環(huán)境工程概論總復(fù)習(xí)-大氣污染

環(huán)境工程概論煙臺大學(xué)光電信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院授課專業(yè)：核工程與核技術(shù)（輻射防護(hù)）《環(huán)境工程概論》緒論第1篇水污染控制工程第2篇大氣污染控制工程第3篇固體廢物污染控制工程第4篇物理性污染控制工程第2篇大氣污染控制工程§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染§2.2顆粒污染物控制§2.3氣態(tài)污染物控制§2.4污染物的稀釋法控制§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染41.大氣的結(jié)構(gòu)及組成2.大氣污染3.大氣環(huán)境質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)4.大氣污染控制的基本方法內(nèi)容§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染一、大氣污染物2.大氣污染的來源和影響定義：由于人類活動和自然過程排入大氣的并對人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。分類：氣溶膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染一、大氣污染物2.大氣污染的來源和影響(一)氣溶膠狀態(tài)污染物定義：氣體介質(zhì)和懸浮在其中的分散粒子所組成的系統(tǒng)稱為氣溶膠1.粉塵（dust）：懸浮于氣體中的細(xì)小固體離子，1~200μm，>10μm（降塵），<10μm（飄塵）；2.煙（fume）：

固體粒子氣溶膠，0.01~1μm；3.飛灰（flyash）：燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣帶走的灰分中分散較細(xì)的粒子；4.黑煙（smoke）：

燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠，0.05~1μm；6.霧（fog）：小液體粒子的懸浮體，<200μm；分類：按來源和物理性質(zhì)5.霾（haze）：懸浮的大量微小塵粒，使能見度<10km；當(dāng)<1-2km時，灰霾；§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染一、大氣污染物2.大氣污染的來源和影響(一)氣溶膠狀態(tài)污染物1.粉塵（dust）：懸浮于氣體中的細(xì)小固體離子，1~200μm，>10μm（降塵），<10μm（飄塵）；還可根據(jù)粉塵顆粒的大小，將其分為總懸浮顆粒物TSP，可吸入顆粒物PM10、細(xì)顆粒物PM2.5。TSP是能懸浮在空氣中，直徑≤100μm的顆粒。PM10是懸浮在空氣中，直徑≤10μm的顆粒。PM2.5是指徑≤2.5μm的顆粒物，也稱細(xì)粒子。PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間較長、輸送距離遠(yuǎn)，對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量影響更大?！?.1大氣質(zhì)量與大氣污染一、大氣污染物2.大氣污染的來源和影響(二)氣體狀態(tài)污染物定義：以氣體分子狀態(tài)存在的污染物分類：氣態(tài)污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、

MNO3、O3碳氧化合物CO、CO2

無碳?xì)浠衔顲mHn醛、酮、過氧乙?；跛嶂u素化合物HF、HCl無一次污染物：直接從污染源排入大氣的各種氣體、顆粒物質(zhì)等。二次污染物：某些一次污染物在大氣中與其他化學(xué)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的新的污染物?！?.1大氣質(zhì)量與大氣污染2.大氣污染的來源和影響(二)氣體狀態(tài)污染物（1）含硫化合物。主要指S02、S03和H2S等，其中S02的來源廣、數(shù)量最大，是影響和破壞全世界范圍大氣質(zhì)量的最主要的氣態(tài)污染物，尤其在燃用高硫煤的地區(qū)。含硫化合物是造成二次污染硫酸煙霧的主要物質(zhì)，并參與了酸雨的形成。（2）含氮化合物。大氣污染物中含氮化合物種類很多，如N0、N02、N20（一氧化二氮）、N203（三氧化二氮），以及NH3(氨)、HCN(氰化物)等，通常用符號N0X

表示這些氮氧化物。其中造成大氣污染的N0X主要是N0和N02。N0X主要來源于化石燃料的燃燒，大約83%的N0X是由燃料的燃燒而產(chǎn)生的?！?.1大氣質(zhì)量與大氣污染2.大氣污染的來源和影響(二)氣體狀態(tài)污染物（3）碳氧化合物。污染大氣的碳氧化合物主要有兩種物質(zhì)，即CO和CO2。CO和CO2是各種大氣污染物中排放量最大的污染物之一，既來源于人工污染源，也來源于天然污染源?；剂系娜紵欧攀侵饕娜斯の廴驹?，當(dāng)燃料完全燃燒時形成CO2；在缺氧條件下的不完全燃燒則形成CO。（4）碳?xì)浠铩４髿庵械奶細(xì)浠衔?HC)通常是指可揮發(fā)的各種有機(jī)烴類化合物，由碳和氫兩種元素組成，如烷烴、烯烴和芳烴等。大氣中的碳?xì)浠衔锎蟛糠謥碜杂谥参锏姆纸?，人工來源主要是石油燃料的不完全燃燒和石油類物質(zhì)的蒸發(fā)，危害在于碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏墓餐饔脮纬晒饣瘜W(xué)煙霧?！?.1大氣質(zhì)量與大氣污染2.大氣污染的來源和影響(二)氣體狀態(tài)污染物（5）鹵素化合物。對大氣構(gòu)成污染的鹵素化合物，主要是含氯化合物及含氟化合物，如HCl、HF、SiF4等。其來源比較廣泛，鋼鐵工業(yè)、石油化工、農(nóng)藥制造、化肥工業(yè)等工礦企業(yè)的生產(chǎn)過程中都有可能排放鹵素化合物。雖然這些氟氯烴類氣體排放數(shù)量不多，但對局部地區(qū)的植物生長具有很大的傷害；同時，它也是破壞臭氧層的主要成分之一。（6）硫酸煙霧。硫酸煙霧是大氣中的S02等含硫化合物，在有水霧、顆粒氣溶膠、以及氮氧化合物存在時，在一定的氣象條件下，發(fā)生一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而形成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠?！?.1大氣質(zhì)量與大氣污染2.大氣污染的來源和影響(二)氣體狀態(tài)污染物（7）光化學(xué)煙霧。在陽光紫外線照射下，大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖脱趸瘎┲g發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)而生成的淡藍(lán)色(有時呈紫色或黃褐色)二次污染物，即光化學(xué)煙霧，其主要成分是臭氧、過氧乙?；跛狨?PAN)、醛類及酮類等。光化學(xué)煙霧的危害非常大，如具有特殊的嗆人氣味，刺激眼睛和喉粘膜，造成呼吸困難，使植物葉片變黃甚至枯萎等?！?.1大氣質(zhì)量與大氣污染二、大氣污染物的來源2.大氣污染的來源和影響按污染物來源分：自然源、人為源在大氣污染控制工程中，主要的研究對象是人為污染源人為源按空間分布分：點源、面源、線源人為源按社會活動功能分：生活污染源、生產(chǎn)（工業(yè)）污染源、交通污染源；前兩種為固定源，后一種為移動源。§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染三、大氣污染的影響2.大氣污染的來源和影響煤煙：引起支氣管炎等。如果煤煙中附有各種工業(yè)粉塵(如金屬顆粒)，則可引起相應(yīng)的塵肺等疾病。

硫酸煙霧：對皮膚、眼結(jié)膜、鼻粘膜、咽喉等均有強(qiáng)烈刺激和損害。嚴(yán)重患者如并發(fā)胃穿孔、聲帶水腫、狹窄、心力衷竭或胃臟刺激癥狀均有生命危險。

鉛：略超大氣污染允許深度時，可引起紅血球礙害等慢性中毒癥狀；高濃度時引起強(qiáng)烈的急性中毒癥狀?！?.1大氣質(zhì)量與大氣污染一、大氣污染綜合防治的含義3.大氣污染綜合防治途徑按用途分：環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染警報標(biāo)準(zhǔn)顆粒污染物控制機(jī)械力除塵器：重力沉降室、慣性除塵室、旋風(fēng)除塵器；過濾式除塵器：袋式過濾器、顆粒層過濾器；大氣污染控制基本方法靜電除塵器：干式靜電除塵器、濕式靜電除塵器；濕式除塵器：泡沫除塵器、噴霧塔、填料塔、沖擊式除塵器、前級預(yù)除塵高效除塵器§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染氣態(tài)污染物控制分離法：利用污染物與廢氣中其他組分物化性質(zhì)的差異使污染物分離；轉(zhuǎn)化法：使廢氣中污染物發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，把污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)；物理吸收、吸附、冷凝、膜分離催化轉(zhuǎn)化、燃燒法、生物處理法、電子束法大氣污染控制基本方法§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染第2篇大氣污染控制工程§2.1大氣質(zhì)量與大氣污染§2.2顆粒污染物控制§2.3氣態(tài)污染物控制§2.4污染物的稀釋法控制§2.2顆粒污染物控制193.旋風(fēng)除塵4.靜電除塵5.袋式除塵6.濕式除塵內(nèi)容2.重力沉降1.顆粒污染物控制原理基礎(chǔ)§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(一)顆粒的粒徑大氣污染中涉及到的顆粒物，一般指粒徑介于0.01～100μm的粒子。顆粒的大小不同，其物理、化學(xué)特性不同，對人和環(huán)境的危害亦不同，而且對除塵裝置的影響甚大，因此顆粒的大小是顆粒物的基本特性之一。實際顆粒的形狀多是不規(guī)則的，所以需要按一定的方法確定一個表示顆粒大小的代表性尺寸，作為顆粒的直徑，簡稱為粒徑。粒徑：反映單個顆粒的單一粒徑；反映由不同顆粒組成的顆粒群的平均粒徑。一、顆粒的粒徑及粒徑分布§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(一)顆粒的粒徑1.投影直徑：2.幾何當(dāng)量直徑：3.物理當(dāng)量直徑：a-定向直徑b-定向面積等分直徑c-幾何當(dāng)量直徑§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(二)粒徑分布粒徑分布：指不同粒徑范圍內(nèi)的顆粒的個數(shù)(或質(zhì)量、表面積)所占的比例。以顆粒的個數(shù)表示比例時，稱為個數(shù)分布以顆粒的質(zhì)量(表面積)表示時，稱為質(zhì)量分布(表面積分布)1.個數(shù)頻率：第i個間隔中的顆粒個數(shù)ni與顆粒總數(shù)Σni之比。2.個數(shù)篩下累積頻率：小于第i個間隔上限粒徑的所有顆粒個數(shù)占總顆粒數(shù)的百分比。3.個數(shù)篩上累積頻率：大于第i個間隔上限粒徑的所有顆粒個數(shù)占總顆粒數(shù)的百分比。4.個數(shù)頻率密度(粒數(shù)頻度)：單位粒徑間隔時的粒子個數(shù)。5.個數(shù)眾徑dd：頻度p最大時對應(yīng)的粒徑。6.粒數(shù)中位徑d50（NMD）：累計頻率F=0.5時對應(yīng)的粒徑?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(四)粒徑分布函數(shù)1.數(shù)量分布：即顆粒個數(shù)——粒徑分布函數(shù)關(guān)系。2.質(zhì)量分布：類似于數(shù)量分布，也有質(zhì)量頻率(gi)、質(zhì)量篩下累積頻率(Gi)、質(zhì)量頻率密度(q)等。在所有顆粒具有相同密度、顆粒質(zhì)量與粒徑立方成正比的假設(shè)下，粒數(shù)分布與質(zhì)量分布可以相互換算。同樣的，也有質(zhì)量眾徑和質(zhì)量中位徑（MMD）。常見粒徑函數(shù)：正態(tài)分布函數(shù)、對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)、羅辛-拉姆勒(R-R)分布函數(shù)等。正態(tài)分布函數(shù)很少使用，大氣中氣溶膠、工業(yè)粉塵多服從對數(shù)正態(tài)分布，破碎篩分過程多服從R-R分布?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(一)粉塵的密度(機(jī)械除塵器：重力、慣性力和離心機(jī)等)二、顆粒的物理性質(zhì)：粉塵的密度、懸浮特性、流動特性、荷電性、導(dǎo)電性和黏附性(二)粉塵的含水率和吸濕性(選擇濕式除塵器的主要依據(jù))(三)粉塵的附著特性(四)粉塵的流動特性(五)粉塵的荷電和導(dǎo)電特性(六)粉塵的自燃和爆炸特性(七)粉塵的比表面積§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理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所要考慮的作用力有重力、離心力、慣性力和靜電力等外力、流體阻力和顆粒間的相互作用力。顆粒間的相互作用力，在顆粒濃度不很高時是可以忽略的。三、顆粒物捕集的理論基礎(chǔ)：§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(一)流體阻力流體阻力的大小決定于顆粒的形狀、粒徑、表面特性、運動速度及流體的種類和性質(zhì)。阻力的方向與速度方向相反。大?。菏街校篎D-流體阻力，N;CD-由實驗確定的阻力系數(shù);AP-顆粒在其運動方向上的投影面積，m2;

ρ-流體的密度，kg/m3;u–顆粒與流體間的相對運動速度，m/s§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(一)流體阻力對于球形顆粒，得到CD

是顆粒雷諾數(shù)的函數(shù)dp-顆粒的定性尺寸μ-顆粒黏度，Pa·s顆粒尺寸小到與氣體平均自由程λ接近時，顆粒開始脫離與氣體分子的接觸，顆粒發(fā)生滑動，此時流體阻力將減小——需作坎寧漢修正：將坎寧漢修正系數(shù)C引入斯托克斯定律：對大于1μm的粒子，在常溫常壓下的空氣中運動時一般可忽略滑動修正。溫度越高、壓力越低、粒徑越小，C值越大?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(一)流體阻力R：通用氣體常數(shù)，8.314T：氣體溫度M：氣體摩爾質(zhì)量算術(shù)平均速度力平衡關(guān)系Stokes顆粒(坎寧漢修正)的重力沉降末端速度(忽略浮力影響）湍流過渡區(qū)牛頓區(qū)§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(二)重力沉降靜止于流體中的單個球形顆粒，在重力作用下沉降時，所受的作用力有重力(FC)、流體浮力(FB)和流體阻力(FD)力平衡關(guān)系當(dāng)離心力和向心阻力平衡時，Stokes顆粒的末端沉降速度§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(三)離心沉降隨著氣流一起旋轉(zhuǎn)的球形顆粒，所受離心力FC可用牛頓定律確定力平衡關(guān)系靜電沉降的末端速度習(xí)慣上稱為驅(qū)進(jìn)速度，用表示，對于Stokes粒子：§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(四)離心沉降在強(qiáng)電場中，若忽略重力和慣性力等作用，荷電顆粒所受作用力是靜電力和氣流阻力。顆粒接近靶時的運動情況慣性碰撞攔截§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(五)慣性沉降顆粒環(huán)繞捕集體(靶)運動時顆粒環(huán)繞捕集體(靶)運動時，由于氣流方向改變產(chǎn)生離心力而發(fā)生的慣性碰撞作用，是從氣流中分離顆粒的一種常用機(jī)制。顆粒在捕集體(靶)上的直接攔截，一般剛好發(fā)生在顆粒距離捕集體表面dp/2的距離內(nèi)。顆粒的擴(kuò)散類似于氣體分子的擴(kuò)散，可用微分方程式描述§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(六)擴(kuò)散沉降由于熱能的作用，小顆粒處于不斷的無規(guī)則運動之中。如果顆粒的濃度分布不均勻，將發(fā)生顆粒從濃度高向濃度低一側(cè)的擴(kuò)散。1.顆粒的擴(kuò)散n：顆粒的個數(shù)D：顆粒的擴(kuò)散系數(shù)t：時間慣性碰撞、直接攔截和布朗擴(kuò)散的比較u0：氣流相對捕集體的流速DC：捕集體的尺寸(五)慣性沉降慣性碰撞、直接攔截和布朗擴(kuò)散的比較對于大顆粒的捕集，布朗擴(kuò)散的作用很小，主要靠慣性碰撞作用；反之，對于很小的顆粒，慣性碰撞的作用微乎其微，主要靠擴(kuò)散沉降。在慣性碰撞和擴(kuò)散沉降均無效的粒徑范圍內(nèi)捕集效率最低。§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.顆粒污染物控制原理(六)擴(kuò)散沉降2.擴(kuò)散沉降效率慣性碰撞擴(kuò)散沉降攔截機(jī)械除塵器是指利用質(zhì)量力從氣體中分離顆粒物的凈化裝置，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)2.機(jī)械除塵器§2.2顆粒污染物控制技術(shù)2.機(jī)械除塵器一、重力沉降室重力沉降：利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理，將顆粒污染物與氣體分離的過程。含塵氣體進(jìn)入重力沉降室后，由于擴(kuò)大了流動截面積而使氣體流速大大降低，使較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。作為高效除塵裝置的前除塵器機(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上，使氣流方向發(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。二、慣性除塵器§2.2顆粒污染物控制技術(shù)2.機(jī)械除塵器三、旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵：利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣流產(chǎn)生的離心力，將顆粒污染物從氣體中分離出來的過程。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、占地小、投資少、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，適用于高溫、高壓及有腐蝕性氣體；缺點：捕集5~15μm以上的顆粒物，對于粒徑<5μm的顆粒捕集效率不高，預(yù)除塵用?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)2.機(jī)械除塵器三、旋風(fēng)除塵器1.旋風(fēng)除塵器工作原理：氣流中塵粒旋轉(zhuǎn)運動中，受離心力作用沉降到外壁上，到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力的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，一部分氣流沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，達(dá)到頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后到達(dá)排出管下端，被上升的內(nèi)渦旋帶走，從排出管排出，這股旋轉(zhuǎn)氣流稱為上渦旋41§2.2顆粒污染物控制技術(shù)2.機(jī)械除塵器3.旋風(fēng)除塵器的壓力損失：壓力損失又稱壓力降、壓損，是表示裝置消耗能量大小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以裝置進(jìn)出口處流體的全壓差表示，實質(zhì)上反映了流體經(jīng)過除塵裝置（或其他裝置）所消耗的機(jī)械能。旋風(fēng)除塵器的壓力降（一般低于2kPa）。V1：氣體入口速度ρ：氣體密度ζ

：局部阻力系數(shù)ζ系數(shù)一般根據(jù)實驗確定，在缺少數(shù)據(jù)的情況下可用下式估算A:除塵器進(jìn)口面積4.旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)類型：按進(jìn)氣方式分為切向進(jìn)入式：軸向進(jìn)入式5.旋風(fēng)除塵器的設(shè)計：§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器靜電除塵：利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵?；蛞旱危┑倪^程。

靜電除塵器的優(yōu)缺點：耗能低，即使對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，可用于高溫、高壓的場合；但設(shè)備龐大，占地面積大，一次性投資費用高，不易實現(xiàn)對高比電阻粉塵的捕集。區(qū)別：分離的能量通過靜電力直接作用于塵粒上，而非整個氣流，能量消耗低。電除塵器的工作原理，涉及粉塵荷電、荷電粒子的遷移、沉積和集塵三個基本過程。§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器一.電除塵器的工作原理：(一)粒子荷電電除塵過程的第一步。1.在放電極與集塵極之間施加直流高電壓，使放電極附近發(fā)生電暈放電，氣體電離，生成大量的自由電子和正離子。在放電極附近的電暈區(qū)內(nèi)，正離子立即被電暈極吸引過去而失去電荷。2.自由電子和隨機(jī)形成的負(fù)離子則因受到電場力的作用向集塵極移動，并充滿到兩極間的絕大部分空間。3.含塵氣流通過電場空間時，自由電子、負(fù)離子與粉塵碰撞并附著在其上，實現(xiàn)了粉塵的荷電?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器一.電除塵器的工作原理：(一)粒子荷電電除塵過程的第一步。兩種機(jī)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(kuò)散荷電——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；§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器(一)粒子荷電電除塵過程的第一步。1.電場荷電用經(jīng)典靜電學(xué)方法可以求得電場荷電的速率和飽和電荷。飽和電荷主要取決于粒子直徑(dP)、介電常數(shù)ε和電場強(qiáng)度(E0)。一般電場荷電所需時間小于0.1s。這個時間相當(dāng)于氣流在除塵器內(nèi)流動10-20cm所需要的時間，所以可以認(rèn)為粒子進(jìn)入除塵器后立刻達(dá)到了飽和電荷§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器(一)粒子荷電電除塵過程的第一步。2.擴(kuò)散荷電用分子熱運動理論可以求得擴(kuò)散荷電的理論方程。§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器(一)粒子荷電電除塵過程的第一步。3.電場荷電和擴(kuò)散荷電的綜合作用粒子的主要荷電過程取決于粒子直徑(dP)，對于dP＜0.5μm的微粒，以電場荷電為主；對于dP＜0.15μm的微粒則以擴(kuò)散電荷為主；對于粒徑介于0.15μm-0.5μm的粒子，則需要同時考慮這兩種過程。電場荷電、擴(kuò)散荷電和兩種過程綜合作用時，荷電量的理論值隨粒徑的變化如圖所示?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器(二)荷電粒子的遷移荷電粉塵在電場中受庫侖力的作用向集塵極移動，經(jīng)過一定時間后到達(dá)集塵極表面，放出所帶電荷而沉積其上。荷電粒子向集塵極移動的速度即驅(qū)盡速度，其計算公式為在一般電除塵器中，電暈電場強(qiáng)度和集塵區(qū)電場強(qiáng)度(Ep)是近似相等的。如圖所示，給出了典型粒徑和場強(qiáng)條件下驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和電場強(qiáng)度的關(guān)系。當(dāng)顆粒直徑為2-50μm時，ω與顆粒直徑成正比。§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器(三)被捕集粉塵的清除§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器二、電除塵器的性能及其影響因素(一)電除塵器的捕集效率捕集效率(德意希)方程A：總集塵板面積Q：氣體流量ω：顆粒驅(qū)進(jìn)速度k：指數(shù)，一般取0.5k

§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器二、電除塵器的性能及其影響因素某電除塵器實測除塵效率為90%，現(xiàn)欲使其除塵效率提高至99%,集塵板面積應(yīng)增加多少。解：根據(jù)k

§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器二、電除塵器的性能及其影響因素(二)影響電除塵器捕集效率的因素1.粉塵的導(dǎo)電性：電除塵運行的適宜粉塵比電阻范圍為104~2×1010Ω·cm的粉塵，最適宜低比電阻粉塵2.高比電阻粉塵對電除塵器影響當(dāng)比電阻低于1010Ω·cm時，對除塵器操作和性能沒有影響；當(dāng)比電阻在1010-1011Ω·cm之間，火花率增加，操作電壓降低；當(dāng)比電阻高于1011Ω·cm時，集塵板粉塵層內(nèi)會出現(xiàn)電火花，有明顯反電暈。反電暈導(dǎo)致電暈電流密度大大降低，嚴(yán)重干擾粒子荷電和捕集?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器(二)影響電除塵器捕集效率的因素3.克服高比電阻影響的方法4.氣體的含塵濃度§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器三、電除塵器的類型和結(jié)構(gòu)為了滿足所涉及的氣體和粉塵性質(zhì)、周圍環(huán)境、捕集效率和廠房等需要，電除塵器有不同的類型。(一)電除塵器的類型1.單區(qū)和雙區(qū)電除塵器2.管式和板式電除塵器3.濕式和干式電除塵器4.立式和臥式電除塵器5.冷端和熱端電除塵器§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器(二)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高壓供電設(shè)備灰斗四.電除塵器的設(shè)計§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.電除塵器五.電除塵器的新進(jìn)展§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器袋式除塵：利用棉、毛或人造纖維等加工的濾布捕集塵粒的過程。袋式除塵器的優(yōu)缺點：除塵效率高，特別是對細(xì)粉也有很高的捕集效率；適應(yīng)性強(qiáng)，能處理不同類型的顆粒污染物；操作彈性大，除塵效率對氣流速度的變化具有一定的穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，便于回收干料，不存在污泥處理。受濾布的耐溫、耐腐蝕等操作性能限制，不適于去除黏結(jié)性強(qiáng)和吸濕性強(qiáng)的塵粒，特別是煙氣溫度不能低于露點。4.袋式除塵器§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器袋式除塵器結(jié)構(gòu)如圖所示，含塵氣流從下部孔板進(jìn)入圓筒形濾袋內(nèi)，氣流通過濾布孔隙時，粉塵被捕集于濾料上，透過濾料的清潔氣體由排出口排出。沉積于濾布上的粉塵，在機(jī)械振動的作用下從濾布表面脫落下來，落入灰斗中。一.袋式除塵器工作原理§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器袋式除塵分兩個階段：1.含塵氣體通過清潔濾料，濾料纖維起捕集作用。常用濾料由棉、毛、人造纖維等加工而成，濾料本身網(wǎng)孔較大，20-50μm，表面起絨濾料為5-10μm，遠(yuǎn)大于粉塵粒徑，因而新鮮濾料的除塵效率較低。一.袋式除塵器工作原理隨著捕集的粉塵量不斷增加，一部分粉塵嵌入到濾料內(nèi)部，一部分粉塵在濾料表面形成粉塵初層。袋式除塵器的濾塵機(jī)制包括篩分、慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散等作用?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器2.初層形成后，成為袋式除塵器的主要過濾層，使除塵效率大大提高。但隨著顆粒在濾袋上積聚，濾袋兩側(cè)的壓力差增大，會把有些已附在濾料上的細(xì)小粉塵擠壓過去，使除塵效率下降。因此，除塵器阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時清灰。但清灰不能過分，即不應(yīng)破壞粉塵初層，否則會引起除塵效率顯著降低。一.袋式除塵器工作原理§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器丹尼斯（Dennis）和克萊姆（Klemm）提出了一系列方程，以預(yù)測袋式除塵器的粉塵出口濃度和穿透率。二.袋式除塵器的性能及其影響因素Pn:無量綱常數(shù)；

ρ0:顆粒物入口濃度；ρR:脫落濃度(常數(shù))；m：顆粒物負(fù)荷,g/m2；v：表面過濾速度(一)除塵效率§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器(二)影響袋式除塵器除塵效率的因素1.濾料的結(jié)構(gòu)2.粉塵粒徑包括：粉塵特性、濾料特性、運行參數(shù)(粉塵厚度、過濾速度和壓力損失)，以及清灰方式等。3.粉塵層厚度4.過濾速度5.清灰方式的影響§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器(三)袋式除塵器的壓力損失袋式除塵器的壓力損失與它的結(jié)構(gòu)形式、濾料特性、過濾速率、粉塵濃度、清灰方式和氣體黏度等因素有關(guān)。表達(dá)式如下

Δp=Δpc+Δpf式中，Δp：除塵器壓力損失

Δpc：除塵器結(jié)構(gòu)的壓力損失

Δpf：過濾層的壓力損失§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器三.袋式除塵器的濾料§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器四.袋式除塵器的結(jié)構(gòu)和類型袋式除塵的形式：濾袋形狀-圓袋、扁袋；進(jìn)氣方向-內(nèi)濾式、外濾式；進(jìn)氣方式-上進(jìn)氣、下進(jìn)氣；清灰方式-機(jī)械振動、脈沖、逆氣流。外濾式內(nèi)濾式機(jī)械振動脈沖§2.2顆粒污染物控制技術(shù)4.袋式除塵器五.袋式除塵器的選擇和設(shè)計§2.2顆粒污染物控制技術(shù)5.濕式除塵器5.濕式除塵器濕式除塵：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的過程。

濕式除塵器的優(yōu)缺點：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，特別適宜于處理高溫、高濕、易燃、易爆的含塵氣體；但需對洗滌后的含塵污水、污泥進(jìn)行處理，操作費用較高等?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)含塵氣體在運動中與液滴相遇，在液滴前xd處氣流開始改變方向，繞過液滴流動，而慣性較大的顆粒將繼續(xù)保持原來直線運動的趨勢。顆粒從脫離流線到慣性運動結(jié)束時所移動的直線距離為粒子的停止距離xs，若xs>xd，顆粒就發(fā)生碰撞。xs與液滴直徑D的比值為慣性碰撞參數(shù)(NI),對斯托克斯粒子：一.濕式除塵器工作原理5.濕式除塵器濕式除塵機(jī)理涉及慣性碰撞和攔截、擴(kuò)散、黏附、凝聚等作用，但主要是慣性碰撞和攔截作用。xsxd§2.2顆粒污染物控制技術(shù)當(dāng)顆粒直徑和密度確定后，碰撞系數(shù)和液滴之間的相對速度成正比，與液滴直徑成反比。所以對于給定的煙氣系統(tǒng)，要提高碰撞參數(shù)，必須提高液氣相對運動速度和減小液滴直徑。但液滴直徑不是越小越好，直徑過小，液滴容易隨氣流一起運動，減小了液氣相對速度。因此，對于給定顆粒的最大除塵效率，應(yīng)有一個最佳液滴直徑。一.濕式除塵器工作原理5.濕式除塵器§2.2顆粒污染物控制技術(shù)除塵效率：NI值越大，粒子慣性越大，則捕集效率ηI越高對于勢流和粘性流，ηI=f(NI)有理論解，一般情況下，二.濕式除塵器的效率5.濕式除塵器(一)根據(jù)碰撞參數(shù)NI計算除塵效率K—關(guān)聯(lián)系數(shù)，其值取決于設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)操作條件L—液氣比，L/1000m3

§2.2顆粒污染物控制技術(shù)對一定特性粉塵的除塵效率越高，濕式除塵器消耗的能量越大總能耗Et:氣流通過洗滌器時的能量損失EG+霧化噴淋液體過程中的能量消耗EL

二.濕式除塵器的效率5.濕式除塵器(二)根據(jù)接觸功率計算除塵效率ΔPG:氣體壓力損失，Pa

PL:液體入口壓力，PaQL,QG:液體和氣體流量，m3/s§2.2顆粒污染物控制技術(shù)濕式除塵器的總除塵效率是氣液兩相之間接觸率的函數(shù)，可用傳質(zhì)單元數(shù)Nt表示二.濕式除塵器的效率5.濕式除塵器(二)根據(jù)接觸功率計算除塵效率其中，傳質(zhì)單元數(shù)－除塵器的特性參數(shù)§2.2顆粒污染物控制技術(shù)總體可分為：低能，高能兩類按凈化機(jī)理，可分成7類；①重力噴霧洗滌器；②旋風(fēng)洗滌器；③自激噴霧洗滌器；④板式洗滌器；⑤填料洗滌器；⑥文丘里洗滌器；⑦機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器。三.濕式除塵器的類型和結(jié)構(gòu)5.濕式除塵器§2.2顆粒污染物控制技術(shù)在逆流式噴霧塔中，含塵氣體向上運動，液滴由噴霧嘴噴出向下運動，通過粉塵顆粒與液滴之間的慣性碰撞、攔截和凝聚等作用，使較大的粒子被液滴捕集。假如氣體流速較小，夾帶了顆粒的液滴將因重力作用而沉于塔底，凈化后的氣體通過脫水器去除夾帶顆粒的細(xì)小液滴由頂部排出。三.濕式除塵器的類型和結(jié)構(gòu)5.濕式除塵器(一)噴霧塔洗滌器含塵氣體清潔氣體循環(huán)水含塵水§2.2顆粒污染物控制技術(shù)根據(jù)噴霧塔洗滌器內(nèi)截面的形狀，可分為圓形和方形兩種；按其內(nèi)的氣液流動方向，可分為順流、逆流和錯流三種形式。逆流式噴霧塔：含塵氣體從除塵器底部進(jìn)入，常用孔板型氣流分布板。液滴由噴嘴從上而下噴淋，通常塔頂部安裝除霧器，以除去小液滴。順流噴霧塔：液體和含塵氣流在塔內(nèi)按同一方向運動，一般從頂部淋下來，對于液滴從氣流中分離有利，缺點是碰撞效果差，主要用于氣體降溫和增濕等過程。錯流噴霧塔：液體從塔頂噴淋，含塵氣體水平流過噴霧塔。5.濕式除塵器(一)噴霧塔洗滌器1.噴霧塔洗滌器的基本構(gòu)造§2.2顆粒污染物控制技術(shù)噴霧塔的除塵效率取決于液滴大小、顆粒的空氣動力學(xué)直徑、液氣流量比以及氣體性質(zhì)。(1)逆流噴霧塔洗滌器：假定所有液滴具有相同直徑，且進(jìn)入洗滌器后立刻以終末沉降速度沉降；液滴在整個過氣斷面上分布均勻、無聚集現(xiàn)象?？傻玫讲都蹓m的效率：5.濕式除塵器2.噴霧塔洗滌器的除塵效率ut

一液滴的終末沉降速度，m/sVg－空塔斷面氣速，m/sz－氣液接觸的總塔高度，m

d－單個液滴的碰撞效率§2.2顆粒污染物控制技術(shù)(1)逆流噴霧塔洗滌器：單個液滴的集塵效率受液滴運動雷諾數(shù)的影響很大，近似表達(dá)式：5.濕式除塵器2.噴霧塔洗滌器的除塵效率根據(jù)斯塔爾曼對逆流噴霧塔的實驗，當(dāng)塵粒密度為2g/cm3時，不同液滴捕集效率如圖所示?？梢?，當(dāng)液滴直徑為0.8mm時，對塵粒捕集效率最高?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)(2)錯流噴霧塔洗滌器：5.濕式除塵器2.噴霧塔洗滌器的除塵效率錯流式中，垂直方向氣速=0，,所以§2.2顆粒污染物控制技術(shù)噴霧塔結(jié)構(gòu)簡單、壓力損失小，一般為250-500Pa，操作方便，運行穩(wěn)定。主要缺點是耗水量及占地面積大，對于小于10μm的顆粒捕集效率較低。噴霧塔洗滌器適用于捕集粒徑較大的顆粒，當(dāng)氣體需要除塵、降溫或除塵兼有去除其他有害氣體時，往往與高效除塵器串聯(lián)使用。5.濕式除塵器3.噴霧塔洗滌器的特點與應(yīng)用§2.2顆粒污染物控制技術(shù)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。與干式旋風(fēng)除塵器相比，由于附加了液滴的捕集作用，除塵效率提高。在出口處通常需要安裝除霧器三.濕式除塵器的類型和結(jié)構(gòu)5.濕式除塵器(二)旋風(fēng)洗滌器§2.2顆粒污染物控制技術(shù)1.旋風(fēng)洗滌器的基本構(gòu)造

分為：立式旋風(fēng)水膜除塵器；中心噴霧旋風(fēng)洗滌器5.濕式除塵器(二)旋風(fēng)洗滌器(1)立式旋風(fēng)水膜除塵器：結(jié)構(gòu)如圖所示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

§2.2顆粒污染物控制技術(shù)5.濕式除塵器(二)旋風(fēng)洗滌器(2)中心噴霧旋風(fēng)除塵器：結(jié)構(gòu)如圖所示含塵氣體由筒體下部切向引入，水通過軸上安裝的多頭噴嘴噴出，徑向噴出的水霧與螺旋形旋轉(zhuǎn)氣流相碰，使顆粒被捕集?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)5.濕式除塵器(二)旋風(fēng)洗滌器旋風(fēng)洗滌器：1.入口氣體速度15-45m/s。入口速度的提高，使慣性碰撞的集塵效率提高。2.同時氣體在塔內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動的路程比噴霧塔中長，顆粒被捕集概率增大。3.通常離心洗滌器凈化5μm以下顆粒是有效的。中心噴霧的旋風(fēng)洗滌器對于0.5μm以下顆粒捕集效率可達(dá)到95%以上?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)2.旋風(fēng)洗滌器的壓力損失5.濕式除塵器(二)旋風(fēng)洗滌器旋風(fēng)洗滌器的壓力損失范圍一般為0.5～1.5kPa，可以下式進(jìn)行估算－旋風(fēng)洗滌器的壓力損失，pa－噴霧系統(tǒng)關(guān)閉時的壓力損失，Pa－液滴密度，kg/m3－液滴初始平均速度，m/s§2.2顆粒污染物控制技術(shù)3.旋風(fēng)洗滌器的應(yīng)用5.濕式除塵器(二)旋風(fēng)洗滌器旋風(fēng)洗滌器適合于處理煙氣量大和含塵濃度高的場合。它可以單獨使用，也可以安裝在文丘里洗滌器后作為脫水器，還可用于吸收某些氣體，如凈化含有SO2、SO3、H2S、NOx等有毒有害氣體?！?.2顆粒污染物控制技術(shù)5.濕式除塵器(三)文丘里洗滌器用途：高效濕式洗滌器，多用于高溫?zé)煔獾某龎m和降溫。構(gòu)成：收縮管、喉管和擴(kuò)散管組成。1.文丘里洗滌器的結(jié)構(gòu)和工作原理§2.2顆粒污染物控制技術(shù)5.濕式除塵器含塵氣體由進(jìn)氣管進(jìn)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(dá)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(jìn)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