大气污染控制工程实验

粉尘粒径分布的测定主要的测定方法有筛分法、显微镜法、液体沉降法和惯性分级测定法。粉尘粒径分布的测定主要的测定方法有筛分法、显微镜法、液体沉降法和惯性分级测定法。显微镜法•定向直径dF（Feret直径）：各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度•定向面积等分直径dM（Martin直径）：各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度•投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径Heywood测定分析表明，同一颗粒的dFdAdMa-定向直径b-定向面积等分直径c-投影面积直径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目----每英寸长度上筛孔的个数液体沉降法(我们所用方法)液体重力沉降法是根据不同大小的粒子在重力的作用下，在液体中的沉降速度不同这一原理而求得的。粒子在液体（或气体）介质中作等速自然沉降时所具有的速度，称为沉降速度，其大小可用斯托克斯公式计算。当测出颗粒沉降至一定高度H所需之时间t后，就能算出沉降速度，进而再算出颗粒直径(斯托克斯直径)。•斯托克斯（Stokes）直径ds：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da：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。粒径分布粒径分布:不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例个数粒径分布（简称个数分布）不同粒径范围内颗粒的个数所占的比例质量粒径分布（简称质量分布）不同粒径范围内颗粒的质量所占的比例表面积粒径分布（简称表面积分布）不同粒径范围内颗粒的表面积所占的比例除尘技术中多采用粒径的质量分布。个数粒径分布个数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比个数筛下累积频率：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iiNinfniiiNinFn个数粒径分布粒数众径－频度p最大时对应的粒径，此时粒数中位径（NMD）－累积频率F=0.5时对应的粒径22ppdd0ddpFdd质量粒径分布质量频率：第i个间隔中的颗粒质量与颗粒总质量之比质量筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒质量与颗粒总质量之比质量频率密度：Δdp=1μm时粒子质量占粒子群的或单位粒径间隔宽度时的频率分布百分数iiimmgiiiiiddpdGdpgq本粉尘粒径分布实验采用液体沉降法，所用仪器为TZC-4型颗粒测定仪。用液体沉降法需配制悬浮液，即将被测样品加入沉降液（分散剂+介质）中搅拌获得。介质的作用是使样品呈均匀的、分散的、易于输送的状态。对介质的一般要求是：（a）不使样品发生溶解、膨胀、絮凝、团聚等物理变化；（b）不与样品发生化学反应；（c）对样品的表面应具有良好的润湿作用；（d）透明纯净无杂质。可选作介质的液体很多，最常用的有蒸馏水和乙醇。分散剂是指加入到介质中的少量的、能使介质表面张力显著降低，从而使颗粒表面得到良好润湿作用的物质。分散剂的作用有两个方面，其一加快“团粒”分解为单体颗粒的速度；其二延缓和阻止单个颗粒重新团聚成“团粒”。常用的分散剂有焦磷酸钠、六偏磷酸钠等。分散剂的用量为沉降介质重量的千分之二至千分之五。从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置湿式除尘装置干式除尘装置按分离原理分类：重力除尘装置（机械除尘器）惯性力除尘装置（机械除尘器）离心力除尘装置（机械除尘器）洗涤式除尘装置(湿式除尘器)过滤式除尘装置(袋式除尘器)电除尘装置(电除尘器)除尘旋风除尘器结构及工作原理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旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）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，最后从排出管排出影响旋风除尘器效率的因素二次效应----被捕集粒子的重新进入气流•在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率•在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率•通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应•临界入口速度影响旋风除尘器效率的因素结构•在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。•锥体适当加长，对提高除尘效率有利•排出管直径愈少,分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，粒子容易出现二次逃逸,效率反而下降.•除尘器下部的严密性分割直径:除尘效率为50%时的粒径.影响旋风除尘器效率的因素烟尘的物理性质•气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度影响旋风除尘器效率的因素操作变量•提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善•入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降•效率最高时的入口速度0.5abba100()100QQ1.2p0.20112g(/)3030(m/s(1/)）bDvDbD电除尘器的工作原理三个基本过程悬浮粒子荷电－高压直流电晕带电粒子在电场内迁移和捕集延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）捕集物从集尘表面上清除振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗粒子荷电两种机理电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电扩散荷电－离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场粒子的主要荷电过程取决于粒径大于0.5m的微粒，以电场荷电为主小于0.15m的微粒，以扩散荷电为主介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。异常荷电现象沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,破坏正常电晕过程气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞被捕集粉尘的清除电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般方法采取振打清灰方式清除从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰电除尘器结构－除尘器类型除尘器类型双区电除尘器－通风空气的净化和某些轻工业部门单区电除尘器－控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染•管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要用水洗刷电极的场合•板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为25～50m3/s以上电除尘器结构－电晕电极电晕电极常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等a.圆形线b.星形线c.锯齿线d.芒刺线电除尘器结构－集尘极集尘极集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量（约占总耗量的40％～50%）有很大影响性能良好的集尘极应满足下述基本要求•振打时粉尘的二次扬起少•单位集尘面积消耗金属量低•极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形•振打时易于清灰，造价低电除尘器结构－高压供电设备高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上通常高压供电设备的输出峰值电压为70～l000kV，电流为100～2000mA增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和投资两方面因素电除尘器结构－气流分布板电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板对气流分布的具体要求是任何一点的流速不得超过该断面平均流速的40%在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差25%。湿式除尘器根据湿式除尘器的净化机理，大致分为重力喷雾洗涤器旋风洗涤器自激喷雾洗涤器板式洗涤器填料洗涤器文丘里洗涤器机械诱导喷雾洗涤器湿式除尘器的优点在耗用相同能耗时，比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除0.1m以下粉尘粒子，仍有很高效率可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用湿式除尘器的缺点排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用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，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施文丘里洗涤器(结构和工作原理)除尘过程含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能在喉管入口处，气速达到最大，一般为50～180m/s洗涤液（一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速充分的雾化是实现高效除尘的基本条件文丘里洗涤器通常假定微细尘粒以气流相同的速度进人喉管洗涤液滴的轴向初速度为零，由于气流曳力在喉管部分被逐渐加速。在液滴加速过程中，由于液滴与粒子之间惯性碰撞，实现微细尘粒的捕集碰撞捕集效率随相对速度增加而增加，因此气流入口速度必须较高过滤式除尘器使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置分类空气过滤器•滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器•砂、砾、焦炭等颗粒物袋式除尘器•纤维织物除尘器工作原理工作原理截留、惯性碰撞除尘器工作原理工作原理扩散、电沉积除尘器工作原理工作原理筛分袋式除尘器采用纤维织物作滤料的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广除尘效率一般可达99%以上效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用袋式除尘器的工作原理含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层袋式除尘器的工作原理新鲜滤料的除尘效率较低粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰清灰不应破坏粉尘初层,否则会引起除尘效率显著降低袋式除尘器除尘效率的影响因素粉尘负荷表示滤布表面粉尘层的厚度，代表单位面积滤布上的积尘量。过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关袋式除尘器的滤料对滤料的要求容尘量大、吸