暖通空调第六章全空气系统与空气水系统(2)

第九章悬浮颗粒与有害气体净化§9-1工业建筑的除尘系统一、工业建筑的除尘系统的组成1、定义：捕获和净化生产工艺过程中产生的粉尘的局部机械排风系统。2、种类：冶金工业中的转炉、回转炉，手炉等。•机械工业中的铸造、混砂、清砂等。•建材工业中的水泥、石棉、玻璃等。•轻工业中的橡胶加工、茶叶加工、羽绒制品等除尘系统。上述除尘系统各有特点，无法一一列举。4、系统实例：图9-1铸造车间清理工段砂轮机组的除尘系统，砂轮机排尘罩（捕集含尘气体）→沉降方箱（大颗沉降）→风道→除尘器（细小粉尘净化）→风机→排出5、完整除尘方法的工作过程：（1）用排尘捕集工艺过程产生的含尘气体；（2）捕集的含尘气体在风机作用下，沿风道输送至除尘设备；（3）在除尘设备中将粉尘分离出来；（4）净化后气体排至大气；（5）收集与处理分离出来的粉尘。6、系统组成：排尘罩、风管、风机、除尘设备、收集输送粉尘设备二、除尘系统划分的原则•系统不宜过大，吸尘点不宜过多，通常为5~6个，最多不宜超过20个，当吸尘点相距较远时应分别设置系统。•温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，分设系统。•同时工作但粉尘种类不同，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值，可合设系统。•同一工序中有多点并列设备，不一定同时工作，不宜划分为同一系统，若需把并列设备的排风划分为一个系统，系统的总排风量应按各排风点同时工作计算。三、除尘系统的风道•风速较高，常采用圆形风道，直径较小，但为防风管堵塞，直径不宜小于下列数据：见P234。•若吸尘点较多时，常用大断面集气管连接各支管，见图9-2，集气管内风速不宜超过3m/s。集气管下部设卸灰装置。•为防止粉尘在风管内沉积，系统风管尽可能垂直或倾斜，与水平面夹角最好大于45°，如必须水平敷设时，需设置清扫口。•要求水平平衡性好，并联管络水力计算，一般通风系统要求两支管压力损失不超过15%，除尘系统要求不超过10%。四、除尘风管中的风速•风速大小的考虑因素：系统径路性，风速过大对设备和管道的磨损，风速过小，粉尘沉积。•最低风速，表9-1五、除尘系统粉尘的收集和处理•为保障系统正常运行，防止再次污染，应对收集下来粉尘妥善处理。原则是减少二次扬尘，保护环境与回收利用。根据生产工艺条件，粉尘性质，回收利用价值，可采用就地回收，集中回收处理和集中废弃等方式。•干式除尘器排出粉尘的处理方式–就地回收：除尘器排尘管直接将粉尘卸至生产设备内。特点：不需设粉尘处理设备，维修管理简单，但易于产生二次扬尘。适用于粉尘有回收价值，靠重力能自由落回生产设备的场合。–集中处理：利用机械或全力输送将各除尘器卸下粉尘集中到预定地点集中处理。特点：需运输设备，有时还设加湿设备，维护管理工作量大；有利于粉尘回收利用，与就地回收相比，二次扬尘易于控制。适用与卸尘点多，量大，不能就地纳入工艺流转回收的场合。–人工清灰：适用于卸尘量小，不直接回收利用或无回收价值的场合。•湿式除尘器的含尘污水处理方式–分散机械处理：除尘器本体或下部集水坑设刮泥机，将扒出尘泥就地纳入工艺转移或运往他地。刮泥机需经常管理和维修。适用于除尘器数量少，但产品除尘设备排尘量大场合。–集中机械处理：全厂含尘污水纳入集中处理系统，使粉尘沉淀，浓缩，用抓泥斗，刮泥机将尘泥清出，纳入工艺或运往他地。特点：污水处理设备复杂，可集中维修管理，但工作量大，适用于大、中型厂矿除尘器数量较多，含尘污水量大场合。§9-2悬浮颗粒分离机理和设备分类一、悬浮颗粒分离机理•重力，依靠重力使气流中尘粒自然沉降，局限于分离50~100μm以上的粉尘。•离心力，含尘气体做圆周运动时，由于离心力作用，粉尘和空气会产生相对运动，用于10μm以上尘粒。•惯性碰撞，气流在运动中遇到物体阻挡（挡板、水滴）要改变方向绕流，细小尘粒会沿气体流线一起运动，质量较大或速度较大尘粒，由于惯性，来不及随气流一起绕过物体，脱离流线向物体靠近，碰撞在物体上沉积下来•接触阻留，某尺寸尘粒沿气流流线刚好一起运动到物体（纤维或液滴）表面附近，与物体发生接触被阻留。•扩散，由于气体分子热运动对尘粒的运动产生尘粒的布朗运动，越小的尘粒越显著。对于≤0.3μm的尘粒，是一个很重要的机理，大于0.3μm布朗运动减弱，不是以靠布朗运动使其碰撞到物体上面去。•静电力，气流中尘粒带有电荷，可通过静电使它分离，自然状态下，尘粒带电量很小，要得到好的除尘效果，必须设置专门的高压电场，使所有的尘粒都充分充电。•凝聚，不是一种直接除尘机理。通过超声波，蒸汽凝结，加湿等凝聚作用，可以使微小粒子凝聚增大，再用一般除尘方法去除。•筛滤作用，当尘粒尺寸大于纤维网孔尺寸而被阻留下来。•悬浮微粒捕集设备的分类微粒捕集分为：工业除尘器，空气过滤器•工业除尘器：指净化由工艺生产设备或炉窑排出的含尘气体的设备，工业建筑除尘系统的主要设备，效率直接影响排气粉尘浓度，影响周围环境卫生条件好坏。•空气过滤器：空调和净化系统中的主要设备，运行状况影响室内空气品质。根据主要的除尘机理的不同，分为六类1.重力除尘，重力沉降器；2.惯性除尘，惯性除尘器；3.离心力除尘，旋风除尘器；4.过滤除尘，袋式，颗粒层，纤维过滤器，纸过滤器5.洗涤除尘，自激式除尘器，旋风水水膜，旋风喷淋6.静电除尘，电除尘器。根据气体净化程度，可分为四类1.粗净化，主要除掉粗大的尘粒，一般用作多级除尘的第一级2.中净化，用于通风除尘系统，要求净化后空气含尘浓度不超过100~200mg/3.细净化，主要用于通风，空调系统和再循环系统，要求净化后空气含尘浓度不超过1~2mg/。4.超净化，主要除掉1μm以下细小尘粒，用于洁净空调系统，净化后空气含尘浓度视工艺要求而定。根据过滤器效率，可分为五类1.初效过滤器，作用是除掉5μm以上的沉降性尘粒和各种异物，在净化空调中作为预过滤器，以保护中、高效过滤器。在空调系统中作进风过滤器。2.中效过滤器，主要作用除掉1~10μm的悬浮尘粒，在净化空调和局部净化设备中作为中间过滤器，以减少高效过滤器负担，延长高效过滤器寿命。3.高中效过滤器，能较好除去1μm以上的粉尘粒子，可作净化空调的中间过滤器和一般送风系统的末端过滤器。4.亚高效过滤器，能较好除去0.5μm以上的粉尘粒子，可作净化空调系统的中间过滤器和低级别净化空调系统（可见表12-1）的末端过滤器。5.高效过滤器，主要用于滤掉0.5μm以下的亚微米级尘粒，这些尘粒用初效或中效不能过滤掉或很难，高效是净化空调系统的终端过滤设备和净化设备的核心。§9-3除尘器与空气过滤器的技术性能指标除尘器技术性能指标：除尘效率，压力降和处理气体量。空气过滤器技术性能指标：过滤效率，压降和容尘量。一、除尘效率工程设计中一般采用除尘器全效率和分级效率两种表达方式•全效率1、定义：在一定的运行情况下，除尘器除下的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之百分比。2、质量法计算式：•式（9-1）要通过称重求得全效率，称为质量法。但在现场无法直接测出进入除尘器的粉尘量，因此应先测出除尘器进出口气体中的含尘浓度和风量，再按下式计算。%100*..icMM3、浓度法计算式：如果除尘器结构严密，没有漏风，则上式为求全效率的方法称为浓度法。4、除尘器串联的总效率：实际除尘工程中，为使排出室外空气含尘浓度达到排放标准，常将两个除尘器串联在同一个系统上，总效率为η=η1+η2（1-η1）=1-（1-η1）（1-η2注意：两个型号相同的除尘器运行时，因工况不同，η1、η2不相同。%100*...iiooiiCVCVCV%100*ioiCCC•穿透率除尘器效率是评价除尘器性能的重要指标之一，但是有时两台除尘器的全效率分别为99%和99.5%，两者基本一样，除尘效果差别不大。但从排出气体的含尘量看，差别很大，前者排入大气中的粉尘量比后者高出一倍。因此，又引出穿透率P来描述除尘器的除尘效果。定义：除尘器出口粉尘排出量与入口粉尘的进入量的百分比。%100*..iioOCVCVP•分级效率粉尘粒径大小直接影响除尘器全效率的大小。如有的旋风除尘器处理40μm以上的粉尘时，效率接近100%，处理5μm以下粉尘时，效率会下降到40%左右。因此，只给出全效率对工程设计没意义。正确评价除尘器的除尘效果，就必须按粒径标定除尘器效率，称为分级效率。定义：除尘器对某一粒经dc或粒径范围Δdc内粉尘的除尘效率。全效率与分级效率的关系%100*..iccMMnnnnn.........2211二、除尘器的阻力也是评价除尘器的重要指标之一。关系除尘器能量消耗和除尘系统中风机的选择。阻力大小：等于除尘器进、出口气流的全压绝对值之差。若出入口管道直径相同时，可直接用静压差表示。阻力计算：22oP三、除尘器处理气体量•评价除尘器处理能力大小的重要技术指标。一般用体积流量（m3/s或m3/h）表示，也有用质量流量（kg/s或kg/h）表示。•空气过滤器通过风量的能力分别用面速和滤速来表示。•面速是指空气过滤器断面上通过气流的速度m/s，而滤速指滤料净面积上的通过气流的速度，一般以cm/s。反映通过能力。•除尘器性能指标，除了除尘器效率，阻力和处理气体量外，还有耐温性，耐腐蚀性，耗钢量，耗水量等。选择时需结合考虑。四、空气过滤器的过滤效率表现空气过滤器性能的重要指标之一。单级效率为：当被过滤器气体中的含尘浓度用不同方式表示时过滤器会有不同的过滤效率。•计重效率，当被过滤气体中的含尘浓度以质量浓度（g/m3）来表示，效率为计重效率，此法只适用于初效，中效和亚高效过滤器，而高效过滤器的穿透率小，就无法采用计重效率。•计数效率，当被过滤气体中的含尘浓度以计数浓度（粒/L）来表示，则效率为计数效率。计数效率的尘源可以是大气尘，也可以是DOP雾。采用大气尘粒子计数测量粒子浓度时称为大气尘计数率，采用DOP粒子计数称为DOP计数效率。•钠焰效率，以氯化钠固体粒子作尘源。氯化钠固体粒子在氯焰中燃烧，通过光电火焰光度计测得氯化钠粒子浓度，根据过滤器前后采样浓度求得效率，它适用于中高效过滤器。%100*)1(%100*)1(PCCCCCioioi五、过滤器阻力包括滤料阻力和结构（如框架，分隔片，及保护面层等）在额定风量下新过滤器的阻力称为初阻力。一般取过滤器初阻力的两端作为终阻力，水力计算按终阻力计算，送风机以保证不因积尘而影响系统正常风量。六、过滤器的容尘量定义：在额定风量下，过滤器的阻力达到终阻力时，其所容纳的尘粒总质量，称为容尘量。容尘量大小：取决于滤料性质和粒子特性（粒子的组成、形状、粒径、密度、粘滞性及浓度等）。容尘量变化很大。nuP§9-4空气过滤器空气过滤器的类型，根据滤尘机理不同，主要有三种类型：粘性填料过滤器、干式纤维过滤器、静电过滤器粘性填料过滤器•特点：其填料有金属网格、玻璃丝、金属丝等。•机理：填料上浸涂粘性油，当含尘空气流经填料时，沿填料的空隙通道进行多次曲折运动，尘粒在惯性力作用下，偏离气流方向，并碰到粘性油上被粘住、捕获。干式纤维过滤器•特点：其滤料有玻璃纤维、合成纤维、石棉纤维及其滤布或滤纸。•机理：拦截（接触阻留）作用、惯性（撞击）作用、扩散作用、重力作用、静电作用静电过滤器•特点：电过滤器、高压发生器、控制盒、清洗用水系统等组成，可以过滤掉10μm的大部分尘粒，属于中效或亚高效过滤器。空气净化所用的空气过滤器主要是根据过滤器（捕集）效率的高低分类，大致有三大类：初效过滤器•滤材：玻璃纤维、人造纤维、金属丝网，•用途：适于一般空调系统，过滤对象是10μm的尘粒。通常用于新风过滤。中效过滤器滤材：玻璃纤维（直径比初效的小）、人造纤维（涤纶、丙纶、晴纶）等合成的无纺布、中或细孔聚乙烯泡沫塑料，用途：过滤对象是1~10μm的尘粒。通常用于新风及回风过滤。高效过滤器滤材：超细玻璃纤维滤纸，孔隙非常小用途：过滤对象是1μm以下的尘粒。通常用于净化空调系统的中间过滤器、终端过滤器、生物洁净室。•袋式除尘器的除尘机理：•主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。它通过