第6章 顆粒污染物控制技術(shù)及作業(yè)答案1

1、2014 - 2015 學(xué)年第學(xué)年第 1 學(xué)期學(xué)期 環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇 1 第六章第六章 顆粒污染物控制技術(shù)顆粒污染物控制技術(shù) 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇2 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v顆粒污染物控制原理顆粒污染物控制原理 重力沉降室重力沉降室 v機(jī)械除塵器機(jī)械除塵器 慣性除塵器慣性除塵器 旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器 v電除塵器電除塵器 v袋式除塵器袋式除塵器 v濕式除塵器濕式除塵器 v除塵設(shè)備的比較和選擇除塵設(shè)備的比較和選擇 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇3 學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的 學(xué)習(xí)對(duì)象學(xué)習(xí)對(duì)象: v 除塵技術(shù)的基本理論及各種形式的除塵器除塵技術(shù)的基本理

2、論及各種形式的除塵器 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求: v (1) 掌握粉塵粒徑的定義方法、粒徑分布的表示方法；掌握粉塵粒徑的定義方法、粒徑分布的表示方法； v (2) 掌握除塵裝置捕集效率的計(jì)算方法；掌握除塵裝置捕集效率的計(jì)算方法； v (3) 理解各種形式除塵器的工作原理，掌握其選型與設(shè)計(jì)理解各種形式除塵器的工作原理，掌握其選型與設(shè)計(jì) 計(jì)算方法。計(jì)算方法。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇4 6.1.1 粉塵粒徑及粒徑分布粉塵粒徑及粒徑分布 1. 粒徑的概念粒徑的概念 6.1 顆粒污染物控制原理顆粒污染物控制原理 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇5 2. 單一粒徑定義方法

3、單一粒徑定義方法 投影徑投影徑 幾何當(dāng)量徑幾何當(dāng)量徑 物理當(dāng)量徑物理當(dāng)量徑 （1）面積等分徑）面積等分徑 （2）定向徑）定向徑 （3）長徑）長徑 （4）短徑）短徑 （1）等投影面積徑）等投影面積徑dA （2）等體積直徑）等體積直徑dV （3）等表面積徑）等表面積徑ds （4）顆粒的體積表面積）顆粒的體積表面積 平均徑平均徑de （1）自由沉降徑）自由沉降徑dl （2）空氣動(dòng)力徑）空氣動(dòng)力徑da （3）斯托克斯直徑）斯托克斯直徑dS （4）分割粒徑）分割粒徑dc50 2/1 4 p A A d p p e S V d 6 3 1 6 p V v d 2 1 )( 18 g u d p t St

4、2 1 p S s d 1 2 3 4 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇6 3. 平均粒徑平均粒徑 長度平均徑：長度平均徑： 面積長度平均徑：面積長度平均徑： 體面積平均徑：體面積平均徑： 質(zhì)量平均徑：質(zhì)量平均徑： iii ndnd/ )( 1 )(/ )( 2 2iiii dndnd )(/ )( 23 3iiii dndnd )(/ )( 34 4iiii dndnd 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇7 3. 平均粒徑平均粒徑 表面積平均徑：表面積平均徑： 體積平均徑：體積平均徑： 中位徑中位徑d50：粒徑分布累計(jì)值為粒徑分布累計(jì)值為50%的粒徑。的粒徑。

5、眾徑眾徑dom：粒徑分布中頻率密度值最大的粒徑。粒徑分布中頻率密度值最大的粒徑。 2/1 2 / )( iiis ndnd 3/1 3 / )( iiiv ndnd 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇8 4. 粒徑分布粒徑分布 （1）定義）定義 （2）粒徑分布的分類）粒徑分布的分類 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇9 （3）粒徑分布的表示方法）粒徑分布的表示方法 1）頻數(shù)分布）頻數(shù)分布R 粒徑粒徑dp至（至（dp + dp）之間的粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)量）之間的粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)量 的百分?jǐn)?shù)。的百分?jǐn)?shù)。 2）頻度分布）頻度分布f dp =1m時(shí)粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)

6、量的比例。時(shí)粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)量的比例。 3）篩上累積分布）篩上累積分布R 大于某一粒徑大于某一粒徑dp的所有粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)量的比例。的所有粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)量的比例。 p dd dR f p d d pp dddfdR p )()( max 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇10 （4）粒徑分布函數(shù)）粒徑分布函數(shù) v 羅辛羅辛拉姆勒分布（拉姆勒分布（R-R分布）分布） )exp()( n pp ddR n p p d d dR 50 693. 0exp)( 2021-7-611 例例1 已知平爐煉鋼產(chǎn)生的煙塵的粒徑分布符合已知平爐煉鋼產(chǎn)生的煙塵的粒徑分布符合R-R分分

7、 布，中位徑為布，中位徑為0.24m，粒徑分布指數(shù)，粒徑分布指數(shù)n=1.7，試分，試分 別確定粒徑小于別確定粒徑小于0.5m和和0.1m的煙塵量占總煙塵的煙塵量占總煙塵 量的百分?jǐn)?shù)。量的百分?jǐn)?shù)。 解：解： %48.14 24. 0 1 . 0 0.693-exp1 d d 0.693-exp1G %05.94 24. 0 5 . 0 693. 0-exp1 d d 693. 0-exp1G 7 . 1 n 50 p m1 . 0d 7 . 1 n 50 p m0.5d 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇12 6.1.2 顆粒的物理性質(zhì)顆粒的物理性質(zhì) （1） 粉塵的密度粉塵的密度

8、v 單位體積粉塵的質(zhì)量，單位體積粉塵的質(zhì)量，kg/m3或或g/cm3 v 真密度真密度 粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和之間的空隙粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和之間的空隙 v 堆積密度堆積密度 用堆積體積計(jì)算用堆積體積計(jì)算 v 空隙率空隙率 粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總 體積之比體積之比 p b bp (1) 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇13 6.1.2 顆粒的物理性質(zhì)顆粒的物理性質(zhì) （2） 粉塵的含水率和吸濕性粉塵的含水率和吸濕性 v 粉塵中的水分包括附在顆粒表面和包含在凹坑和細(xì)孔中的粉塵中的水分包括附在顆粒表面和包含在凹坑和細(xì)孔中的 自由水分自

9、由水分以及顆粒內(nèi)部的以及顆粒內(nèi)部的結(jié)合水分結(jié)合水分 v 含水率含水率 水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比 v 吸濕現(xiàn)象吸濕現(xiàn)象：從潮濕氣體中吸收水分的現(xiàn)象。：從潮濕氣體中吸收水分的現(xiàn)象。 潤濕性粉塵：接觸面擴(kuò)大而相互附著潤濕性粉塵：接觸面擴(kuò)大而相互附著 非潤濕性粉塵：接觸面趨于縮小而不能附著非潤濕性粉塵：接觸面趨于縮小而不能附著 粉塵的潤濕性粉塵的潤濕性 選擇選擇濕式除塵器濕式除塵器的主要依據(jù)的主要依據(jù) v潤濕性潤濕性 粉塵顆粒與液體接觸后能夠互相附粉塵顆粒與液體接觸后能夠互相附 著或附著的難易程度的性質(zhì)著或附著的難易程度的性質(zhì) v潤濕速度潤濕速度 20 20 (mm/min)

10、20 L v 影響潤濕性的因素影響潤濕性的因素 v粉塵：粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組粉塵：粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組 分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性等分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性等 v液體：表面張力液體：表面張力 v塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式 v粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而 下降下降 思考題：思考題：比較下列物質(zhì)的潤濕性比較下列物質(zhì)的潤濕性 下列哪些粉塵最適合用濕法除塵？下列哪些粉塵最適合用濕法除塵？ v 瀝青灰瀝青灰 v 煤粉煤粉 v 石英粉石英粉 v 鍋爐飛灰鍋爐飛

11、灰 n答案：答案：D （3）粉塵的附著特性）粉塵的附著特性 v 粘附和自粘現(xiàn)象粘附和自粘現(xiàn)象 v 粘附力粘附力克服附著現(xiàn)象所需要的力克服附著現(xiàn)象所需要的力 v 粘附力：分子力（范德華力）、毛粘附力：分子力（范德華力）、毛 細(xì)力、靜電力（庫侖力）細(xì)力、靜電力（庫侖力） v 斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度 表征粉塵自粘性的指標(biāo)，等于粉塵斷裂所需表征粉塵自粘性的指標(biāo)，等于粉塵斷裂所需 的力除以其斷裂的接觸面積的力除以其斷裂的接觸面積 v 分類：不粘性、微粘性、中等粘性、強(qiáng)粘性分類：不粘性、微粘性、中等粘性、強(qiáng)粘性 v 粒徑、形狀、表面粗糙度、潤濕性、荷電量均影響粘附性粒徑、形狀、表面粗糙度、潤濕性、荷電量均影響粘

12、附性 （4） 粉塵的流動(dòng)特性粉塵的流動(dòng)特性 v 安息角：安息角：粉塵從漏斗連續(xù)落下粉塵從漏斗連續(xù)落下 自然堆積形成的圓錐體母線與自然堆積形成的圓錐體母線與 地面的夾角。地面的夾角。 v 滑動(dòng)角：滑動(dòng)角：自然堆積在光滑平板自然堆積在光滑平板 上的粉塵隨平板做傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)上的粉塵隨平板做傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí) 粉塵開始發(fā)生滑動(dòng)的平板傾角。粉塵開始發(fā)生滑動(dòng)的平板傾角。 安息角和滑動(dòng)角的影響因素：安息角和滑動(dòng)角的影響因素： v粉塵粒徑粉塵粒徑 v含水率含水率 v顆粒形狀顆粒形狀 v顆粒表面光滑程度顆粒表面光滑程度 v粉塵粘性粉塵粘性 n判斷題：判斷題：球度大的粉塵所需要的輸灰管路的傾球度大的粉塵所需要的輸灰管路的傾

13、 角也要大。角也要大。 n （5）粉塵的荷電和導(dǎo)電特性）粉塵的荷電和導(dǎo)電特性 【荷電性荷電性】 使粉塵帶電的過程叫做荷電過程，包括使粉塵帶電的過程叫做荷電過程，包括自然荷電自然荷電和和人人 工荷電工荷電過程。過程。 荷電因素荷電因素電離輻射、高壓放電、高溫產(chǎn)生的離子電離輻射、高壓放電、高溫產(chǎn)生的離子 或電子被捕獲、顆粒間或顆粒與壁面間摩擦、產(chǎn)生過或電子被捕獲、顆粒間或顆粒與壁面間摩擦、產(chǎn)生過 程中荷電程中荷電 荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率減小而增加，荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率減小而增加， 且與化學(xué)組成有關(guān)且與化學(xué)組成有關(guān) 【導(dǎo)電性導(dǎo)電性】 v比電阻比電阻 v導(dǎo)電機(jī)制導(dǎo)電機(jī)制

14、v比電阻對(duì)電除塵器運(yùn)行比電阻對(duì)電除塵器運(yùn)行 有很大影響，最適宜范有很大影響，最適宜范 圍圍1041010cm d ( cm) V j n典型溫度典型溫度-比電阻曲線比電阻曲線 （5）粉塵的荷電和導(dǎo)電特性）粉塵的荷電和導(dǎo)電特性 （6） 粉塵的自燃性和爆炸性粉塵的自燃性和爆炸性 【自燃性自燃性】 自燃自燃 自然發(fā)熱的原因自然發(fā)熱的原因 氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā) 酵熱酵熱 影響因素：粉塵的結(jié)構(gòu)和物化特性、粉塵的存在狀態(tài)影響因素：粉塵的結(jié)構(gòu)和物化特性、粉塵的存在狀態(tài) 和環(huán)境和環(huán)境 存放過程中自然發(fā)熱存放過程中自然發(fā)熱熱量積累熱量積累達(dá)到燃點(diǎn)達(dá)到燃點(diǎn) 燃燒燃燒 【爆炸性爆炸性

15、】 v粉塵發(fā)生爆炸必備的條件：粉塵發(fā)生爆炸必備的條件： 可燃物與空氣或氧氣構(gòu)成的可燃混合物達(dá)到一定的濃度可燃物與空氣或氧氣構(gòu)成的可燃混合物達(dá)到一定的濃度 最低可燃物濃度最低可燃物濃度 爆炸濃度下限爆炸濃度下限 爆炸濃度上限爆炸濃度上限 存在能量足夠的火源存在能量足夠的火源 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇27 6.1.3 顆粒捕集的理論基礎(chǔ)顆粒捕集的理論基礎(chǔ) v除塵機(jī)理：除塵機(jī)理：將含塵氣體引入除塵器，對(duì)顆粒施加將含塵氣體引入除塵器，對(duì)顆粒施加 外力使顆粒相對(duì)氣流產(chǎn)生一定位移并從氣流中分外力使顆粒相對(duì)氣流產(chǎn)生一定位移并從氣流中分 離出來，最后沉降到捕集表面上。離出來，最后沉降到

16、捕集表面上。 v顆粒捕集過程中需要考慮的作用力：顆粒捕集過程中需要考慮的作用力：外力、流體外力、流體 阻力、顆粒間相互作用力。阻力、顆粒間相互作用力。 外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、 泳力等。泳力等。 顆粒間相互作用力：顆粒濃度不高時(shí)可以忽略。顆粒間相互作用力：顆粒濃度不高時(shí)可以忽略。 流體阻力流體阻力 形狀阻力：形狀阻力： 摩擦阻力：摩擦阻力： 顆粒做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)排開周圍顆粒做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)排開周圍 流體而受到的形狀阻力流體而受到的形狀阻力 顆粒與周圍流體產(chǎn)生摩擦而受顆粒與周圍流體產(chǎn)生摩擦而受 到的摩擦阻力到的摩擦阻力 （1）流體阻

17、力）流體阻力 v流體阻力總是與運(yùn)動(dòng)向量方向相反，阻力的大小流體阻力總是與運(yùn)動(dòng)向量方向相反，阻力的大小 與顆粒粒徑、形狀、運(yùn)動(dòng)速度、流體特性有關(guān)，與顆粒粒徑、形狀、運(yùn)動(dòng)速度、流體特性有關(guān)， 流體阻力的基本方程為：流體阻力的基本方程為： 2 DD p Dpp 1 (N) 2 () p FC Au du Cf ReRe v顆粒尺寸與氣體平均自由程接近時(shí)，顆粒發(fā)生顆粒尺寸與氣體平均自由程接近時(shí)，顆粒發(fā)生滑滑 動(dòng)動(dòng) 坎寧漢修正坎寧漢修正 p D p 3 1.10 11.2570.400exp() 2 / 8 (m) , (m/s) 0.499 其中努森數(shù) d u F C CKnKnd Kn RT v M

18、v （2）重力沉降）重力沉降 v 力平衡關(guān)系力平衡關(guān)系 v Stokes顆粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影響）顆粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影響） v 湍流過渡區(qū)湍流過渡區(qū) v 牛頓區(qū)牛頓區(qū) 2 p DGBp () 6 d FFFg 2 pp s 18 d ugCgC 1.140.7140.714 pp s 0.4280.286 0.153() dg u 1/2 spp 1.74() /udg （3）離心沉降）離心沉降 v力平衡關(guān)系力平衡關(guān)系 vStokes顆粒的末端沉降速度顆粒的末端沉降速度 2 3 t DCpp 6 u FFd R 2 2 pp t cc 2 t c 18 其中 d u

19、uCa C R u a R （4）靜電沉降）靜電沉降 v力平衡關(guān)系力平衡關(guān)系 v靜電沉降的末端速度習(xí)慣上稱為驅(qū)靜電沉降的末端速度習(xí)慣上稱為驅(qū) 進(jìn)速度，用進(jìn)速度，用 表示，對(duì)于表示，對(duì)于Stokes粒子：粒子： DE FFqE p 3 qE C d （5）慣性沉降）慣性沉降 v顆粒接近靶時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況顆粒接近靶時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況 慣性碰撞慣性碰撞 攔截?cái)r截 凈化裝置的性能凈化裝置的性能 v評(píng)價(jià)凈化裝置性能的指標(biāo)評(píng)價(jià)凈化裝置性能的指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) 處理氣體流量處理氣體流量 凈化效率凈化效率 壓力損失壓力損失 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 設(shè)備費(fèi)設(shè)備費(fèi) 運(yùn)行費(fèi)運(yùn)行費(fèi) 占地面積占地面積 處理氣體流量處理氣體流量 v

20、處理氣體流量處理氣體流量 v漏風(fēng)率漏風(fēng)率 1N 3 N2NN 1 () (m/s) 2 QQQ 1N2N 1N 100 (%) QQ Q 壓力損失壓力損失 v凈化裝置的壓力損失是進(jìn)口和出口氣流全壓之差，凈化裝置的壓力損失是進(jìn)口和出口氣流全壓之差， 代表凈化裝置能耗大小。代表凈化裝置能耗大小。 v壓力損失與凈化裝置進(jìn)口氣流的動(dòng)壓成正比，有：壓力損失與凈化裝置進(jìn)口氣流的動(dòng)壓成正比，有： 2 1 (Pa) 2 v P 凈化效率凈化效率 v 總凈化效率總凈化效率 v 通過率通過率 v 分級(jí)除塵效率分級(jí)除塵效率 v 分割粒徑分割粒徑 除塵效率為除塵效率為50的粒徑的粒徑 22N2N 11N2N 11 S

21、Q SQ 22N2N 11N1N 1 SQ P SQ 32 11 1 ii i ii SS SS 分級(jí)效率與總效率的關(guān)系分級(jí)效率與總效率的關(guān)系 v 由總效率求分級(jí)效率由總效率求分級(jí)效率 v 由分級(jí)效率求總效率由分級(jí)效率求總效率 333 11 222 111 23 11 / ii i ii ii i ii i ii S gg S gg S gg P S gg Pgg 1 1 11p 00 dd ii i ii g Gq d 多級(jí)串聯(lián)的總凈化效率多級(jí)串聯(lián)的總凈化效率 v總分級(jí)通過率總分級(jí)通過率 v總分級(jí)效率總分級(jí)效率 v總除塵效率總除塵效率 12iTiiin PP PP 12 11 (1)(1)(

22、1) iTiTiiin P 12 1 (1)(1)(1) Tn 6.2 6.2 機(jī)械除塵器機(jī)械除塵器 v機(jī)械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和機(jī)械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和 離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常 用的有：用的有： 重力沉降室重力沉降室 慣性除塵器慣性除塵器 旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇49 6.2.1 重力沉降室重力沉降室 重力沉降：重力沉降：利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降 的原理，將顆粒污染物和氣體分離的過程。的原理，將顆

23、粒污染物和氣體分離的過程。 重力沉降室的優(yōu)缺點(diǎn)：重力沉降室的優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，便于維護(hù)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，便于維護(hù) 管理，壓力損失小，可以處理高溫氣體；但一般只能去除管理，壓力損失小，可以處理高溫氣體；但一般只能去除 50m以上的大顆粒，沉降小顆粒的效率低，可作為高效除以上的大顆粒，沉降小顆粒的效率低，可作為高效除 塵裝置的前除塵器。塵裝置的前除塵器。 重力沉降室重力沉降室 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇50 層流式重力沉降室層流式重力沉降室 v 通過沉降斷面的水平氣流速度分布均勻，并呈層流狀態(tài)通過沉降斷面的水平氣流速度分布均勻，并呈層流狀態(tài) v 忽略氣體浮力，粒子僅受

24、重力和阻力的作用忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用 縱剖面示意圖縱剖面示意圖 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇51 層流式重力沉降室層流式重力沉降室 v 沉降室的長寬高分別為沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為，處理煙氣量為Q v 氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間 v 在在 t 時(shí)間內(nèi)粒子的沉降距離時(shí)間內(nèi)粒子的沉降距離 v 該粒子的除塵效率該粒子的除塵效率 0 v s u 0 / LWH tL v Q ss cs 0 u Lu LWH hut vQ css c 0 () i hu Lu LW hH Hv HQ c 1.0 () i hH 2021-7

25、-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇52 層流式重力沉降室層流式重力沉降室 對(duì)于對(duì)于stokes粒子，重力沉降室能粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的捕集的最小粒子的dmin = ? c hH 2 pp s 18 dg u 2 pp 18 即 dg LWH H Q min p 18 Q d gWL min p 36 Q d gWL n由由于于沉沉降降室室內(nèi)內(nèi)的的氣氣流流擾擾動(dòng)動(dòng)和和返返混混的的影影響響，工工程程上上一一般般用用分分 級(jí)級(jí)效效率率公公式式的的一一半半作作為為實(shí)實(shí)際際分分級(jí)級(jí)效效率率 min p 36 Q d gWL n由由于于沉沉降降室室內(nèi)內(nèi)的的氣氣流流擾擾動(dòng)動(dòng)和和返返混混

26、的的影影響響，工工程程上上一一般般用用分分 級(jí)級(jí)效效率率公公式式的的一一半半作作為為實(shí)實(shí)際際分分級(jí)級(jí)效效率率 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇53 層流式重力沉降室層流式重力沉降室 v 提高沉降室效率的主要途徑：提高沉降室效率的主要途徑： 降低沉降室內(nèi)氣流速度降低沉降室內(nèi)氣流速度 增加沉降室長度增加沉降室長度 降低沉降室高度降低沉降室高度 v 沉降室內(nèi)的氣流速度一般為沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.32.0m/s。 不同粉塵的最高允許氣流速度不同粉塵的最高允許氣流速度 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇54 層流式重力沉降室層流式重力沉降室 v 多層沉降室：使沉降多層

27、沉降室：使沉降 高度減少為原來的高度減少為原來的 1/(n+1) ，其中，其中n為水為水 平隔板層數(shù)平隔板層數(shù) v 考慮清灰的問題，一考慮清灰的問題，一 般隔板數(shù)在般隔板數(shù)在3以下。以下。 s (1) i u LW n Q 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇55 思考題思考題 v 某工廠用重力沉降室來凈化含塵氣流，若粉塵密度某工廠用重力沉降室來凈化含塵氣流，若粉塵密度p 1000 kg/m3，氣體密度，氣體密度g1.2kg/m3，氣體粘度，氣體粘度 1.8410-5Pas，重力沉降室長度，重力沉降室長度L2.4m，高度，高度H0.4m， 室內(nèi)氣流速度室內(nèi)氣流速度v0.2m/s，求

28、能被該沉降室全部捕集的最，求能被該沉降室全部捕集的最 小塵粒粒徑。小塵粒粒徑。 m Lg vH d p 5 5 min 1036. 3 4 . 210008 . 9 4 . 02 . 01084. 11818 6.2.2 慣性除塵器慣性除塵器 v機(jī)理機(jī)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。作用，使其與氣流分離。 6.2.2 慣性除塵器慣性除塵器 v 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 沖擊式?jīng)_擊式氣流沖擊擋板捕集較粗粒子氣流沖擊擋板捕集較

29、粗粒子 反轉(zhuǎn)式反轉(zhuǎn)式改變氣流方向捕集較細(xì)粒子改變氣流方向捕集較細(xì)粒子 n沖擊式慣性除塵裝置沖擊式慣性除塵裝置 na單級(jí)型單級(jí)型 b多級(jí)型多級(jí)型 反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置 a 彎管型彎管型 b 百葉窗型百葉窗型 c 多層隔板型多層隔板型 6.2.2 慣性除塵器慣性除塵器 v應(yīng)用應(yīng)用 一般凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵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，凈化效率不高，一般只用于多級(jí)除塵中的一級(jí)除塵， 捕集捕集1020m以上的粗顆粒以上的粗顆粒 壓力損失壓力損失1001000Pa 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇5

30、9 6.2.3 旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵：旋風(fēng)除塵：利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣流產(chǎn)生的離心力，將顆粒污利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣流產(chǎn)生的離心力，將顆粒污 染物從氣體中分離出來的過程。染物從氣體中分離出來的過程。 旋風(fēng)除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)：旋風(fēng)除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，投資結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，投資 少，操作維修方便，壓力損失中等，動(dòng)力消耗不大，可用少，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，適用于高溫、高壓及有腐蝕性氣體，并可各種材料制造，適用于高溫、高壓及有腐蝕性氣體，并可 直接回收干顆粒物；但一般用于去除直接回收干顆粒物；但一般用于去除515m以上的顆粒，以上的顆粒， 對(duì)粒徑

31、小于對(duì)粒徑小于5 m的顆粒捕集效率不高，一般作預(yù)除塵用。的顆粒捕集效率不高，一般作預(yù)除塵用。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇60 （1） 旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器的工作原理 v 旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng) 普通旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、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筒體、錐體和排氣管等組成 氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： 外旋流外旋流 少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū) 域域 旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上 沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)旋流沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)旋流 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)

32、境工程學(xué)大氣篇大氣篇61 （1）旋風(fēng)除塵器的工作原理）旋風(fēng)除塵器的工作原理 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇62 （1） 旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器的工作原理 旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇63 （1） 旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器的工作原理 v 切向速度切向速度 外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n次方次方 此處此處n 1，稱為渦流指數(shù)，稱為渦流指數(shù) 內(nèi)渦旋的切向速度正比于半徑內(nèi)渦旋的切向速度正比于半徑 內(nèi)外渦旋的界面上氣流切向速度最大內(nèi)

33、外渦旋的界面上氣流切向速度最大 交界圓柱面直徑交界圓柱面直徑 dI = ( 0.61.0 ) de , de 為排氣管直徑為排氣管直徑 T . n V Rconst 0.3 0.14 110.67 283 T nD T / 角速度VRw 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇64 （1） 旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器的工作原理 v 徑向速度徑向速度 假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進(jìn)入內(nèi)渦假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進(jìn)入內(nèi)渦 旋旋 平均徑向速度平均徑向速度 r0和和h0分別為交界圓柱面的半徑和高度，分別為交界圓柱面的半徑和高度，m v 軸向速度軸向速度 外渦旋的軸向速度向下

34、外渦旋的軸向速度向下 內(nèi)渦旋的軸向速度向上內(nèi)渦旋的軸向速度向上 在內(nèi)渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底在內(nèi)渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底 部達(dá)到最大值部達(dá)到最大值 r 00 2 Q V r h 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇65 （1） 旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器的工作原理 v 旋風(fēng)除塵器內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)及分離過程旋風(fēng)除塵器內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)及分離過程 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇66 （2） 旋風(fēng)除塵器的分離性能旋風(fēng)除塵器的分離性能 v顆粒的分割直徑顆粒的分割直徑 根據(jù)假想圓筒理論求根據(jù)假想圓筒理論求dc50 在交界面上，離心力在交界面上，離心力F

35、C，向心運(yùn)動(dòng)氣流作用于塵粒上的阻力，向心運(yùn)動(dòng)氣流作用于塵粒上的阻力FD 若若 FC FD ，顆粒移向外壁，顆粒移向外壁 若若 FC FD ，顆粒進(jìn)入內(nèi)渦旋，顆粒進(jìn)入內(nèi)渦旋 當(dāng)當(dāng) FC = FD時(shí)，有時(shí)，有50%的可能進(jìn)的可能進(jìn) 入外渦旋，既除塵效率為入外渦旋，既除塵效率為50% 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇67 （2） 旋風(fēng)除塵器的分離性能旋風(fēng)除塵器的分離性能 v捕集效率捕集效率 雷思雷思-利希特模式利希特模式 1 1 50 693. 0exp1 n c p d d d 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇68 （2） 旋風(fēng)除塵器的分離性能旋風(fēng)除塵器的分離性能

36、v影響捕集效率的因素影響捕集效率的因素 二次效應(yīng)二次效應(yīng)被捕集粒子的重新進(jìn)入氣流被捕集粒子的重新進(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；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；被重新吹起，實(shí)際效率低于理論效率； 通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁上，能通過環(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)有效地控制二次效

37、應(yīng) 。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇69 （2） 旋風(fēng)除塵器的分離性能旋風(fēng)除塵器的分離性能 v影響捕集效率的因素影響捕集效率的因素 比例尺寸比例尺寸 在相同的切向速度下，筒體直徑愈在相同的切向速度下，筒體直徑愈小小，離心力愈，離心力愈大大， 除塵效率除塵效率愈高愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率 下降。下降。 錐體適當(dāng)錐體適當(dāng)加長加長，對(duì)提高除塵效率有利。，對(duì)提高除塵效率有利。 排出管直徑排出管直徑愈小，愈小，分割直徑愈分割直徑愈小小，即除塵效率愈高；，即除塵效率愈高； 直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑直徑太小，壓力降增加，一般取

38、排出管直徑de=（0.4 0.65）D。 筒體和錐體的總高度以不大于筒體和錐體的總高度以不大于五倍五倍的筒體直徑為宜。的筒體直徑為宜。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇70 （2） 旋風(fēng)除塵器的分離性能旋風(fēng)除塵器的分離性能 v影響捕集效率的因素影響捕集效率的因素 比例尺寸對(duì)性能的影響比例尺寸對(duì)性能的影響 比例變化比例變化 性能趨向性能趨向 投資趨向投資趨向壓力損失壓力損失效率效率 增大旋風(fēng)除塵器直徑增大旋風(fēng)除塵器直徑降低降低降低降低提高提高 加長筒體加長筒體稍有降低稍有降低提高提高提高提高 增大入口面積（流量不變）增大入口面積（流量不變）降低降低降低降低 增大入口面積（速度不變

39、）增大入口面積（速度不變）提高提高降低降低降低降低 加長錐體加長錐體稍有降低稍有降低提高提高提高提高 增大錐體的排出孔增大錐體的排出孔稍有降低稍有降低提高或降低提高或降低 減小錐體的排出孔減小錐體的排出孔稍有提高稍有提高提高或降低提高或降低 加長排出管伸入器內(nèi)的長度加長排出管伸入器內(nèi)的長度提高提高提高或降低提高或降低提高提高 增大排氣管管徑增大排氣管管徑降低降低降低降低提高提高 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇71 （2） 旋風(fēng)除塵器的分離性能旋風(fēng)除塵器的分離性能 v影響捕集效率的因素影響捕集效率的因素 除塵器下部的嚴(yán)密性除塵器下部的嚴(yán)密性 在不漏風(fēng)的情況下進(jìn)行正常排灰在不漏風(fēng)

40、的情況下進(jìn)行正常排灰 煙塵的物理性質(zhì)煙塵的物理性質(zhì) 氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度 操作變量操作變量 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 性能改善性能改善 入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新 卷入氣流中，除塵效率下降卷入氣流中，除塵效率下降 效率最高時(shí)的入口速度效率最高時(shí)的入口速度 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇72 （3） 旋風(fēng)除塵器的壓力損失旋風(fēng)除塵器的壓力損失 v旋風(fēng)除塵器的壓力降（

41、一般低于旋風(fēng)除塵器的壓力降（一般低于2kPa） 壓損系數(shù)一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，在缺少數(shù)據(jù)的情況下壓損系數(shù)一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，在缺少數(shù)據(jù)的情況下 可用下式估算可用下式估算 2 2 1 v p 2 16 e d A 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇73 （3） 旋風(fēng)除塵器的壓力損失旋風(fēng)除塵器的壓力損失 v旋風(fēng)除塵器的壓力降旋風(fēng)除塵器的壓力降 應(yīng)當(dāng)指出：旋風(fēng)除塵器的其他操作因素對(duì)壓力損失也有影響。應(yīng)當(dāng)指出：旋風(fēng)除塵器的其他操作因素對(duì)壓力損失也有影響。 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；時(shí)，

42、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；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操作運(yùn)行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇74 （4） 旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)類型旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)類型 按進(jìn)氣方式分為按進(jìn)氣方式分為 切向進(jìn)入式切向進(jìn)入式：含塵氣體由筒體側(cè)面沿切線方向：含塵氣體由筒體側(cè)面沿切線方向 導(dǎo)入，氣流在圓筒部分旋轉(zhuǎn)向下，進(jìn)入錐體，導(dǎo)入，氣流在圓筒部分旋轉(zhuǎn)向下，進(jìn)入錐體， 到達(dá)錐體底部遂返轉(zhuǎn)向上，清潔氣體經(jīng)同一端到達(dá)錐體底部遂返轉(zhuǎn)向上，清潔氣體經(jīng)同一端 的排氣管引出。的排氣管引出。 軸向

43、進(jìn)入式軸向進(jìn)入式 ：利用導(dǎo)流葉片使氣流在除塵器內(nèi)：利用導(dǎo)流葉片使氣流在除塵器內(nèi) 旋轉(zhuǎn)，除塵效率比切向進(jìn)入式低，但處理量大。旋轉(zhuǎn)，除塵效率比切向進(jìn)入式低，但處理量大。 a. 直入切向進(jìn)入式直入切向進(jìn)入式 b. 蝸殼切向進(jìn)入式蝸殼切向進(jìn)入式 c. 軸向進(jìn)入式軸向進(jìn)入式 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇75 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇76 （5） 旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì) v收集設(shè)計(jì)資料收集設(shè)計(jì)資料 （1）含塵氣體特性：）含塵氣體特性：成分、溫度、濕度、腐蝕性和流成分、溫度、濕度、腐蝕性和流 量等；量等； （2）粉塵特性：）粉塵特性：濃度、成分、密度、粒

44、徑分布、黏度、濃度、成分、密度、粒徑分布、黏度、 含水率和爆炸性等；含水率和爆炸性等； （3）除塵要求：）除塵要求：除塵效率和壓力損失等；除塵效率和壓力損失等； （4）成本要求及其他資料：）成本要求及其他資料：粉塵回收利用要求、設(shè)備粉塵回收利用要求、設(shè)備 價(jià)格、運(yùn)行費(fèi)用、電源、安裝現(xiàn)場及有關(guān)資料。價(jià)格、運(yùn)行費(fèi)用、電源、安裝現(xiàn)場及有關(guān)資料。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇77 （5） 旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì) v旋風(fēng)除塵器的選型設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器的選型設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法 計(jì)算要求達(dá)到的除塵效率；計(jì)算要求達(dá)到的除塵效率； 選定旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)形式；選定旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)形式；

45、根據(jù)效率根據(jù)效率-速度實(shí)驗(yàn)曲線或壓力損失要求確定入口風(fēng)速度實(shí)驗(yàn)曲線或壓力損失要求確定入口風(fēng) 速速v1； 根據(jù)氣量根據(jù)氣量Q和入口風(fēng)速和入口風(fēng)速v1計(jì)算除塵器的進(jìn)口面積計(jì)算除塵器的進(jìn)口面積A； 確定各部分幾何尺寸；確定各部分幾何尺寸； 計(jì)算運(yùn)行條件下的壓力損失。計(jì)算運(yùn)行條件下的壓力損失。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇78 （5） 旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì) v旋風(fēng)除塵器各部分尺寸比例旋風(fēng)除塵器各部分尺寸比例 筒體直徑筒體直徑D 入口尺寸入口尺寸 排氣管排氣管 筒體與錐體長度筒體與錐體長度 圓錐角圓錐角 排塵口直徑排塵口直徑 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣

46、篇79 6.3 電除塵器電除塵器 靜電除塵：靜電除塵：利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵粒或液利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵?；蛞?滴）的過程。滴）的過程。 靜電除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)：靜電除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)：耗能低，即使對(duì)極微小的粒子耗能低，即使對(duì)極微小的粒子 也能有效地捕集，除塵效率高，處理氣量大，能連續(xù)操作，也能有效地捕集，除塵效率高，處理氣量大，能連續(xù)操作， 可用于高溫、高壓的場合；但設(shè)備龐大，占地面積大，一可用于高溫、高壓的場合；但設(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。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大

47、氣篇80 6.3.1 電除塵器的工作原理電除塵器的工作原理 v 三個(gè)基本過程三個(gè)基本過程 粉塵荷電；荷電粒子的遷移和沉積；集塵極表面清灰。粉塵荷電；荷電粒子的遷移和沉積；集塵極表面清灰。 氣體電離氣體電離 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇81 （1）粉塵荷電）粉塵荷電 v 放電極附近發(fā)生電暈放電，氣放電極附近發(fā)生電暈放電，氣 體分子與自由電子碰撞發(fā)生電體分子與自由電子碰撞發(fā)生電 離，產(chǎn)生正離子和負(fù)離子；離，產(chǎn)生正離子和負(fù)離子； v 氣體離子化區(qū)域氣體離子化區(qū)域電暈區(qū)；電暈區(qū)； v 電暈區(qū)內(nèi)，正離子被電暈極吸電暈區(qū)內(nèi)，正離子被電暈極吸 引而失去電荷；引而失去電荷； v 自由電子和

48、負(fù)離子在電場力的自由電子和負(fù)離子在電場力的 作用下向集塵極移動(dòng)，并與粉作用下向集塵極移動(dòng)，并與粉 塵碰撞進(jìn)行荷電；塵碰撞進(jìn)行荷電； v 自由電子和氣體負(fù)離子是粒子自由電子和氣體負(fù)離子是粒子 荷電的電荷來源。荷電的電荷來源。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇82 （1）粉塵荷電）粉塵荷電 v 兩種機(jī)理兩種機(jī)理 電場荷電或碰撞荷電電場荷電或碰撞荷電離子在靜電力作用下做定向運(yùn)離子在靜電力作用下做定向運(yùn) 動(dòng)，與粒子碰撞而使粒子荷電；動(dòng)，與粒子碰撞而使粒子荷電； 擴(kuò)散荷電擴(kuò)散荷電離子的擴(kuò)散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過程；離子的擴(kuò)散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過程； 依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場；

49、依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場； v 粒子的主要荷電過程取決于粒徑粒子的主要荷電過程取決于粒徑 大于大于0.5 m的微粒，以電場荷電為主；的微粒，以電場荷電為主； 小于小于0.15 m的微粒，以擴(kuò)散荷電為主；的微粒，以擴(kuò)散荷電為主； 介于之間的粒子，需要同時(shí)考慮這兩種過程。介于之間的粒子，需要同時(shí)考慮這兩種過程。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇83 （2）荷電粒子的荷電粒子的遷移和沉積遷移和沉積 v 荷電粒子在電場力的作用下，朝著與其電性相反的集塵極荷電粒子在電場力的作用下，朝著與其電性相反的集塵極 移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)集塵極時(shí)，顆粒所帶電荷與集塵極上的電荷移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)集塵極時(shí)，

50、顆粒所帶電荷與集塵極上的電荷 中和，顆粒恢復(fù)電中性中和，顆粒恢復(fù)電中性 顆粒放電顆粒放電； v 靜電除塵粒子適宜的比電阻范圍為靜電除塵粒子適宜的比電阻范圍為10421010cm，比電，比電 阻小的顆粒容易發(fā)生二次飛揚(yáng)，比電阻大的顆粒很難遷移阻小的顆粒容易發(fā)生二次飛揚(yáng)，比電阻大的顆粒很難遷移 到集塵極上進(jìn)行放電；到集塵極上進(jìn)行放電； v 若集塵極上的荷電顆粒層過厚，形成的電壓梯度過大，會(huì)若集塵極上的荷電顆粒層過厚，形成的電壓梯度過大，會(huì) 引起顆粒層空隙中的氣體電離引起顆粒層空隙中的氣體電離 反電暈反電暈； v 當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時(shí)，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場中當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時(shí)，電暈現(xiàn)象消失

51、，塵粒在電場中 根本得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作根本得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作 用用 電暈閉塞。電暈閉塞。 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇84 （3）被捕集粉塵的清除）被捕集粉塵的清除 v 電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積；電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積； v 粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，一粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，一 般采取振打清灰方式清除；般采取振打清灰方式清除； v 從集塵極清除已沉積的粉塵的主要目的是防止粉塵重新進(jìn)從集塵極清除已沉積的粉塵的主要目的是防止粉塵重新進(jìn) 入氣流；入氣流； 在濕式電除塵

52、器中，用水沖洗集塵極板在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板 在干式電除塵器中，一般用機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力清灰在干式電除塵器中，一般用機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力清灰 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇85 6.3.2 電除塵器的性能及其影響因素電除塵器的性能及其影響因素 v （1）電除塵器的捕集效率）電除塵器的捕集效率 驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度 電場力與空氣阻力平衡時(shí)，荷電粒子向集塵電場力與空氣阻力平衡時(shí)，荷電粒子向集塵 極移動(dòng)的速度。極移動(dòng)的速度。 當(dāng)粒徑較小時(shí)，需要進(jìn)行坎寧漢修正。當(dāng)粒徑較小時(shí)，需要進(jìn)行坎寧漢修正。 p p d Eq 3 p p d ECq 3 6 10 1

53、7. 0 1 p d C )0 . 1(Re p 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇86 6.3.2 電除塵器的性能及其影響因素電除塵器的性能及其影響因素 v 除塵效率方程除塵效率方程 德意希公式的假定德意希公式的假定: 除塵器中氣流為紊流狀態(tài)除塵器中氣流為紊流狀態(tài) 在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的 粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程 忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響 有效驅(qū)進(jìn)速度有效驅(qū)進(jìn)速度

54、 實(shí)際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和實(shí)際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和 運(yùn)行條件下測得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的運(yùn)行條件下測得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的 相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以e表示。表示。 i v i q A exp1 各種工業(yè)粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度各種工業(yè)粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度 粉塵種類粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度/ms-1粉塵種類粉塵種類 驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度 /ms-1 煤粉（飛灰）煤粉（飛灰）0.100.14沖天爐（鐵沖天爐（鐵-焦比焦比=10）0.030.04 紙漿及造紙紙漿及造紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）水泥生產(chǎn)（干法）0.060.07 平爐平

55、爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）水泥生產(chǎn)（濕法）0.100.11 酸霧（酸霧（H2SO4） 0.060.08多層床式焙燒爐多層床式焙燒爐0.08 酸霧（酸霧（TiO2） 0.060.08紅磷紅磷0.03 飄旋焙燒爐飄旋焙燒爐0.08石膏石膏0.160.20 催化劑粉塵催化劑粉塵0.08二級(jí)高爐（二級(jí)高爐（80生鐵）生鐵）0.125 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇88 例題：例題：某電除塵器實(shí)測除塵效率為某電除塵器實(shí)測除塵效率為90%，現(xiàn)欲使其除塵效率，現(xiàn)欲使其除塵效率 提高至提高至99%，則集塵板面積應(yīng)增加多少？，則集塵板面積應(yīng)增加多少？ 6.3.2 電除塵器的性能及其影響因素電除

56、塵器的性能及其影響因素 解：根據(jù)德意希方程，有：解：根據(jù)德意希方程，有： ） 目前目前 目前 目前 1ln(-exp1 v v q A q A ） 新新 新 新 1ln(-exp1 v v q A q A 故：故：2 )9 . 01ln( )99. 01ln( )1ln( )1ln( 目前 新 目前 新 A A 集塵板面積增加集塵板面積增加1倍。倍。 粉塵的導(dǎo)電性粉塵的導(dǎo)電性 v 電除塵器運(yùn)行的適宜粉塵比電阻范圍為電除塵器運(yùn)行的適宜粉塵比電阻范圍為104 21010 cm； v 高比電阻粉塵高比電阻粉塵 導(dǎo)導(dǎo)電率低于大約電率低于大約10-10 ( cm )-1，即電阻率大于，即電阻率大于101

57、0 cm的粉塵；的粉塵； v 影響粉塵層比電阻除粒子溫度和組成之外，還包括粒子大小和形狀，影響粉塵層比電阻除粒子溫度和組成之外，還包括粒子大小和形狀， 粉塵層厚度和壓縮程度，施加于粉塵層的電場強(qiáng)度等；粉塵層厚度和壓縮程度，施加于粉塵層的電場強(qiáng)度等； v 在評(píng)價(jià)電除塵器的操作性能時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場測得的粉塵比電阻數(shù)據(jù)在評(píng)價(jià)電除塵器的操作性能時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場測得的粉塵比電阻數(shù)據(jù) 。 （2）影響電除塵效率的因素）影響電除塵效率的因素 煙氣濕度和溫度對(duì)粉塵比電阻的影響煙氣濕度和溫度對(duì)粉塵比電阻的影響 a.飛灰飛灰 b.水泥窯粉塵水泥窯粉塵 高比電阻粉塵對(duì)電除塵器性能的影響高比電阻粉塵對(duì)電除塵器性能的影響 高比電

58、阻粉塵會(huì)干擾電場條件，導(dǎo)致除塵效率下降；高比電阻粉塵會(huì)干擾電場條件，導(dǎo)致除塵效率下降； 比電阻低于比電阻低于1010 cm時(shí)，比電阻幾乎對(duì)除塵器操作時(shí)，比電阻幾乎對(duì)除塵器操作 和性能沒有影響；和性能沒有影響； 比電阻介于比電阻介于10101011 cm之間時(shí)，火花率增加，操之間時(shí)，火花率增加，操 作電壓降低；作電壓降低； 比電阻高于比電阻高于1011 cm時(shí)，集塵板粉塵層內(nèi)出現(xiàn)電火時(shí)，集塵板粉塵層內(nèi)出現(xiàn)電火 花，產(chǎn)生明顯反電暈?；ǎa(chǎn)生明顯反電暈。 粉塵比電阻對(duì)除塵器伏安特性的影響粉塵比電阻對(duì)除塵器伏安特性的影響 粉塵比電阻對(duì)有效驅(qū)進(jìn)速度的影響粉塵比電阻對(duì)有效驅(qū)進(jìn)速度的影響 粉塵比電阻對(duì)場強(qiáng)分

59、布的影響粉塵比電阻對(duì)場強(qiáng)分布的影響 克服高比電阻影響的方法克服高比電阻影響的方法 保持電極表面盡可能清潔保持電極表面盡可能清潔 采用較好的供電系統(tǒng)采用較好的供電系統(tǒng) 煙氣調(diào)質(zhì)煙氣調(diào)質(zhì) 增加煙氣濕度，或向煙氣中加入增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SO3、NH3，及，及 Na2CO3等化合物，使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的等化合物，使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的 化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是SO3 改變煙氣溫度改變煙氣溫度 向煙氣中噴水，同時(shí)增加煙氣濕度和降低溫度向煙氣中噴水，同時(shí)增加煙氣濕度和降低溫度 發(fā)展新型電除塵器發(fā)展新型電除塵器 煙氣調(diào)質(zhì)煙氣調(diào)質(zhì) v S含量對(duì)粉塵比電阻的影響含量對(duì)粉塵比電阻的影響 nLo

60、g10resistivity, cm 2021-7-6環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)大氣篇大氣篇97 6.3.3 電除塵器的類型和結(jié)構(gòu)電除塵器的類型和結(jié)構(gòu) v （1）靜電除塵器的分類靜電除塵器的分類 雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器 通風(fēng)空氣的凈化和某些輕工業(yè)部門通風(fēng)空氣的凈化和某些輕工業(yè)部門 單區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器 控制各種工藝尾氣和燃燒煙氣污染控制各種工藝尾氣和燃燒煙氣污染 管式電除塵器用于氣體流量小，含霧滴氣體，或需管式電除塵器用于氣體流量小，含霧滴氣體，或需 要用水洗刷電極的場合要用水洗刷電極的場合 板式電除塵器為工業(yè)上應(yīng)用的主要型式，氣體處理板式電除塵器為工業(yè)上應(yīng)用的主要型式，氣體處理 量一般為量一