小，適于凈化密度大、粒徑粗的粉塵。對于30～50μm的粉塵，去除效率達60～80％；但對于小于5μm的粉塵凈化效率幾乎等于0。缺點：除塵效率低(尤其對小顆粒)，占地面積大。利用顆粒在重力作用下自由沉降的原理，將顆粒污染物與氣體分離的過程。一、重力沉降室有關(guān)理想重力沉降室的假定：1、沉降室入口斷面上粉塵分布均勻；2、通過沉降斷面的水平氣流速度分布均勻，并呈層流狀態(tài)；3、顆粒的水平速度與氣流速度相同。W一、重力沉降室1、理想重力沉降室中顆粒的沉降類型？2、理想重力沉降室中加入（n-1）塊橫隔板后會對效率有何影響？其他影響（ut、處理流量、沉降面積）？W一、重力沉降室1、能全部捕集的最小粒徑2、分級效率3、加橫隔板后分成n層（總處理流量不變）二、慣性除塵器利用含塵氣體中顆粒所受的慣性力將顆粒污染物從氣流中分離出來的過程。1、機理沉降室內(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2、結(jié)構(gòu)型式?jīng)_擊式－氣流沖擊擋板捕集較粗粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型反轉(zhuǎn)式－改變氣流方向捕集較細粒子2、結(jié)構(gòu)型式反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a彎管型b百葉窗型c多層隔板型3、應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，一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集10～20μm以上的粗顆粒壓力損失100～1000Pa三、旋風除塵器利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力將顆粒污染物從氣流中分離出來的過程。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、不需要特殊的附屬設(shè)備、造價低廉、操作維護方便、除塵效率高，適應粉塵負荷變化性能好，能用于處理高溫、高壓及腐蝕性氣體。

缺點：不能捕集小于5μm的粉塵粒子，適于處理5～15μm的粉塵；常為預除塵器。旋風除塵器旋風除塵器的結(jié)構(gòu)進氣管筒體錐體灰斗排氣管內(nèi)旋流外旋流流場分析三元流場切向分速vT徑向分速vr軸向分速vZvr低速向心Vz軸線向下外旋流Vr高速向外Vz軸線向上內(nèi)旋流流場分析三元流場切向分速vT徑向分速vr軸向分速vZ主流切向分速vT，產(chǎn)生離心加速度，具有足夠沉降速度的塵粒與氣流分離次流上旋流攜帶細小塵粒形成上灰環(huán)，在內(nèi)旋流軸向分速的作用下由排氣管短路排出。外旋流徑向分速和內(nèi)旋流軸向分速使沉淀下來的細塵重新?lián)P起，形成二次返混。旋風除塵器的性能分析1、轉(zhuǎn)圈理論W重力沉降室旋風除塵器切向速度離心沉降速度如果旋轉(zhuǎn)圈數(shù)足夠，即展開后的長度相當于沉降室的長度L，則粉塵就能到達筒體邊壁處的分離界面而被分離。——轉(zhuǎn)圈理論旋風除塵器的性能分析1、轉(zhuǎn)圈理論v——進口風速，m/s，Q——處理流量，m3/s，N——外旋流的有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。拉波爾提出：分割粒徑的經(jīng)驗計算式旋風除塵器的性能分析2、假想圓筒理論內(nèi)外旋流的交界面附近，粒徑dc的塵粒分級效率為50%

氣流的平均徑向速度＝塵粒的離心沉降速度旋風除塵器的集塵效率水田和木村典夫：旋風除塵器分級效率實驗經(jīng)驗式

捕集效率與dp/dc50的關(guān)系切向速度與旋轉(zhuǎn)半徑的關(guān)系外旋流，n＝0.5～0.9，且旋風除塵器的集塵效率（1）入口風速12～20m/s，不小于10m/s（2）結(jié)構(gòu)尺寸筒體、排氣管直徑，筒體、錐體長度（3）粒徑與密度粒徑→離心力/阻力密度→離心力、切割直徑（4）氣體溫度氣體溫度影響氣體粘度（5）灰斗氣密性漏氣量15％，捕集效率幾乎為0第三節(jié)電除塵器一、電除塵的概念及應用二、電除塵器的特點—優(yōu)點/缺點三、電除塵器的除塵機理四、電除塵器的結(jié)構(gòu)與類型五、電除塵器的除塵效率一、電除塵的概念及應用利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵?；蛞旱危┑姆椒?。廣泛應用于冶金、化工、能源、材料、紡織等工業(yè)部門

二、電除塵器的特點—優(yōu)點除塵效率高。設(shè)計合理，安裝施工質(zhì)量高時，可以達到任何除塵效率的要求。目前，工業(yè)上應用的電除塵器，除塵效率達到99％以上已屬多見。凈化煙氣量大。在工業(yè)上凈化105～106m3／h煙氣的電除塵裝置已得到普遍應用。能去除的粒子粒徑范圍較寬。對于1μm的粉塵粒子仍有較高的除塵效率?？蓛艋邷?、高壓含塵煙氣。用于凈化350℃以下的煙氣，用于凈化更高溫度煙氣時，需要特殊設(shè)計。能量消耗低，可實現(xiàn)微機控制、遠距離操作。

二、電除塵器的特點—缺點除塵效率受粉塵物理性質(zhì)影響很大，特別是粉塵的比電阻的影響更為突出。不適宜直接凈化高濃度含塵氣體。需先預處理。鋼材消耗量多。據(jù)估算，平均每平方米收塵面積所用鋼材大約為3.5-4t。設(shè)備龐大。需高壓變電及整流控制設(shè)備。一次性投資大。制造、安裝和管理技術(shù)水平。三、電除塵器的除塵機理主要組成：放電電極集塵電極三、電除塵器的除塵機理（1）氣體電離（電暈放電）（2）粒子荷電（粉塵荷電）（3）荷電粒子遷移和沉積（4）顆粒的清除（以負電暈為例：）三、電除塵器的除塵機理（1）氣體電離（電暈放電）（以負電暈為例：）極短瞬間在放電極附近的電暈區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了大量的自由電子和正離子?！姇灧烹娙㈦姵龎m器的除塵機理（2）粒子荷電（粉塵荷電）（以負電暈為例：）電子＋電負性氣體＝氣體負離子

氣體離子的遷移速度約為自由電子的1/1000，以保證在兩極之間形成穩(wěn)定的空間電荷，否則幾乎在電暈放電開始的同時就產(chǎn)生了火花放電。二次揚塵104～5×1010Ω?cm反電暈三、電除塵器的除塵機理（3）荷電粒子遷移和沉積（4）顆粒的清除（以負電暈為例：）低比電阻粉塵在電場中跳躍運動的狀態(tài)粉塵比電阻對除塵效率的影響四、電除塵器的結(jié)構(gòu)與類型電暈電極：圓形、麻花形、星形、芒刺形、鋸齒形要求：起始暈電壓低、電暈電流大、機械強度高集塵電極：平板形、Z形、C形、波浪形要求：易于塵粒的沉積，避免二次揚塵，便于清灰，具有足夠的剛度和強度四、電除塵器的結(jié)構(gòu)與類型清灰裝置：機械振打、電磁振打、刮板清灰、水膜清灰等氣流分布裝置：多孔板、Z形氣流分布板四、電除塵器的結(jié)構(gòu)與類型按照集塵器的形式分：圓管形/平板形按荷電和放電空間布置分：一段式/二段式按氣流方向分：臥式和立式按清灰方式分：干式和濕式五、電除塵器的除塵效率1、顆粒的驅(qū)進速度五、電除塵器的除塵效率2、除塵效率方程

——多依奇方程ρ0ρρ+dρρe五、電除塵器的除塵效率2、除塵效率方程有效驅(qū)進速度

——多依奇-安德林方程第四節(jié)袋式除塵器

過濾除塵器是用多孔過濾介質(zhì)分離捕集氣體中固體或液體粒子的凈化裝置。一、袋式除塵

利用棉、毛或人造纖維等加工的濾布捕集塵粒的過程。工業(yè)原料氣的精制、固體粉料的回收、通風和空調(diào)系統(tǒng)的氣體凈化工業(yè)尾氣或煙氣中粉塵粒子的去除應用濾料二、袋式除塵器的特點—優(yōu)點除塵效率高。對微米或亞微米級的粉塵粒子也有較高效率，一般可達99％，甚至可達99.99％以上。適應性強?？刹都喾N干性粉塵，特別是高比電阻粉塵。操作彈性大。含塵氣體濃度和煙氣量在相當大的范圍內(nèi)變化對袋式除塵器的除塵效率影響不大。結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活?？勺鞒尚⌒偷陌惭b在散塵設(shè)備上或散塵設(shè)備附近，也可作成移動式的安裝在車上，特別適用于分散塵源的除塵。運行穩(wěn)定可靠，沒有污泥處理和腐蝕等問題，操作、維護簡單。二、袋式除塵器的特點—缺點應用主要受濾布的耐溫和耐腐蝕等性能影響。目前，通常應用的濾布可耐約250℃，如采用特別濾布處理高溫含塵煙氣，將會增大投資費用。一般濾布的使用溫度應小于300℃。不適于凈化含粘結(jié)和吸濕性強的含塵氣體。煙氣溫度不能低于露點溫度。否則會產(chǎn)生結(jié)露，堵塞濾布孔隙。據(jù)粗略統(tǒng)計：1、袋式除塵器凈化大于17000m3／h含塵煙氣量所需投資要比電除塵器高；2、用其凈化小于17000m3／h含塵煙氣量時，投資費用比電除塵器省。三、袋式除塵器的除塵機理1、除塵過程濾布——粉塵初層——粉塵層2、除塵機理（1）篩濾阻留（2）慣性碰撞（3）擴散和靜電作用（4）重力沉降20～50μm5～10μm清灰時不能破壞三、袋式除塵器的除塵機理2、除塵機理（1）篩濾阻留濾布網(wǎng)孔、塵粒粒徑（2）慣性碰撞塵粒粒徑、氣流速度（3）擴散和靜電作用塵粒粒徑、荷電量、氣流速度（4）重力沉降塵粒粒徑、密度、氣流速度慣性碰撞作用擴散和靜電作用四、袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式氣流運動方向內(nèi)濾式過濾器外濾式過濾器進氣方式上進氣過濾器下進氣過濾器四、袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式內(nèi)濾式袋式除塵器外濾式袋式除塵器四、袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式清灰方式機械振動清灰脈沖清灰機械清灰袋式除塵器脈沖清灰袋式除塵器四、袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式第五節(jié)濕式除塵器濕式除塵利用洗滌液與含塵氣體充分接觸，將塵粒洗滌下來而使氣體凈化的方法。

除塵效率高。在相同能耗下，濕式除塵器比干式機械除塵器的除塵效率高。結(jié)構(gòu)簡單，造價低，占地面積小，操作維修方便。濕式除塵器對凈化高溫、高溫、高比阻、易燃、易爆的含塵氣體具有較高的除塵效率。既除塵又冷卻、凈化。濕式除塵器在去除粉粒的同時，還去除水蒸氣及某些有毒有害的氣態(tài)污染物。一、濕式除塵器的特點—優(yōu)點一、濕式除塵器的特點—缺點比一般干式除塵器操作費用高。需要對洗滌后的含塵污水、污泥進行后處理。除塵系統(tǒng)應采取防腐措施。凈化腐蝕性氣態(tài)污染物時，洗滌水(液)具有一定程度的腐蝕性。

不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體；

采用防凍措施。寒冷地區(qū)應用濕式除塵器易結(jié)凍。二、濕式除塵機理慣性碰撞擴散作用粘附作用擴散漂移和熱漂移絮凝作用三、濕式除塵器的類型1、氣泡表面——泡沫式除塵器三、濕式除塵器的類型2、液膜——濕式填料塔三、濕式除塵器的類型3、液滴——利用機械力、慣性力、摩擦力的濕式洗滌器文丘里洗滌器漸縮段喉管漸擴段文丘里洗滌器文丘里洗滌器喉管處氣速一般為50～180m/s碰撞捕集效率隨相對速度增加而增加文丘里洗滌器幾何尺寸進氣管直徑D1按與之相聯(lián)管道直徑確定收縮管的收縮角α1常取23o～25o喉管直徑DT按喉管氣速vT確定，其截面積與進口管截面積之比的典型值為1:4vT的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學性質(zhì)、對洗滌器效率和阻力的要求等因素L112ConvergingsectionthroatDiverging