大气污染控制工程第

第 六 章 除 尘 装 置讲 授 人 彭 艳 3 湿 式 除 尘 器n 一 、 概 述n 原 理 P199 n 可 以 有 效 地 除 去 直 径 为 0.1 20m的 液 态 或 固 态 粒 子 ，亦 能 脱 除 气 态 污 染 物 n 高 能 和 低 能 湿 式 除 尘 器 q 低 能 湿 式 除 尘 器 eg.喷 雾 塔 、 旋 风 洗 涤 器q 高 能 湿 式 除 尘 器 eg.文 丘 里 洗 涤 器 二 、 喷 雾 塔 洗 涤 器 假 定q 所 有 液 滴 具 有 相 同直 径q 液 滴 进 入 洗 涤 器 后立 刻 以 终 末 速 度 沉降 q 液 滴 在 断 面 上 分 布均 匀 、 无 聚 结 现 象 含 尘 气 体 清 洁 气 体循 环 水含 尘 水 二 、 喷 雾 塔 洗 涤 器 喷 雾 塔 结 构 简 单 、 压 力 损 失 小 ， 操 作稳 定 ， 经 常 与 高 效 洗 涤 器 联 用 捕 集 粒 径 较大 的 粉 尘n 严 格 控 制 喷 雾 的 过 程 ， 保 证 液 滴 大 小 均 匀 ，对 有 效 的 操 作 是 很 有 必 要 湿 式 除 尘 器 湿 式 除 尘 器 板 式 塔 填 料 塔 三 、 旋 风 洗 涤 器n 干 式 旋 风 分 离 器 内 部 以 环 形 方式 安 装 一 排 喷 嘴 ， 就 构 成 一 种最 简 单 的 旋 风 洗 涤 器n 喷 雾 作 用 发 生 在 外 涡 旋 区 ， 并捕 集 尘 粒 ， 携 带 尘 粒 的 液 滴 被甩 向 旋 风 洗 涤 器 的 湿 壁 上 ， 然后 沿 壁 面 沉 落 到 器 底 n 在 出 口 处 通 常 需 要 安 装 除 雾 器 四 、 旋 风 水 膜 除 尘 器 n 喷 雾 沿 切 向 喷 向 筒 壁 ，使 壁 面 形 成 一 层 很 薄 的不 断 下 流 的 水 膜n 含 尘 气 流 由 筒 体 下 部 导入 ， 旋 转 上 升 ， 靠 离 心力 甩 向 壁 面 的 粉 尘 为 水膜 所 粘 附 ， 沿 壁 面 流 下排 走 湿 式 除 尘 器 旋 风 水 膜 除 尘 五 、 文 丘 里 洗 涤 器n 除 尘 器 系 统 的 构 成q 文 丘 里 洗 涤 器q 除 雾 器q 沉 淀 池q 加 压 循 环 水 泵n 除 尘 过 程 q 文 丘 里 除 尘 器 ： 收 缩 管 ， 喉 管 ， 扩 散 管q 就 其 断 面 形 状n 圆 形 文 丘 里 除 尘 器n 矩 形 文 丘 里 除 尘 器 文 丘 里 洗 涤 器 五 、 文 丘 里 洗 涤 器 n 1.除 尘 过 程 q 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q 在 喉 管 入 口 处 ， 气 速 达 到 最 大 ， 一 般 为 50 180m/sq 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q 充 分 的 雾 化 是 实 现 高 效 除 尘 的 基 本 条 件 五 、 文 丘 里 洗 涤 器n 2.压 力 损 失q 高 速 气 流 的 动 能 要 用 于 雾 化 和 加 速 液 滴 ， 因 而压 力 损 失 大 于 其 它 湿 式 和 干 式 除 尘 器q 卡 尔 弗 特 等 人 基 于 气 流 损 失 的 能 量 全 部 用 于 在喉 管 内 加 速 液 滴 的 假 定 ， 发 展 了 计 算 文 丘 里 洗涤 器 压 力 损 失 的 数 学 模 式 四 、 湿 式 除 尘 器 的 除 尘 机 理n 湿 式 除 尘 机 理 涉 及 各 种 机 理 中 的 一 种 或 几 种 。 主 要是 惯 性 碰 撞 、 扩 散 效 应 、 粘 附 、 扩 散 漂 移 和 热 漂 移 、凝 聚 等 作 用 。 气 体 流 线停 滞 流 线 Xd气 流 方 向 d0vpo Xs12 3 4 5 图 3.3 不 同 粒 径 的 球 形 颗 粒 在 液 滴 上 的 捕 获 示 意 图 液 滴 湿 式 除 尘 器 的 优 点 n 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 0.1m以 下 粉 尘 粒 子 ， 仍 有 很 高 效 率n 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 n 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 n 排 出 的 污 水 污 泥 需 要 处 理 ， 澄 清 的 洗 涤 水 应 重 复 回 用n 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n 不 适 用 于 净 化 含 有 憎 水 性 和 水 硬 性 粉 尘 的 气 体 n 寒 冷 地 区 使 用 湿 式 除 尘 器 ， 容 易 结 冻 ， 应 采 取 防 冻 措 施 湿 式 除 尘 器 的 设 计 举 例湿 式 除 尘 器 的 设 计 步 骤 一 般 为 (1)收 集 需 处 理 的 废 气 的 有 关 资 料 ， 包 括 废 气 流 量 、废 气 温 度 、 废 气 密 度 、 废 气 中 粉 尘 的 浓 度 、 粉 尘的 密 度 、 粒 尘 的 粒 径 分 布 等 ;当 地 政 府 对 该 污 染 源下 达 的 粉 尘 排 放 标 准 。 (2)确 定 要 达 到 的 处 理 效 率 。 (3)根 据 废 气 和 粉 尘 的 特 点 、 性 质 及 需 要 达 到 的 处 理效 率 ， 选 取 恰 当 的 湿 式 除 尘 设 备 。 湿 式 除 尘 器 的 设 计 举 例湿 式 除 尘 器 的 设 计 步 骤 一 般 为 (4)根 据 工 程 经 验 ， 选 取 设 备 的 有 关 参 数 。 (5)计 算 各 种 粒 径 的 粉 尘 的 分 级 效 率 ， 由 此 得 到 总 去 除 率 ，并 与 要 求 的 除 尘 效 率 比 较 ， 如 达 到 要 求 ， 则 继 续 向 下 计 算 ，如 达 不 到 要 求 ， 则 重 新 选 择 设 备 参 数 ， 再 计 算 分 级 效 率 和总 除 尘 效 率 ， 直 至 达 到 要 求 为 止 。 (6)计 算 设 备 的 其 它 结 构 参 数 。 (7)计 算 设 备 的 阻 力 降 。 4过 滤 式 除 尘 器n 使 含 尘 气 流 通 过 过 滤 材 料 将 粉 尘 分 离 捕 集 的 装 置n 分 类空 气 过 滤 器滤 纸 或 玻 璃 纤 维 砂 、 砾 、 焦 炭 等 颗 粒 物 布 袋 除 尘 器 示 意 图 一 、 袋 式 除 尘 器 的 工 作 原 理 一 、 袋 式 除 尘 器 的 工 作 原 理截 留 、 惯 性 碰 撞 气 流 流 线粒 子 靶拦 截惯 性 碰 惯 性 碰 撞 一 、 袋 式 除 尘 器 的 工 作 原 理n 扩 散 、 电 沉 积 靶粒 子 气 流 流 线 电 沉 积 扩 散 一 、 袋 式 除 尘 器 的 工 作 原 理筛 分 气 流 流 线 粒 子 筛 分已 收 集 粒 子 一 、 袋 式 除 尘 器 的 工 作 原 理n 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 n 除 尘 效 率 一 般 可 达 99%以 上n 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 一 、 袋 式 除 尘 器 的 工 作 原 理n 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n 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 n 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 一 、 袋 式 除 尘 器 的 工 作 原 理n 新 鲜 滤 料 的 除 尘 效 率 较 低n 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n 随 着 粉 尘 在 滤 袋 上 积 聚 ， 滤 袈 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n 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n 清 灰 不 应 破 坏 粉 尘 初 层 含 尘 气 体 粉 尘 层 清 洁 气 体中 间 层流 线流 线 厚 度 袋 式 除 尘 器 除 尘 效 率 的 影 响 因 素 粉 尘 负 荷 过 滤 速 度q 烟 气 实 际 体 积 流 量 与 滤 布 面 积 之 比 ， 也 称 气 布 比q 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 。 q 一 般 来 讲 ， 除 尘 效 率 随 过 滤 速 度 增 加 而 下 降q 过 滤 速 度 的 选 取 还 与 滤 料 种 类 和 清 灰 方 式 有 关 三 、 袋 式 除 尘 器 的 滤 料n 1.对 滤 料 的 要 求q 容 尘 量 大 、 吸 湿 性 小 、 效 率 高 、 阻 力 低q 使 用 寿 命 长 ， 耐 温 、 耐 磨 、 耐 腐 蚀 、 机 械 强 度q 表 面 光 滑 的 滤 料 容 尘 量 小 ， 清 灰 方 便 ， 适 用 于 含 尘 浓度 低 、 粘 性 大 的 粉 尘 ， 采 用 的 过 滤 速 度 不 宜 过 高 q 表 面 起 毛 （ 绒 ） 的 滤 料 容 尘 量 大 ， 粉 尘 能 深 入 滤 料 内部 ， 可 以 采 用 较 高 的 过 滤 速 度 ， 但 必 须 及 时 清 灰 三 、 袋 式 除 尘 器 的 滤 料n 2.滤 料 种 类 q 按 滤 料 材 质 分n 天 然 纤 维q 棉 毛 织 物 ， 适 于 无 腐 蚀 、 350 360K以 下 气 体n 无 机 纤 维q 主 要 指 玻 璃 纤 维 ， 化 学 稳 定 性 好 ， 耐 高 温 ； 质 地 脆 n 合 成 纤 维q 性 能 各 异 ， 满 足 不 同 需 要 ， 扩 大 除 尘 器 的 应 用 领 域 三 、 袋 式 除 尘 器 的 滤 料n 2.滤 料 种 类 q 按 滤 料 结 构 分n 滤 布 （ 编 织 物 ） n 毛 毡 工 艺 简 单 ； 致 密 ， 除 尘 效 率 高 ； 容 尘 量 小 ， 易 于 清 灰 四 、 袋 式 除 尘 器 的 清 灰 n 清 灰 是 袋 式 除 尘 器 运 行 中 十 分 重 要 的 一 环 ， 多数 袋 式 除 尘 器 是 按 清 灰 方 式 命 名 和 分 类 的n 常 用 的 清 灰 方 式 有 三 种q 机 械 振 动 式 q 逆 气 流 清 灰q 脉 冲 喷 吹 清 灰 四 、 袋 式 除 尘 器 的 清 灰n 1.机 械 振 动 清 灰 q 机 械 振 动 袋 式 除 尘 器 的 过 滤 风 速 一 般 取 1.0 2.0m/min， 压力 损 失 为 800 1200Pa 四 、 袋 式 除 尘 器 的 清 灰n 1.机 械 振 动 清 灰q 此 类 型 袋 式 除 尘 器 的 优 点 是 工 作 性 能 稳 定 ， 清 灰 效果 较 好q 缺 点 是 滤 袋 常 受 机 械 力 作 用 ， 损 坏 较 快 ， 滤 袋 检 修与 更 换 工 作 量 大 四 、 袋 式 除 尘 器 的 清 灰n 2.逆 气 流 清 灰 q 过 滤 风 速 一 般 为 0.5 2.0m/min， 压 力 损 失 控 制 范 围1000 1500Pa q 这 种 清 灰 方 式 的 除 尘 器 结 构 简 单 ， 清 灰 效 果 好 ， 滤 袋 磨损 少 ， 特 别 适 用 于 粉 尘 粘 性 小 ， 玻 璃 纤 维 滤 袋 的 情 况 四 、 袋 式 除 尘 器 的 清 灰n 3.脉 冲 喷 吹 清 灰 q 利 用 4 7atm的 压 缩 空 气 反 吹 ，压 缩 空 气 的 脉 冲 产 生 冲 击 波 ，使 滤 袋 振 动 ， 粉 尘 层 脱 落q 必 须 选 择 适 当 压 力 的 压 缩 空 气和 适 当 的 脉 冲 持 续 时 间 （ 通常 为 0.1-0.2s） q 每 清 灰 一 次 ， 叫 做 一 个 脉 冲 ，全 部 滤 袋 完 成 一 个 清 灰 循 环 的时 间 称 为 脉 冲 周 期 ， 通 常 为60s 五 、 袋 式 除 尘 器 的 选 择 、 设 计 和 应 用n 设 计 流 程q 选 择 过 滤 介 质 ： 与 温 度 和 气 体 与 粉 尘 的 其 他 性 质 相 适 应q 选 择 清 灰 方 式 ： 与 滤 布 相 适 应q 计 算 气 布 比q 计 算 穿 透 率 q 计 算 需 要 的 过 滤 面 积 和 袋 室 数 目q 提 出 风 机 和 管 道 的 技 术 要 求q 经 济 核 算 五 、 袋 式 除 尘 器 的 选 择 、 设 计 和 应 用 n 1.选 择 与 设 计 （ 1） 选 定 除 尘 器 型 式 、 滤 料 及 清 灰 方 式n 根 据 对 除 尘 效 率 的 要 求 、 厂 房 面 积 、 投 资 和 设 备 定货 的 情 况 等 ， 选 定 除 尘 器 类 型n 根 据 含 尘 气 体 特 性 ， 选 择 合 适 的 滤 料 n 根 据 除 尘 器 型 式 、 滤 料 种 类 、 气 体 含 尘 浓 度 、 允 许的 压 力 损 失 等 便 可 初 步 确 定 清 灰 方 式 五 、 袋 式 除 尘 器 的 选 择 、 设 计 和 应 用n 1.选 择 与 设 计q 清 灰 方 式应 用 气 布 比 主 要 清 灰 方 式 主 要 滤 布 种 类 粉 尘粒 径 密 度谷 物 加 工 12 14 RA F 大 低石 灰 石 （ 采 石 场 ） 6 8 PJ F 大 中氧 化 铅 1.5 2 S W 小 高 煤 飞 灰 （ 采 暖 锅 炉 ） 2 3 RA W 小 中煤 飞 灰 （ 工 业 锅 炉 ） 4 5 PJ W/F 中 中水 泥 （ 窑 炉 ） 2 3 RA W 中 中注 ： RA空 气 反 吹 ； PJ脉 冲 喷 吹 ； S振 打 清 灰 ； F毡 制 ；W纺 织 五 、 袋 式 除 尘 器 的 选 择 、 设 计 和 应 用n 选 择 与 设 计q 滤 料 的 比 较 滤 料 相 对 费 用 /US $ 温 度 /聚 酯 6 275诺 梅 克 斯 14 400特 氟 隆 45 450 玻 璃 纤 维 布 25 500H ugglas 30 500*除 玻 璃 纤 维 布 (G/C=2:1) 外 ,假 定 G/C=5:1 五 、 袋 式 除 尘 器 的 选 择 、 设 计 和 应 用n 1.选 择 与 设 计（ 2） 计 算 过 滤 面 积 一 般 情 况 下 的 过 滤 气 速 归 纳 如 下n 简 易 清 灰 : vF=0.20 0.75m/min n 机 械 振 动 清 灰 : vF=1.0 2.0m/minn 逆 气 流 反 吹 清 灰 : vF=0.5 2.0m/minn 脉 冲 喷 吹 清 灰 : vF=2.0 4.0m/minF60 QA v 五 、 袋 式 除 尘 器 的 选 择 、 设 计 和 应 用n 选 择 与 设 计（ 3） 除 尘 器 设 计 确 定 滤 袋 尺 寸 :直 径 d和 高 度 l 计 算 每 条 滤 袋 面 积 :a= dl 计 算 滤 袋 条 数 :n=A/a 在 滤 袋 条 数 多 时 ， 根 据 清 灰 方 式 及 运 行 条 件 将 滤 袋分 成 若 干 组 ， 每 组 内 相 邻 两 滤 袋 之 间 的 净 距 一 般 取50 70mm 五 、 袋 式 除 尘 器 的 选 择 、 设 计 和 应 用n 2.应 用q 袋 式 除 尘 器 作 为 一 种 高 效 除 尘 器 ， 广 泛 用 于 各 种 工业 部 门 的 尾 气 除 尘q 比 电 除 尘 器 结 构 简 单 、 投 资 省 、 运 行 稳 定 ， 可 以 回收 高 比 电 阻 粉 尘 q 与 文 丘 里 洗 涤 器 相 此 ， 动 力 消 耗 小 ， 回 收 的 干 粉 尘便 于 综 合 利 用q 对 于 微 细 的 干 燥 粉 尘 ， 采 用 袋 式 除 尘 器 捕 集 是 适 宜 六 、 颗 粒 层 除 尘 器n 颗 粒 层 除 尘 器 是 以 砂 粒 (或 其 他 颗 粒 )为 过 滤 介质 来 分 离 烟 气 中 粉 尘 的 设 备 。 运 行 正 常 ， 除 尘效 率 可 达 99 。 它 属 于 效 率 较 高 的 除 尘 设 备 之一 。 它 的 除 尘 机 理 与 袋 式 除 尘 器 相 似 ， 当 含 尘 气体 通 过 颗 粒 层 时 ， 由 于 碰 撞 、 筛 滤 、 扩 散 等 作用 ， 使 粉 尘 沉 积 于 颗 粒 层 内 。 5除 尘 器 选 择 与 发 展一 、 除 尘 器 的 合 理 选 择n 选 择 除 尘 器 必 须 考 虑 的 因 素n 除 尘 效 率n 压 力 损 失n 一 次 投 资n 维 修 管 理 除 尘 器 的 合 理 选 择 除 尘 器 的 合 理 选 择q 1.满 足 排 放 标 准 规 定 的 排 放 要 求q 2.粉 尘 颗 粒 的 物 理 性 质q 3.气 体 的 含 尘 浓 度 气 体 的 含 尘 浓 度 较 高 时 ， 在 静 电 除 尘 器 或 袋 式 除 尘 器 前 应设 置 低 阻 力 的 初 净 化 设 备 ， 去 除 粗 大 尘 粒 q 4.气 体 温 度 和 其 它 性 质 也 是 选 择 除 尘 设 备 时 必 须 考 虑 的 因 素n 高 温 、 高 湿 气 体 不 宜 采 用 袋 式 除 尘 器n 烟 气 中 同 时 含 有 SO2、 NO等 气 态 污 染 物 ， 可 以 考 虑 采 用 湿式 除 尘 器 ， 但 是 必 须 注 意 腐 蚀 问 题q 5.选 择 除 尘 器 时 ， 必 须 同 时 考 虑 捕 集 粉 尘 的 处 理 问 题 除 尘 器 的 合 理 选 择q 6 其 他 因 素n 设 备 的 位 置 ， 可 利 用 的 空 间 ， 环 境 条 件n 设 备 的 一 次 投 资 （ 设 备 、 安 装 和 工 程 等 ） 以 及 操 作 和 维修 费 用 设 备 投 资 费 用 运 行 费 用高 效 旋 风 除 尘 器 100 100袋 式 除 尘 器 250 250 电 除 尘 器 450 150塔 式 洗 涤 器 270 260文 丘 里 洗 涤 器 220 500 除 尘 设 备 的 发 展 n 1.除 尘 设 备 趋 向 高 效 率n 2.发 展 处 理 大 烟 气 量 的 除 尘 设 备n 3.着 重 研 究 提 高 现 有 高 效 除 尘 器 的 性 能n 4.发 展 新 型 除 尘 设 备 q 宽 间 距 或 脉 冲 高 压 电 除 尘 器q 环 形 喷 吹 袋 式 除 尘 器 q 顺 气 流 喷 吹 袋 式 除 尘 器q 带 电 水 滴 湿 式 洗 涤 器q 带 电 袋 式 除 尘 器 等n 5.重 视 除 尘 机 理 及 理 论 方 面 的 研 究 本 章 小 结1.掌握机械除尘器的原理与应用2.掌握电除尘器的原理、选型与设计3.掌握湿式除尘器的原理、选型与设计4.掌握过滤式除尘器的原理、选型与设计5.了解除尘器的选择与发展现状