环境工程基础优秀PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本节内容,3.,3,颗粒物污染控制技术,3.,3.1,颗粒污染物性质表征,3.,3.2,机械除尘技术,3.,3.3,电除尘技术,3.,3.4,湿式除尘技术,3.,3.5,过滤除尘技术,3.,3.6,除尘器的选择,1,3.,3.1,颗粒污染物性质表征,1,、颗粒粒径,A,、显微镜观测法粒径测量,：,显微镜法观测粒径直径的三种方法：,a-,定向直径,b-,定向面积等分直径,c-,投影面积直径,2,B,、筛分法,筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度,筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数,C,、光散射法,等体积直径,d,e,：与颗粒体积相等的球体的直径,D,、沉降法,斯托克斯（,Stokes,）直径,d,s,：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径,空气动力学当量直径,d,a,：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（,1g/cm3,）的球体的直径,斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径,3,2,、粒径分布描述,粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。,粒数分布,:,每一间隔内的颗粒个数,粒数频率：第,i,个间隔中的颗粒个数,ni,与颗粒总数,ni,之比,粒数筛下累积频率：小于第,i,个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比,4,连续化描述,频率分布：粒径,d,p,到,d,p,+,d,p,之间的尘样质量占总尘样质量的百分数，即,频率密度分布：即单位粒径间隔宽度的频率分布,筛下累积频率分布：小于某一粒径,dp,的尘样占尘样总质量的百分数,5,粒径分布函数,用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布,正态分布,频率密度,筛下累积频率,标准差,6,3,、平均粒径,长度平均直径,表面积平均直径,体积平均直径,体积表面积平均直径,7,4,、粉尘密度,单位体积粉尘的质量，kg/m,3,或g/cm,3,粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙真密度,p,用堆积体积计算,堆积密度,b,空隙率,粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比,8,5,、粉尘的比表面积,单位体积粉尘所具有的表面积,以质量表示的比表面积,以堆积体积表示的比表面积,9,6,、粉尘的安息角与滑动角,安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角,滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角,安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标,安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性,10,7,、粉尘的含水率,粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的,自由水分,以及颗粒内部的,结合水分,含水率水分质量与粉尘总质量之比,含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性,吸湿现象,平衡含水率,11,8,、粉尘的润湿性,润湿性,粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质,润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。,粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降,润湿性是选择湿式除尘器的主要依据,12,9,、粉尘的荷电性,天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷,荷电因素电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电,天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的,1/10,荷电量随温度增高表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关,13,10,、粉尘的导电性,比电阻：表征粉尘的导电性指标，以电阻率表示。由于其电阻率与测定时的条件有关，只是一种可以相互比较的表观电阻率，通常称为比电阻，单位,m,。,导电机制：,高温（,200,o,C,以上），粉尘本体内部的电子和离子,体积比电阻,低温（,100,o,C,以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质表面比电阻,中间温度，同时起作用,比电阻对电除尘器运行有很大影响，适宜范围,10,4,10,10,m,14,典型温度比电阻曲线,15,11,、粉尘的粘附性,粘附和自粘现象:粉尘粘附在固体表面，或颗粒彼此相互附着现象,粘附力克服附着现象所需要的力,粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）,分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性,粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性,有利的方面：有利于粉尘颗粒的捕集,不利的方面：管道或设备堵塞,16,12,、粉尘的自燃性和爆炸性,粉尘的自燃性,自燃,自然发热的原因氧化热、分解热、聚合热、发酵热,影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境,存放过程中自然发热,热量积累,达到燃点,燃烧,17,13.粉尘的爆炸性,粉尘发生爆炸必备的条件：,可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度,最低可燃物浓度爆炸浓度下限,爆炸浓度上限,存在能量足够的火源,18,3.,3.2,机械除尘技术,机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：,重力沉降室,惯性除尘器,旋风除尘器,19,1,、重力沉降室,重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置,气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降,层流式和湍流式两种,20,重力沉降室原理,沉降室的长宽高分别为,L,、,W,、,H,，,处理烟气量为,Q,气流在沉降室内的停留时间,在,t,时间内粒子的沉降距离,该粒子的除尘效率,21,层流式重力沉降室,对于,stokes,粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的,d,min,计算,22,重力沉降室,提高沉降室效率的主要途径,降低沉降室内气流速度,增加沉降室长度,降低沉降室高度,沉降室内的气流速度一般为0.32.0,m/s,23,重力沉降室,重力沉降室的优点,结构简单,投资少,压力损失小（一般为,50,100Pa,）,维修管理容易,缺点,体积大,效率低,仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子,24,2,、惯性除尘器,机理,沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离,25,惯性除尘器应用,一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘,净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集,10,20,m,以上的粗颗粒,压力损失,100,1000Pa,26,3,、旋风除尘器,利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置,旋风除尘器内气流与尘粒的运动,普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成,气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋,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：内涡旋,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,27,旋风除尘器气流与尘粒的运动,切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁,到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗,上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出,28,分离机理,在内、外旋涡的交界面上，作用在粒子上的离心力,F,C,mv,t,2,/r,向心运动气流作用于尘粒上的阻力,F,D,Av,r,若,F,C,F,D,，,颗粒移向外壁,若,F,C,F,D,，,颗粒进入内涡旋,当,F,C,=,F,D,时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%,29,影响旋风分离器效率的因素,结构尺寸：直径，錐角,内外旋涡分界,烟尘物性：气体粘度，颗粒密度,操作条件：进风量（切向线速度）,旋风分离器设计考虑关键因素,分离效率,气体压降,30,3.,3.3,电除尘技术,旋风除尘器对于,dp 44,带挡板的沉降室,58.6,7.5,22,43,80,90,普通旋风除尘器,65.3,12,33,57,82,91,长锥旋风除尘器,84.2,40,79,92,99.5,100,喷淋塔,94.5,72,96,98,100,100,电除尘器,97.0,90,94.5,97,99.5,100,文丘里除尘器,99.5,99,99.5,100,100,100,袋式除尘器,99.7,99.5,100,100,100,100,67,除尘器的合理选择,68,除尘器的合理选择,3.,气体的含尘浓度,气体的含尘浓度较高时，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,4.,气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素,高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器,烟气中同时含有,SO,2,、,NO,等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题,5.,选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题,69,除尘器的合理选择,6,其他因素,设备的位置，可利用的空间，环境条件,设备的一次投资,（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用,设备,投资费用,运行费用,高效旋风除尘器,100,100,袋式除尘器,250,250,电除尘器,450,150,塔式洗涤器,270,260,文丘里洗涤器,220,500,70,小结,颗粒污染物性质,粒径、密度、比表面积、润湿性、荷电性、导电性,机械除尘技术,重力沉降、惯性除尘、旋风分离,电除尘技术,湿式除尘技术,喷淋塔、旋液塔、文丘里管,过滤除尘技术,袋式过滤,除尘器的选择,71,