1、1第五章第五章 顆粒污染物控制顆粒污染物控制第一節(jié)第一節(jié) 除塵技術基礎除塵技術基礎第二節(jié)第二節(jié) 重力沉降重力沉降第三節(jié)第三節(jié) 旋風除塵旋風除塵第四節(jié)第四節(jié) 靜電除塵靜電除塵2第一節(jié)第一節(jié) 除塵技術基礎除塵技術基礎 一、 粉塵粒徑 二、 粒徑分布 三、 除塵裝置的捕集效率3一、一、 粉塵粒徑粉塵粒徑降塵降塵：10m, 具有明顯的沉降運動，在空氣中具有明顯的沉降運動，在空氣中停留時間很短的粉塵。停留時間很短的粉塵。飄塵飄塵：10m, 沒有明顯的沉降運動，在空氣中沒有明顯的沉降運動，在空氣中停留時間很長的粉塵。停留時間很長的粉塵。粒徑是表征粉塵粒子大小的一個代表性粒徑是表征粉塵粒子大小的一個代表性尺

2、寸。尺寸。41. 單一粒徑單一粒徑表征單個粒子的大小的特征量。表征單個粒子的大小的特征量。A、按粒子的幾何性質(zhì)來直接測量和、按粒子的幾何性質(zhì)來直接測量和定義的粒徑。定義的粒徑。B、按粒子的某種物理性質(zhì)來間接測、按粒子的某種物理性質(zhì)來間接測量和定義的粒徑。量和定義的粒徑。(1) 篩分粒徑篩分粒徑用篩分法測定時，粒子能通過的最小用篩分法測定時，粒子能通過的最小方孔的寬度。方孔的寬度。5(2) 沉降粒徑沉降粒徑ds與被測粒子密度相同，終末沉降速度相與被測粒子密度相同，終末沉降速度相等的球的直徑。等的球的直徑。終末沉降速度終末沉降速度VsVs：粒子在重：粒子在重力場中沉降時，作用于粒子上的合力為零時，

3、力場中沉降時，作用于粒子上的合力為零時，粒子的沉降速度。粒子的沉降速度。在層流區(qū)內(nèi)，RepFD，粒子在離心力推，粒子在離心力推動下移向外壁而被捕集；如果動下移向外壁而被捕集；如果FcFD，粒子在向，粒子在向心氣流的帶動下進入內(nèi)渦旋，最后由排氣管排出；心氣流的帶動下進入內(nèi)渦旋，最后由排氣管排出；如果如果Fc=FD，作用在塵粒上的外力之和等于零，作用在塵粒上的外力之和等于零，粒子在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)。實際上由于各種隨粒子在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)。實際上由于各種隨機因素的影響，處于這種平衡狀態(tài)的塵粒有機因素的影響，處于這種平衡狀態(tài)的塵粒有50%的可能性進入內(nèi)渦旋，也有的可能性進入內(nèi)渦旋，也有50%的可能

4、性移向外的可能性移向外壁，它的除塵效率為壁，它的除塵效率為50%。此時的粒徑即為除塵。此時的粒徑即為除塵器的分割直徑，用器的分割直徑，用dc表示。因為表示。因為Fc=FD，對于球，對于球形粒子，由斯托克斯定律得到：形粒子，由斯托克斯定律得到：34d dc c愈小，說明除塵效率越高，性能愈好。愈小，說明除塵效率越高，性能愈好。d dc c確定后，可根據(jù)雷思確定后，可根據(jù)雷思利希特模式計算其他粒利希特模式計算其他粒子的分級效率：子的分級效率：116931.0exp1ncpidd2/120018Tprcvrvd3522)/(1)/(cpicpiidddd36(三三)影響捕集效率的因素影響捕集效率的因

5、素 入口風速入口風速(或流量或流量) 除塵器的結構尺寸除塵器的結構尺寸 粉塵粒徑與密度粉塵粒徑與密度 氣體溫度氣體溫度 灰斗的氣密性灰斗的氣密性37三、旋風除塵器的分類及選型1.按氣體流動狀況分 可分為切流返轉(zhuǎn)式和軸流式兩種382.按結構形式分按結構形式分 可分為圓筒體可分為圓筒體,長錐體長錐體,旁通式旁通式和擴散式等和擴散式等 圓筒體圓筒體:它是用得很早的一種旋風除它是用得很早的一種旋風除塵器塵器,其圓筒高度大于圓錐高度其圓筒高度大于圓錐高度,結構結構簡單簡單,壓力損失小壓力損失小,處理氣量大處理氣量大,適用適用于捕集密度和粒度大的顆粒物于捕集密度和粒度大的顆粒物. 長錐體長錐體:它的特點是

6、圓筒較短它的特點是圓筒較短,圓錐較圓錐較長長. 旁通式旁通式:它的特點是排氣管插自主深它的特點是排氣管插自主深度較淺度較淺,在圓筒體中設有灰塵隔室并在圓筒體中設有灰塵隔室并與錐體連通與錐體連通. 擴散式擴散式:它具有倒形錐體它具有倒形錐體,錐底設有反錐底設有反射屏射屏.39(二二)旋風旋風除塵器的除塵器的設計選型設計選型 根據(jù)含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征及根據(jù)含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征及除塵要求、允許的阻力和制造條件，合理選擇旋除塵要求、允許的阻力和制造條件，合理選擇旋風除塵器的型式風除塵器的型式 根據(jù)使用時允許的壓力降確定進口氣速根據(jù)使用時允許的壓力降確定進口氣速v v1 1若

7、沒有提供允許的壓力損失數(shù)據(jù)，一般取進口氣速為若沒有提供允許的壓力損失數(shù)據(jù)，一般取進口氣速為12-12-25m/s25m/s確定旋風除塵器的進口截面確定旋風除塵器的進口截面A A、入口寬度、入口寬度b b和高度和高度h h確定各部分幾何尺寸，由進口截面積確定各部分幾何尺寸，由進口截面積A A和入口寬度和入口寬度b b及高度及高度h h定出各部分的幾何尺寸定出各部分的幾何尺寸40四、旋風除塵器的設計四、旋風除塵器的設計旋風除塵器各部分尺寸比例旋風除塵器各部分尺寸比例 筒體直徑筒體直徑D 入口尺寸入口尺寸 排氣管排氣管 筒體與錐體長度筒體與錐體長度 圓錐角圓錐角 排塵口直徑排塵口直徑c41第四節(jié)第四

8、節(jié) 靜電除塵靜電除塵一、靜電除塵的基本原理二、靜電除塵器分類及結構三、靜電除塵器的效率四、靜電除塵器的設計42一、一、 靜電除塵的基本原理靜電除塵的基本原理 靜電除塵器靜電除塵器是利用是利用靜電力靜電力從氣流中分離從氣流中分離懸浮粒子（塵粒或液滴）的裝置，懸浮粒子（塵粒或液滴）的裝置， 與其他除塵器的與其他除塵器的根本區(qū)別根本區(qū)別在于：在于： 除塵過程的除塵過程的分離力（主要是靜電力）直接分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上，而不是作用在整個氣流上，因此電除塵器具有分離粒子能耗低、氣流阻因此電除塵器具有分離粒子能耗低、氣流阻力小的特點。力小的特點。由于作用

9、在粒子上的靜電力相對較大，所以電由于作用在粒子上的靜電力相對較大，所以電除塵器也能有效地捕集除塵器也能有效地捕集亞微米級粒子亞微米級粒子。電除。電除塵器還具有塵器還具有處理氣流量大，能連續(xù)操作，可處理氣流量大，能連續(xù)操作，可在高溫或腐蝕性條件下工作在高溫或腐蝕性條件下工作等優(yōu)點。等優(yōu)點。 43一、一、 靜電除塵的基本原理靜電除塵的基本原理除塵效率一般可大于除塵效率一般可大于99%，對微小塵粒也有足，對微小塵粒也有足夠的捕集效率。處理量大，能連續(xù)操作，可夠的捕集效率。處理量大，能連續(xù)操作，可用于高溫、高壓，廣泛應用于用于高溫、高壓，廣泛應用于冶金、化工、冶金、化工、能源、材料、紡織等工業(yè)部門能源

10、、材料、紡織等工業(yè)部門。但靜電除塵器設備龐大，占地面積大，一次性但靜電除塵器設備龐大，占地面積大，一次性投資費用高，應用范圍受粉塵比電阻限制，投資費用高，應用范圍受粉塵比電阻限制，難以適應操作條件的變化，此外對制造、安難以適應操作條件的變化，此外對制造、安裝質(zhì)量要求高。裝質(zhì)量要求高。 44一、靜電除塵的基本原理45在兩個曲率半徑相差較大的金屬陽極和陰極上，在兩個曲率半徑相差較大的金屬陽極和陰極上，通以高壓直流電，維持一個足以使氣體電離的通以高壓直流電，維持一個足以使氣體電離的靜電場。含塵氣體在電暈極周圍強電場作用下靜電場。含塵氣體在電暈極周圍強電場作用下發(fā)生電離，形成氣體離子和電子使粒子荷電。

11、發(fā)生電離，形成氣體離子和電子使粒子荷電。荷電粒子在電場力作用下向集塵極運動并在集荷電粒子在電場力作用下向集塵極運動并在集塵極上沉積，從而達到粉塵和氣體分離的目的。塵極上沉積，從而達到粉塵和氣體分離的目的。當集塵極上粉塵達到一定厚度時，借助振打機當集塵極上粉塵達到一定厚度時，借助振打機構使粉塵落入下部灰斗。構使粉塵落入下部灰斗?？梢?，電除塵器的可見，電除塵器的工作原理工作原理包括包括電暈放電、氣電暈放電、氣體電離、粒子荷電、荷電粒子的遷移和捕集，體電離、粒子荷電、荷電粒子的遷移和捕集，以及清灰以及清灰等過程。等過程。一、靜電除塵的基本原理一、靜電除塵的基本原理463.氣體電離和粒子荷電氣體電離和

12、粒子荷電 通常氣體中只含有極其微量的自由電子和氣體離子，可視為絕緣體。在電除塵器中，當兩電極之間的電壓達到一定值時，兩電極間的氣體將發(fā)生電離由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗顟B(tài)，即產(chǎn)生氣體電離或電擊穿。（1）粒子荷電）粒子荷電 粒子荷電是一種不完全的電擊穿，只是在放電極周圍很薄的一氣層中出現(xiàn)電擊穿，兩電極間的電流很小。而火花放電則是在放電極到收塵極之間有多條火花電擊穿，傳導電流較大。4748abab段段: :氣體導電僅借助于氣體中原有少量自由電子，電流隨氣體導電僅借助于氣體中原有少量自由電子，電流隨電壓升高而增大，但電流的絕對值不高。電壓升高而增大，但電流的絕對值不高。bcbc段段：電壓由：電壓由bb升到

13、升到cc，極間導電電流幾乎沒有變化，說，極間導電電流幾乎沒有變化，說明沒有新電離出的電子和離子參與導電，增加的電壓主要是明沒有新電離出的電子和離子參與導電，增加的電壓主要是提高了原有自由電子的動能。提高了原有自由電子的動能。cdcd段段：當電壓升高到：當電壓升高到cc點時，由于氣體中的電子已獲得足點時，由于氣體中的電子已獲得足夠的動能，足以使與之碰撞的氣體中性分子發(fā)生電離，產(chǎn)生夠的動能，足以使與之碰撞的氣體中性分子發(fā)生電離，產(chǎn)生新的電子和陽離子。失去能量的電子可與其他中性氣體分子新的電子和陽離子。失去能量的電子可與其他中性氣體分子結合成為陰離子。新的電子和離子參與導電。當電子在電場結合成為陰離

14、子。新的電子和離子參與導電。當電子在電場中獲得足夠大的動能后，又與其他中性氣體碰撞使其電離。中獲得足夠大的動能后，又與其他中性氣體碰撞使其電離。新產(chǎn)生的電子數(shù)和離子數(shù)像新產(chǎn)生的電子數(shù)和離子數(shù)像“雪崩雪崩”似地按等比級數(shù)增加。似地按等比級數(shù)增加。這就是所謂的氣體電離中的電子雪崩，此時在放電電極周圍這就是所謂的氣體電離中的電子雪崩，此時在放電電極周圍的電離區(qū)，可以看見淡藍色的光點或光環(huán)，也能聽見咝咝聲的電離區(qū)，可以看見淡藍色的光點或光環(huán)，也能聽見咝咝聲和噼啪的爆裂聲，這一現(xiàn)象稱為電暈放電。和噼啪的爆裂聲，這一現(xiàn)象稱為電暈放電。49505152（2）粒子荷電534、荷電粒子的遷移和沉積荷電粒子在電場

15、力的作用下,將朝著與其電性相反的集塵極移動。顆粒荷電愈多,所處位置的電場強度愈大,則遷移的速度愈大.當荷 電粒到達集塵極處,顆粒上的電荷中和,從而使顆粒恢復中性,此即顆粒的放電過程。在集塵電極表面堆積的荷電顆粒層厚了,就排斥新來的荷電顆粒,使它們不能在集塵極放電,于是集塵就停止.如荷電顆粒層過厚,則在庥塵極的顆粒層中,形成的電壓梯度過大,就會造成顆粒層空隙中的氣體電離,即產(chǎn)生電暈放電,稱之為反電暈。這樣形成的自由電子和離子被吸向集塵電極,而顆粒帶著與集塵極電極電性相同的電荷而向電暈極運動,使除塵效率大為降低。545、顆粒的清除氣流中的顆粒在集塵極上連續(xù)沉積氣流中的顆粒在集塵極上連續(xù)沉積,極板上

16、的顆粒極板上的顆粒層厚度就不斷增大層厚度就不斷增大,最靠近集塵極的顆粒已把大部最靠近集塵極的顆粒已把大部分電荷傳導給極板分電荷傳導給極板,因而使集塵極與這些顆粒之間因而使集塵極與這些顆粒之間的靜電引力減弱的靜電引力減弱,顆粒將有脫離極板的趨勢。但是顆粒將有脫離極板的趨勢。但是由于顆粒層電阻的存在由于顆粒層電阻的存在,靠近顆粒層外表面的顆?？拷w粒層外表面的顆粒沒有失去其電荷沒有失去其電荷,它們與極板產(chǎn)生的靜電力足以使它們與極板產(chǎn)生的靜電力足以使靠極板的非荷電顆粒被靠極板的非荷電顆粒被”壓壓”在極板上在極板上.因此因此,必必須用振打的方法或其他清灰的方式將這些顆粒層須用振打的方法或其他清灰的方式

17、將這些顆粒層顆粒強制破壞顆粒強制破壞,并使其落入灰斗并使其落入灰斗,從除塵器中排出。從除塵器中排出。55二、靜電除塵器分類及結構二、靜電除塵器分類及結構 1.按集塵器的形式分按集塵器的形式分 圓管型和平板型電圓管型和平板型電除塵器除塵器 2.按荷電和放電空間布置分按荷電和放電空間布置分 一段式和二一段式和二段式電除塵器段式電除塵器 3.按氣流方向分按氣流方向分 分臥式和立式兩種分臥式和立式兩種 4.按清灰方式分按清灰方式分 分為干式和濕式兩種分為干式和濕式兩種( (一一) )靜電靜電除除塵塵器分器分類類(二)電除塵器的結構1.電暈電極電暈電極2.集塵電極塵電極3.清清灰電極電極4.氣氣流分布裝

18、置565758按荷電和放電空間布置分類593.按氣流流動方式分類按氣流流動方式分類（1 1）立式）立式電電除除塵塵器器一般管式一般管式電電除除塵塵器器為為立式立式電電除除塵塵器，含器，含塵氣塵氣流流自下而上流自下而上流過過。立式。立式電電除除塵塵器占地面器占地面積積小，捕小，捕集效率高。集效率高。（2 2）臥臥式式電電除除塵塵器器含含塵氣塵氣流沿水平方向流流沿水平方向流過過完成除完成除塵過塵過程的程的電電除除塵塵器器稱為臥稱為臥式式電電除除塵塵器，又可分器，又可分為電場為電場供供電電，容易容易實現(xiàn)對實現(xiàn)對不同粒不同粒徑徑粉粉塵塵的分離，有利于提高的分離，有利于提高總總除除塵塵效率。安裝高度比立式低，操作和效率。安裝高度比立式低，操作和維維修修方便。方便。60 61三、靜電除塵器的效率(一)顆粒的驅(qū)動速度 qE(電場作用在荷電粉塵粒子上的靜電力）= 3dp (粉塵粒子向集塵極遷移時受到的介質(zhì)阻力