大氣污染控制工程

大氣污染控制工程第1頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

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顯微鏡法觀測粒徑直徑的三種方法a-定向直徑b-定向面積等分直徑c-投影面積直徑第2頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月篩分法篩分直徑：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ds：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(xué)當(dāng)量直徑da：在空氣中與顆粒沉降速度相等的單位密度（1g/m3）的球體的直徑

斯托克斯直徑和空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑與顆粒的空氣動力學(xué)行為密切相關(guān)，是除塵技術(shù)中應(yīng)用最多的兩種直徑第3頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

粒徑分布

質(zhì)量分布

數(shù)量分布2.粉塵的密度單位體積粉塵的質(zhì)量，kg/m3或g/cm3粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和之間的縫隙－真密度用堆積體積計算——堆積密度空隙率——粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總體積之比第4頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月3.粉塵的安息角與滑動角安息角：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角滑動角：自然堆積在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運動時粉塵開始發(fā)生滑動的平板傾角安息角與滑動角是評價粉塵流動特性的重要指標安息角和滑動角的影響因素：粉塵粒徑、含水率、顆粒形狀、顆粒表面光滑程度、粉塵粘性第5頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月4.粉塵的比表面積5.粉塵的含水率粉塵中的水分包括附在顆粒表面和包含在凹坑和細孔中的自由水分以及顆粒內(nèi)部的結(jié)合水分含水率－水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比含水率影響粉塵的導(dǎo)電性、粘附性、流動性等物理特性吸濕現(xiàn)象平衡含水率第6頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月6.粉塵的潤濕性潤濕性－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)潤濕性與粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性有關(guān)，還與液體的表面張力及塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式有關(guān)。粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降潤濕速度－潤濕性是選擇濕式除塵器的主要依據(jù)第7頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月7.粉塵的荷電性和導(dǎo)電性粉塵的荷電性天然粉塵和工業(yè)粉塵幾乎都帶有一定的電荷荷電因素－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、碰撞過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，且與化學(xué)組成有關(guān)第8頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月粉塵的導(dǎo)電性比電阻導(dǎo)電機制：高溫（200oC以上），粉塵本體內(nèi)部的電子和離子—體積比電阻低溫（100oC以下），粉塵表面吸附的水分或其他化學(xué)物質(zhì)－表面積比電阻中間溫度，同時起作用比電阻對電除塵器運行有很大影響，最適宜范圍104～1010第9頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月8.粉塵的粘附性粘附和自粘現(xiàn)象粘附力－克服附著現(xiàn)象所需要的力粘附力：分子力（范德華力）、毛細力、靜電力（庫侖力）斷裂強度－表征粉塵自粘性的指標，等于粉塵斷裂所需的力除以其斷裂的接觸面積分類：不粘性、微粘性、中等粘性、強粘性粒徑、形狀、表面粗糙度、潤濕性、荷電量均影響粘附性第10頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月9.粉塵的自燃性和爆炸性粉塵的自燃性自燃自然發(fā)熱的原因－氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)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)和環(huán)境存放過程中自然發(fā)熱熱量積累達到燃點燃燒第11頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月粉塵發(fā)生爆炸必備的條件：可燃物與空氣或氧氣構(gòu)成的可燃混合物達到一定的濃度最低可燃物濃度－爆炸濃度下限爆炸濃度上限存在能量足夠的火源第12頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月分級效率與總效率的關(guān)系由總效率求分級效率由分級效率求總效率第13頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

多個除塵器串聯(lián)使用的總除塵效率：3.除塵裝置的壓力損失u1第14頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月例題1

根據(jù)對某旋風(fēng)除塵器的現(xiàn)場測試得到：除塵器進口的氣體流量為10000m3N/h，含塵濃度為4.2g/m3N。除塵器出口的氣體流量為12000m3N/h，含塵濃度為340mg/m3N。試計算該除塵器的處理氣體流量、漏風(fēng)率和除塵效率（分別按考慮漏風(fēng)和不考慮漏風(fēng)兩種情況計算）。

第15頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：Q1N=10000m3N/h，Q2N

＝12000m3N/h

處理氣體流量為：漏風(fēng)率為：第16頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月考慮漏風(fēng)率的除塵效率為：已知：Q1N=10000m3N/h，Q2N

＝12000m3N/h

＝

4.2g/m3N，＝

340mg/m3N

不考慮漏風(fēng)率的除塵效率則為：第17頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月例題2

已知一臺600W燃煤自然通風(fēng)鍋爐，設(shè)兩級除塵系統(tǒng)，除塵效率分別為70％和85％，用以處理含塵濃度為3g/m3的鍋爐煙塵，計算該系統(tǒng)的總除塵效率和排放濃度。

解：該系統(tǒng)的總除塵效率為第18頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

解：經(jīng)兩級除塵后從第二級除塵器排入大氣的氣體含塵濃度為：第19頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月例題3

在現(xiàn)場對某除塵器進行測定，測得除塵器進口和出口氣體中含塵濃度分別為3.2×10-3kg/m3

和4.8×10-3kg/m3

，除塵器進口和出口粉塵的粒徑分布如下表，計算該除塵器的分級效率和除塵效率粉塵的粒徑0～55～1010～2020～40>40質(zhì)量分數(shù)％進口2010152035出口78147.40.60第20頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月分級效率計算：第21頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月總分級效率計算：第22頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月三、除塵的分類機械式除塵器濕式除塵器過濾式除塵器靜電除塵器第23頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)機械式除塵器

機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，常用的有：重力沉降室慣性除塵器旋風(fēng)除塵器第24頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月一、重力沉降室重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置

氣流進入重力沉降室后，流動截面積擴大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降

層流式和湍流式兩種

第25頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月ALH塵粒含塵氣流B假定沉降室內(nèi)氣流為柱塞流；顆粒均勻分布于煙氣中忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用層流式重力沉降室第26頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為Q

氣流在沉降室內(nèi)的停留時間在t時間內(nèi)粒子的沉降距離該粒子的除塵效率第27頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月對于stokes粒子，沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?

由于沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混的影響，工程上一般用分級效率公式的一半作為實際分級效率

第28頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月提高沉降室效率的主要途徑降低沉降室內(nèi)氣流速度增加沉降室長度降低沉降室高度

應(yīng)注意u過小或L過長，會導(dǎo)致沉降室體積過于龐大，此時可采用多層沉降室第29頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月多層沉降室：使沉降高度減少為原來的1/（n+1），其中n為水平隔板層數(shù)

考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在3以下多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板第30頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)要去除顆粒粒徑或除塵效率簡單設(shè)計沉降室尺寸沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.3～2.0m/s不同粉塵的最高允許氣流速度第31頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

選擇氣流進入沉降室的水平流速初步選定沉降室高度H

根據(jù)H、去除顆粒粒徑或除塵效率要求求出沉降室長度（如太長則應(yīng)考慮采用多層沉降室）要滿足設(shè)計要求，則必須使則第32頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)氣體處理量、水平起速和沉降室高度算出寬度B

如L過長，則須采用多層沉降室，弱隔板數(shù)為n，則第33頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月重力沉降室的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單投資少壓力損失小（一般為50-100Pa）維修管理容易缺點體積大效率低僅作為高效除塵器的預(yù)除塵裝置，除去較大和較重的粒子第34頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月二、慣性除塵器機理沉降室內(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

第35頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式－氣流沖擊擋板捕集較粗粒子反轉(zhuǎn)式－改變氣流方向捕集較細粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型第36頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a彎管型

b百葉窗型

c多層隔板型第37頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月應(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，一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集10～20μm以上的粗顆粒壓力損失100～1000Pa第38頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月三、旋風(fēng)除塵器利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置

旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風(fēng)除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成

氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋

少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域

旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋

氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度

第39頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式第41頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月含塵氣流由進口沿切線方向進入除塵器后，沿器壁由上而下作旋轉(zhuǎn)運動，這股旋轉(zhuǎn)向下的氣流稱為外渦旋（外渦流），外渦旋到達錐體底部轉(zhuǎn)而沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出。這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流稱為內(nèi)渦旋（內(nèi)渦流）。外渦旋和內(nèi)渦旋的旋轉(zhuǎn)方向相同，含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運動時，塵粒在慣性離心力推動下移向外壁，到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，頂部壓力下降，一部分氣流會帶著細塵粒沿外壁面旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，在沿排出管旋轉(zhuǎn)向下，從排出管排出。這股旋轉(zhuǎn)向上的氣流稱為上渦旋。第42頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布

第43頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月氣流速度為方便，常把內(nèi)外旋流氣體的運動分解為三個速度分量：切向速度VT、徑向速度Vr、軸向速度Vz。1）切向速度切向速度是決定氣流合速度大小的主要速度分量，也是決定氣流質(zhì)點離心力和顆粒捕集效率的主要因素。第44頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月RR第45頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月a．切向速度VT外渦旋：VT隨半徑R的減小而增大，在內(nèi)外渦旋的交界面上VT最大。外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n次方此處n1，稱為渦流指數(shù)第46頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月內(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

交界圓柱面直徑

dI=(0.6-1.0)de,de

為排氣管直徑

某一斷面上的切向速度分布規(guī)律為：外旋：n=0.5，有內(nèi)旋：n=-1，有內(nèi)外交界面：n=0，VT=C，最大切向速度，對應(yīng)直徑為Di,Di=(0.6～1.0)De(排氣管直徑)。第47頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月b.徑向速度Vr：假設(shè)內(nèi)外渦旋的交界面是圓柱面，外渦旋均勻通過該柱面進入內(nèi)渦旋，那麼認為氣流通過此圓柱面時的平均速度就是外渦旋氣流的平均徑向速度Vr。徑向速度

假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進入內(nèi)渦旋平均徑向速度

rJ和h分別為交界圓柱面的半徑（一般取排氣管直徑的0.6-1.0倍）和高度（即排氣管下緣至錐頂?shù)母叨龋?，m第48頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月c.軸向速度外渦旋的軸向速度向下內(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，在排出管底部達到最大值

第49頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)除塵器的除塵效率

計算分割直徑是確定除塵效率的基礎(chǔ)

在交界面上，離心力FC，向心運動氣流作用于塵粒上的阻力FD

若

FC>FD

，顆粒移向外壁若

FC<FD，顆粒進入內(nèi)渦旋當(dāng)

FC=FD時，有50%的可能進入外渦旋，既除塵效率為50%

旋風(fēng)除塵器技術(shù)指標第50頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月分割直徑是指分級效率為50%的粉塵粒徑分割粒徑dc越小，除塵效率越高處于分割粒徑的塵粒，即在內(nèi)、外渦旋交界面上離心力和向心力相等。第51頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月由于切向速度反比于半徑的n次方，即第52頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)除塵器分級除塵效率第53頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)除塵器的壓力損失相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時，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行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa旋風(fēng)除塵器技術(shù)指標第54頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)除塵器的壓力損失

：局部阻力系數(shù)

A：旋風(fēng)除塵器進口面積

旋風(fēng)除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ5.36.58.05.8局部阻力系數(shù)第55頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月例題：已知XZT一90型旋風(fēng)除塵器在選取R入口速度vT=13m/s時，處理氣體量Q=1.37m3/s。試確定凈化工業(yè)鍋爐煙氣（溫度為423K，煙塵真密度為2.1g/cm3）時的分割直徑和壓力損失。已知該除塵器簡體直徑0.9m，排氣管直徑為0.45m，排氣管下緣至錐頂?shù)母叨葹?.58m，423K時煙氣的粘度（近似取空氣的值）μ=2.4×10－5pa﹒s。

解:假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流的入口速度，即vT=13m/s，取內(nèi)、外渦旋交界圓柱的直徑di=0.7de，則有

第56頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月那么氣流在交界面上（取0.7de）的切向速度

因此計算得到第57頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月若氣流交界面直徑取di=de,則n應(yīng)取得比計算值稍大，如取

di=0.45，n=0.8,那么切向速度

因此計算得到第58頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

計算旋風(fēng)除塵器操作條件下的壓力損失：423K時煙氣密度可近似取為第59頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月影響旋風(fēng)除塵器性能的因素進氣方式切向進入

直入式蝸殼式---入口性能較好

軸線進入---小型除塵器多采用

入口斷面寬高比比值越小，效率越高，常用矩形進口，比值為2左右

排氣管插入深度插入深，效率提高，阻力損失增大；插入淺，效率降低，阻力損失減少

第60頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)除塵器的尺寸比例在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大，除塵效率愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率下降，處理風(fēng)量過小。一般取值范圍：0.15m-1m。錐體適當(dāng)加長，對提高除塵效率有利排出管直徑愈少分割直徑愈小，即除塵效率愈高；直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑de=（0.4─0.65）D旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長度應(yīng)當(dāng)接近或等于，筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。

第61頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月入口風(fēng)速提高煙氣入口流速，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，且阻力損失增大一般進口氣速控制在12-15m之間

流體性質(zhì)對于氣體，μ增大對除塵不利，dcp增大，效率減小。溫度增大，則μ增大，溫度高或μ增大都會使效率減小。粉塵粒徑與密度增大時，除塵效率明顯提高

第62頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月除塵器下部的嚴密性

除塵器底部總處于負壓狀態(tài)，氣密性差，則漏入的空氣會使一部分粉塵重新卷入內(nèi)渦流，降低除塵效率。旋風(fēng)器一般：①用于粒子較大（>10μm）的場合；②除塵效率不太高；③濃度較高時作為初級處理；④可串聯(lián)使用。第63頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)除塵器的選型設(shè)計旋風(fēng)除塵器的選型一般選用計算法和經(jīng)驗法。計算法：①由入口濃度c0，出口濃度ce（或排放標準）計算除塵效率η；②選結(jié)構(gòu)型式；③根據(jù)選用的除塵器的分級效率ηd（分級效率曲線）和凈化粉塵的粒徑頻度分布f0，計算ηT,若ηT>η,即滿足要求，否則按要求重新計算。④確定型號規(guī)格⑤計算壓力損失。第64頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)驗法：①計算所要求的除塵效率η；②選定除塵器的結(jié)構(gòu)型式；③根據(jù)選用的除塵器的η—Vi實驗曲線，確定入口風(fēng)速Vi；（或根據(jù)壓力損失確定）④根據(jù)氣量Q，入口風(fēng)速Vi計算進口面積A；⑤由旋風(fēng)器的類型系數(shù)求除塵器筒體直徑D，然后便從手冊中查到所需的型號規(guī)格。第65頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)除塵器的設(shè)計（經(jīng)驗法）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口氣速，一般取進口氣速為

12-25m/s確定入口截面A，入口寬度B和高度H確定各部分幾何尺寸第66頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)遵循以下原則

①為防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s為排氣管插人深度；②為避免過高的壓力損失，b≤（D－de）/2；③為保持渦流的終端在錐體內(nèi)部，（H+L）≥3D；④為利于粉塵易于滑動，錐角＝7o－8o；⑤為獲得最大的除塵效率，de/D≈0.4－0.5，（H+L）/de≈8－10；s/de≈1；第67頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月例題：

已知煙氣處理量Q=5000m3/h，煙氣密度ρ=1.2kg/m3，允許壓力損失為900Pa若選用XLP/B型旋風(fēng)除塵器，試求其主要尺寸。解：由表可查得，ζ＝5.8，且允許壓力損失為900Pa，選用XLP/Bu1

的計算值與表5－3的氣速與壓力降數(shù)據(jù)一致。參考XLP/B品系列；取D=700mm，u1第68頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)濕式除塵器使含塵氣體與液體

（一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵?；蚴沽皆龃蟮难b置

可以有效地除去直徑為0.1－20μm的液態(tài)或固態(tài)粒子，亦能脫除氣態(tài)污染物

高能和低能濕式除塵器低能濕式除塵器的壓力損失為0.2一1.5kPa，對10μm以止粉塵的凈化效率可達90－95%高能濕式除塵器的壓力損失為2.5－9.0kPa，凈化效率可達99.5％以上一、除塵原理第69頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月濕式除塵器第70頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月濕式除塵器第71頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)濕式除塵器的凈化機理，大致分為重力噴霧洗滌器旋風(fēng)洗滌器自激噴霧洗滌器板式洗滌器填料洗滌器文丘里洗滌器第72頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月主要濕式除塵裝置的性能和操作范圍裝置名稱氣體流速（m/s）液氣比（l/m3）壓力損失（Pa）分割直徑（μm）噴淋塔0.1－22－3100－5003.0填料塔0.5－12－31000－25001.0旋風(fēng)洗滌器15－450.5－1.51200－15001.0轉(zhuǎn)筒洗滌器（300－750r/min）0.7－2500－15000.2沖擊式洗滌器10－2010－500－1500.2文丘里洗滌器60－900.3－1.53000－80000.1第73頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月在耗用相同能耗時，比干式機械除塵器高。高能耗濕式除塵器清除0.1m以下粉塵粒子，仍有很高效率可與靜電除塵器和布袋除塵器相比，而且還可適用于它們不能勝任的條件，如能夠處理高溫，高濕氣流，高比電阻粉塵，及易燃易爆的含塵氣體在去除粉塵粒子的同時，還可去除氣體中的水蒸氣及某些氣態(tài)污染物。既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用濕式除塵器的優(yōu)點

第74頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月濕式除塵器的缺點

排出的污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應(yīng)重復(fù)回用

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，因此要特別注意設(shè)備和管道腐蝕問題不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體寒冷地區(qū)使用濕式除塵器，容易結(jié)凍，應(yīng)采取防凍措施

第75頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月二、常見濕式除塵器

重力噴霧洗滌器含塵氣體清潔氣體循環(huán)水含塵水塵粒與液滴碰撞、攔截和凝集后在重力作用下沉降逆流、并流、橫流V水：V氣＝0.015～0.075V0＝0.6～1.2m/s耗水量：0.4～1.35L/m3第76頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月噴霧塔結(jié)構(gòu)簡單、壓力損失小，操作穩(wěn)定方便多用于凈化大于50的塵粒，耗水量大、占地面積大、除塵效率低，經(jīng)常與高效洗滌器聯(lián)用捕集粒徑較大的粉塵嚴格控制噴霧的組成，保證液滴大小均勻，對有效的操作是很有必要第77頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

旋風(fēng)洗滌除塵器干式旋風(fēng)分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴，就構(gòu)成一種最簡單的旋風(fēng)洗滌器噴霧作用發(fā)生在外渦旋區(qū)，并捕集塵粒，攜帶塵粒的液滴被甩向旋風(fēng)洗滌器的濕壁上，然后沿壁面沉落到器底在出口處通常需要安裝除霧器第78頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月適用于凈化大于5的粉塵，常串聯(lián)在文丘里洗滌器之后作為脫水器入口氣速約為15～22m/s壓力損失約為500～750Pa除塵效率可達90％～95％常見：旋風(fēng)水膜除塵器和中心噴霧旋風(fēng)除塵器第79頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月噴霧沿切向噴向筒壁，使壁面形成一層很薄的不斷下流的水膜含塵氣流由筒體下部導(dǎo)入，旋轉(zhuǎn)上升，靠離心力甩向壁面的粉塵為水膜所粘附，沿壁面流下排走

旋風(fēng)洗滌除塵器第80頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

立式水膜除塵器入口氣速：15～22m/s

出口氣速：小于10m/s

含塵濃度：小于2g/m3

水氣比：0.4～0.5L/m3

臥式水膜除塵器中心噴霧除塵器第81頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

自激噴霧除塵器

入口氣速：15～20m/s

下降流速：3～4m/sS通道氣速：18～35m/s

耗水量：0.04L/m3

壓力損失：1000～1600Pa

泡沫除塵器

孔徑5～10mm

開孔率：20％～30％空塔氣速：1.5～3.0m/s

文丘里洗滌器文丘里管（收縮管、喉管、擴散管）和脫水器霧化、凝聚、脫水第82頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月文丘里洗滌器除塵過程

含塵氣體由迸氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽茉诤砉苋肟谔?，氣速達到最大，一般為50－180m/s洗滌液（一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進入，液滴被高速氣流霧化和加速充分的霧化是實現(xiàn)高效除塵的基本條件

第83頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月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的選擇擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學(xué)性質(zhì)、對洗滌器效率和阻力的要求等因素L112ConvergingsectionthroatDivergingsectionDTL2D1D2第84頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月文丘里幾何尺寸（續(xù)）擴散管的擴散角α2一般為5o一7o出口管的直徑Dz按與其相聯(lián)的除霧器要求的氣速確定第85頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)過濾式除塵器空氣過濾器濾紙或玻璃纖維使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置分類第86頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月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99%以上效率高，性能穩(wěn)定可靠、操作簡單，因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用袋式除塵器纖維織物第87頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月顆粒層除塵器砂、礫、焦炭等顆粒物第88頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月一、袋式除塵器除塵原理含塵氣流從下部進入圓筒形濾袋，在通過濾料的孔隙時，粉塵被捕集于濾料上沉積在濾料上的粉塵，可在機械振動的作用下從濾料表面脫落，落人灰斗中粉塵因截留、慣性碰撞、靜電和擴散等作

用，在濾袋表面形成粉塵層，常稱為粉層初層第89頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月清灰：除塵器阻力達到一定值，除塵器系統(tǒng)的處理風(fēng)量顯著下降第90頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月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，會把己附在濾料上的細小粉塵擠壓過去，使除塵效率下降

除塵器壓力過高，還會使除塵系統(tǒng)的處理氣體量顯著下降，因此除塵器阻力達到一定數(shù)值后，要及時清灰清灰不應(yīng)破壞粉塵初層第91頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月二、除塵效率的影響因素粉塵負荷過濾速度煙氣實際體積流量與濾布面積之比，也稱氣布比過濾速度是一個重要的技術(shù)經(jīng)濟指標。選用高的過濾速度，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減小，但除塵器的壓力損失卻會加大。一般來講，除塵效率隨過濾速度增加而下降過濾速度的選取還與濾料種類和清灰方式有關(guān)第92頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月壓力損失：重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，不僅決定著能量消耗，而且決定著除塵效率和清灰間隔時間等

—

通過潔凈濾料的壓力損失，100~130Pa;

—

通過粉塵層（dustcake）的壓力損失；均可以達西定律表示第93頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

—

粉塵或濾料的滲透率（permeability），由實驗測定

—

粉塵或濾料的厚度對于給定的濾料和操作條件，濾料的壓力損失基本上是一個常數(shù)通過袋式除塵器的壓力損失主要由決定滲透率Kd是沉積粉塵層性質(zhì)，如孔隙率、比表面積、孔隙大小分布和粉塵粒徑分布等的函數(shù)第94頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月在時間t內(nèi)，沉積在濾袋上的粉塵質(zhì)量m可以表示為因此粉塵層的壓力損失A—濾袋面積C—煙氣含塵濃度

t—含塵煙氣通過濾層時間ρc—粉塵密度第95頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月令，定義為顆粒層的平均比阻力，因此或者令，定義為顆粒層的平均比阻力系數(shù)，則有

對于給定的煙氣特征和粉塵層滲透率，與粉塵濃度C和過濾時間t成線性關(guān)系，而與過濾速度的平方成正比第96頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月第97頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月濾料性質(zhì)對濾料的要求容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低使用壽命長，耐溫、耐磨、耐腐蝕、機械強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，采用的過濾速度不宜過高表面起毛（絨）的濾料容塵量大，粉塵能深入濾料內(nèi)部，可以采用較高的過濾速度，但必須及時清灰

第98頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月濾料種類

按濾料材質(zhì)分天然纖維棉毛織物，適于無腐蝕、350-360K以下氣體無機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，擴大除塵器的應(yīng)用領(lǐng)域第99頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月濾料種類

按濾料結(jié)構(gòu)分濾布（編織物）毛氈－工藝簡單；致密，除塵效率高；容塵量小，易于清灰第100頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月中國生產(chǎn)濾料種類

玻璃纖維濾料普通玻璃纖維濾料玻璃纖維膨體紗濾布玻璃纖維針刺毯濾布聚合物類濾料玻璃纖維覆膜濾料玻璃纖維基布+多微孔聚四氟乙烯膜第101頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月濾料名稱直徑（μm）耐溫性能（K）吸水率（％）耐酸性耐堿性強度長期最高棉織物（植物短纖維）10－20348－3583688很差稍好1蠶絲（動物長纖維）18353－36337316－22

羊毛（動物短纖維）5－15353－36337310－15稍好很差0.4尼龍

348－3583684.0－4.5稍好好2.5奧綸

398－4084236好差1.6滌綸（聚脂）

4134336.5好差1.6玻璃纖維（用硅酮樹脂處理）5－8523

4.0好差1芳香族聚酰胺（諾梅克斯）

4935334.5－5.0差好2.5聚四氟乙烯

493－523

0很好很好2.5第102頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月清灰方式清灰是袋式除塵器運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機械振動式

逆氣流清灰脈沖噴吹清灰第103頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月機械振動清灰

機械振動袋式除塵器的過濾風(fēng)速一般取1.0－2.0m/min，壓力損失為800－1200Pa第104頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月機械振動清灰此類型袋式除塵器的優(yōu)點是工作性能穩(wěn)定，清灰效果較好缺點是濾袋常受機械力作用損壞較快，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)含塵氣體入口固定孔板典型機械振動式布袋除塵器第105頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖噴吹清灰

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，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)時間

（通常為0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一個脈沖，全部濾袋完成一個清灰循環(huán)的時間稱為脈沖周期，通常為60s第106頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖噴吹清灰清潔氣體脈沖氣體集流箱脈沖管濾袋含塵氣體入口隔膜閥管板進氣柵板支撐框典型脈沖噴灰式布袋除塵器第107頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月袋式除塵器的選擇、設(shè)計和應(yīng)用（1）選定除塵器型式、濾料及清灰方式根據(jù)對除塵效率的要求、廠房面積、投資和設(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第108頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月清灰方式應(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）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——紡織第109頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月濾料的比較

濾料相對費用（US$）溫度（℉）聚酯6275諾梅克斯14400特氟隆45450玻璃纖維布25500Hugglas30500*除玻璃纖維布

(G/C=2:1)外,假定

G/C=5:1

第110頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）計算過濾面積一般情況下的過濾氣速歸納如下簡易清灰:vF=0.20－0.75m/min機械振動清灰:vF=1.0－2.0m/min逆氣流反吹清灰:vF=0.5－2.0m/min脈沖噴吹清灰:vF=2.0－4.0m/min第111頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）除塵器設(shè)計確定濾袋尺寸:直徑d和高度l計算每條濾袋面積:a=πdl計算濾袋條數(shù):n=A/a在濾袋條數(shù)多時，根據(jù)清灰方式及運行條件將濾袋分成若干組，每組內(nèi)相鄰兩濾袋之間的凈距一般取50－70mm第112頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）過濾風(fēng)速的選擇考慮濾料性質(zhì)、清灰方式、含塵濃度、氣體溫度、粉塵特性等（5）計算壓力損失、估算清灰周期第113頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月例：某縣硅石礦系統(tǒng)總流量為5000Nm3/h，氣體組成近似于空氣，溫度50℃，粉塵主要成分硅石粉濃度6g/m3，要求設(shè)計一袋式除塵器。

解：設(shè)計方案步驟：

1）確定濾袋尺寸

濾袋采用DD—9#滌綸，濾袋形式：圓形。清灰方式：機械清灰，過濾風(fēng)速為Vf=2m/min。

2）過濾面積A第114頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月3）濾袋尺寸

取直徑d=120mm，長度L=4m4）求單只濾袋面積

5）袋子只數(shù)取33只

6）計算壓力損失

Vf=2m/min=0.033m/s

取m(粉塵負荷)=0.1Kg/m2

平均比阻力R=1.5×1010m/Kg

μ=1.96×10-5Kg/m·sξf=4.8×107/m第115頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月7)估算清灰周期T取ΔP≈1100Pa≈

取10分鐘

8)其它設(shè)計內(nèi)容

濾袋布置，袋子吊掛方式殼體設(shè)計、箱體、進出氣管、灰斗、入孔、操作平臺等清灰機構(gòu)的設(shè)計粉塵輸送管道、閥門、風(fēng)機等第116頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用袋式除塵器作為一種高效除塵器，廣泛用于各種工業(yè)部門的尾氣除塵比電除塵器結(jié)構(gòu)簡單、投資省、運行穩(wěn)定，可以回收高比電阻粉塵與文丘里洗滌器相此，動力消耗小，回收的干粉塵便于綜合利用袋式除塵器不宜處理含有油霧、凝結(jié)水、粘性大的粉塵氣流，不耐高溫，此設(shè)備效率高，廣泛用于各工業(yè)生產(chǎn)的除塵器中，尤其對細小干燥的粉塵更適宜。第117頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)靜電除塵器第118頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月一、除塵基本原理三個基本過程高壓直流電暈放電－懸浮粒子荷電帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集－延續(xù)的電暈電場（單區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）捕集物從集塵表面上清除－振打除去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗第119頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月電除塵器的工作原理—電暈放電金屬絲放出的電子迅速向正極移動，與氣體分子撞擊使之離子化氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子－雪崩過程遠離金屬絲，電場強度降低，氣體離子化過程結(jié)束，電子被氣體分子捕獲氣體離子化區(qū)域－電暈區(qū)自由電子和氣體負離子是粒子荷電的電荷來源如果在曲率很大的表面（如一尖端或一根細線）和一根管子或一塊板之間有電位差，當(dāng)電位差增大到一定值時，如達到一個臨界值,則能形成非均勻電場而產(chǎn)生電暈放電。第120頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月第121頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月單區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器第122頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月

電暈區(qū)范圍逐漸擴大至使極間空氣全部電離－電場擊穿；相應(yīng)的電壓－擊穿電壓在相同電壓下通常負電暈電極產(chǎn)生較高的電暈電流，且擊穿電壓也高得多工業(yè)氣體凈化傾向于采用穩(wěn)定性強，操作電壓和電流高的負電暈極；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用正電暈極，好處在于其產(chǎn)生臭氧和氮氧化物的量低第123頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月影響電暈特性的因素

電極的形狀、電極間距離氣體組成、壓力、溫度不同氣體對電子的親合力、遷移率不同氣體溫度和壓力的不同影響電子平均自由程和加速電子及能產(chǎn)生碰撞電離所需要的電壓氣流中要捕集的粉塵的濃度、粒度、比電阻以及在電暈極和集塵極上的沉積

電壓的波形

第124頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月電除塵器的工作原理—粒子荷電兩種機理電場荷電或碰撞荷電－離子在靜電力作用下做定向運動，與粒子碰撞而使粒子荷電擴散荷電－離子的擴散現(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

粒子的主要荷電過程取決于粒徑大于0.5m的微粒，以電場荷電為主小于0.15m的微粒，以擴散荷電為主介于之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程。第125頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月沉積在集塵極表面的高比電阻粒子導(dǎo)致在低電壓下發(fā)生火花放電或在集塵極發(fā)生反電暈現(xiàn)象,破壞正常電暈過程氣流中微小粒子的濃度高時，荷電塵粒所形成的電暈電流不大，可是所形成的空間電荷卻很大，嚴重抑制著電暈電流的產(chǎn)生

當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場中根本得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用，即電暈閉塞

異常荷電現(xiàn)象第126頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月電除塵器的工作原理—荷電塵粒的遷移和補集電暈區(qū)內(nèi)的氣體正離子—絕大部分不與塵粒相遇電暈區(qū)內(nèi)的氣體負離子—使大量塵粒荷上負電塵粒有效驅(qū)進速度—塵粒所受靜電力和運動阻力相等時的勻速運動速度

粉塵種類驅(qū)進速度（m/s）粉塵種類驅(qū)進速度（m/s）煤粉（飛灰）0.10－0.14沖天爐（鐵－焦比＝10）0.03－0.04紙漿及選紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）0.06－0.07平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）0.10－0.11酸霧（H2SO4）0.06－0.08多層床式焙燒爐0.08酸霧（TiO2）0.06－0.08紅磷0.03飄旋焙燒爐0.08石膏0.16－0.20催化劑粉塵0.08二級高爐（80％生鐵）0.125第127頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月電暈極和集塵極上都會有粉塵沉積

粉塵沉積在電暈極上會影響電暈電流的大小和均勻性，一般方法采取振打清灰方式清除

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入氣流在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板在干式電除塵器中，一般用機械撞擊或電極振動產(chǎn)生的振動力清灰電除塵器的工作原理—被捕集粉塵的清除

第128頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月二、除塵效率的影響因素

粉塵特性煙氣特性結(jié)構(gòu)因素操作因素第129頁，課件共140頁，創(chuàng)作于2023年2月除塵效率影響因素—粉塵特性

粒徑分布、真密度、堆積密度、黏附性粉塵比電