烟尘与超细颗粒物生成机理与控制技术.pptx

<p>一、背景二、烟尘与超细颗粒物生成机理二、烟尘与超细颗粒物生成机理三、烟尘与超细颗粒物控制技术三、烟尘与超细颗粒物控制技术四、小结四、小结目录目录 2012 2012年底，全国发电总装机容量达到年底，全国发电总装机容量达到 11.411.4亿千瓦亿千瓦，同比增，同比增长长 7.8%7.8%。其中煤电共。其中煤电共 7.67.6亿亿千瓦，千瓦，2013 2013年底，全国发电装机容量年底，全国发电装机容量12.4712.47亿千瓦亿千瓦，同比增长，同比增长9.3%9.3%，首次超越美国位居世界第一。其中火电，首次超越美国位居世界第一。其中火电8.68.6亿千瓦。亿千瓦。一、背景一、背景 可预见的未来几十年内，煤炭仍将是我国主要的一次能源，可预见的未来几十年内，煤炭仍将是我国主要的一次能源，这决定了在我国的电力工业中，燃煤火力发电将这决定了在我国的电力工业中，燃煤火力发电将长期占据主长期占据主导地位。导地位。2013 2013年初以来，中国发生大范围持续雾霾天气，波及年初以来，中国发生大范围持续雾霾天气，波及2525个省个省份，份，100100多个大中型城市多个大中型城市，全国平均雾霾天数创，全国平均雾霾天数创5252年来之最。年来之最。据统计，受影响雾霾区域约占国土面据统计，受影响雾霾区域约占国土面积的积的1/41/4，受影响人口约，受影响人口约6 6亿人亿人。一、背景一、背景工业生产、机动车尾气排放、冬季取暖烧煤等导致的大气中工业生产、机动车尾气排放、冬季取暖烧煤等导致的大气中颗粒物（包括粗颗粒物颗粒物（包括粗颗粒物PM10PM10和细颗粒物和细颗粒物PM2.5PM2.5）浓度增加）浓度增加，是，是雾霾产生的重要因素。雾霾产生的重要因素。一、背景一、背景20132013年年1 1月北京儿童医院在月北京儿童医院在7 7天内天内平均每日接待了平均每日接待了30003000个呼吸个呼吸道感染的儿童道感染的儿童，其中不少于，其中不少于900900人通过雾化治疗方式洁净了气管。人通过雾化治疗方式洁净了气管。20132013年年1212月受雾霾天气影响，儿童咳嗽、哮喘等呼吸道疾病月受雾霾天气影响，儿童咳嗽、哮喘等呼吸道疾病发病率较高，约占来上海市儿童医院就诊发病率较高，约占来上海市儿童医院就诊人数的人数的20%-30%。权威医学杂志柳叶刀上的权威医学杂志柳叶刀上的20102010年全球疾病负担评估显年全球疾病负担评估显示，室外示，室外空气颗粒物污染（主要指空气颗粒物污染（主要指PM2.5PM2.5）会导致）会导致120120万人过早万人过早死亡死亡，这个数字相当于北京市西城区常住人口的数量；报告称，这个数字相当于北京市西城区常住人口的数量；报告称20112011年，京津冀区域年，京津冀区域196196个燃煤电厂贡献的个燃煤电厂贡献的PM2.5PM2.5污染，已经导污染，已经导致致近近20002000个北京居民提早死亡。个北京居民提早死亡。“绿色和平绿色和平”志愿者钟峪女士，背着一部被称为志愿者钟峪女士，背着一部被称为“机器肺机器肺”的的设备，用正常人呼吸时吸入速度，抽取空气中设备，用正常人呼吸时吸入速度，抽取空气中PM2.5PM2.5污染颗粒，污染颗粒，6 6小时小时7 7分钟后，共抽取了分钟后，共抽取了56055605微克微克，让设备内自带的纯白色的，让设备内自带的纯白色的滤膜变成了灰黄色。滤膜变成了灰黄色。一、背景一、背景 2011 2011年年7 7月，国家颁布了新的火电厂大气污染物排放标准。月，国家颁布了新的火电厂大气污染物排放标准。在重点地区，烟尘排放浓度限值为在重点地区，烟尘排放浓度限值为20mg/m20mg/m3 3，被誉为世界上最严，被誉为世界上最严格的标准；二氧化硫排放浓度限值为格的标准；二氧化硫排放浓度限值为50mg/m50mg/m3 3；氮氧化物排放限；氮氧化物排放限值值100mg/m100mg/m3 3；汞及其化合物排放限值为；汞及其化合物排放限值为0.03mg/m0.03mg/m3 3。大幅提高的。大幅提高的排放标准已于排放标准已于20122012年年1 1月月1 1日正式实施。日正式实施。新标准的实施，对于研究烟尘相关的生成机理和控制技术提出新标准的实施，对于研究烟尘相关的生成机理和控制技术提出了巨大的挑战。了巨大的挑战。一、背景一、背景2.0 2.0 颗粒物介绍颗粒物介绍2.1 2.1 烟尘的分类烟尘的分类2.2 2.2 烟尘的组成烟尘的组成2.3 2.3 飞灰颗粒的生成机理飞灰颗粒的生成机理二、烟尘与超细颗粒物生成机理二、烟尘与超细颗粒物生成机理2.0 2.0 颗粒物介绍颗粒物介绍空气动力学直径又称气体动力学当量直径。表述粒子空气动力学直径又称气体动力学当量直径。表述粒子运动的一种运动的一种“假想假想”粒度。粒度。是指某一类的粉尘粒子，不论其形状，大小和密度如是指某一类的粉尘粒子，不论其形状，大小和密度如何，何，如果它在空气中的沉降速度与一种密度为如果它在空气中的沉降速度与一种密度为1 1的球形的球形粒子的沉降速度一样时粒子的沉降速度一样时，则这种球形粒子的直径即为，则这种球形粒子的直径即为该种粉尘粒子的空气动力学直径。该种粉尘粒子的空气动力学直径。空气动力学直径空气动力学直径 一般把大气中粒径一般把大气中粒径 100m 100m 以下的颗粒物称为以下的颗粒物称为总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物(TSP)(TSP)。2.0 2.0 颗粒物介绍颗粒物介绍 根据颗粒物空气动力学直径的大小定义粒径小于根据颗粒物空气动力学直径的大小定义粒径小于10、2.5、1m的颗粒物分别为的颗粒物分别为PM10、PM2.5、PM1。PM10能够进入人体的呼吸，称为能够进入人体的呼吸，称为可吸入颗粒物可吸入颗粒物。PM2.5称为称为细颗粒物，细颗粒物，PM2.5可以进入人的肺泡，沉积在肺中可以进入人的肺泡，沉积在肺中被称为被称为可入肺颗粒物可入肺颗粒物。PM1称为称为超细颗粒物超细颗粒物。现有的除尘设备对细颗粒物的捕集效率相对较低。这部分颗粒物现有的除尘设备对细颗粒物的捕集效率相对较低。这部分颗粒物有有较大的数量和表面积较大的数量和表面积，吸附和富集了大量有毒的重金属元素，吸附和富集了大量有毒的重金属元素，具有的毒性更大。具有的毒性更大。固体燃料燃烧时所生成的烟尘固体燃料燃烧时所生成的烟尘,按其生成机理分按其生成机理分,大体有以下几种大体有以下几种:(1)(1)气相析出型烟尘（炭黑）气相析出型烟尘（炭黑）这种烟尘是燃料燃烧过程中放出的气体可燃物这种烟尘是燃料燃烧过程中放出的气体可燃物,在空气不足的条件在空气不足的条件下热分解后生成的细小球型粒子。粒径大约在下热分解后生成的细小球型粒子。粒径大约在0.020.05um0.020.05um范围范围内内,亦称炭黑。亦称炭黑。2.12.1烟尘分类烟尘分类(2)(2)酸性烟尘（酸性烟尘（“雪片雪片”）烟尘在烟气温度接近露点时，吸收烟气中的硫酸，长大成为雪片烟尘在烟气温度接近露点时，吸收烟气中的硫酸，长大成为雪片状的烟尘，其颗粒较大状的烟尘，其颗粒较大,易自然沉降。易自然沉降。(3)(3)粉尘粉尘煤中都含有一定的灰分，当煤中可燃物燃尽后，剩余灰分随烟气煤中都含有一定的灰分，当煤中可燃物燃尽后，剩余灰分随烟气排入大气，形成粉尘。排入大气，形成粉尘。锅炉烟尘锅炉烟尘炭黑炭黑粉尘粉尘燃料的不完全燃烧燃料的不完全燃烧燃料中的重碳氢化燃料中的重碳氢化合物受热分解为各合物受热分解为各种多环化合物种多环化合物煤中的煤中的灰分灰分2.2 2.2 烟尘的组成烟尘的组成灰渣灰渣超细颗超细颗粒物粒物85%85%以上以上粗颗粒物粗颗粒物细颗粒物细颗粒物2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成许多学者通过大量研究许多学者通过大量研究 ，认为主要有以下四种机理：，认为主要有以下四种机理：燃烧过程中焦炭颗粒的破碎机理燃烧过程中焦炭颗粒的破碎机理内在矿物质凝聚和聚结内在矿物质凝聚和聚结外在矿物质的破碎机理外在矿物质的破碎机理 汽化和冷凝机理汽化和冷凝机理 2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成 2.3.12.3.1 焦炭破碎焦炭破碎 2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成焦炭发生破碎，内部矿物之间接触的机率降低，聚合率焦炭发生破碎，内部矿物之间接触的机率降低，聚合率也会降低，生成的颗粒的粒径就小；如果焦炭不发生破也会降低，生成的颗粒的粒径就小；如果焦炭不发生破碎，焦炭中的内部矿物质聚合在一起生成一颗大粒径的碎，焦炭中的内部矿物质聚合在一起生成一颗大粒径的灰粒，那么生成残灰颗粒数少而平均粒径大。灰粒，那么生成残灰颗粒数少而平均粒径大。一次破碎一次破碎 燃烧早期，煤粉颗粒迅速进入高温炉膛时，热冲击和脱挥发分燃烧早期，煤粉颗粒迅速进入高温炉膛时，热冲击和脱挥发分过程中过程中挥发分的快速析出与传输阻力之间的矛盾导致颗粒挥发分的快速析出与传输阻力之间的矛盾导致颗粒受到内应力受到内应力，而引起颗粒产生裂纹或直接破碎的现象。，而引起颗粒产生裂纹或直接破碎的现象。2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成焦炭膨胀焦炭膨胀 二次破碎二次破碎 煤粉燃烧后期的焦炭破碎，是由于焦炭的消耗，煤粉燃烧后期的焦炭破碎，是由于焦炭的消耗，碳骨架变得更加脆弱，碳骨架变得更加脆弱，使得焦炭颗粒发生结构性破坏而引起。使得焦炭颗粒发生结构性破坏而引起。煤颗粒内产生的气体由于低渗透率不能尽快地脱离煤煤颗粒内产生的气体由于低渗透率不能尽快地脱离煤颗粒，颗粒，内部高压的气泡将在局部形成，使得焦炭膨胀内部高压的气泡将在局部形成，使得焦炭膨胀 。2.3.2 外在矿物质的破碎外在矿物质的破碎煤粉燃烧过程中，外在矿物质在很高的加热速率条件下迅速煤粉燃烧过程中，外在矿物质在很高的加热速率条件下迅速升温，升温，高温热冲击及内部气体析出所产生的应力高温热冲击及内部气体析出所产生的应力会导致外在会导致外在矿物的破碎。矿物的破碎。颗粒颗粒越大越大，温度梯度越明显，破碎的，温度梯度越明显，破碎的可能性也就越大可能性也就越大。2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成外在矿物质的破碎过程有很强的外在矿物质的破碎过程有很强的随机性随机性。外在矿物质温度通常低于烟气温度外在矿物质温度通常低于烟气温度，致使只有少量外在矿物，致使只有少量外在矿物质的温度超过其熔点温度，在表面张力的作用发生凝聚或聚质的温度超过其熔点温度，在表面张力的作用发生凝聚或聚结。结。由于内部热解气体的析出，少量外在矿物可以形成孔隙率由于内部热解气体的析出，少量外在矿物可以形成孔隙率很高的、中空低密度灰粒，很高的、中空低密度灰粒，称为空胞灰粒。称为空胞灰粒。2.3.3 内在矿物质凝聚和聚结内在矿物质凝聚和聚结由于焦炭燃烧是放热反应，焦炭颗粒燃烧过程中温度可以达由于焦炭燃烧是放热反应，焦炭颗粒燃烧过程中温度可以达到到 2000 2000 甚至更高。甚至更高。在这样的高温下，绝大多数内在矿物在这样的高温下，绝大多数内在矿物质呈现熔融状态。质呈现熔融状态。2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成随着燃烧的进行，内在矿物质的距离逐渐缩小，并可能粘随着燃烧的进行，内在矿物质的距离逐渐缩小，并可能粘连在一起，在黏性及表面张力的作用下，它们就会发生连在一起，在黏性及表面张力的作用下，它们就会发生凝凝聚或聚合聚或聚合过程形成灰粒。过程形成灰粒。2.3.4 矿物质的气化矿物质的气化随着温度的升高，首先随着温度的升高，首先碱金属和一些易挥发的痕量元素碱金属和一些易挥发的痕量元素在在很低的温度下便可以从煤粒中挥发出来。很低的温度下便可以从煤粒中挥发出来。2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成当煤粉颗粒温度高于当煤粉颗粒温度高于1800K1800K时，煤中矿物质热解产生的时，煤中矿物质热解产生的难熔氧难熔氧化物化物，如，如SiOSiO2 2，AlAl2 2O O3 3，CaOCaO，MgOMgO，FeOFeO等，会通过化学反应生等，会通过化学反应生成易挥发的次氧化物（成易挥发的次氧化物（SiO,AlSiO,Al2 2O O）或金属单质（）或金属单质（Ca,Mg Ca,Mg,Fe,Fe）蒸汽。）蒸汽。还原剂：还原剂：COCO、C C、H H、S S等等例例：SiO2CO SiO(g)CO2 矿物质气化、凝结、凝聚是矿物质气化、凝结、凝聚是亚微米细颗粒形成的最主要途径亚微米细颗粒形成的最主要途径，通常称为气化凝结机理通常称为气化凝结机理 。气化成核过程气化成核过程煤燃烧过程中煤粒内部析出的矿物质蒸气会通过孔隙煤燃烧过程中煤粒内部析出的矿物质蒸气会通过孔隙向外扩向外扩散散，通过碳边界层到达焦炭表面；，通过碳边界层到达焦炭表面；2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成由于温度降低及氧气分压力的增加，使得次氧化物由于温度降低及氧气分压力的增加，使得次氧化物蒸气重新被蒸气重新被氧化为相应的氧化物氧化为相应的氧化物；蒸气达到蒸气达到过饱和过饱和，以达到了发生凝结的程度，发生，以达到了发生凝结的程度，发生均相成核均相成核，形成形成纳米级颗粒，纳米级颗粒，然后通过凝结机理形成亚微米颗粒。然后通过凝结机理形成亚微米颗粒。随着成核形成的纳米级颗粒随着成核形成的纳米级颗粒浓度的增加浓度的增加，蒸气，蒸气饱和度逐渐降饱和度逐渐降低，此时大量的低，此时大量的无机蒸气无机蒸气（特别是易气化的碱金属和痕量元素）（特别是易气化的碱金属和痕量元素）会以这些颗粒为核心，在表面发生会以这些颗粒为核心，在表面发生异相凝结异相凝结。凝结会增加颗粒。凝结会增加颗粒粒径，质量也会增加。粒径，质量也会增加。亚微米颗粒的成长：亚微米颗粒的成长：2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成亚微米颗粒凝聚、聚结亚微米颗粒凝聚、聚结凝聚凝聚炉膛内高浓度的纳米级颗粒在布朗运动的作用下，相互碰炉膛内高浓度的纳米级颗粒在布朗运动的作用下，相互碰撞引起粒子间凝聚形成更大的粒子；撞引起粒子间凝聚形成更大的粒子；诸如湍流运动或带电效应等外力作用会加速凝聚过程，颗诸如湍流运动或带电效应等外力作用会加速凝聚过程，颗粒增长速度加快粒增长速度加快。2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成聚结：聚结：凝聚过程使灰粒粒径增大，扩散性减小，因此灰粒增大到凝聚过程使灰粒粒径增大，扩散性减小，因此灰粒增大到一定程度，凝聚将进行相当困难；一定程度，凝聚将进行相当困难；随着烟气向尾部烟道流动，颗粒温度降低到一定程度时，随着烟气向尾部烟道流动，颗粒温度降低到一定程度时，不足以使碰撞的颗粒发生凝聚，此时聚结起主要作用。不足以使碰撞的颗粒发生凝聚，此时聚结起主要作用。2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成超细颗粒物来源于煤中内在矿物，主要是在高温燃烧时气化、成核凝结超细颗粒物来源于煤中内在矿物，主要是在高温燃烧时气化、成核凝结形成超细颗粒物形成超细颗粒物。粗颗粒物通常是由各种碎裂过程直接产生的粒子组成。粗颗粒物通常是由各种碎裂过程直接产生的粒子组成。细颗粒物是煤中大部分无机质矿物质和微量元素在煤粒燃烧细颗粒物是煤中大部分无机质矿物质和微量元素在煤粒燃烧高温下团聚、聚结形成的颗粒。高温下团聚、聚结形成的颗粒。超细颗粒物是烟尘的特殊组成部分，由于其特殊的物态特超细颗粒物是烟尘的特殊组成部分，由于其特殊的物态特性，性，关于烟尘生成的影响因素及相应的影响规律并不完全适关于烟尘生成的影响因素及相应的影响规律并不完全适用于超细颗粒物。用于超细颗粒物。影响因素：影响因素：燃烧温度燃烧温度氧气浓度氧气浓度燃烧气氛燃烧气氛煤粉粒度煤粉粒度添加剂添加剂煤种煤种2.3 2.3 燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成燃煤过程中烟尘与颗粒物的形成3.0 3.0 控制技术简介控制技术简介3.1 3.1 重力除尘器重力除尘器3.2 3.2 惯性除尘器惯性除尘器3.3 3.3 旋风除尘器旋风除尘器3.4 3.4 袋式除尘器袋式除尘器3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器3.6 3.6 湿式除尘器湿式除尘器3.7 3.7 湿式静电除尘器湿式静电除尘器3.8 3.8 电袋除尘器电袋除尘器3.9 3.9 超细颗粒物团聚技术超细颗粒物团聚技术 三、烟尘与超细颗粒物控制技术三、烟尘与超细颗粒物控制技术燃烧前燃烧前燃烧中燃烧中燃烧后燃烧后洗煤技术洗煤技术煤种选择煤种选择煤粒加工煤粒加工燃烧工况燃烧工况吸附剂吸附剂预团聚技术预团聚技术 复合除尘技术复合除尘技术 改进除尘技术改进除尘技术3.1 3.1 控制技术简介控制技术简介洗煤技术可以预先脱除煤中部分矿物质洗煤技术可以预先脱除煤中部分矿物质,微量元素。但是将增加能源总消耗。微量元素。但是将增加能源总消耗。颗粒物的排放量与煤粉的细度相对应。颗粒物的排放量均随着煤粉细度的颗粒物的排放量与煤粉的细度相对应。颗粒物的排放量均随着煤粉细度的减小而增大减小而增大,尤其尤其PM2.5 PM2.5 的量增大显著。的量增大显著。灰分较高的煤生成的颗粒物值都较高，反之亦然。灰分较高的煤生成的颗粒物值都较高，反之亦然。固体吸附剂在煤粉燃烧的高温条件下与粉尘颗粒凝并和聚结细颗粒物固体吸附剂在煤粉燃烧的高温条件下与粉尘颗粒凝并和聚结细颗粒物,形成形成较大粒径的颗粒较大粒径的颗粒;另外另外,由于吸附剂孔隙率大还可以捕获重金属元素。由于吸附剂孔隙率大还可以捕获重金属元素。预团聚技术预团聚技术,即采取电、磁、声、热等外加场的作用使细微颗粒预团聚长大即采取电、磁、声、热等外加场的作用使细微颗粒预团聚长大,从而使常规除尘装置高效脱除从而使常规除尘装置高效脱除 复合除尘技术复合除尘技术,如静电与布袋混合除尘系统等如静电与布袋混合除尘系统等,目标是通过几种除尘机理目标是通过几种除尘机理的协同作用的协同作用,增强细微颗粒物的脱除效率增强细微颗粒物的脱除效率 传统除尘技术的改进；新型除尘技术。传统除尘技术的改进；新型除尘技术。颗粒物的排放量与燃烧温度呈正相关性颗粒物的排放量与燃烧温度呈正相关性。适当降低锅炉炉膛内温度或其局部。适当降低锅炉炉膛内温度或其局部温度的措施可以降低可吸入颗粒物的生成量。温度的措施可以降低可吸入颗粒物的生成量。燃烧时间越长燃烧时间越长,生成的粒径较小的颗粒物的量越多生成的粒径较小的颗粒物的量越多,颗粒物的排放量均随颗粒物的排放量均随燃烧时间增长而增大。燃烧时间增长而增大。锅炉负荷下降锅炉负荷下降,会提高细灰的相对浓度会提高细灰的相对浓度。而且痕量元素的排放因子随着锅炉。而且痕量元素的排放因子随着锅炉负荷的降低而增加。负荷的降低而增加。除尘器除尘器分类分类机械式除尘器机械式除尘器过滤式除尘器过滤式除尘器静电除尘器静电除尘器湿法除尘器湿法除尘器采用重力、离心力等机械力将气体中尘粒采用重力、离心力等机械力将气体中尘粒沉降如重力除尘器、惯性除尘器、离心除沉降如重力除尘器、惯性除尘器、离心除尘器等尘器等常用设备：重力沉降室、惯性除尘器常用设备：重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器和旋风除尘器使含尘气体通过具有很多毛细孔的过滤介质使含尘气体通过具有很多毛细孔的过滤介质将污染物颗粒截留下来的除尘方法，如填充将污染物颗粒截留下来的除尘方法，如填充层过滤、布袋过滤等层过滤、布袋过滤等常用设备：颗粒层过滤器和袋式过滤器常用设备：颗粒层过滤器和袋式过滤器将含尘气体通过高压电场。在电场力的将含尘气体通过高压电场。在电场力的作用下使其得到净化过程。作用下使其得到净化过程。常用设备：干式静电除尘器、湿式静电除尘器常用设备：干式静电除尘器、湿式静电除尘器用水或其他液体湿润尘粒，捕集粉尘和雾滴用水或其他液体湿润尘粒，捕集粉尘和雾滴的除尘方法。的除尘方法。常用设备：喷雾塔、填料塔、泡沫除尘器、常用设备：喷雾塔、填料塔、泡沫除尘器、文丘里洗涤器文丘里洗涤器3.0 3.0 控制技术简介控制技术简介3.1 3.1 重力除尘器重力除尘器气体由进风管进入重力除尘器，由于气体由进风管进入重力除尘器，由于断面积迅速增大，流速断面积迅速增大，流速迅速下降，粉尘借重力作用，逐渐沉落，落入集灰斗中迅速下降，粉尘借重力作用，逐渐沉落，落入集灰斗中。属。属于粗除尘。在重力除尘设备中，气体流动的速度越低，越有于粗除尘。在重力除尘设备中，气体流动的速度越低，越有利用沉降细小的粉尘，越有利于提高除尘效率。利用沉降细小的粉尘，越有利于提高除尘效率。工作原理：工作原理：3.1 3.1 重力除尘器重力除尘器提高重力除尘器效率的方法：提高重力除尘器效率的方法：1）降低沉降室内气流速度）降低沉降室内气流速度 2）增加沉降室长度）增加沉降室长度 3）降低沉降室的高度）降低沉降室的高度3.1 3.1 重力除尘器重力除尘器结构简单结构简单压降压损低压降压损低维护费用低维护费用低可靠性高可靠性高除尘效率低，除尘效率低，40%-50%40%-50%适用于大于适用于大于50um50um的粒子的粒子设备庞大设备庞大多作为多级除尘的预除尘多作为多级除尘的预除尘优点优点缺点缺点应用范围：应用范围：由于重力除尘器效率较低，所以限制了应用范围。一般由于重力除尘器效率较低，所以限制了应用范围。一般用作为高级除尘器的预除尘器，在许多行业有着应用。用作为高级除尘器的预除尘器，在许多行业有着应用。惯性除惯性除尘器尘器碰撞式碰撞式除尘器除尘器气流冲击挡板捕集粒子。气流冲击挡板捕集粒子。3.2 3.2 惯性除尘器惯性除尘器工作原理：工作原理：利用尘粒在运动中具有利用尘粒在运动中具有的惯性力的惯性力，借助，借助挡板或结构设计挡板或结构设计使气流急速改变方向使气流急速改变方向，其中气流中尘粒的惯性力会使尘粒，其中气流中尘粒的惯性力会使尘粒运动轨迹与气流轨迹不同，从而两者获得分离。运动轨迹与气流轨迹不同，从而两者获得分离。回流式回流式除尘器除尘器改变气流方向捕集粒子。改变气流方向捕集粒子。3.2 3.2 惯性除尘器惯性除尘器影响惯性除尘器性能的因素：影响惯性除尘器性能的因素：1 1、对于碰撞式除尘器，碰撞前、对于碰撞式除尘器，碰撞前流速越高、出口流速越低流速越高、出口流速越低，除尘效率越高。除尘效率越高。2 2、对于回流式除尘器，转向、对于回流式除尘器，转向曲率半径越小，除尘效率越曲率半径越小，除尘效率越高高。3 3、气流、气流转向次数越多，除尘效率越高转向次数越多，除尘效率越高，但压损随之增大。，但压损随之增大。4 4、灰斗设计有足够的容积，且形状要满足已被捕集的粉尘、灰斗设计有足够的容积，且形状要满足已被捕集的粉尘不至于被气流带走不至于被气流带走。3.2 3.2 惯性除尘器惯性除尘器除尘器体积小除尘器体积小占地面积小占地面积小无活动部件无活动部件可用于高温高浓度粉尘场合可用于高温高浓度粉尘场合磨损严重磨损严重净化率不高净化率不高用于多级除尘中的一级除尘用于多级除尘中的一级除尘1020um以上粗颗粒以上粗颗粒优点优点缺点缺点3.3 3.3 旋风除尘器旋风除尘器工作原理：工作原理：它是利用含尘气流作旋转运动时产生的离心它是利用含尘气流作旋转运动时产生的离心力，把尘粒从气体中分离出来的装置。力，把尘粒从气体中分离出来的装置。普通旋风除尘器是由普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体进气管、筒体、锥体和排气管和排气管等组成。等组成。气流沿外壁由上向下旋转运动：气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋外涡旋少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋内涡旋气流运动包括切向、轴向和径向：气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度切向速度、轴向速度和径向速度切向速度决定气流质点离心力大小切向速度决定气流质点离心力大小向上内涡流和向下外涡流，两向上内涡流和向下外涡流，两者的旋转方向相同。气流在作者的旋转方向相同。气流在作旋转运动时，尘粒在惯性离心旋转运动时，尘粒在惯性离心力的推动下向外壁移动。到达力的推动下向外壁移动。到达外壁的尘粒在气流和重力的共外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下，沿外壁面落入灰斗。同作用下，沿外壁面落入灰斗。3.3 3.3 旋风除尘器旋风除尘器影响旋风除尘器效率的有关因素：影响旋风除尘器效率的有关因素：1.1.气体流量或进口速度气体流量或进口速度一般旋风除尘器的烟气进口流速控制在一般旋风除尘器的烟气进口流速控制在1212-20m/s20m/s，最大不超，最大不超过过25m/s25m/s的范围。的范围。3.3 3.3 旋风除尘器旋风除尘器2.2.气体含尘量及分散度气体含尘量及分散度气体含尘量的增加气体含尘量的增加，可以提高除尘效率，在含尘量很高的情，可以提高除尘效率，在含尘量很高的情况下却很少采用小直径旋风除尘器。况下却很少采用小直径旋风除尘器。另一方面，除尘效率与尘另一方面，除尘效率与尘粒的粒级组成有重要关系粒的粒级组成有重要关系，因此必须知道除尘器对不同尘粒粒，因此必须知道除尘器对不同尘粒粒级的除尘效率，即除尘器的分级效率。级的除尘效率，即除尘器的分级效率。3.3.除尘器内壁粗糙度除尘器内壁粗糙度旋风除尘器内壁愈粗糙，愈易引起局部涡流的产生而降低除尘旋风除尘器内壁愈粗糙，愈易引起局部涡流的产生而降低除尘效率。效率。有些除尘器由于尘粒与筒壁的长期摩擦而产生磨损现象，有些除尘器由于尘粒与筒壁的长期摩擦而产生磨损现象，大大降低除尘器的使用寿命。为了增强除尘器壁面的抗磨能力，大大降低除尘器的使用寿命。为了增强除尘器壁面的抗磨能力，不少除尘器采用涂抹耐磨材料的工艺。不少除尘器采用涂抹耐磨材料的工艺。结构简单结构简单压降压损中等压降压损中等造价便宜造价便宜操作维修方便操作维修方便动力消耗不大动力消耗不大除尘效率不高除尘效率不高对于流量变化较大的对于流量变化较大的含尘气体不适用含尘气体不适用小于小于5 5mm细颗粒的分离效率细颗粒的分离效率30304040，对对PM2.5PM2.5的脱除效率仅有的脱除效率仅有3 3优点优点缺点缺点3.3 3.3 旋风除尘器旋风除尘器3.4 3.4 袋式除尘器袋式除尘器工作原理：工作原理：袋式除尘器也称过滤式除尘器，它是用纤维织物制作的袋装袋式除尘器也称过滤式除尘器，它是用纤维织物制作的袋装过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置。袋式除过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置。袋式除尘器的除尘过程尘器的除尘过程主要是由滤袋完成的。主要是由滤袋完成的。除尘机理：除尘机理：过滤机理主要有过滤机理主要有滤料和粉尘层滤料和粉尘层两个方面。两个方面。过滤过滤机理机理滤料滤料粉尘层粉尘层扩散效应扩散效应惯性作用惯性作用直接拦截直接拦截重力沉降重力沉降静电吸引静电吸引筛分效应筛分效应小于小于0.2um0.2um的粒子在布朗运动中，部分尘粒被纤维的粒子在布朗运动中，部分尘粒被纤维或尘层阻留。或尘层阻留。质量较大的粒子，气体流经纤维层时会被截住质量较大的粒子，气体流经纤维层时会被截住气流线与纤维表面的距离小于粒子的半径，粒子与气流线与纤维表面的距离小于粒子的半径，粒子与纤维接触并被捕集。纤维接触并被捕集。颗粒较大，直接沉降。颗粒较大，直接沉降。气流冲刷纤维捕集体，摩擦作用可使纤维带电荷，气流冲刷纤维捕集体，摩擦作用可使纤维带电荷，粉尘颗粒在运动中也会带电粉尘颗粒在运动中也会带电滤料间的空隙或者滤料上粉尘间空隙较小时，有滤料间的空隙或者滤料上粉尘间空隙较小时，有利于筛分阻留。对于粉尘过滤起主要作用。利于筛分阻留。对于粉尘过滤起主要作用。3.4 3.4 袋式除尘器袋式除尘器筛分效应筛分效应新的滤袋上没有粉尘，运行后在滤袋表面形成很薄的尘膜。新的滤袋上没有粉尘，运行后在滤袋表面形成很薄的尘膜。这一厚度的粉尘层（这一厚度的粉尘层（0.3-0.5mm0.3-0.5mm）被称为）被称为一次粉尘层一次粉尘层。在。在一次粉尘层上堆积的粉尘称为二次粉尘层。滤布本身的除一次粉尘层上堆积的粉尘称为二次粉尘层。滤布本身的除尘效率约尘效率约85%-90%85%-90%，但是一次粉尘层存在时，效率可提，但是一次粉尘层存在时，效率可提升至升至99.5%99.5%以上。使一次粉尘层保留，仅清除二次粉尘层。以上。使一次粉尘层保留，仅清除二次粉尘层。3.4 3.4 袋式除尘器袋式除尘器除尘效率高除尘效率高处理烟气量的范围大处理烟气量的范围大适用于高浓度烟气适用于高浓度烟气结构简单、维护方便结构简单、维护方便造价、运行费用低造价、运行费用低体积与占地面积比较大。体积与占地面积比较大。阻力损失较大阻力损失较大对滤袋质量有严格要求对滤袋质量有严格要求温度较高、湿度较大温度较高、湿度较大或带粘性的粉尘或带粘性的粉尘和有腐蚀性的烟气和有腐蚀性的烟气不宜采用袋式除尘器不宜采用袋式除尘器优点优点缺点缺点工作原理：工作原理：静电除尘的工作原理包括静电除尘的工作原理包括电晕放电电晕放电气气体电离、粒子荷电、粒子的沉积、清灰体电离、粒子荷电、粒子的沉积、清灰等过程。等过程。3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器工作过程：工作过程：接地的金属外壳叫收尘极（或集尘极）和接地的金属外壳叫收尘极（或集尘极）和置于中间的，靠重锤张紧的放电极置于中间的，靠重锤张紧的放电极（或称电晕线）构成管极式静电除尘器。（或称电晕线）构成管极式静电除尘器。工作时含尘气体从除尘器下部进入，工作时含尘气体从除尘器下部进入，向上通过一个足以使气体电离的静电场，向上通过一个足以使气体电离的静电场，产生大量的正负离子和电子并使粉尘荷电产生大量的正负离子和电子并使粉尘荷电，荷电粉尘，荷电粉尘在电场力的作用下，荷电粉尘，荷电粉尘在电场力的作用下向集尘极运动并在收尘极上沉积，从而达向集尘极运动并在收尘极上沉积，从而达到粉尘和气体分离的目的。当收尘极上的到粉尘和气体分离的目的。当收尘极上的粉尘达到一定厚度时，通过清灰机构使灰粉尘达到一定厚度时，通过清灰机构使灰尘落入灰斗中排出尘落入灰斗中排出。3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器电晕放电机理：电晕放电机理：金属丝放出的电子迅速向正金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使极移动，与气体分子撞击使之离子化之离子化气体分子离子化的过程又产气体分子离子化的过程又产生大量电子生大量电子雪崩过程雪崩过程远离金属丝，电场强度降低，远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获，形成气体被气体分子捕获，形成气体负离子负离子电晕区自由电子和气体负离电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源子是粒子荷电的电荷来源气体电离机理：气体电离机理：空气在通常情况下几乎不能导电，但是电晕线和接地板之空气在通常情况下几乎不能导电，但是电晕线和接地板之间加一间加一直流电压直流电压，使气体分子获得一定的能量，就可以使，使气体分子获得一定的能量，就可以使气体分子中的电子脱离，这些电子就能成为输送电流的媒气体分子中的电子脱离，这些电子就能成为输送电流的媒介，气体就有了导电性能，这个过程称为介，气体就有了导电性能，这个过程称为气体的电离气体的电离。含尘气流通过极板空间时，尘粒因碰撞俘获气体离子而导含尘气流通过极板空间时，尘粒因碰撞俘获气体离子而导致荷电。致荷电。3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器粒子荷电机理：粒子荷电机理：这些电子可能这些电子可能直接撞击直接撞击粉尘微粒粉尘微粒，使粉尘荷电移，使粉尘荷电移向收尘极。向收尘极。这些电子也可能使空这些电子也可能使空气电离，由气电离，由负的气体负的气体离子离子使粉尘荷电移向使粉尘荷电移向收尘极。收尘极。粒子沉积机理：粒子沉积机理：在静电除尘器中，电晕区和靠近电晕区很近的一部分荷正在静电除尘器中，电晕区和靠近电晕区很近的一部分荷正电颗粒沉积在电晕极上，电晕区范围小，捕集数量也少。电颗粒沉积在电晕极上，电晕区范围小，捕集数量也少。而在电晕区外的电荷绝大部分带负电荷，当这些荷电尘粒而在电晕区外的电荷绝大部分带负电荷，当这些荷电尘粒接近收尘极表面，就会在极板上沉积而被捕集。而气流的接近收尘极表面，就会在极板上沉积而被捕集。而气流的状态和性质，是尘粒被捕集的基础。状态和性质，是尘粒被捕集的基础。层流条件下层流条件下，尘粒运行，尘粒运行轨迹可视为气流速度与轨迹可视为气流速度与趋进速度的向量和。趋进速度的向量和。3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器湍流条件下，湍流条件下，尘粒的运尘粒的运动几乎完全受湍流支配，动几乎完全受湍流支配，所以尘粒是否被捕集成所以尘粒是否被捕集成为了一个概率问题。为了一个概率问题。静电除尘器除尘效率影响因素静电除尘器除尘效率影响因素影响除尘器效率的因素包括以下几个方面：影响除尘器效率的因素包括以下几个方面：粉尘的比电阻、气体温度、湿度、含尘气体的流量和流速、粉尘的比电阻、气体温度、湿度、含尘气体的流量和流速、含尘浓度、气流分布均匀性及除尘器本身结构等。含尘浓度、气流分布均匀性及除尘器本身结构等。比电阻小于比电阻小于10104 4或者大于或者大于10101111比电阻在比电阻在10104 4-10101111之间之间水蒸气温度水蒸气温度低于其露点低于其露点水蒸气温度水蒸气温度高于其露点高于其露点粉尘比电阻：粉尘比电阻：含尘气体的湿度、温度：含尘气体的湿度、温度：烟温过高、烟温过高、过低过低烟气温度烟气温度90-15090-1503.5 3.5 静电除尘器静电除尘器静电除尘器除尘效率影响因素静电除尘器除尘效率影响因素流速过高、流速过高、过低过低气体流速气体流速0.61.3m/s0.61.3m/s含尘气体流速、流量含尘气体流速、流量含尘浓度：含尘浓度：入口浓度过入口浓度过高高入口浓度入口浓度4060g/Nm4060g/Nm3 3气流分布不气流分布不均匀均匀气流分布气流分布均匀均匀气流分布均匀性：气流分布均匀性：3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器静电除尘器除尘效率影响因素静电除尘器除尘效率影响因素除尘器本身结构：除尘器本身结构：极板、极线结构极板、极线结构空间电流密度分布、空间电流密度分布、电场分布、电场分布、极板电流密度分布极板电流密度分布静电除尘器静电除尘器除尘效率除尘效率3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器压力损失小压力损失小处理烟气量的范围大处理烟气量的范围大能耗较低能耗较低对细粉有很高的捕集效率对细粉有很高的捕集效率可在高温、腐蚀性气体下可在高温、腐蚀性气体下工作工作一次投资大一次投资大安装精度高安装精度高对比电阻有一定要求对比电阻有一定要求优点优点缺点缺点3.5 3.5 静电除尘器静电除尘器基本原理：基本原理：让液滴和相对较小的尘粒相接触让液滴和相对较小的尘粒相接触/结合产生容易捕集结合产生容易捕集的较大颗粒。的较大颗粒。3.6 3.6 湿式除尘器湿式除尘器文丘里湿式除尘器文丘里湿式除尘器:含尘气体通过喉管，水在喉含尘气体通过喉管，水在喉 管处被湍流运动的气流雾化，管处被湍流运动的气流雾化，尘粒与水滴间相互碰撞使尘尘粒与水滴间相互碰撞使尘 粒沉降。粒沉降。结构简单，对微细颗粒除尘结构简单，对微细颗粒除尘 效率较高，但费用较高，会效率较高，但费用较高，会产生二次污染。产生二次污染。常用于高温烟气降温和除尘，常用于高温烟气降温和除尘，也可用于吸收气体污染物。也可用于吸收气体污染物。结构简单结构简单效率较高效率较高降温冷却降温冷却去除有毒有害气体去除有毒有害气体需耗一定量水需耗一定量水对污水处理，二次污染对污水处理，二次污染粉尘回收困难粉尘回收困难易受腐蚀易受腐蚀堵塞及挂灰堵塞及挂灰优点优点缺点缺点3.6 3.6 湿式除尘器湿式除尘器湿式静电除尘器工作原理：湿式静电除尘器工作原理：湿式静电除尘可理解为静电收尘加湿式除尘，与干式湿式静电除尘可理解为静电收尘加湿式除尘，与干式静电除尘只在尘粒的捕集这一环节不同。静电除尘只在尘粒的捕集这一环节不同。3.7 3.7 湿式静电除尘器湿式静电除尘器水水雾雾直</p>