第6章 空氣凈化原理與設(shè)備

第6章空氣凈化原理與設(shè)備§6.1概述§6.2粉塵的凈化6.1.1凈化裝置的性能6.1.2凈化裝置的分類6.1.3凈化裝置的選擇6.2.1粉塵的特性、除塵機理6.2.2重力沉降室、慣性除塵器6.2.3旋風(fēng)除塵器6.2.4濕式除塵器6.2.5過濾式除塵器6.2.6電除塵器第6章空氣凈化原理與設(shè)備§6.3有害氣體的凈化§6.4凈化新方法6.3.1概述6.3.2吸收與吸附原理6.3.3吸收與吸附裝置6.4.1非平衡等離子體空氣凈化6.4.2光催化凈化方法6.4.3負離子凈化方法6.4.4臭氧凈化方法§6.1概述大氣污染物的凈化實際上是一個混合物的分離問題。1.氣溶膠污染物2.氣態(tài)污染物本章主要闡述空氣污染物的一般凈化方法和凈化裝置的典型結(jié)構(gòu)，重點介紹粉塵的凈化。分離方法：屬于非均相混合物，一般都采用物理方法進行分離。分離依據(jù)：氣體分子與固體、液體粒子在物理性質(zhì)上的差異。1.氣溶膠污染物如較大粒子的密度比氣體分子大得多，則可利用重力、慣性力、離心力（統(tǒng)稱為質(zhì)量力）進行分離，統(tǒng)稱為機械分離方法；又如粒子的尺寸和質(zhì)量較氣體分子大得多，則可采用過濾層，進行過濾的方法加以分離；利用某些粒子易被水濕潤，凝并增大而被捕集，可采用濕式洗滌進行分離；由于某些粒子的荷電性，在高壓電場內(nèi)利用靜電力進行分離的靜電除塵。∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽a.分離方法：根據(jù)物理的、化學(xué)的及物理化學(xué)的原理予以分離。

b.分離依據(jù)：不同組分所具有的不同蒸氣壓，不同溶解度，選擇性吸收作用以及某些化學(xué)作用。

目前國內(nèi)外凈化氣態(tài)污染物的方法，主要有五種：吸收法、吸附法、燃燒法、冷凝法及催化轉(zhuǎn)化法。2.氣態(tài)污染物§6.1.1凈化裝置的性能全面地評價凈化裝置的性能應(yīng)該包括技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)。

技術(shù)指標(biāo):

一般常以處理氣體量、凈化效率，壓力損失及負荷適應(yīng)性等特性參數(shù)來表示；

經(jīng)濟指標(biāo):

主要包括設(shè)備費、運行費和占地面積等。

除上述基本性能外，還應(yīng)考慮裝置安裝、操作、檢修的難易程度等因素。點擊這里表示凈化裝置的技術(shù)性能，主要包括以下幾個方面：1）處理氣體量：代表裝置處理能力大小的指標(biāo)，一般以體積流量表示。2）壓力損失：表示裝置消耗能量大小的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，有時也稱為壓力降。3）負荷適應(yīng)性：表示裝置性能可靠性的技術(shù)指標(biāo)，即指凈化裝置的工作穩(wěn)定性和操作彈性。4）凈化效率:

表示裝置凈化效果的重要技術(shù)指標(biāo)，有時也稱為分離效率。對于除塵裝置又稱除塵效率；對于吸收裝置，又稱吸收效率；對于吸附裝置，則稱為吸附效率。點擊這里在工程中，通常以凈化效率為主來選擇和評價裝置，因此本節(jié)重點介紹凈化效率的表示方法。（1）總效率（2）通過率（透過率）（3）分級除塵效率（4）板效率

（5）串聯(lián)運行時的總凈化效率

凈化效率的表示方法概念：指同一時間內(nèi)，凈化裝置去除污染物的量與進入裝置的污染物量之百分比?？傂蕦嶋H上是反映裝置凈化程度的平均值，也稱為平均效率。計算方法：進入裝置的污染物流量為Si(g/m3)，凈化裝置出口的相應(yīng)量為So(g/s)。若凈化裝置捕集的污染物流量為Sc(m3/s)，則有Si=Sc+So故總效率η（%）可表示成:（1）總效率當(dāng)凈化效率達99%以上時，如表示成99.9%或99.99%，在表達裝置性能的差別上不明顯，所以一般采用其它方法來表示，最簡單的一種方法是用通過率P（%）來表示。

通過率：指從凈化裝置出口逸散的污染物量與入口污染物量之百分比。

P值越大，說明出口逸散量越大。通過率P（%）可以下式表示例如:一除塵器的η=99%時，P=1.0%；另一除塵器η=99.9%時，P=0.1%，則前一除塵器的通過率為后者的10倍。（2）通過率（透過率）分級除塵效率（簡稱分級效率）是指除塵裝置對某一粒徑dp或粒徑范圍dp+⊿dp內(nèi)粉塵的除塵效率。若設(shè)與此相應(yīng)的除塵器入口的粉塵流量為⊿Si（g/s）,捕集的粉塵量為△Sc（g/s），則該除塵器對粒徑dp或⊿dp范圍內(nèi)粉塵的分級效率ηj為（3）分級除塵效率總效率和分級效率的計算方法：當(dāng)除塵器入口粉塵的粒徑頻度分布為fi，捕集粉塵的頻度分布為fc則根據(jù)頻度分布的定義和分級效率的定義式可得：⊿Si=Si·fi⊿Sc=Sc·fc

板效率是指實際塔板能達到的分離程度與理論塔板所達到的平衡情況的比較。這是表示吸收裝置（包括濕式洗滌器）性能的重要技術(shù)指標(biāo)。板效率常用總板效率、單板效率及點效率表示?？偘逍始雌骄逍?，又稱為全塔效率。單板效率，又稱為莫夫利（Murphree）效率，而點效率則是更具體地表示塔板上任一點的局部分離效率。（4）板效率在實際凈化系統(tǒng)中，往往把兩種或多種不同型式的凈化裝置串聯(lián)起來使用，如當(dāng)污染物濃度較高時，采用一個裝置凈化，排放濃度可能超過排放標(biāo)準，或者雖能達到排到標(biāo)準，因負荷過大容易引起裝置性能不穩(wěn)定等，應(yīng)采用兩級或多級凈化裝置串聯(lián)使用。同理，n級凈化裝置串聯(lián)后的總效率為（5）串聯(lián)運行時的總凈化效率設(shè)第一級凈化裝置的效率為η1，第二級為η2，則兩級凈化裝置串聯(lián)運行的總效率為§6.1.2凈化裝置的分類

（1）除塵裝置（2）吸收裝置（3）吸附裝置（4）催化轉(zhuǎn)化裝置§6.1.3凈化裝置的選擇1）處理氣體量；2）氣體性質(zhì)；3）粉塵性質(zhì)；4）凈化要求；5）裝置的經(jīng)濟性。1.選擇的依據(jù)1）工程調(diào)查認真收集有關(guān)資料，全面考慮影響裝置性能的各種因素；2）計算凈化效率；3）確定凈化方法；4）確定凈化裝置的型號規(guī)格和運行參數(shù)。2.選擇的一般步驟§

6.2.1粉塵的特性、除塵機理（1）粉塵的密度（2）粘附性（3）爆炸性

（4）荷電性與比電阻（5）粉塵的濕潤性

（6）粉塵的粒徑及粒徑分布

1.粉塵的特性θ液滴θ真密度（塵粒密度）；堆積密度2除塵機理目前常用除塵器的除塵機理主要有以下幾個方面：（1）重力（2）離心力（3）慣性碰撞（4）接觸阻留（5）擴散（6）靜電力（7）凝聚截留效應(yīng)慣性效應(yīng)擴散效應(yīng)重力作用靜電效應(yīng)各種過濾機理的效率顆粒尺寸直接攔截慣性碰撞擴散攔截>1幾乎100%_____無1至0.5較低效率較高效率無0.5至0.3很低效率低效率0.3至0.1微不足道微不足道略有效果0.1至0.05微不足道微不足道高效率<0.05微不足道幾乎無效幾乎無效§6.2.2重力沉降室、慣性除塵器原理：重力沉降室是一種最簡單的除塵器，它是依靠重力的作用使塵粒從氣流中分離出來的。沉降室是一個斷面較大的空室，含塵氣體由斷面較小的風(fēng)管進入沉降室后，氣流速度大大降低，塵粒便在重力作用下緩慢向灰斗沉降。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低、施工容易、維護管理方便、阻力小缺點：占地大，除塵效率低，40％～70％。應(yīng)用：僅適用于捕集密度大，顆粒粗（粒徑大于50μm）的粉塵。只作為初級除塵。1.重力沉降室多層重力沉降室單層重力沉降室2.慣性除塵器1）除塵機理:利用塵粒在運動氣流中具有的慣性力，通過突然改變含塵氣流的流動方向，或使其與某種障礙物碰撞，使塵粒的運動軌跡偏離氣體流線而達到分離的目的。2）主要類型:沖擊式、反轉(zhuǎn)式3）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具有較高除塵效率。對粘結(jié)性和纖維性粉塵，則因易堵塞而不宜采用。由于凈化效率低，常用作多級除塵中的初級除塵。碰撞式慣性除塵器反轉(zhuǎn)式慣性除塵慣性力除塵器分離機理碰撞式慣性除塵器的結(jié)構(gòu)型式§6.2.3旋風(fēng)除塵器1.旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場4.幾種常用的旋風(fēng)除塵器3.影響旋風(fēng)除塵器性能的因素2.篩分理論0.概述本部分內(nèi)容：原理:旋風(fēng)除塵器是利用氣流旋轉(zhuǎn)過程中作用在塵粒上的離心力，使粉塵從含塵氣流中分離出來的。結(jié)構(gòu):進氣口、筒體、錐體、排出管（內(nèi)筒）外旋渦:含塵氣體由除塵器進氣口沿切線方向進入后，沿外壁由上向下作旋轉(zhuǎn)運動，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流稱為外旋渦。內(nèi)旋渦:外旋渦到達錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，最后從排出管排出。這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流稱為內(nèi)旋渦。0.概述普通旋風(fēng)除塵器XLK型旋風(fēng)除塵器XLT型旋風(fēng)除塵器1.旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場（1）速度分布1）切向速度3）徑向速度2）軸向速度（2）壓力分布2.篩分理論影響旋風(fēng)除塵器性能的因素很多，使用條件和結(jié)構(gòu)型式對旋風(fēng)除塵器的性能都有不同程度的影響。在使用條件方面，影響旋風(fēng)除塵器性能的因素有：（1）進口風(fēng)速（2）含塵氣體的性質(zhì)

（3）除塵器底部的嚴密性（4）結(jié)構(gòu)構(gòu)造3.影響旋風(fēng)除塵器性能的因素（4）結(jié)構(gòu)構(gòu)造在結(jié)構(gòu)上，影響旋風(fēng)除塵器性能的因素有：1）型式2）筒體直徑3）排出管直徑4）筒體和錐體高度

5）排塵口直徑軸向進入式切向進入式（1）多管旋風(fēng)除塵器4.幾種常用的旋風(fēng)除塵器（2）旁路旋風(fēng)除塵器（3）長錐體旋風(fēng)除塵器

XLT-A型旋風(fēng)除塵器§6.2.4濕式除塵器1）通過慣性碰撞和截留，塵粒與液滴或液膜發(fā)生接觸；2）微細塵粒通過擴散與液滴接觸；3）加濕的塵粒相互凝并；4）飽和狀態(tài)的高溫?zé)煔庠跐袷匠龎m器內(nèi)凝結(jié)時，要以塵粒為凝結(jié)核，可以促進塵粒的凝并。1.濕式除塵器的機理2.幾種常用的濕式除塵器濕式除塵器的種類很多，下面介紹常用的幾種。（1）水浴除塵器（2）沖激式除塵器

（3）旋風(fēng)水膜除塵器（4）文丘里除塵器（1）水浴除塵器濕式除塵器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，含塵氣體從進口進入后，在噴頭處以高速噴出，沖擊水面，激起大量水花和霧滴，粗大的塵粒隨氣流沖入水中而被捕集，細小的塵粒隨氣流折轉(zhuǎn)180°向上時，通過與水花和霧滴接觸而被除下，凈化后的氣體經(jīng)擋水板脫水后排出。沖擊貯水式除塵器（2）沖激式除塵器含塵氣體進入除塵器后轉(zhuǎn)彎向下，沖擊水面，粗大的塵粒被水捕集直接沉降在泥漿斗內(nèi)，未被捕集的微細塵粒隨著氣流高速通過S形通道（由上下兩葉片間形成的縫隙），激起大量水花和水霧，使粉塵與水充分接觸，得到進一步凈化。凈化后的氣體經(jīng)擋水板排出。自激式除塵器泡沫式洗滌器（3）旋風(fēng)水膜除塵器含塵氣流沿切線方向進入除塵器，水在上部由噴嘴沿切線方向噴出，由于進口氣流的旋轉(zhuǎn)作用，在除塵器內(nèi)表面形成一層液膜。粉塵在離心力作用下被甩到筒壁，與液膜接觸而被捕集。它可以有效防止粉塵在器壁上的反彈，沖刷等引起的二次揚塵，從而提高除塵效率，這種濕式除塵器，由于加入了離心力的作用，能達到較高的除塵效率。除塵效果η通常可達90%-95%。立式旋風(fēng)水膜除塵器臥式旋風(fēng)水膜除塵器（4）文丘里除塵器文丘里除塵器演示一演示二演示三演示四§6.2.5過濾式除塵器過濾式除塵器是利用含塵氣流通過過濾材料時，將粉塵分離捕集的裝置，在通風(fēng)除塵系統(tǒng)中應(yīng)用最多的是以纖維織物為濾料的袋式除塵器。本節(jié)主要介紹袋式除塵器。本部分內(nèi)容：1.袋式除塵器的工作原理2.過濾風(fēng)速3.袋式除塵器的阻力4.濾料5.袋式除塵器主要結(jié)構(gòu)型式及分類6.濾料的預(yù)涂層過濾技術(shù)7.袋式除塵器的應(yīng)用1.袋式除塵器的工作原理過濾機理

利用纖維織物的過濾作用將含塵氣體中的粉塵阻留在濾袋上的，這種過濾作用通常是通過篩濾效應(yīng)、慣性碰撞效應(yīng)、鉤住效應(yīng)、擴散效應(yīng)、靜電效應(yīng)除塵機理的綜合作用而實現(xiàn)的。袋式除塵器增大表面積的好處－微孔堵塞的效果流量Q，面積=1流量Q，面積=210個微孔5個微孔存污能力=1壓降P=115個微孔寸污能力=1壓降P=1/35個微孔寸污能力=3壓降=1壽命=1壽命=320個微孔2倍的面積=3倍的壽命4.濾料面積A壓差Px存污能力Y面積A壓差Px/4存污能力4Y面積A壓差Px/16存污能力16Y濾布的編織結(jié)構(gòu)存污能力與纖維直徑的關(guān)系(孔徑恒定)5.袋式除塵器主要結(jié)構(gòu)型式及分類1）機械清灰袋式除塵器有許多結(jié)構(gòu)型式，通?？梢愿鶕?jù)以下特點進行分類。（1）按清灰方式可分為1）圓袋（2）按濾袋形狀可分為2）扁袋1）內(nèi)濾式（3）按過濾方式可分為2）外濾式2）脈沖噴吹清灰3）逆氣流清灰1）上進風(fēng)（4）按進風(fēng)方式可分為2）下進風(fēng)1）機械清灰人工振打機械振打一般來說，機械振打的振動強度分布不均勻，要求的過濾風(fēng)速低，而且對濾袋的損傷較大，近年來逐漸被其他清灰方式所代替，但是由于某些機械振打方式簡單，投資少，在不少場合仍在采用。使濾袋振動一般有以下兩種振打方式：

a.垂直方向振打

b.腰部水平振打高頻振蕩三種振動方法偏心輪振動清灰袋式除塵器2）脈沖噴吹清灰原理：它是以壓縮空氣為動力，利用脈沖噴吹機構(gòu)在瞬間內(nèi)噴出壓縮空氣，通過文氏管誘導(dǎo)數(shù)倍二次空氣高速噴入濾袋，使濾袋產(chǎn)生沖擊振動。同時在逆氣流的作用下，將濾袋上的粉塵清除下來。特點：這種方式的清灰強度大，可以在過濾工作狀態(tài)下進行清灰，允許采用較大的過濾風(fēng)速。分類：中心噴吹脈沖袋式除塵器、環(huán)隙噴吹脈沖袋式除塵器、順噴脈沖袋式除塵器、對噴脈沖袋式除塵器都是采用這種清灰方式。脈沖噴吹袋式除塵器噴吹脈沖袋式收塵器圓筒脈沖布袋除塵器脈沖袋式除塵器DMC系列脈沖袋式除塵器脈沖袋式除塵器3）逆氣流清灰采用室外或循環(huán)空氣以含塵氣流相反的方向通過濾袋，使其上面的粉塵脫落。在這種清灰方式中，一方面是由于反向的清灰氣流直接沖擊塵塊，另一方面由于氣流方向的改變，濾袋產(chǎn)生脹縮振動而使塵塊脫落。a.回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器b.脈動反吹風(fēng)袋式除塵器c.反吸風(fēng)袋式除塵器反吹風(fēng)袋式除塵器Zc型回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器演示1演示2演示3演示4a.回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器b.脈動反吹風(fēng)袋式除塵器脈動反吹清灰就是對從反吹風(fēng)機來的反吹氣流給予脈動動作，它具有較強的清灰作用，但要有能使反吹氣流產(chǎn)生脈動動作的機構(gòu)，如回轉(zhuǎn)閥等。脈動反吹風(fēng)袋式除塵器c.反吸風(fēng)袋式除塵器處理大風(fēng)量時，往往多采用反吸風(fēng)袋式除塵器。其主要原因是