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濾式除塵器濕式除塵器慣性除塵器機械除塵器顆粒層除塵器袋式除塵器一、重力沉降室

除塵機理氣體進入沉降室時，由于氣體流動通道面積突然增大，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)輸送機械送出。特點重力沉降室結(jié)構(gòu)簡單，造價低，便于維護管理，壓力損失?。?0-100Pa），而且可以處理高溫氣體。主要缺點沉降效率低（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）增大沉降室長度。

沉降室的主要結(jié)構(gòu)形式二、慣性除塵器

除塵機理慣性碰撞和攔截。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具有較高的除塵效率，對黏結(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，一般只用于多級除塵中的第一級除塵，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)的氣流運動普通旋風(fēng)除塵器的組成部分進氣管、筒體、錐體、排氣管外旋流內(nèi)旋流上渦流設(shè)計旋風(fēng)除塵器時應(yīng)特別注意的兩個問題：上渦流和錐頂區(qū)中細顆粒的返回問題.氣流運動三、旋風(fēng)除塵器使含塵氣體做旋轉(zhuǎn)運動，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。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)速過高又會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入型式軸流直流式軸流反旋式氣流在器內(nèi)流動方式最常用的型式

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。長錐體圓筒較短，圓錐較長。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?？偛都侍岣?，但隔離室易堵塞。要求待處理顆粒物有較好流動性。擴散式具有倒錐體，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。特點旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、投資低、操作維修方便，壓力損失中等、動力消耗不大，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。主要缺點對捕集小于5微米顆粒的效率不高。適用性一般作預(yù)除塵用，用來捕集5-15微米以上的塵粒，除塵效率可達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

顆粒的清除四個過程：四、靜電除塵器

靜電除塵器是使含塵氣體通過高壓電場，在電場力的作用下，粉塵沉積于電極上，使塵粒從氣體中分離出來的一種除塵設(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)自由電子通過碰撞使其他氣體分子的外圈電子碰撞出來，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程電場荷電：離子在電場力作用下作定向運動，并與粒子碰撞并附著于顆粒表面而使粒子荷電。擴散荷電：離子由于無規(guī)則熱運動而與塵粒碰撞，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，電場荷電為主；d<0.2μm時，擴散荷電為主；0.2μm<d<0.5μm時，兩者均起作用。荷電粒子的遷移和沉積荷電粒子在電場力的作用下，將朝著與其電性相反的集塵極移動。顆粒荷電越多，所處位置的電場強度越大，則遷移的速度越大。當(dāng)荷電粒子到達集塵極處，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制破壞，并使其落入灰斗，從除塵器中排出。℃

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，機械強度高。要求易于塵粒的沉積，避免塵粒二次飛揚，便于清灰，具有足夠的剛度和強度。清灰的主要方式有機械振打、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)及分類沿線全長放電尖端放電易于清灰、簡單，但塵粒二次飛揚嚴重、剛度較差。有利于塵粒沉積，二次飛揚少且有足夠的高度，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、幾十個或上百個，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電場中進行?，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，捕集細粒易產(chǎn)生再飛揚。干式：采用機械、電磁、壓縮空氣等振打清灰，處理溫度高達350-450℃，有利于回收較高價值的顆粒物。按清灰方式濕式：通過噴淋或溢流水等方式清灰，無粉塵再飛揚，效率高，同時可凈化部分有害氣體如SO2、HF等；其缺點是腐蝕、結(jié)垢問題較嚴重，增加了含塵污水處理工序。靜電除塵器特點消耗的能量很低；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。主要缺點設(shè)備龐大，占地面積大，一次性投資費用高，不易實現(xiàn)對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、高壓的場合。氣壓損失很??；除塵效率很高；可捕集亞微米級粒子；除塵機理

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（d>1微米）

擴散沉降：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動，這種無規(guī)則熱運動，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)等捕集機理在一定條件下也會起到重要的作用。五、過濾式除塵器利用棉、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）

無機纖維濾料：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入濾袋的方向內(nèi)濾式外濾式按進氣方式的不同上進式下進式按清灰方式機械振動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濾設(shè)備，其除塵機理和袋式除塵器相似，主要靠慣性、截留和擴散作用等，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，也可用來捕集液態(tài)顆粒物。顆粒層除塵器特點應(yīng)用不適于粘結(jié)性強及吸濕性強的塵粒，特別是煙氣溫度不能低于露點溫度。主要缺點其應(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)簡單，使用靈活，便于回收干料，不存在污泥處理。適應(yīng)性強；操作彈性大；主要在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣。過濾式除塵器六、濕式除塵器利用洗滌液（一般為水）與含塵氣體充分接觸，將塵粒洗滌下來而使氣體凈化。有效去除粒度在0.1~20μm的顆粒。特點除塵效率高，除塵器結(jié)構(gòu)簡單，造價低，占地面積小，操作維修方便。主要缺點需對洗滌后的含塵污水、污泥進行處理；凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時，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。濕式除塵機理與過濾除塵的主要作用機制相似：（1）通過慣性碰撞、截留，塵粒與液滴或液膜發(fā)生接觸；（2）微小塵粒通過擴散與液滴接觸；（3）加濕的塵粒相互凝集；（4）蒸汽凝結(jié)，促使塵粒凝集。對粒徑1~5μm的塵粒（1）起主要作用，對粒徑1μm以下的塵粒，后三種機制起主要作用。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

機械動力洗滌除塵器各類除塵器的適用范圍

機械式除塵器造價比較低，維護管理方便，并耐高溫，必須回收干塵或含塵氣體遇濕有腐蝕作用時更適宜用這類除塵器。它對5微米以下的微粒去除效率不高，當(dāng)待含塵濃度很高時，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合，最適宜處理有回收價值的粒徑比較細小的顆粒物。投資較大，要求氣體進入袋式除塵器的溫度不得超過濾袋材質(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，效率較高，可處理比電阻