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大气污染控制工程大气污染控制工程环境工程学1第六章第六章 颗粒污染物控制颗粒污染物控制 除尘技术基础除尘技术基础 重力沉降重力沉降 旋风除尘旋风除尘 静电除尘静电除尘 袋式除尘袋式除尘 湿式除尘湿式除尘 除尘装置的选择除尘装置的选择2q第一节第一节 除尘技术基础除尘技术基础 q粉尘粒径粉尘粒径 粒径的定义粒径的定义 单一粒径 投影径投影径 几何当量径几何当量径 物理当量径物理当量径面积等分径面积等分径定向径定向径长径长径短径短径等投影面积径等投影面积径dA等体积径等体积径dV等表面积径等表面积径dS自由沉降径自由沉降径dt空气动力径空气动力径da颗粒的体积表面积平均径颗粒的体积表面积平均径de斯托克斯径斯托克斯径dst分割粒径分割粒径dc50同一颗粒按不同定义同一颗粒按不同定义所得粒径的大小是不同所得粒径的大小是不同的，应用场合也不同，的，应用场合也不同，因此在给出和应用粒径因此在给出和应用粒径分析结果时，应该说明分析结果时，应该说明所用的测定方法。所用的测定方法。3 平均粒径长度平均径长度平均径面积长度平均径面积长度平均径体面积平均径体面积平均径质量平均径质量平均径表面积平均径表面积平均径体积平均径体积平均径中位径中位径众径众径v 单一粒径的测定和定义法不同，求得的平均单一粒径的测定和定义法不同，求得的平均粒径值也不同，应根据应用的目的，选择合适粒径值也不同，应根据应用的目的，选择合适的计算方法。的计算方法。4粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，亦称粒子所占的比例，亦称粒子的分散度粒子的分散度。频数分布频数分布个数分布个数分布表面积分布表面积分布质量分布质量分布q 粒径分布粒径分布 粒径分布的表示方法粒径分布的表示方法 频度分布频度分布 f5众径众径dom:最大频度所对应的粒径最大频度所对应的粒径.筛上累计分布筛上累计分布 R6 筛下累计分布筛下累计分布 DD=1-R 中位中位径径(d50):当当R=D=50%时所对应的直径时所对应的直径.v在除尘技术中在除尘技术中,使用筛上分布使用筛上分布R比使用频度分布比使用频度分布更方便更方便,所以在一些国家的粉尘标准中多用所以在一些国家的粉尘标准中多用R表表示粒径分布示粒径分布.7 粒径分布函数粒径分布函数筛上累计分布的粒径分布函数表达筛上累计分布的粒径分布函数表达式：式：罗辛罗辛-拉姆勒分布式拉姆勒分布式正态分布式正态分布式对数正态分布式对数正态分布式8（7-12）分布系数：分布系数：两端取两次对数两端取两次对数:9将将d50代入式（代入式（7-12）可求得）可求得：代入式（代入式（6-12）10q 除尘装置的捕集效率除尘装置的捕集效率 总捕集效率总捕集效率 分级捕集效率分级捕集效率总捕集效率是指在同一时间内，净化装置去除污染物的量总捕集效率是指在同一时间内，净化装置去除污染物的量与进入装置的污染物之百分比。与进入装置的污染物之百分比。它实际上是反映装置净化程度的平均值，亦称为平均捕集效它实际上是反映装置净化程度的平均值，亦称为平均捕集效率，通常用率，通常用nT表示，表示，它是评定净化装置性能的重要技术指标它是评定净化装置性能的重要技术指标.分级捕集效率就是在某一粒径（或粒径范围）下的除尘效率。分级捕集效率就是在某一粒径（或粒径范围）下的除尘效率。通过率通过率P P如果将几级净化装置串联使用，则总效率为：如果将几级净化装置串联使用，则总效率为：11G=CQ标准状态下标准状态下不漏风不漏风漏风漏风 捕集效率的计算12第二节第二节 重力沉降重力沉降 除尘机理除尘机理利用含尘气体中的颗粒受利用含尘气体中的颗粒受重力作用重力作用而自然沉降的原理，将而自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体进行分离。颗粒污染物与气体进行分离。特点特点重力沉降室结构简单，造价低，便于维护管理，压力损失重力沉降室结构简单，造价低，便于维护管理，压力损失小，而且可以处理高温气体。小，而且可以处理高温气体。主要缺点主要缺点沉降小颗粒的效率低，一般只能除去沉降小颗粒的效率低，一般只能除去50微米以上的大颗粒。微米以上的大颗粒。适用性适用性主要用于高效除尘装置的前级除尘器。主要用于高效除尘装置的前级除尘器。13q 颗粒沉降速度颗粒沉降速度 作用在颗粒上的作用在颗粒上的总力总力为：为：F=F1-F2-F3重力重力浮力浮力阻力阻力 沉降力沉降力 阻力阻力 终端沉降速度终端沉降速度14CD在Re t2即：即：L/V H/Vt （7-34）通过沉降断面的水平气流速度分布是均匀的，并呈层流状态；通过沉降断面的水平气流速度分布是均匀的，并呈层流状态；16 沉降室尺寸沉降室尺寸若沉降室高度若沉降室高度H H已定，则可由式（已定，则可由式（7-347-34）求出沉降室的最小长度）求出沉降室的最小长度L L；若沉降室长度若沉降室长度L L已定，可由式（已定，可由式（7-347-34）求出最大高度）求出最大高度H H。沉降室宽度决定于气体量沉降室宽度决定于气体量Q Q(m(m3 3/s)/s)，因为，因为：Q=WHV=WLVQ=WHV=WLVt t (7-35)(7-35)沉降室捕集效率沉降室捕集效率沉降室所能捕集的最小粒径沉降室所能捕集的最小粒径粒径为粒径为d dp p的颗粒在的颗粒在t t 秒内的垂直降落高度为：秒内的垂直降落高度为：Y=Vtt=LVt/V沉降室对粒径为沉降室对粒径为d dp p的颗粒的分级效率为：的颗粒的分级效率为：对一定结构的沉降室，可按上式求出不同粒径颗粒的分级效率对一定结构的沉降室，可按上式求出不同粒径颗粒的分级效率或作出分级效率曲线。或作出分级效率曲线。17 沉降室的主要结构形式沉降室的主要结构形式空心式空心式室内装有竖向档板室内装有竖向档板室内装有横向隔板室内装有横向隔板为了便于清灰，为了便于清灰，可将隔板装成可翻动式可将隔板装成可翻动式或倾斜式。或倾斜式。隔板间基本上保持隔板间基本上保持了相同的流动速度，颗粒了相同的流动速度，颗粒到达通道底部的沉到达通道底部的沉降距离更短。降距离更短。在气速相同的情况下，在气速相同的情况下，该种沉降室的净化效该种沉降室的净化效果更好。果更好。1819有一沉降室长有一沉降室长7.0m，高，高12m，气速，气速30cm/s，空气，空气温度温度300k，尘粒密度，尘粒密度2.5g/cm3，空气粘度为，空气粘度为28 10-6Pas，求该沉降室能求该沉降室能100%100%捕集的最小粒径。捕集的最小粒径。例题例题20第三节第三节 旋风除尘旋风除尘利用旋转的含尘气流所产生的利用旋转的含尘气流所产生的离心力离心力，将颗粒污染物从气，将颗粒污染物从气体中分离出来。体中分离出来。特点特点旋风除尘器结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便，旋风除尘器结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便，压力损失中等、动力消耗不大，可用各种材料制造，能用于压力损失中等、动力消耗不大，可用各种材料制造，能用于高温、高压及有腐蚀性气体，并可直接回收干颗粒物。高温、高压及有腐蚀性气体，并可直接回收干颗粒物。主要缺点主要缺点对捕集小于对捕集小于5 5微米颗粒的效率不高。微米颗粒的效率不高。适用性适用性一般作预除尘用。一般作预除尘用。21q 旋风除尘器的工作原理旋风除尘器的工作原理 旋风除尘器内的气流运动旋风除尘器内的气流运动 普通旋风除尘器的组成部分普通旋风除尘器的组成部分 进气管、筒体、锥体、排气管进气管、筒体、锥体、排气管 外旋流外旋流 内旋流内旋流 上涡流上涡流v 设计旋风除尘器时应特别注意的两个问题：设计旋风除尘器时应特别注意的两个问题：上涡流和锥顶区中细颗粒的返回问题上涡流和锥顶区中细颗粒的返回问题.气流运动气流运动22 旋风除尘器内的颗粒运动及分离过程旋风除尘器内的颗粒运动及分离过程23q 旋风除尘器的分离性能旋风除尘器的分离性能 颗粒的分离直径颗粒的分离直径旋风除尘器的除尘效率与颗粒的直径有关，直径越大，效率越高。旋风除尘器的除尘效率与颗粒的直径有关，直径越大，效率越高。全分离直径全分离直径 dc100（临界直径）（临界直径）半分离直径半分离直径 dc50（切割直径）（切割直径）分离直径越小，表明除尘器的分离性能越好。分离直径越小，表明除尘器的分离性能越好。求半分离直径的计算式求半分离直径的计算式拉波尔经验表达式拉波尔经验表达式适用于切线、螺旋和蜗壳式入口旋风除尘器。适用于切线、螺旋和蜗壳式入口旋风除尘器。根据假想圆理论求根据假想圆理论求dc5024 捕集效率捕集效率 旋风除尘器旋风除尘器分级捕集效率经验式分级捕集效率经验式（水田和木村典夫）（水田和木村典夫）求得求得dc50后，从图后，从图7-12中查出旋风除尘器对任意粒径为中查出旋风除尘器对任意粒径为dp的颗粒的的颗粒的分级效率分级效率。若已知粒子群的粒径分布，则可由下式算出旋风除尘若已知粒子群的粒径分布，则可由下式算出旋风除尘器的器的总效率总效率：25 影响捕集效率的因素影响捕集效率的因素 入口风速（或流量）入口风速（或流量）入口风速一般为入口风速一般为12-20m/s，不宜低于，不宜低于10m/s，以防入口管道积灰。，以防入口管道积灰。除尘器的结构尺寸除尘器的结构尺寸筒体直径、锥体长度、排气管直径筒体直径、锥体长度、排气管直径 粉尘粒径与密度粉尘粒径与密度粒径大，捕集效率高；密度小，捕集效率低。粒径大，捕集效率高；密度小，捕集效率低。流量大，捕集效率高，但风速过高又会影响捕集效率的提高流量大，捕集效率高，但风速过高又会影响捕集效率的提高.气体温度气体温度温度增高，捕集效率降低。温度增高，捕集效率降低。灰斗的气密性灰斗的气密性气密性不好，捕集效率显著下降。气密性不好，捕集效率显著下降。26q 旋风除尘器的分类及选型旋风除尘器的分类及选型 旋风除尘器的分类旋风除尘器的分类 按气体流动状态分按气体流动状态分切流返转式旋风除尘器切流返转式旋风除尘器轴流式旋风除尘器轴流式旋风除尘器直入式直入式蜗壳式蜗壳式进入型式进入型式轴流直流式轴流直流式轴流反旋式轴流反旋式 气流在器气流在器 内流动方式内流动方式最常用的型式最常用的型式2728 按结构形式分按结构形式分圆筒体圆筒体圆筒高度大于圆锥高度，结构简单，压力损失小，处理圆筒高度大于圆锥高度，结构简单，压力损失小，处理气量大，气量大，适用于捕集密度和粒度大的颗粒物适用于捕集密度和粒度大的颗粒物。长锥体长锥体圆筒较短，圆锥较长。除尘效率提高，但压力损失有所增加。圆筒较短，圆锥较长。除尘效率提高，但压力损失有所增加。旁通式旁通式排气管插入深度较浅，在筒体中设有灰尘隔室并与锥体相通。排气管插入深度较浅，在筒体中设有灰尘隔室并与锥体相通。总捕集效率提高，但隔离室易堵塞。总捕集效率提高，但隔离室易堵塞。要求待处理颗粒物有较要求待处理颗粒物有较好流动性好流动性。扩散式扩散式具有倒锥体，锥底设有反射屏。除尘效率较高，结构简单，具有倒锥体，锥底设有反射屏。除尘效率较高，结构简单，易加工，投资低，压损中等，易加工，投资低，压损中等，特别适用于捕集特别适用于捕集5-10微米以下微米以下的颗粒的颗粒。2930 旋风除尘器的选型旋风除尘器的选型 计算法计算法选定旋风除尘器的结构形式；选定旋风除尘器的结构形式；确定除尘器的型号规格（即尺寸）；确定除尘器的型号规格（即尺寸）；计算运行条件下的压力损失。计算运行条件下的压力损失。由入口含尘浓度和出口浓度（或排放标准）计算出要求达到由入口含尘浓度和出口浓度（或排放标准）计算出要求达到的除尘效率的除尘效率 （式式7-21或或7-22）；）；根据所选除尘器的分级效率和净化粉尘的粒径频度分布根据所选除尘器的分级效率和净化粉尘的粒径频度分布f0,计计算除尘器能达到的总除尘效率算除尘器能达到的总除尘效率 ，若，若 ，说明设计满，说明设计满足要求，否则需要重新选择高性能的除尘器或改变运行参数；足要求，否则需要重新选择高性能的除尘器或改变运行参数；31 经验法经验法选定旋风除尘器的结构形式；选定旋风除尘器的结构形式；根据处理气量根据处理气量Q和入口风速和入口风速Vi计算出所需除尘计算出所需除尘器的进口面积器的进口面积A；由旋风除尘器的类型系数由旋风除尘器的类型系数k=A/D2求出除尘器筒求出除尘器筒体直径体直径D，再从国家标准图、产品样本或手册，再从国家标准图、产品样本或手册中查到所需除尘器的型号规格。中查到所需除尘器的型号规格。根据所选除尘器的根据所选除尘器的 实验曲线确定除尘器实验曲线确定除尘器的入口风速的入口风速Vi；计算所要求的除尘效率计算所要求的除尘效率 ；32 旋风除尘器的设计旋风除尘器的设计 确定旋风除尘器的各部分尺寸确定旋风除尘器的各部分尺寸 计算除尘器的压力损失计算除尘器的压力损失 计算除尘器的效率计算除尘器的效率33 筒体直径筒体直径DD D越小，越能分离细小颗粒，但过小时易引起粉越小，越能分离细小颗粒，但过小时易引起粉尘堵塞。有人提出用旋转气流离心加速度尘堵塞。有人提出用旋转气流离心加速度Vi2/r 500m/s2对筒体加以限制。对筒体加以限制。D一般不小于一般不小于150-200mm，但不大于，但不大于800-1100mm。当处理的气量大时，可将几个旋风除尘当处理的气量大时，可将几个旋风除尘器并联使用，或采用多管式旋风除尘器。器并联使用，或采用多管式旋风除尘器。q 旋风除尘器的各部分尺寸比例旋风除尘器的各部分尺寸比例34 入口尺寸入口尺寸入口断面有圆式和矩形，为减小颗粒的入口断面有圆式和矩形，为减小颗粒的入射角，一般采用矩形。入射角，一般采用矩形。可用类型系数可用类型系数k表示入口特征，表示入口特征，k=A/D2=HB/D2。k值一般为值一般为0.07-0.30。蜗壳型入口的。蜗壳型入口的k值较值较大，大，D较小，处理气量能力大，较小，处理气量能力大，H/B一般一般为为2-4。35 排气管排气管多为圆形，而且与筒体同心。多为圆形，而且与筒体同心。一般取一般取De=(0.4-0.6)D。排气管的插入深度与除尘器类型有关。排气管的插入深度与除尘器类型有关。对切向入口除尘器，排气管插入深度越对切向入口除尘器，排气管插入深度越短，压损越小，但效率低。短，压损越小，但效率低。实验表明，插入深度大约为排气管直径或实验表明，插入深度大约为排气管直径或稍低于入口管底部为宜。稍低于入口管底部为宜。36 筒体与锥体高度筒体与锥体高度在一定范围内增大锥体高度在一定范围内增大锥体高度L2，有利于，有利于提高补集效率，但压损有所增加。提高补集效率，但压损有所增加。一般取：锥体高度一般取：锥体高度L2=(2-3)D，多为，多为2D左右；左右；筒体高度筒体高度L1=(1.4-2.0)D；L1+L2不超不超过过5D。37 圆锥角圆锥角 过小，将使过小，将使L2增加；增加；过大，气流旋转过大，气流旋转半径迅速变小，切线速度急剧增加，锥半径迅速变小，切线速度急剧增加，锥体内壁磨损加快，使沉积于锥壁上的颗体内壁磨损加快，使沉积于锥壁上的颗粒难以下落。粒难以下落。排尘口直径排尘口直径DcDc过小过小,粉尘容易堵塞粉尘容易堵塞;Dc过大过大,集尘室中的粉尘集尘室中的粉尘易被内旋气流卷走。易被内旋气流卷走。一般取一般取20-30 20-30 为宜。为宜。一般取：一般取：Dc=(0.25-0.5)D，且且Dc 70mm为宜。为宜。38斯台尔曼斯台尔曼(Stairmand)、斯威夫特斯威夫特(Swlft)和拉和拉普尔普尔(Lapple)等人根据调查研究的结果，提等人根据调查研究的结果，提出了一般旋风除尘器与高效旋风除尘器各部出了一般旋风除尘器与高效旋风除尘器各部件的尺寸比例：件的尺寸比例：39q 旋风除尘器的压力损失旋风除尘器的压力损失旋风除尘器的压力损失与其结构型式和运行条件旋风除尘器的压力损失与其结构型式和运行条件等因素有关等因素有关。v经验式经验式 Shepherd-Lapple式式 Louis-Theodore式式旋风除尘器的压损旋风除尘器的压损系数或阻力系数系数或阻力系数一般由实验测定一般由实验测定40第四节第四节 静电除尘静电除尘利用利用静电力静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）。分从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）。分离的能量通过静电力离的能量通过静电力直接作用在尘粒上直接作用在尘粒上。特点特点消耗的能量很低；消耗的能量很低；适用性适用性广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。主要缺点主要缺点设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，不易实现对设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，不易实现对高比电阻粉尘的捕集。高比电阻粉尘的捕集。处理气量大，能连续操作，可用于高温、高压的场合。处理气量大，能连续操作，可用于高温、高压的场合。气压损失很小；气压损失很小；除尘效率很高；除尘效率很高；可捕集亚微米级粒子；可捕集亚微米级粒子；41q 静电除尘的基本原理静电除尘的基本原理 静电除尘器的组成静电除尘器的组成 放电电极放电电极 集尘电极集尘电极42 静电除尘器的基本原理静电除尘器的基本原理 气体电离气体电离 粒子荷电粒子荷电荷电粒子的迁荷电粒子的迁移与沉积移与沉积 颗粒的清除颗粒的清除四个过程：四个过程：43 气体电离气体电离区域区域(1)：随着电压：随着电压的增加，空气离子的增加，空气离子被加速。被加速。区域区域(2)：空气离子：空气离子全到达电极的饱和全到达电极的饱和状态。状态。区域区域(3)：“电子雪电子雪崩崩”44 粒子荷电粒子荷电两种荷电两种荷电过程过程电场荷电电场荷电：离子在电场力作用下离子在电场力作用下作定向运动，并与粒子碰作定向运动，并与粒子碰撞而使粒子荷电。撞而使粒子荷电。扩散荷电扩散荷电：由离子的扩散而使粒子荷电。由离子的扩散而使粒子荷电。主要依靠离主要依靠离 子的无规则热运子的无规则热运动，而不是依赖于电场力。动，而不是依赖于电场力。粒子荷电粒子荷电形式形式电子直接撞击颗粒，使粒子荷电。电子直接撞击颗粒，使粒子荷电。气体吸附电子而成为负气体离子，气体吸附电子而成为负气体离子，此离子再撞击颗粒而使粒子荷电。此离子再撞击颗粒而使粒子荷电。电除尘的主要荷电形式电除尘的主要荷电形式45 荷电粒子的迁移和沉积荷电粒子的迁移和沉积荷电粒子在电场力的作用下，将朝着与其电性相荷电粒子在电场力的作用下，将朝着与其电性相反的集尘极移动。反的集尘极移动。颗粒荷电越多，所处位置的电场强度越大，则迁移颗粒荷电越多，所处位置的电场强度越大，则迁移的速度越大。的速度越大。当荷电粒子到达集尘极处，颗粒上的电荷便与集尘当荷电粒子到达集尘极处，颗粒上的电荷便与集尘极上电荷中和。从而使粒子恢复中性，此即颗粒的极上电荷中和。从而使粒子恢复中性，此即颗粒的放电过程。放电过程。实践证明，粒子的实践证明，粒子的比电阻比电阻在在10451010cm的范围的范围内，最适宜静电除尘。内，最适宜静电除尘。颗粒的清除颗粒的清除采用振打的方法或其它清灰方式将集尘极板上沉积的颗粒采用振打的方法或其它清灰方式将集尘极板上沉积的颗粒层强制破坏，并使其落入灰斗，从除尘器中排出。层强制破坏，并使其落入灰斗，从除尘器中排出。46 静电除尘器的分类静电除尘器的分类 静电除尘器的分类及结构静电除尘器的分类及结构按集尘器的型按集尘器的型式分式分圆管型圆管型：电场强度变化均匀，一般采用电场强度变化均匀，一般采用湿式清灰。湿式清灰。平板型平板型：电场强度变化不均匀，清灰方电场强度变化不均匀，清灰方便，制作安装比较容易，结构布便，制作安装比较容易，结构布置较灵活。置较灵活。按荷电方式和放按荷电方式和放电空间布置电空间布置一段式一段式：颗粒荷电和放电在同一个电场中进颗粒荷电和放电在同一个电场中进行。行。现在现在工业上一般都采用这种型式工业上一般都采用这种型式。二段式二段式：颗粒在第一段荷电，在第二段放颗粒在第一段荷电，在第二段放电沉积。电沉积。主要用于空调装置主要用于空调装置。474849按气流方向按气流方向卧式卧式：气流方向平行于地面，占地面积大，气流方向平行于地面，占地面积大，但操作方便，但操作方便，目前被广泛采用目前被广泛采用。立式立式：气流垂直于地面，通常由下而上，气流垂直于地面，通常由下而上，圆管型电除尘器均采用立式，占地面圆管型电除尘器均采用立式，占地面积小，捕集细粒易产生再飞扬。积小，捕集细粒易产生再飞扬。干式干式：采用机械、电磁、压缩空气等振打清采用机械、电磁、压缩空气等振打清灰，处理温度高达灰，处理温度高达350-450，有利于，有利于回收较高价值的颗粒物。回收较高价值的颗粒物。按清灰方式按清灰方式湿式湿式：通过喷淋或溢流水等方式清灰，无粉尘通过喷淋或溢流水等方式清灰，无粉尘再飞扬，效率高，同时可净化部分有害气再飞扬，效率高，同时可净化部分有害气体如体如SOSO2 2、HFHF等；其缺点是腐蚀、结垢问题等；其缺点是腐蚀、结垢问题较严重，增加了含尘污水处理工序。较严重，增加了含尘污水处理工序。50 静电除尘器的结构静电除尘器的结构 电晕电极电晕电极 集尘电极集尘电极 清灰装置清灰装置 气流分布装置气流分布装置 灰斗灰斗要求起始晕电压低，电晕电流要求起始晕电压低，电晕电流大，机械强度高。大，机械强度高。要求易于尘粒的沉积，避免尘要求易于尘粒的沉积，避免尘粒二次飞扬，便于清灰，具有粒二次飞扬，便于清灰，具有足够的刚度和强度。足够的刚度和强度。清灰的主要方式有机械振打、电磁清灰的主要方式有机械振打、电磁振打、刮板清灰、水膜清灰等。振打、刮板清灰、水膜清灰等。要求能使气流分布均匀，气压要求能使气流分布均匀，气压损失小。损失小。51沿线全长放电沿线全长放电尖端放电尖端放电52易于清灰、简单，易于清灰、简单，但尘粒二次飞扬严但尘粒二次飞扬严重、刚度较差重、刚度较差。有利于尘粒沉积，二次有利于尘粒沉积，二次飞扬少且有足够的高度，飞扬少且有足够的高度，应用较多。应用较多。535455 静电除尘器的效率静电除尘器的效率 理论除尘效率方程（多依奇方程）理论除尘效率方程（多依奇方程）多依奇多依奇-安德森方程安德森方程 驱进速度驱进速度 除尘效率方程除尘效率方程56在在dt时间内于时间内于dx空间捕集的粒子质量为：空间捕集的粒子质量为：dm=a(dx)wC(dt)=-A(dx)(dC)dx=Vdtx=0时时,C=C0 x=L时时,C=CeAV=QaL=Ac 除尘效率方程的推导除尘效率方程的推导57 静电除尘器的设计静电除尘器的设计 根据现有的运行条件和设计经验，确定有根据现有的运行条件和设计经验，确定有效驱进速度效驱进速度wp;根据气体的流量根据气体的流量Q和要求的除尘效率，计和要求的除尘效率，计算所需的集尘板总面积算所需的集尘板总面积Ac，以及其它一些以及其它一些主要尺寸主要尺寸。（7-60）58 静电除尘器的设计程序静电除尘器的设计程序v 平板式除尘器平板式除尘器 由式（由式（7-60）计算集尘板的总面积）计算集尘板的总面积Ac 根据选定的集尘板的间距根据选定的集尘板的间距2b、高度、高度h及长度及长度L确定所需确定所需通道数通道数n 其它主要尺寸和参数计算其它主要尺寸和参数计算 通道数通道数 n=Ac/2hL 通道横断面积通道横断面积 A=2bhn 处理气量处理气量 Q=AV=2bhnV 或或 V=Q/2bhn 处理时间处理时间 t=L/V59 例题例题 有一单通道板式电除尘器，通道高为有一单通道板式电除尘器，通道高为5m5m，长，长6m6m，集，集尘板间距为尘板间距为300mm300mm，处理含尘气量为，处理含尘气量为6000m6000m3 3/h/h时，测得进时，测得进出口含尘浓度为出口含尘浓度为9.30g/m9.30g/m3 3和和0.5208g/m0.5208g/m3 3.参考以上参数重参考以上参数重新设计一台电除尘器，处理气量为新设计一台电除尘器，处理气量为9000m9000m3 3/h/h，要求除尘，要求除尘效率为效率为99.7%99.7%。问需多少通道数？。问需多少通道数？60第五节第五节 袋式除尘袋式除尘利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒。利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒。特点特点 应用应用不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒，特别是烟气温度不能不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒，特别是烟气温度不能低于露点温度。低于露点温度。主要缺点主要缺点其应用受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制。其应用受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制。除尘效率高；除尘效率高；结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理。结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理。适应性强；适应性强；操作弹性大；操作弹性大；主要在工业尾气的除尘方面应用较广。主要在工业尾气的除尘方面应用较广。61q 工作原理工作原理 除尘过程除尘过程62 除尘机理除尘机理 筛过作用筛过作用 惯性碰撞惯性碰撞 扩散和静电作用扩散和静电作用 重力沉降重力沉降这些除尘机理通常不是同时有效，根据粉尘性质、袋滤这些除尘机理通常不是同时有效，根据粉尘性质、袋滤器结构特性及运行条件等实际情况的不同，各种机理的器结构特性及运行条件等实际情况的不同，各种机理的重要性也不同。重要性也不同。6364q 袋式除尘器的结构形式袋式除尘器的结构形式 按滤袋形状按滤袋形状圆圆 袋袋扁扁 袋袋 按含尘气流进入滤袋的方向按含尘气流进入滤袋的方向内滤式内滤式外滤式外滤式 按进气方式的不同按进气方式的不同上进式上进式下进式下进式 按清灰方式按清灰方式机械振动清灰机械振动清灰逆气流清灰逆气流清灰吹灰圈清灰吹灰圈清灰脉冲清灰脉冲清灰65666768q 袋式除尘器的性能袋式除尘器的性能过滤速度过滤速度过滤速度的选择要综合粉尘的性质、滤料种类、清灰方式等过滤速度的选择要综合粉尘的性质、滤料种类、清灰方式等因素来确定。因素来确定。除尘效率除尘效率过滤纤维上积的粉尘层越厚，粉尘负荷越高，除尘效率就高。过滤纤维上积的粉尘层越厚，粉尘负荷越高，除尘效率就高。压力损失压力损失 清洁滤布的阻力损失清洁滤布的阻力损失 滤布粘有粉尘时的总压力损失滤布粘有粉尘时的总压力损失滤布上粉尘层本身滤布上粉尘层本身所造成的压力损失所造成的压力损失重要技术经济指标重要技术经济指标滤布上的粉尘负荷滤布上的粉尘负荷69滤布的选择滤布的选择容尘量大，清灰后能在滤料上保留一定的永久容尘量大，清灰后能在滤料上保留一定的永久性粉尘；性粉尘；q 袋式除尘器的选择与设计袋式除尘器的选择与设计透气性好，过滤阻力低；透气性好，过滤阻力低；抗皱折性、耐磨、耐温及耐腐蚀性能好，使用抗皱折性、耐磨、耐温及耐腐蚀性能好，使用寿命长；寿命长；吸湿性好，容易清除粘附在上面的粉尘；吸湿性好，容易清除粘附在上面的粉尘；成本低，材料可用天然滤料、合成纤维和无机纤成本低，材料可用天然滤料、合成纤维和无机纤维。维。选择时应根据选择时应根据气体和粉尘物性气体和粉尘物性、操作条件操作条件及及设备投资设备投资综合考虑。综合考虑。性性能能良良好好的的滤滤料料70过滤速度的确定过滤速度的确定选择时应根据选择时应根据滤料物性滤料物性及及清灰方式清灰方式综合考综合考虑。虑。（参考表（参考表7-6）717273滤袋设计滤袋设计滤袋面积滤袋面积直径和长度直径和长度单个滤袋面积单个滤袋面积滤袋个数滤袋个数直径一般取直径一般取200-300mm，最大不超过，最大不超过600mm。长度一般为长度一般为2-6m，最长不超过，最长不超过12m。74第六节第六节 湿式除尘湿式除尘利用洗涤液（一般为水）与含尘气体充分接触，将尘粒洗利用洗涤液（一般为水）与含尘气体充分接触，将尘粒洗涤下来而使气体净化。涤下来而使气体净化。特点特点除尘效率高，除尘器结构简单，造价低，占地面积小，操作除尘效率高，除尘器结构简单，造价低，占地面积小，操作维修方便。维修方便。主要缺点主要缺点需对洗涤后的含尘污水、污泥进行处理；净化含有腐蚀性需对洗涤后的含尘污水、污泥进行处理；净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，设备易的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，设备易受腐蚀，比一般干式除尘器的操作费用要高。受腐蚀，比一般干式除尘器的操作费用要高。适用性适用性特别适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体。特别适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体。75q 湿式除尘机理湿式除尘机理 惯性碰撞惯性碰撞 扩散效应扩散效应 粘附粘附 扩散漂移与热漂移扩散漂移与热漂移 凝聚凝聚76q 气气-液界面及除尘器的型式液界面及除尘器的型式 四种气四种气-液界面液界面 气泡表面气泡表面 液体射流表面液体射流表面 液膜表面液膜表面 液滴表面液滴表面 湿式除尘器的分类湿式除尘器的分类 重力喷雾洗涤器（机械喷雾塔）重力喷雾洗涤器（机械喷雾塔）旋风洗涤器（离心洗涤器）旋风洗涤器（离心洗涤器）贮水式冲击水浴除尘器（自激喷雾洗涤器）贮水式冲击水浴除尘器（自激喷雾洗涤器）板式洗涤器（泡沫洗涤器）板式洗涤器（泡沫洗涤器）填料洗涤器填料洗涤器 文丘里洗涤器文丘里洗涤器 机械动力洗涤除尘器机械动力洗涤除尘器777879808182838485q 湿式除尘器的捕集效率湿式除尘器的捕集效率液滴群对尘粒的捕集方程液滴群对尘粒的捕集方程喷淋式洗涤器喷淋式洗涤器 逆流式逆流式 错流式错流式中心喷雾旋风洗涤器中心喷雾旋风洗涤器文丘里洗涤器文丘里洗涤器冲击式洗涤器冲击式洗涤器86q文丘里洗涤器的设计计算文丘里洗涤器的设计计算 构造及工作原理构造及工作原理 构造构造文氏管：渐缩管、喉管、渐扩管文氏管：渐缩管、喉管、渐扩管脱水装置脱水装置 工作原理工作原理 液体进入文氏管的方式液体进入文氏管的方式8788 文丘里洗涤器的设计文丘里洗涤器的设计 选择适当的喉管气速选择适当的喉管气速V0 文氏管尺寸文氏管尺寸根据根据尘粒的特性尘粒的特性及及粒径分布规律粒径分布规律、气体性质气体性质、排放要求排放要求等等选择适当的喉管气速。选择适当的喉管气速。喉管的直径、喉管的长度、渐缩管长度、喉管的直径、喉管的长度、渐缩管长度、渐扩管长度、文氏管总长渐扩管长度、文氏管总长 压力损失压力损失 捕集效率捕集效率89喉管直径喉管直径喉管长度喉管长度l0：(13)D0渐缩管长度渐缩管长度l1：(25)D0，角度小于，角度小于25渐扩管夹角一般在渐扩管夹角一般在68 90文氏管压力损失文氏管压力损失1291声波除尘声波除尘利用声波发生器发生的声波使含尘气体受到振动，尘粒在利用声波发生器发生的声波使含尘气体受到振动，尘粒在声波的作用下产生共振，由于振动的大小因尘粒的粒径不声波的作用下产生共振，由于振动的大小因尘粒的粒径不同而不同，因此就引起尘粒之间的相互碰撞，小颗粒尘通同而不同，因此就引起尘粒之间的相互碰撞，小颗粒尘通过碰撞凝聚成大颗粒而沉降下来。未沉降的尘粒由旋风除过碰撞凝聚成大颗粒而沉降下来。未沉降的尘粒由旋风除尘器或其他设备去除。尘器或其他设备去除。特点特点声波除尘器设备费用比较低，而且对其他除尘器难于处理的声波除尘器设备费用比较低，而且对其他除尘器难于处理的高温气体中的细颗粒有较高的去除效率。高温气体中的细颗粒有较高的去除效率。缺点缺点声波发生器能耗较大，运转费用高，在连续运转的场合下很声波发生器能耗较大，运转费用高，在连续运转的场合下很不经济；声波发生器的噪音问题很难解决。不经济；声波发生器的噪音问题很难解决。92q除尘装置的选择除尘装置的选择除尘器的性能指标除尘器的性能指标 技术指标技术指标 经济指标经济指标处理气体量处理气体量压力损失压力损失捕集效率捕集效率基建投资基建投资运转管理费运转管理费占地面积及使用寿命占地面积及使用寿命在评价及选择除尘器时，应结合在评价及选择除尘器时，应结合气体和颗粒物的特性气体和颗粒物的特性及及运行运行条件条件，进行全面考虑。，进行全面考虑。理想的除尘器必须在理想的除尘器必须在技术上技术上能满足工艺生产及环境保护对气能满足工艺生产及环境保护对气体含尘的要求，在体含尘的要求，在经济上经济上要最合算。要最合算。93选择的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度。选择的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度。对于运行不稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效对于运行不稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损失的影响。率和压力损失的影响。例如，旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理烟气量的例如，旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理烟气量的增加而增加，但大多数除尘器（如电除尘器）的效率却随增加而增加，但大多数除尘器（如电除尘器）的效率却随着烟气量的增加而下降。着烟气量的增加而下降。需考虑粉尘的物理性质对除尘器性能的影响。需考虑粉尘的物理性质对除尘器性能的影响。入口的含尘浓度、粉尘的粒径分布、密度、比电阻、亲水入口的含尘浓度、粉尘的粒径分布、密度、比电阻、亲水性、温度、压力、粘性、毒性等。性、温度、压力、粘性、毒性等。除尘器的合理选择除尘器的合理选择 气体的气体的含尘浓度含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒。应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒。94 粘性大的粉尘容易粘结在除尘器表面，不宜采用粘性大的粉尘容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用电干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘；高除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘；高温高湿气体不宜采用袋式除尘器。温高湿气体不宜采用袋式除尘器。不同的除尘器对不同不同的除尘器对不同粒径粒径粉尘的除尘效率是完全粉尘的除尘效率是完全不同的，选择除尘器时还必须先了解欲捕集粉尘的不同的，选择除尘器时还必须先了解欲捕集粉尘的粒径分布，再根据除尘器的除尘分级效率和除尘要粒径分布，再根据除尘器的除尘分级效率和除尘要求选择适当的除尘器。求选择适当的除尘器。95说明：上表列出了用典型粉尘对不同的除尘器进行说明：上表列出了用典型粉尘对不同的除尘器进行试验后得出的分级效率，试验用的粉尘是二氧化硅试验后得出的分级效率，试验用的粉尘是二氧化硅粉尘，密度为粉尘，密度为2.7g/cm3。96选择除尘器时，还必须同时考虑捕集粉尘的处理问题。选择除尘器时，还必须同时考虑捕集粉尘的处理问题。选择除尘器还必须考虑除尘器的安装位置、占用选择除尘器还必须考虑除尘器的安装位置、占用空间的大小；除尘器及其配件的一次性投资（设备空间的大小；除尘器及其配件的一次性投资（设备价格、设备安装和工程等）、设备的运行和维修费价格、设备安装和工程等）、设备的运行和维修费用等。用等。有些工厂工艺本身设有泥浆废水处理系统，或采有些工厂工艺本身设有泥浆废水处理系统，或采用水力输送方式，在这种情况下可以考虑采用湿用水力输送方式，在这种情况下可以考虑采用湿式除尘，把除尘系统的泥浆和废水纳入工艺系统。式除尘，把除尘系统的泥浆和废水纳入工艺系统。9798q 各类除尘器的适用范围各类除尘器的适用范围 机械式除尘器机械式除尘器造价比较低，维护管理方便，并耐高温，必须回收干尘或造价比较低，维护管理方便，并耐高温，必须回收干尘或含尘气体遇湿有腐蚀作用时更适宜用这类除尘器。含尘气体遇湿有腐蚀作用时更适宜用这类除尘器。它对它对5 5微米以下的微粒去除效率不高，当待含尘浓度很高时，微米以下的微粒去除效率不高，当待含尘浓度很高时，可作预处理除尘器。可作预处理除尘器。重力除尘器重力除尘器适宜尘粒粒径较大、要求除尘效率较低、又有适宜尘粒粒径较大、要求除尘效率较低、又有足够场地的地方。足够场地的地方。惯性除尘器惯性除尘器适宜排气量较小、要求除尘效率较低的地方，适宜排气量较小、要求除尘效率较低的地方，一般可直接装在风管上。一般可直接装在风管上。旋风除尘器旋风除尘器适宜要求除尘效率较低的地方，大量用于适宜要求除尘效率较低的地方，大量用于1-20t/h1-20t/h的锅炉烟尘处理。的锅炉烟尘处理。99 湿式除尘器湿式除尘器结构简单，投资低，除尘效率较高，能去除粒径很小结构简单，投资低，除尘效率较高，能去除粒径很小的尘粒，并且在除尘的同时可去除一部分有害气体，的尘粒，并且在除尘的同时可去除一部分有害气体，如火电厂烟气