大气污染控制工程 第三章 除尘技术及装置

第 三 章 除 尘 技 术 及 装 置 本 章 要 点 一 .除 尘 技 术 基 础 1b p p 23pv pa n dS n d 3 2( / )w p p paS nd nd 100% ww dmw m m 容 积 导 电 表 面 导 电 Vj 1/24 pA Ad 投 影 径 长 径 短 径定 向 粒 径 dF 定 向 面 积 等 分 径 dM 几 何 当 量 径 等 投 影 面 积 径 dA: 等 体 积 径 dV 1/ 36 pV Vd 等 表 面 积 径 dS 1 / 2ps Sd 体 积 表 面 积 平 均 径 6 p e pVd S物 理 当 量 径 空 气 动 力 直 径 da斯 托 克 斯 直 径 /沉 降 直 径 dst筛 分 粒 径 ： 20m 12mm。 n 空 气 动 力 直 径 da 指 与 被 测 粒 子 在 空 气 中 的 终 端 沉 降 速 度 相 同 、密 度 为 1(g/cm3)的 球 的 直 径 ， 其 单 位 用 m(g/cm3)1/2。n 斯 托 克 斯 直 径 /沉 降 直 径 dst18( ) pst P ud g g l s v sl vs md d d d d d d 0 100%mD m 100%D PDf d Pd Df d d max maxP Pd d Pd dR D f d min minP Pd d Pd dD D f d 1D R 众 径中 位 径 22100( ) exp 22 P PP d df d 22ln ln100ln expln 2 2 lnP gP g gd df d 1/ 215.87%84.13%Pg Pd Rd R 250 50 exp(3ln )gd d 250 50 exp(0.5ln )gd d 50d 50d50d 50d 2 1 50 exp(0.5ln )gd d 250 exp(ln )s gd d 250 exp(1.5ln )v gd d 2 50 exp(2.5ln )vs gd d )ln5.0exp( 25050 gdd 19.28.9 5.21%87.15( ）Dd dp gg 4.3)19.2ln3exp( 5.21250 d 62.4)19.2ln5.0exp(40.3 21 d 50( ) 100exp 0.693 npp dR d d 100% (1 ) 100%c oT i iS SS S (1 ) 100%o oT i iC QCQ (1 ) 100%oN oN T iN iNC QC Q (1 ) 100%oNT iNC kC 换 算 成 标 准 态漏 风 情 况 1 21 (1 )(1 ) (1 ) 100%T n 1 2 iSd 1 0 0 % cd iSS oS pd 100% 100% 1o i cd di iS S SP S S ( )1nT d i d ii R iR 22g uP 二 .机 械 式 除 尘 器水 平 气 流 沉 降 室 垂 直 气 流 沉 降 室 （ a） 屋 顶 式 沉 降 室 扩 大 烟 管 式 沉 降 室 带 有 锥 型 导 流 器 的 扩 大 烟 管 式 沉 降 室 水 平 气 流 沉 降 室 的 主 要 设 计 计 算 Q 、 v L H vLt /puHt /0 0tt 要 使 粒 径 为 dp(m)的 尘 粒 在 沉 降 室 中 全 部 沉 降 下 来 ， 必 须 保 证 即 puHvL / / pL Hv u 2 18p p gp gd gu HvQB / min 18 gp gHvd gL 2 18i p gi gd gLHv gL Hvd pg 18min p g因 为 id i这 种 沉 降 室 对 各 种 不 同 粒 径 尘 粒 (m)的 分 级 除 尘 效 率 按 下 式 求 得 由 上 式 可 见 ， 要 提 高 沉 降 室 的 捕 集 效 率 ， 可 从 三 个 方 面 入 手 ： (1)降 低 室 内气 体 流 速 v； (2)降 低 沉 降 室 高 度 H； (3)增 加 沉 降 室 长 度 L。 2 118i p gi gd gL nHv min 18 1gp g Hvd gL n 由 上 分 析 得 知 ， 多 层 沉 降 室 的 分 级 效 率 比 单 层 沉 降室 的 效 率 高 （ n+1） 倍 ， 而 能 捕 集 的 最 小 粒 径 比 单层 沉 降 室 小 倍 )1(1 n沉 降 室 分 层 越 多 ， 除 尘 效 果 就 越 好 ， 但 必 须 使 各 层 隔 板间 气 流 分 布 均 匀 。 同 时 ， 分 层 越 多 ， 清 理 集 灰 也 越 困 难 。 0428.0102418 81.92100)1030(1818 52622 gppg gppp gdgdu 8.80428.0/25.05.1/ puHvL 34.20428.0/25.04.0/ puHvL 0.225.0)13(4.03600 2800)1(/ vnHQB 55min 1086.2)13(5.281.92100 25.06.1105.218118 ngLHvd gp g 7004/28004/ Qq 2.惯 性 除 尘 器 冲 击 式 结 构 反 转 式 结 构 弯 管 型 百 叶 窗 型 多 层 隔 板 塔 型 弯 管 型 百 叶 窗 型 多 层 隔 板 塔 型 3.旋 风 除 尘 器旋 风 除 尘 器 是 使 含 尘 气 体 作 旋 转 运 动 ， 利用 离 心 力 作 用 将 尘 粒 从 气 流 中 分 离 并 捕 集下 来 的 装 置 。 它 历 史 悠 久 、 应 用 广 泛 、 型式 繁 多 、 结 构 简 单 、 没 有 运 动 部 件 、 造 价便 宜 、 维 护 管 理 方 便 ， 除 尘 效 率 一 般 达 85 左 右 ， 高 效 的 旋 风 除 尘 器 除 尘 效 率 可 达90 左 右 。 逆 转 型 结 构 单 管 多 管 组 合 式 入 口 流 向 轴 向 入 口 逆 转 型 正 交 型 切 向 入 口 直 入 型 蜗 壳 型 22g vP 分 割 直 径 1/250 92 ( )gc p g ebd N v hHLNe 2/ 0.5250 10.596(0.7) n ngc ng i dd vh D 根 据 假 想 圆 筒 理 论 3.014.0 )283/)(669.01(1 TDn 池 森 龟 鹤 5.050 03.5 DdvhAd iP gc 旋 风 除 尘 器 的 效 率 12 23(1 )1 exp 2 nii G Q nD 3.014.0 )283/)(669.01(1 TDn g uppi 18 Cd )55.0exp(40.0257.121 ppu ddC ugg 499.0 MRTu 8则 除 尘 器 的 总 效 率 为 iim 收 集 设 计 资料 除 尘 器 型 式 的 选择计 算 法 经 验 法 确 定 结 构 型 式 总 除 尘 效 率 定 型 压 损确 定 结 构 型 式入 口 速 度 v 入 口 面 积 定 型 经 验 法 51008.2 g 65.052/150 1092.515417002 12.01008.29)(2 9 vNbd egp gc 633.0)283/293)(7.0669.01(1)283/)(669.01(1 3.014.03.014.0 TDn m Ddvhd nn ig nc 6 1633.0 633.05.05633.0215.0250 1063.2 7.0 42.081.22.152000 10815.17.0596.0)7.0(596.0 m DdvhAd iP gc 6 5.055.050 1024.4 7.081.22.152000 42.00882.010815.103.503.5 三 .湿 式 除 尘 器 按 能 耗 低 能 耗高 能 耗 喷 雾 除 尘 器 水 膜 除 尘 器 文 丘 里 除 尘 器 按 净 化 机 理 重 力 喷 雾 除 尘 器旋 风 水 膜 除 尘 器贮 水 式 冲 击 水 浴 除 尘 器板 式 塔 除 尘 器填 料 塔 除 尘 器文 丘 里 除 尘 器机 械 动 力 洗 涤 除 尘 器 主 要 的 湿 式 除 尘 器 的 性 能 和 操 作 范 围除 尘 器 名 称 气 体 流 速(m/s) 液 气 比(l/m3) 压 力 损 失(Pa) 分 割 直 径( m)旋 风 水 膜 除 尘 器文 丘 里 除 尘 器喷 淋 除 尘 器自 激 喷 雾 除 尘 器 填 料 塔 除 尘 器冲 击 式 除 尘 器 15 4560 900.1 210 200.5 110 20 0.5 1.50.3 1.52 30.07 0.152 310 50 500 15005000 20000100 300800 20001000 2500 0 150 1.00.13.03.01.00.2 29p p r ug Ld u CSt D pR LdK D tE13600 Lt g L g L gQE E E P P Q 1 exp( ) 1 exp( ) OG tN E 1 exp( )Bd d aP Ad 1/2a g p ud d C 00 0m dPP d mm 1/250 50( )a c p ud d C 70 1050 ag dd 50ad3000p3g %2P 2B%2P 09.0/ gac dd9.01009.009.0 gac dd 2/1)( upacc Cdd 45.0)36.13( 9.0)( 2/12/1 up acc Cdd 52.0cd48.0cd 36.1uC i o p g yP P P P P P 222 2 1g g L Lp g Lu uP 麻 石 水 膜 除 尘 器 主 要 性 能 参 数 表 型 号 烟 气 量 (m3/h) 质 量 (t) 进 口 烟 气 速 度 (m/s)15 18 20 22MCLS1.30MCLS1.60MCLS1.75 MCLS1.85MCLS2.50MCLS3.10MCLS4.00 2320027200295003780075600104000108000 2780032600345004530091000125000126000 3090036300394005040010100138700144000 34000395004340055600111000158000 33.341.547.3243.7阻 力 (Pa) 579 843 1030 1246 麻 石 水 膜 除 尘 器 的 结 构 图 76 78 文 丘 里 除 尘 器 调 径 文 氏 管 预 雾 化不 预 雾 化 供 水 方 式 径 向 内 喷 径 向 外 喷 轴 向 喷 雾 溢 流 供 水 文 丘 里 除 尘 器 的 设 计 与 计 算 文 丘 里 除 尘 器 的 设 计 与 计 算 1 13 6 0 0tQF u 2 23 6 0 0tQF u 文 丘 里 除 尘 器 的 设 计 与 计 算 0 03 6 0 0tQF u 1 0 11 2 2D DL c tg 2 0 22 2 2D DL ctg 文 丘 里 除 尘 器 的 设 计 与 计 算 1 0 11 2 2a a aL ctg 1 0 11 2 2b b bL ctg 文 丘 里 除 尘 器 的 设 计 与 计 算 2 0 22 2 2a a aL ctg 2 0 22 2 2b b bL ctg 0.133 2 0.780 00.863 ( / )gP F u L G 海 思 开 斯 (Hesketh)经 验 公 式 木 村 典 夫 2020.42 0.79 / 0.36( / ) 2guP LG LG 200.30.033 3.0 ( / ) 2gHTHT uP R L GR 01 21 exp ( , )55L L Lg gQ u D F St fQ 13 2 20 26.1 10exp p L p ut g d f PCP 1.3(1 4525.3 ) 100%P 喷 淋 除 尘 器 喷 淋 除 尘 器粒 径 小粒 径 大 31 exp( )2 L I pg L LQ u HQ D u 31 exp( )2 L Ig LQ HQ D 冲 击 水 浴 除 尘 器 冲 激 式 除 尘 器 除 尘 器 喷 头 冲 激 式 除 尘 器 冲 激 式 除 尘 器 板 式 塔 除 尘 器 四 .电 除 尘 器 四 .电 除 尘 器 电 除 尘 过 程 示 意 图 63 10 ( 0.03 / )cE f a ln /r VE r b a 63 10 0.03 / lnc bV af a a 100 adaEV cc ln例 3 7管 式 电 除 尘 器 的 放 电 极 电 晕 线 半 径 1.0mm， 集 尘 极管 式 直 径 200mm。 除 尘 运 行 工 况 ： 压 力 1.0 105Pa， 温 度为 150 。 试 求 该 管 式 电 除 尘 器 的 起 始 电 晕 场 强 和 起 始 电晕 电 压 。 101 695.0100133.1423 100.1298 5500 PPTT由 式 （ 3 118） ， 当 取 7.0f时 ， 求 得 起 始 电 晕 场 强mV afE c /1012.3 001.0/695.003.0695.0(7.0103)/03.0(103 6 66 由 式 （ 3 120） 得 起 始 电 晕 电 压 为VC=3.12 106 0.001 ln(0.1/0.001)=14.4 103V lnc c dV a E a0.2 m 1 m 电 场 荷 电 扩 散 荷 电 扩 散 荷 电电 场 荷 电 203 2ps d Eq 11 /t sq q t 04 ie N K 0t 104 3.0imA/m,距 离 电 晕 线 0.3r 0.3r cm处 的 电 场 强 度 6102E 6102Ev/m 试 计 算 粒 子 荷 电 时 间 常 数 以 及 荷 电 率 达 到 90 时 所 需 的 荷 电 时 间 。解 ： 首 先 计 算 荷 电 时 间 常 数 。 近 似 取 离 子 的 体 电 荷 密 度 Nei 因 为 ErKi ii 2 ErKi ii 2 i rEi ErKKKNeK iiiii 0000 82444 代 入 数 值 后 得 ， 443.0 s荷 电 率%90/ st qq 时 所 需 荷 电 时 间 为 40.09.01 9.00443.0/1 / st st qq qqt s 20 02 ln 1 8p pp d kT d ue Ntq e kT T s pq q q 3 ug pq E C d 进 口 出 口f dxv c+dcc 0 LCi Coa 107vdtdx AaL )()()( dcdxFdtcdxadm vdtdx iccFvLa 0ln iccFv La 0ln QFv )exp(11 0 QAcci 板 式 电 除 尘 器 bvLexp1圆 管 式 电 除 尘 器 bvL2exp1 109 110 解 ： （ 1） 计 算 粉 尘 的 趋 进 速 度 。 在 给 定 的 条 件 下 空 气 的 粘 度 系 数 Pas .肯 宁 汉 系 数 51082.1 g 17.1uC则 按 式 （ 3 132） 得 205.0101082.13 17.1100000103.03 6515 pg udqEC （ m/s）(2) 按 （ 3 137） 计 算 捕 集 效 率 。集 尘 极 的 表 面 积 89.10.23.0 DLA m2 111 %4.99994.0)205.0075.089.1exp(1)exp(1 QA8.26ic 133.0oc 41016Q40cA1982A m2(二 个 电 场 )。 试 参 考 以 上 数 据 设 计另 一 新 建 130m2烧 结 机 尾 的 电 除 尘 器 ， 要 求 除尘 效 率 工 艺 设 计 给 出 的 总 烟 气 量 %8.99 112 41025Q解 ： （ 1） 根 据 实 测 数 据 计 算 原 电 除 尘 器 的 除 尘 效率 和 有 效 趋 进 速 度 。 由 式 （ 3 141） )exp(11 0 pi QAcc 995.08.26133.011 0 icc 得 6.444.441982 QA (s/m) 119.06.44 )995.01ln(/ )1ln( QAp 所 以除 尘 器 断 面 风 速 为 11.140/4.44/ cAQv m/s (2)设 计 新 的 电 除 尘 器按 要 求 的 效 率 %8.99 和 有 效 趋 进 速 度 113 119.0p 2.52119.0 )998.01ln()1ln( pQA （ s/m）则 所 需 的 集 尘 极 的 总 面 积 为3654702.522.52 QA (m2)若 选 取 系 列 产 品 SHWB60时 ， 则 集 尘 极 总 面 积 为3743m2， 其 有 效 断 面 积 为 63.3m2， 此 时 电 场 风 速 为1.13.63/70/ cAQv （ m） 集 尘 电 极 管 式 电 除 尘 器板 式 电 除 尘 器 含 尘 气 流 流 动 方 式 立 式 电 除 尘 器 卧 式 电 除 尘 器 电 极 在 除 尘 器 内 布 置 单 区 电 除 尘 器 双 区 电 除 尘 器 清 灰 方 式 干 式 电 除 尘 器湿 式 电 除 尘 器 集 尘 电 极 管 式 电 除 尘 器板 式 电 除 尘 器含 尘 气 流 流 动 方 式 立 式 电 除 尘 器卧 式 电 除 尘 器电 极 在 除 尘 器 内 布 置 单 区 电 除 尘 器双 区 电 除 尘 器清 灰 方 式 干 式 电 除 尘 器湿 式 电 除 尘 器 高 压 直 流 电 源 ： 最 佳 火 花 率 50 100次 分 钟 本 体 电 晕 电 极 集 尘 电 极 清 灰 装 置 气 流 分 布 装 置 外 壳 管 式 板 式单 区 双 区 120 121 喷 水 干 式 122 1ln1pQA c QA v( / ) 1n B B 2 1AL n H 2B b 250U B 125 126 127 五 .过 滤 式 除 尘 器滤 料 不 同 袋 式 除 尘 器 颗 粒 层 除 尘 器 空 气 过 滤 器 捕 获 的 位 置 内 部 过 滤 除 尘 器 外 部 过 滤 除 尘 器 各 种 捕 集 机 理 作 用 的 粒 度 范 围序 号 机 理 粒 度 范 围 风 速 增 高 对 机 理 效 率 的影 响1 拦 截 1 m 降 低2 惯 性 碰 撞 1 m 增 高3 扩 散 0.010.5 m 降 低4 静 电 过 滤 层 微 孔 尺 寸 降 低 p pvv 1 oiCC 4 11 exp Dd 1.5( 1)1 exp Dd 1 exp Dg gd Pv F ( 1)1 exp DK d 0 0( )f d d gP P P am v cP c fP P P 滤 袋 截 面 形 状 圆 筒 形 扁 平 形 进 气 口 布 置 上 进 气下 进 气 气 流 通 过 方 向 内 滤 式外 滤 式密 闭 否 密 闭 式 敞 开 式 清 灰 方 式 简 易 清 灰 式 机 械 振 动 清 灰 式 逆 气 流 反 吹 清 灰 式 气 环 反 吹 清 灰 式 脉 冲 喷 吹 清 灰 式 联 合 清 灰 式 137 fuQA 60 min/0.20.1 muf min/32 mu f min/7.020.0 mu f min/42 mu f aAn （ 5） 颗 粒 层 除 尘 器 （ 5） 颗 粒 层 除 尘 器 六 .除 尘 器 应 用除 尘 器 的 分 级 效 率除 尘 器 名 称 全 效 率（ ） 不 同 粒 径 （ m） 时 的 分 级 效 率 （ ）0 5 5 10 10 20 20 44 44 带 挡 板 的 沉 降 室普 通 旋 风 除 尘 器长 锥 体 旋 风 除 尘器喷 淋 塔电 除 尘 器文 丘 里 除 尘 器袋 式 除 尘 器 58.665.384.294.597.099.599.7 7.5124072909999.5 2233799694.599.5100 4357929897100100 808299.510099.5100100 9091100100100100100 六 .除 尘 器 应 用 142 143 144 145 例 题 146 表 1 147 148 84.150 20.6 1.8411.2dg d （ 2） 读 图 1， 得 ： d84.1 20 6m； d50 11 2 m。所 以 几 何 标 准 差 ： 质 量 中 位 直 径 ： d50 =11 2 m 个 数 中 位 直 径 ： 2 2ln ln 3ln ln11.2 3ln 1.3NMD MMD g g NMD=3.67 m算 术 平 均 直 径 ： 25ln ln ln 1.48624.42L gLd MMDd 149 21ln ln ln 2.2329.3sv gsvd M M Dd 150以 净 体 积 表 示 的 比 表 面 积 ：以 堆 积 体 积 表 示 的 比 表 面 积 151 5 2 3 经 测 定 某 城 市 大 气 中 的 飘 尘 的 质 量 粒 径 分 布遵 从 对 数 正 态 分 布 规 律 。 其 中 位 直 径 为 d50 5 7 m， 筛 上 累 积 分 布 R 15 87 时 ， 粒 径 dp 9 0 m。 试 确 定 以 个 数 表 示 时 对 数 正 态 分 布 函 数 的 中 位径 几 何 标 准 差 和 算 术 平 均 直 径 。 152 以 个 数 表 示 的 中 位 直 径 ：算 术 平 均 直 径 153 gsvd 154