第三章 大气环境-颗粒污染物控制

主要缺点
对捕集小于5微米颗粒的效率不高。
适用性
一般作预除尘用，用来捕集5-15微米以上的尘粒，除尘效 率可达80%左右。
四、静电除尘器
静电除尘器是使含尘气体通过高压电场， 在电场力的作用下，粉尘沉积于电极上，使尘粒从气体中分离出来的一种 除尘设备。静电力直接作用在尘粒上，而不是作用在气流上。
在一系列平行的集尘电极板 构成的通道之间设置放电电极。 两极板之间的通道宽度通常为 200~400mm，通道数可以为几 个、几十个或上百个，高度为 2~12m。
按荷电方 式和放电 空间布置
一段式：颗粒荷电和放电在同一个电场中进行。
现在工业上一般都采用这种型式。
二段式：颗粒在第一段荷电，在第二段放电沉积。
沿线全长放电
尖端放电
易于清灰、简单， 但尘粒二次飞扬严 重、刚度较差。
有利于尘粒沉积，二次 飞扬少且有足够的高度， 应用较多。
静电除尘器的分类
圆管型
按集尘器的型式分
平板型
在金属圆管的中心放置电极， 圆管内壁为收尘表面。管径一般 为150~300mm，长2~5m。 由于单管处理的烟气量很小， 经常使用多管并列设置。
颗粒污染物控制
重力沉降室
机械除尘器 静电除尘器 过滤式除尘器 湿式除尘器
惯性除尘器 旋风除尘器 袋式除尘器 颗粒层除尘器
一、重力沉降室 除尘机理
提高捕集效率可用以下三种措施：
气体进入沉降室时，由于气体流动通道面积突然增大， （1）降低室内气流速度； 气体流速迅速下降，粉尘便借本身重力作用，逐渐沉落， （2）降低沉降室的高度； 最后落入下面的集灰斗中，经输送机械送出。
特点
（3）增大沉降室长度。
重力沉降室结构简单，造价低，便于维护管理，压力损失 小（50-100Pa），而且可以处理高温气体。
主要缺点
沉降效率低（40%-70%），一般只能除去50微米以上的大 颗粒，不宜捕集20微米以下的尘粒。
适用性
主要用于高效除尘装置的前级除尘器（预处理），用于净 化密度大，颗粒粗的粉尘。
袋式除尘器
工作原理
除尘过程
滤料 特性：
过滤效率、容尘量、透气率、耐温性、力学性能（抗拉、 抗弯折、耐磨）、造价
种类：
• 天然纤维滤料：棉纤维、毛织滤料、丝织滤料 • 合成纤维滤料：聚酯（如涤纶、的确良）、聚酰胺 （如尼龙）、芳香族聚酰胺（如芳纶1313、诺梅克斯）
• 无机纤维滤料：玻璃纤维（铝硼硅酸盐玻璃为原料）、 金属纤维（不锈钢，线径8-12微米）
适用性
特别适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体。
湿式除尘机理
•与过滤除尘的主要作用机制相似： （1）通过惯性碰撞、截留，尘粒与液滴或液膜发生接触； （2）微小尘粒通过扩散与液滴接触；
（3）加湿的尘粒相互凝集；
（4）蒸汽凝结，促使尘粒凝集。 对粒径1~5 μm的尘粒（1）起主要作用，对粒径1 μm 以下的 尘粒，后三种机制起主要作用。
体积较大，清灰装置复杂，阻力较高。
湿式除尘器 结构简单，投资低，除尘效率较高，能去除粒径很小 的尘粒，并且在除尘的同时可去除一部分有害气体， 如火电厂烟气脱硫除尘一体化多采用湿式除尘器。 用水量较大，废水和泥浆需二次处理，设备及构筑 物易腐蚀。
电除尘器
适宜处理气量较大、要求除尘效率较高，又有一定 维护管理水平的单位。 优点：除尘效率高、阻力小。 缺点：投资大、设备复杂、占地面积大，对操作、运行、 维护管理水平要求较高。对粉尘的比电阻要求较严格。
• 荷电粒子在电场力的作用下，将朝着与其电性相 反的集尘极移动。
颗粒荷电越多，所处位置的电场强度越大，则迁 移的速度越大。 • 当荷电粒子到达集尘极处，颗粒上的电荷便与集尘 极上电荷中和。从而使粒子恢复中性，此即颗粒的 放电过程。 颗粒的清除 采用振打的方法或其它清灰方式将集尘极板上沉积的 颗粒层强制破坏，并使其落入灰斗，从除尘器中排出。
直入式
蜗壳式
轴流直流式
轴流反旋式
按结构形式分
• 圆筒体
圆筒高度大于圆锥高度，结构简单，压力损失小，处理 气量大，适用于捕集密度和粒度大的颗粒物。
• 长锥体
圆筒较短，圆锥较长。除尘效率提高，但压力损失有所增加。
• 旁通式
排气管插入深度较浅，在筒体中设有灰尘隔室并与锥体相通。 总捕集效率提高，但隔离室易堵塞。要求待处理颗粒物有较 好流动性。
筒体直径、锥体长度、排气管直径
粉尘粒径与密度
粒径大，捕集效率高；密度小，捕集效率低。
气体温度
温度增高，捕集效率降低。
灰斗的气密性
气密性不好，捕集效率显著下降。
旋风除尘器的分类及选型
旋风除尘器的分类
按气体流动状态分
切流返转式旋风除尘器
进入型式
最常用的型式
轴流式旋风除尘器
气流在器 内流动方式
电场荷电：离子在电场力作用下作定向
0.2µ m<d<0.5µ m 时，两者均起作用。 扩散荷电 ： 离子由于无规则热运动而与 尘粒碰撞，并黏附在颗粒表面 使其荷电。 电子直接撞击颗粒，使粒子荷电。 荷电形式 气体吸附电子而成为负气体离子，此离 子再撞击颗粒而使粒子荷电。
电除尘的主要荷电形式
荷电粒子的迁移和沉积
• 外旋流 • 内旋流 • 上涡流 设计旋风除尘器时应特别注意的两个问题： 上涡流和锥顶区中细颗粒的返回问题.
影响捕集效率的因素
入口风速（或流量）
流量大，捕集效率高，但风速过高又会影响捕集效率的提高.
入口风速一般为12-20m/s，不宜低于10m/s，以防入口管道积灰。
除尘器的结构尺寸
• 重力除尘器 适宜尘粒粒径较大、要求除尘效率较低、又有
足够场地的地方。
• 惯性除尘器
• 旋风除尘器
适宜排气量较小、要求除尘效率较低的地方， 一般可直接装在风管上。
适宜要求除尘效率较低的地方，大量用于 1-20t/h的锅炉烟尘处理。
过滤式除尘器
• 袋式除尘器 适宜于要求除尘效率较高、排气量变化较大的场 合，最适宜处理有回收价值的粒径比较细小的颗 粒物。 投资较大，要求气体进入袋式除尘器的温度不得 超过滤袋材质所允许的温度。 • 颗粒层除尘器 适宜于处理高温含尘气体。它具有耐腐耐磨等特 点，效率较高，可处理比电阻较高的粉尘。当气 体温度和气量变化较大时，也能适应。
利用洗涤液（一般为水）与含尘气体充分接触，将尘粒洗 涤下来而使气体净化。有效去除粒度在0.1~20μm的颗粒。
特点
除尘效率高，除尘器结构简单，造价低，占地面积小，操作 维修方便。
主要缺点
需对洗涤后的含尘污水、污泥进行处理；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，设备易 受腐蚀，比一般干式除尘器的操作费用要高。
主要用于空调装置。
卧式：气流方向平行于地面，占地面积大，
按气流方向
但操作方便，目前被广泛采用。
立式：气流垂直于地面，通常由下而上，
圆管型电除尘器均采用立式，占地面 积小，捕集细粒易产生再飞扬。
干式：采用机械、电磁、压缩空气等振打清
按清灰 方式
灰，处理温度高达350-450℃，有利于 回收较高价值的颗粒物。
湿式：通过喷淋或溢流水等方式清灰，无粉尘
再飞扬，效率高，同时可净化部分有害气 体如SO2、HF等；其缺点是腐蚀、结垢问题 较严重，增加了含尘污水处理工序。
静电除尘器
特点
消耗的能量很低； 气压损失很小； 可捕集亚微米级粒子； 除尘效率很高； 处理气量大，能连续操作，可用于高温、高压的场合。
适用性
湿式除尘器的结构型式
• 重力喷雾洗涤器（机械喷雾塔） • 旋风洗涤器（离心洗涤器） • 板式洗涤器（泡沫洗涤器） • 贮水式冲击水浴除尘器（自激喷雾洗涤器） • 文丘里洗涤器 • 填料洗涤器 • 机械动力洗涤除尘器
各类除尘器的适用范围
机械式除尘器
造价比较低，维护管理方便，并耐高温，必须回收干尘或 含尘气体遇湿有腐蚀作用时更适宜用这类除尘器。 它对5微米以下的微粒去除效率不高，当待含尘浓度很高时， 可作预处理除尘器。
• 扩散式
具有倒锥体，锥底设有反射屏。除尘效率较高，结构简单， 易加工，投资低，压损中等，特别适用于捕集5-10微米以下 的颗粒。
旋风除尘器 特点
旋风除尘器结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便， 压力损失中等、动力消耗不大，可用各种材料制造，能用于 高温、高压及有腐蚀性气体，并可直接回收干颗粒物。
沉降室的主要结构形式
二、惯性除尘器 除尘机理
惯性碰撞和拦截。
和颗粒物粒径、气流速度有关
惯性力、离心力、重力
惯性除尘器的种类和结构
碰撞式
反转式
惯性除尘器的应用
惯性除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性 粉尘时具有较高的除尘效率，对黏结性和纤维性粉尘，则 因宜堵塞而不宜采用。 由于惯性除尘器的净化效率不高，一般只用于多级除
• 截留：粒径较小的粒子跟随气体扰流，若尘粒中心离捕集物
的距离 不超过颗粒半径，颗粒与捕集物接触而被截留
• 扩散沉降：更小的粒子（ d<0.1微米）在气体分子的撞击下脱离
流线，向气体分子一样做布朗运动，这种无规则热运动，在捕集 物附近，尘粒与捕集物碰撞而被捕集。
• 另外，重力沉降和静电效应等捕集机理在一定条件下也 会起到重要的作用。
静电除尘器的结构及分类 静电除尘器的结构
• 电晕电极
• 集尘电极
℃
要求起始晕电压低，电晕电流 大，机械强度高。
要求易于尘粒的沉积，避免尘 粒二次飞扬，便于清灰，具有 足够的刚度和强度。 清灰的主要方式有机械振打、电磁 振打、刮板清灰、水膜清灰等。
• 清灰装置 • 气流分布装置 • 灰斗
要求能使气流分布均匀，气压 损失小。
尘中的第一级除尘，捕集10-20微米以上的粗尘粒。压力
损失一般为100-1000Pa。
三、旋风除尘器
使含尘气体做旋转运动，利用旋转的含 尘气流所产生的离心力，将颗粒污染物从气体中分离出来。
旋风除尘器的工作原理
旋风除尘器内的气流运动
普通旋风除尘器的组成部分
进气管、筒体、锥体、排气管
气流运动
静电除尘器的基本原理
四个过程：
气体电离
粒子荷电 荷电粒子的 迁移与沉积 颗粒的清除
气体电离
(1) 随着电压的增加，气体中的自由电子 被加速。 (2) 自由电子通过碰撞使其他气体分子的外 圈电子碰撞出来，使其电离，形成正离子 和新自由电子。
(3) 电子雪崩
粒子荷电
d>0.5µ m时，电场荷电为主； 运动，并与粒子碰撞并附着于 两种荷电过程 颗粒表面而使粒子荷电。 d<0.2µ m时，扩散荷电为主；
袋式除尘器的结构形式
按滤袋形状
扁 袋 圆 袋
按含尘气流进入滤袋的方向
内滤式 外滤式
按进气方式的不同
上进式 下进式
按清灰方式
机械振动清灰 逆气流清灰 吹灰圈清灰 脉冲清灰
颗粒层除尘器
利用砂、砾石、炉渣、焦炭粒、金属屑等颗粒状物料作为填料 层的过滤设备，其除尘机理和袋式除尘器相似，主要靠惯性、 截留和扩散作用等，使粉尘附着于干颗粒层滤料表面上。它既 可用于捕集固态颗粒物，也可用来捕集液态颗粒物。
过滤式除尘器
特点
除尘效率高（99.9%以上）； 适应性强； 操作弹性大； 结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理。
主要缺点
其应用受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制。
不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒，特别是烟气温度不能 低于露点温度。
应用wenku.baidu.com
主要在工业尾气的除尘方面应用较广。
六、湿式除尘器
广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。
主要缺点
设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，不易实现对高 比电阻粉尘的捕集（最适宜比电阻为104~5×1010Ω· cm）。
五、过滤式除尘器
利用棉、毛或人造纤维等滤布捕集尘粒的装置。
除尘机理
• 惯性碰撞：随粉尘粒径和气流速度的增大而增强（d>1微米）