2-6颗粒污染物控制

第六章颗粒污染物控制第六章环境工程学主目录本篇目录第一节除尘技术基础第二节重力沉降室第三节旋风除尘器第四节静电除尘器第五节袋式除尘器第六节湿式除尘器第六章环境工程学主目录本篇目录第一节除尘技术基础一、粉尘粒径1、粉尘粒径：表示颗粒大小的代表性尺寸。有三种形式的定义：投影径、几何当量径和物理当量径。1）投影径:颗粒在显微镜下所观察到的粒径。2）几何当量径：等投影面积径：与颗粒投影面积相等的圆的直径；等体积径：与颗粒体积相等的圆球的直径；等表面积径：与颗粒外表面积相等的圆球的直径。体积表面积平均径：颗粒体积与表面积之比相同的圆球的直径。第六章环境工程学主目录本篇目录4）物理当量径：与颗粒的某一物理特性相同的球形颗粒的直径。重力沉降径：在重力作用下，同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球的直径。空气动力学径：在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度(1g/cm3)圆球的直径。斯托克斯(Stokes)径：在层流区内(对颗粒的雷诺数Re2.0)的空气动力学径。分割粒径第六章环境工程学主目录本篇目录2、颗粒群的平均粒径名称计算公式个数—长度平均粒径个数—表面积平均粒径个数—体积平均粒径长度—表面积平均粒径长度—体积平均粒径表面积—体积平均粒径iiiiiNLnndnLdΣΣΣΣ==2/122/1÷÷SS=÷÷SS=iiiiiNSnndnSd3/133/1÷÷SS=÷÷SS=iiiiiNVnndnVdiiiiiiLSndndLSdSS=SS=22/132/1÷÷SS=÷÷SS=iiiiiiLVndndLVdiiiiiiSVndndSVd23SS=SS=第六章环境工程学主目录本篇目录粒径分布：某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例个数分布、表面积分布、质量分布表示方法：表格、图形、函数二、粒径分布（粒子分散度）第六章环境工程学主目录本篇目录粒径个数分布数据的测定和计算结果分级号i粒径范围dp（μm）颗粒个数ni（个）频率fi间隔上限粒径（μm）筛下累积频率Fi粒径间隔Δdpi（μm）频率密度P（μm-1）1234567891011总计0~44~66~88~99~1010~1414~1616~2020~3535~5050104160161756718661791034010000.1040.1600.1610.0750.0670.1860.0610.0790.1030.0040.0001.004689101416203550∞0.1040.2640.4250.5000.5670.7530.8140.8930.9961.0001.0004221142415150.0260.0800.08050.0750.0670.04650.03050.01970.00680.00030.000算术平均粒径dL=11.8μm中位粒径d50=9.0μm众径dd=6.0μm几何平均粒径dg=8.96μm第六章环境工程学主目录本篇目录1）个数频率：指粒径dp至（dp+dp)之间的颗粒个数ni与颗粒总个数之比（或百分比），即质量频率1、粒径分布的表示方法∑iiinnf=第六章环境工程学主目录本篇目录1∑==NiNfF∑∑∑iiiNiiiifFnnF==或2）个数筛下累积频率为小于粒径dp的所有颗粒个数与颗粒总个数之比（或百分比），即并有第六章环境工程学主目录本篇目录3）个数频率密度：函数p(dp)=dF/ddp称为个数频率密度，简称个数频度，采用单位为μm-1。频率密度：为单位粒径间隔（即1μm）时的频率。频率密度p是粒径dp的连续函数，由其定义可得到：22ppddFddddp＝1∫∫∞00==ppdddpddpFp和第六章环境工程学主目录本篇目录2、粒径分布函数常用的有正态分布函数、对数正态分布函数、罗辛—拉姆勒（Rosin-Rammler）分布函数等。罗辛—拉姆勒（Rosin-Rammler）分布简称R-R分布，()exp()nppRdd=50()exp[0.693()]pnpdRdd=n——分布指数；β——分布系数第六章环境工程学主目录本篇目录总捕集效率:总效率系指在同一时间内净化装置去除的污染物数量与进入装置的污染物数量之比。分级除尘效率：指除尘装置对某一粒径dpi或粒径间隔Δdp内粉尘的除尘效率,简称分级效率。3、除尘装置的捕集效率第六章环境工程学主目录本篇目录第二节重力沉降一、重力沉降速度在静止流体中，球形颗粒所受的力有重力FG、流体阻力FD和流体的浮力FB第六章环境工程学主目录本篇目录总公式：斯托克斯区域（Re＜1）在气体中，气体密度可忽略时，简化为：计算颗粒重力沉降速度()的公式μ18ρ2gdupps=pD4(g3Cpsdu=ρρ）ρ2p(g18Psdu=ρρ）μms第六章环境工程学主目录本篇目录二、重力沉降室的设计1、假定：沉降室内为无混合的塞状流无混合是假定除尘器中未被捕集的颗粒无任何混合，既无轴向（气流方向）混合，也无横向混合。塞状流是假定在任一横断上气流速度分布是均匀的。第六章环境工程学主目录本篇目录2、停留时间与沉降速度在时间t内，粒径为dp的颗粒的沉降高度为设沉降室的长、宽、高分别为L、W、H，水平气流速度为v0(m/s)，处理气体流量为Q（m3/s），则气流在沉降室内的停留时间为QLWHvLt==0QLWHuvLutuhsssc===0第六章环境工程学主目录本篇目录3、沉降室捕集效率若hc≤H，则粒径为dp的颗粒的分级除尘效率为：若hcH，则粒径为dp的颗粒的分级除尘效率为100%QLWuHvLuHhssci===0h第六章环境工程学主目录本篇目录4、沉降室能100%捕集的最小粒子直径假定粒子沉降运动处于斯托克斯区域，则重力沉降室能100%捕集的最小粒子直径为：gWLQgLHvdPPrmrm18180min==第六章环境工程学主目录本篇目录第三节旋风除尘器旋风除尘器是使含尘气流作旋转运动，靠离心力作用将尘粒从气流中分离捕集的装置。中效除尘装置，结构简单，制造、安装和维护管理容易，投资少，占地面积小等特点。一、旋风除尘器的基本原理和特点第六章环境工程学主目录本篇目录二、旋风除尘器内气流与尘粒的运动切向进入的含尘气流沿筒体内壁边旋转边下降。当旋转气流的大部分到达锥体底部附近时，则开始转为向上流动，在轴心区域边旋转边上升，最后由出口管排出。旋转向下的外圈气流称为外涡旋，旋转向上的轴心气流称为内涡旋，气流中所含尘粒在旋转过程中，在离心力的作用下逐步沉降到外壁上，在外涡旋的推动和重力作用下，沿锥体内壁滑落到灰斗中。第六章环境工程学主目录本篇目录第六章环境工程学主目录本篇目录三、旋风除尘器的除尘效率分级除尘效率公式为:=Ncpiidd6931.0exp1h11+=nNiiig1hh=总效率：第六章环境工程学主目录本篇目录进口流量增加，除尘效率增高。筒体直径越小，除尘效率越高；出口管直径变小，除尘效率提高；锥体适当加长，有利于提高除尘效率。灰斗气密性不好，除尘效率大幅下降。粉尘粒子质量越大，除尘效率越高。气体温度越高，除尘效率下降。影响除尘效率的主要因素第六章环境工程学主目录本篇目录四、旋风除尘器压力损失旋风除尘器压力损失的实验值表示成进口气流动压的倍数的形式，即式中υ1——进口气流速度，m/s；——旋风除尘器的压损系数。旋风除尘器压力损失一般为500～2000Pa。22ivPrz=z第六章环境工程学主目录本篇目录电除尘器是利用静电力实现粒子与气流分离的一种除尘装置。静电除尘器由放电极和集电极组成。放电极上端与直流电源连接,下端固定一个吊锤,集尘电极与电源另一头相连,两另极间加高压电时,放电极附近产生很大电场.除尘器中的除尘过程，大致为四个过程：气体电离或称电晕放电：产生电子、负离子粉尘荷电：使粒子带电带电粒子的沉降电极清灰第四节静电除尘器一、电除尘器的除尘原理第六章环境工程学主目录本篇目录第六章环境工程学主目录本篇目录二、电除尘器的分类及结构1、电除尘器的分类1）按集尘极的型式可分为管式和板式电除尘器。2）按照气流流动方向可分为立式和卧式电除尘器。3）按照粉尘荷电区和沉降区的空间布置不同分为单区和双区电除尘器。4）按清灰方式可分为湿式和干式电除尘器。第六章环境工程学主目录本篇目录第六章环境工程学主目录本篇目录电除尘器的主要部分：电晕电极、集尘电极、电晕极与集尘极的清灰装置、气流均匀分布装置、壳体、保温箱、供电装置及输灰装置等。电晕电极：主要包括电晕线、电晕线框架、电晕框悬吊架、悬吊杆和支持绝缘套管等。集尘极：平板电极；型板电极，如C型、Z型、CS型、CSA型、CSW型、CSV型、ZT型及波纹型等。电极清灰装置：机械振打、电磁振打、水洗气流分布装置：在进出口处设置多层气流分布板（开孔率不同的多孔板）高压供电装置：高压直流电源（100kv）2、电除尘器的结构第六章环境工程学主目录本篇目录板式电除尘器结构第六章环境工程学主目录本篇目录第六章环境工程学主目录本篇目录第六章环境工程学主目录本篇目录第六章环境工程学主目录本篇目录第六章环境工程学主目录本篇目录第六章环境工程学主目录本篇目录三、电除尘器的除尘效率1、作用于荷电颗粒的静电力：式中q—颗粒的荷电量，C；E—颗粒所处位置的电场强度，v/m。qEFe=第六章环境工程学主目录本篇目录2、粒子的驱进速度假设颗粒沉降处于斯托克斯区域（Re＜1）当阻力与静电力达到平衡时，颗粒做匀速运动，此时颗粒的速度为驱进速度：式中C为坎宁汉修正系数，估算式如下：（m/s）pdqECpmw3=p-60.17dC=1+10×第六章环境工程学主目录本篇目录从理论上推导出分级捕集效率方程式。在推导过程中，作了以下基本假定：1）电除尘器中的气流为紊流状态，除尘器中任一断面的粒子浓度和气流分布均匀；2）进入除尘器的粒子立刻达到饱和荷电；3）忽略电风、粒子返流等的影响。3、分级除尘效率方程式第六章环境工程学主目录本篇目录设：电场中气体和粒子流速均为v（m/s），气体流量为Q（m3/s），气流方向每单位长度的集尘极板面积为a（m2/m），总集尘板面积为A（m2），电场长度为L（m），气流方向的横断面积为F（m2），粒径为dpi的粒子驱进速度为（m/s）分级效率公式：iw)exp(1iiQAwh=第六章环境工程学主目录本篇目录4、有效驱进速度与总捕集效率公式将某种结构型式的电除尘器在一定运行条件下捕集一定种类粉尘达到的总捕集效率值，代入多依奇方程中反算出相应的驱进速度，并称为有效驱进速度。按有效驱进速度表达的总捕集效率方程称为多依奇—安德森（Deutsh-Anderson）方程，即=eQAwhexp1第六章环境工程学主目录本篇目录粉尘比电阻：电除尘器运行最适宜的粉尘比电阻范围为104~2×1010Ω·cm。过高或过低，除尘效率都降低。电晕放电：产生电子、离子多，效率高。电场强度越高，除尘效率越高。电场风速越小，除尘效率越高。气流分布不均匀，除尘效率下降。清灰效果5、影响电除尘器除尘效率的主要因素第六章环境工程学主目录本篇目录1、所需原始资料，主要包括以下数据：1）含尘气体的流量、组成、温度、湿度、露点和压力；2）粉尘的组成、粒径分布、密度、比电阻、安息角、粘性及回收价值等；3）粉尘的初始浓度和排放要求（浓度或排放速率）。四、电除尘器的选择设计第六章环境工程学主目录本篇目录根据给定的运行条件和要求达到的除尘效率确定电除尘器本体的主要结构和尺寸。有效横断面积，集尘极板总面积，极板和极线的型式、极间距，吊挂及振打清灰方式，气流分布装置，灰斗卸灰和输灰装置，壳体的结构和保温等。2、电除尘器选择设计的内容第六章环境工程学主目录本篇目录第五节袋式除尘器1、滤尘机理袋式除尘器的滤尘机制包括筛分、惯性碰撞、拦截、扩散和静电吸引等作用。筛分作用是袋式除尘器的主要滤尘机制之一。当粉尘粒径大于滤料中纤维间孔隙或滤料上沉积的尘粒间的孔隙时，粉尘即被筛滤下来。通常的织物滤布，纤维间的孔隙远大于粉尘粒径，约为20