環(huán)境污染控制工程(大氣篇第二講)

1、環(huán)境工程第二章第二章 顆粒污染物控制顆粒污染物控制 顆粒污染物控制技術(shù)是我國大氣污染顆粒污染物控制技術(shù)是我國大氣污染控制的重點，學(xué)生學(xué)習(xí)本章時簡單了解顆控制的重點，學(xué)生學(xué)習(xí)本章時簡單了解顆粒物的性質(zhì)、性能指標(biāo)等除塵技術(shù)基礎(chǔ)知粒物的性質(zhì)、性能指標(biāo)等除塵技術(shù)基礎(chǔ)知識，重點要掌握各類識，重點要掌握各類除塵裝置的工作原理、除塵裝置的工作原理、性能和結(jié)構(gòu)、適用范圍、安全運行性能和結(jié)構(gòu)、適用范圍、安全運行等方面等方面的知識，要特別注意對幾種的知識，要特別注意對幾種高效除塵器的高效除塵器的結(jié)構(gòu)、選型設(shè)計方法及典型的凈化工藝流結(jié)構(gòu)、選型設(shè)計方法及典型的凈化工藝流程程的學(xué)習(xí)。的學(xué)習(xí)。環(huán)境工程第一節(jié)第一節(jié)除塵技術(shù)

2、基礎(chǔ)除塵技術(shù)基礎(chǔ)一、粉塵的性質(zhì)一、粉塵的性質(zhì)1、粉塵的粒徑和粒徑分布、粉塵的粒徑和粒徑分布 粒徑是粉塵的基本特性之一，粉塵粒徑是粉塵的基本特性之一，粉塵顆粒大小不同，它的物理、化學(xué)性質(zhì)顆粒大小不同，它的物理、化學(xué)性質(zhì)也就不同也就不同 。環(huán)境工程單一粒徑：代表單個粒子大單一粒徑：代表單個粒子大小（?。?m） 。平均粒徑：代表各種不同大小平均粒徑：代表各種不同大小粒子組成的粒子群（粒子組成的粒子群（ m）。）。粒粒徑徑 粉塵的粒徑分布：是指某種粉塵中各種直徑顆粒粉塵的粒徑分布：是指某種粉塵中各種直徑顆粒所占的比例。所占的比例。若用粒數(shù)表示，稱為粒數(shù)分布；若用粒數(shù)表示，稱為粒數(shù)分布；若以質(zhì)量表示，稱

3、為質(zhì)量分布；若以質(zhì)量表示，稱為質(zhì)量分布；環(huán)境工程 由于質(zhì)量分布更能反映不同粒徑粉塵對環(huán)由于質(zhì)量分布更能反映不同粒徑粉塵對環(huán)境和除塵器性能的影響，所以在除塵技術(shù)中境和除塵器性能的影響，所以在除塵技術(shù)中多采用多采用質(zhì)量分布質(zhì)量分布來表示粒徑分布。來表示粒徑分布。表格法表格法圖形法圖形法函數(shù)法（較完美）函數(shù)法（較完美）粒徑分布的粒徑分布的 表示方法表示方法環(huán)境工程粉塵的密度：指單位體積粉塵的質(zhì)量，單粉塵的密度：指單位體積粉塵的質(zhì)量，單位是位是kg/m3。 粉塵在自然堆積狀態(tài)下，顆粒之間和顆粉塵在自然堆積狀態(tài)下，顆粒之間和顆粒內(nèi)部都存在空隙。在自然堆積狀態(tài)下單粒內(nèi)部都存在空隙。在自然堆積狀態(tài)下單位體積

4、粉塵的質(zhì)量要比密實狀態(tài)下小得多。位體積粉塵的質(zhì)量要比密實狀態(tài)下小得多。2、粉塵的密度、粉塵的密度環(huán)境工程堆積密度：自然堆積狀態(tài)下單位體積堆積密度：自然堆積狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)量，用粉塵的質(zhì)量，用b表示。表示。真密度：密實狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)真密度：密實狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)量，用量，用p表示。表示。它與粉塵的貯運設(shè)備和除塵器灰斗的設(shè)它與粉塵的貯運設(shè)備和除塵器灰斗的設(shè)計有密切關(guān)系。計有密切關(guān)系。 它對機械式除塵器的工作和效率有較它對機械式除塵器的工作和效率有較大的影響。大的影響。環(huán)境工程 對于粒徑大，真密度大的粉塵可以選用機械對于粒徑大，真密度大的粉塵可以選用機械力除塵器，而對于真密度小的粉

5、塵，即使顆粒力除塵器，而對于真密度小的粉塵，即使顆粒大也不宜采用這種類型的除塵設(shè)備。大也不宜采用這種類型的除塵設(shè)備。 為什么？環(huán)境工程3、安息角、安息角 安息角：將粉塵通過小孔連續(xù)自然堆安息角：將粉塵通過小孔連續(xù)自然堆放在水平面上，堆積錐體的母線與水平放在水平面上，堆積錐體的母線與水平面的夾角，也稱靜止角或堆積角。面的夾角，也稱靜止角或堆積角。環(huán)境工程 將粉塵置于光滑的平板上，使該傾斜將粉塵置于光滑的平板上，使該傾斜到粉塵開始滑動時，板與水平面的夾角稱到粉塵開始滑動時，板與水平面的夾角稱為粉塵的動安息角或滑動角。為粉塵的動安息角或滑動角。 粉塵的安息角是評價粉塵流動性的重粉塵的安息角是評價粉塵

6、流動性的重要指標(biāo)。要指標(biāo)。它與粉塵的粒徑、含水率、形狀、它與粉塵的粒徑、含水率、形狀、表面光滑程度、粘附性等因素有關(guān)。表面光滑程度、粘附性等因素有關(guān)。安息安息角是確定灰斗錐度和含塵通風(fēng)管道傾斜角角是確定灰斗錐度和含塵通風(fēng)管道傾斜角的主要依據(jù)。的主要依據(jù)。 環(huán)境工程4、粉塵的潤濕性、粉塵的潤濕性 粉塵的潤濕性：是指粉塵能否與液體相互粉塵的潤濕性：是指粉塵能否與液體相互附著或附著難易的性質(zhì)。附著或附著難易的性質(zhì)。 根據(jù)粉塵被液體潤濕的難易程度將粉塵分根據(jù)粉塵被液體潤濕的難易程度將粉塵分成兩大類。成兩大類。親水性粉塵：指容易被水潤濕的粉塵；如鍋爐親水性粉塵：指容易被水潤濕的粉塵；如鍋爐飛灰、石灰粉塵

7、。飛灰、石灰粉塵。 疏水性粉塵：難被水潤濕的粉塵；如石墨粉塵、疏水性粉塵：難被水潤濕的粉塵；如石墨粉塵、炭黑。炭黑。 環(huán)境工程5、粉塵的粘附性、粉塵的粘附性 粉塵的粘附性：粉塵顆粒相互附著或粉塵的粘附性：粉塵顆粒相互附著或附著于固體表面上的現(xiàn)象。附著于固體表面上的現(xiàn)象。 粉塵的粒徑小、形狀不規(guī)則、表面粗糙、粉塵的粒徑小、形狀不規(guī)則、表面粗糙、含水率高、潤濕性好以及荷電量大時，易產(chǎn)含水率高、潤濕性好以及荷電量大時，易產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。生粘附現(xiàn)象。環(huán)境工程 塵粒在液體中的粘附性要比在氣體中塵粒在液體中的粘附性要比在氣體中弱得多；在粗糙或粘性物質(zhì)的固體表面弱得多；在粗糙或粘性物質(zhì)的固體表面上，粘附力會大

8、大提高。上，粘附力會大大提高。這是這是為什為什么？么？環(huán)境工程 利用粉塵的粘附性可以使粉塵相互凝聚和利用粉塵的粘附性可以使粉塵相互凝聚和附著在固體表面上，這附著在固體表面上，這有利于粉塵的捕集和有利于粉塵的捕集和避免二次揚塵避免二次揚塵。但在含塵氣體通過的設(shè)備或。但在含塵氣體通過的設(shè)備或管道中，又會因為粉塵的粘附和堆積，造成管道中，又會因為粉塵的粘附和堆積，造成管道和設(shè)備的堵塞。管道和設(shè)備的堵塞。環(huán)境工程6、粉塵的荷電性、粉塵的荷電性 粉塵的荷電性是指粉塵在產(chǎn)生和運動過程中，粉塵的荷電性是指粉塵在產(chǎn)生和運動過程中，由于相互碰撞、磨擦、放射、照射、電暈放電以由于相互碰撞、磨擦、放射、照射、電暈放

9、電以及接觸帶電體等原因而帶有一定的電荷的性質(zhì)。及接觸帶電體等原因而帶有一定的電荷的性質(zhì)。 溫度升高、比表面積加大及含水率減小都可以使溫度升高、比表面積加大及含水率減小都可以使粉塵的荷電性增大。粉塵的荷電性增大。粉塵荷電后將改變其某些物理粉塵荷電后將改變其某些物理性質(zhì)，如凝聚性、附著性和在氣體中的穩(wěn)定性等。性質(zhì)，如凝聚性、附著性和在氣體中的穩(wěn)定性等。 電除塵器就是利用粉塵的荷電性進行工作的。電除塵器就是利用粉塵的荷電性進行工作的。環(huán)境工程7、粉塵的比電阻、粉塵的比電阻 粉塵的導(dǎo)電性通常用比電阻來表示。粉塵的導(dǎo)電性通常用比電阻來表示。比電阻是指電流通過面積為比電阻是指電流通過面積為1cm2、厚度、

10、厚度為為1cm的粉塵時具有的電阻值，單位是的粉塵時具有的電阻值，單位是.cm。 粉塵的導(dǎo)電性主要取決于粉塵和氣粉塵的導(dǎo)電性主要取決于粉塵和氣體的溫度和成分。體的溫度和成分。 環(huán)境工程8、粉塵的爆炸性、粉塵的爆炸性 粉塵的爆炸性是指懸浮在空氣中的某些粉塵的爆炸性是指懸浮在空氣中的某些粉塵（如煤粉等）達到一定濃度時，若粉塵（如煤粉等）達到一定濃度時，若在高溫、明火、電火花、磨擦、撞擊等在高溫、明火、電火花、磨擦、撞擊等條件下就會引起爆炸的性質(zhì)。條件下就會引起爆炸的性質(zhì)。 這類粉塵為爆炸性粉塵。這類粉塵為爆炸性粉塵。環(huán)境工程 具有爆炸危險的粉塵只有濃度在一定具有爆炸危險的粉塵只有濃度在一定的范圍內(nèi)才

11、能發(fā)生爆炸，這個爆炸范圍的范圍內(nèi)才能發(fā)生爆炸，這個爆炸范圍的最低濃度叫做爆炸下限。的最低濃度叫做爆炸下限。 粉塵的粒徑越小，比表面越大，粉塵和粉塵的粒徑越小，比表面越大，粉塵和空氣的濕度越小，爆炸的危險越大。空氣的濕度越小，爆炸的危險越大。環(huán)境工程 有些粉塵與水接觸后也會引起自燃或有些粉塵與水接觸后也會引起自燃或爆炸，爆炸，不能用濕法除塵不能用濕法除塵，如鎂粉、碳化，如鎂粉、碳化鈣粉等。鈣粉等。 有些粉塵互相接觸或混合時也會引起有些粉塵互相接觸或混合時也會引起爆炸，在除塵時應(yīng)注意防爆，如溴與磷、爆炸，在除塵時應(yīng)注意防爆，如溴與磷、鋅粉和鎂粉等。鋅粉和鎂粉等。環(huán)境工程二、除塵裝置的性能指標(biāo)二、除

12、塵裝置的性能指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)主要包括含塵氣體處理量、技術(shù)指標(biāo)主要包括含塵氣體處理量、凈化效率和壓力損失等。凈化效率和壓力損失等。 一般采用一般采用技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)來評價來評價除塵器的優(yōu)劣。除塵器的優(yōu)劣。 經(jīng)濟指標(biāo)主要包括設(shè)備費、占地面積經(jīng)濟指標(biāo)主要包括設(shè)備費、占地面積或占用間體積、使用壽命等?；蛘加瞄g體積、使用壽命等。環(huán)境工程 含塵氣體處理量是衡量除塵器處理氣含塵氣體處理量是衡量除塵器處理氣體能力的指標(biāo)，一般用氣體的體能力的指標(biāo)，一般用氣體的體積流量體積流量來來表示。表示。由于裝置漏氣等原因，造成除塵器的進出由于裝置漏氣等原因，造成除塵器的進出口氣體流量不同?？跉怏w流量不同。

13、可用二者的平均值表示可用二者的平均值表示除塵器的氣體處理量。除塵器的氣體處理量。 1、含塵氣體處理量、含塵氣體處理量環(huán)境工程式中：式中： Q1-除塵器入口氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)除塵器入口氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，下的體積流量，m3/s； Q2-除塵器出口氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體除塵器出口氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，積流量，m3/s； Q-除塵器處理氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體除塵器處理氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，積流量，m3/s。 2)(21QQQ環(huán)境工程 若 進 出 口 氣 體 不 是 在 標(biāo) 準(zhǔn) 狀 態(tài)若 進 出 口 氣 體 不 是 在 標(biāo) 準(zhǔn) 狀 態(tài)（T=272K，P=101.3103Pa），可用下），可用下式將其換

14、算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量。式將其換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量。環(huán)境工程式中式中:Q0,T0,P0-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量（m3/s）、）、溫度（溫度（K）、壓力（）、壓力（Pa）；）； Q,T,P-操作狀態(tài)下的流量（操作狀態(tài)下的流量（m3/s）、）、溫度（溫度（K）、壓力（）、壓力（Pa）；）；000PPTTQQ環(huán)境工程 除塵效率是表示除塵器性能的重要技除塵效率是表示除塵器性能的重要技術(shù)指標(biāo)。術(shù)指標(biāo)。2、除塵效率、除塵效率 除塵效率分為總效率和分級效率兩種除塵效率分為總效率和分級效率兩種表示方法。表示方法。 環(huán)境工程 除塵器的總效率：是指在同一時間除塵器的總效率：是指在同一時間內(nèi)被除

15、塵裝置捕集的粉塵質(zhì)量占進入除內(nèi)被除塵裝置捕集的粉塵質(zhì)量占進入除塵裝置的粉塵質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，常用塵裝置的粉塵質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，常用表示。表示。環(huán)境工程假定：假定：Q1-進口的氣體流量（進口的氣體流量（m3/s）,粉塵流入量粉塵流入量為為G1(g/s)，氣體含塵濃度，氣體含塵濃度C1(g/m3);Q2-出口的氣體流量（出口的氣體流量（m3/s）,粉塵流出量粉塵流出量為為G2(g/s)，氣體含塵濃度，氣體含塵濃度C2(g/m3);G3-除塵裝置捕集的粉塵除塵裝置捕集的粉塵(g/s)。環(huán)境工程 根據(jù)除塵效率的定義，除塵效率可根據(jù)除塵效率的定義，除塵效率可用下式表示：用下式表示： %10013GG環(huán)境工程由于

16、由于G3=G1-G2，G1=Q1C1，G2=Q2C2， 因此有：因此有： %100)1 (%10012121GGGGG%100)1(1122CQCQ環(huán)境工程若裝置不漏風(fēng)，若裝置不漏風(fēng)，Q1=Q2，于是有：，于是有： %100)1(12CC環(huán)境工程（1）總效率）總效率 當(dāng)入口氣體中含塵濃度很高，或者要當(dāng)入口氣體中含塵濃度很高，或者要求出口氣體中含塵濃度較低時，用一種除求出口氣體中含塵濃度較低時，用一種除塵裝置往往不能滿足除塵效率的要求。塵裝置往往不能滿足除塵效率的要求?？煽蓪煞N或多種不同類型的除塵器串聯(lián)起來將兩種或多種不同類型的除塵器串聯(lián)起來使用，形成兩級或多級除塵系統(tǒng)。使用，形成兩級或多級除

17、塵系統(tǒng)。環(huán)境工程 若兩臺除塵裝置串聯(lián)使用時，若兩臺除塵裝置串聯(lián)使用時，1和和2分別是第一級和第二級除塵器的除塵效分別是第一級和第二級除塵器的除塵效率，則除塵系統(tǒng)的總效率為：率，則除塵系統(tǒng)的總效率為： 1-2=1-（1-1）（）（1-2）環(huán)境工程當(dāng)幾臺除塵裝置串聯(lián)使用時當(dāng)幾臺除塵裝置串聯(lián)使用時1-n=1-（1-1）（）（1-2）(1-3). （1-n）環(huán)境工程 例例 有一兩級除塵系統(tǒng)，除塵效率分有一兩級除塵系統(tǒng)，除塵效率分別為別為60%和和85%，用以處理含塵濃度為，用以處理含塵濃度為3g/m3的鍋爐煙塵，計算該系統(tǒng)的總除塵的鍋爐煙塵，計算該系統(tǒng)的總除塵效率和排放濃度。凈化后的粉塵濃度是效率和排

18、放濃度。凈化后的粉塵濃度是否達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)？（國標(biāo)為否達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)？（國標(biāo)為200mg/m3）環(huán)境工程解：該系統(tǒng)的總效率為解：該系統(tǒng)的總效率為 1-2=1-（1-1）（）（1-2） =1-（1-0.6）（）（1-0.85） =0.94環(huán)境工程 根據(jù)式根據(jù)式 ，經(jīng)兩級除，經(jīng)兩級除塵后，從第二級除塵器排入大氣的氣體塵后，從第二級除塵器排入大氣的氣體含塵濃度為含塵濃度為: C2=C1（1-1-2） =3000（1-0.94）=180(mg/m3)%100)1 (12CC環(huán)境工程 根據(jù)排放濃度的國家標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)排放濃度的國家標(biāo)準(zhǔn)是200mg/m3，可見凈化后的粉塵濃度達，可見凈化后的粉

19、塵濃度達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。 環(huán)境工程（2）分級效率）分級效率 除塵裝置的分級效率是指某一粒徑除塵裝置的分級效率是指某一粒徑或一定范圍內(nèi)的粒徑粉塵的除塵效率，或一定范圍內(nèi)的粒徑粉塵的除塵效率，用用i表示。表示。環(huán)境工程 分級效率能夠反映出除塵裝置對不同分級效率能夠反映出除塵裝置對不同粒徑粉塵，特別是對大氣環(huán)境和人體健粒徑粉塵，特別是對大氣環(huán)境和人體健康危害較大的細(xì)微粉塵的捕集能力?？滴：^大的細(xì)微粉塵的捕集能力。分級效率可以用質(zhì)量法或濃度法表示。分級效率可以用質(zhì)量法或濃度法表示。 環(huán)境工程質(zhì)量分級效率用質(zhì)量分級效率用i表示，可用下式計算：表示，可用下式計算： 式中：式中

20、：G1、G3-分別為除塵器進口和被除分別為除塵器進口和被除塵器捕集的粉塵量，塵器捕集的粉塵量，kg/h；gd1,gd2-分別為除塵器進口和被除塵器捕集分別為除塵器進口和被除塵器捕集的粉塵中，粒徑為的粉塵中，粒徑為d的粉塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)，的粉塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；i-質(zhì)量法表示的分級效率。質(zhì)量法表示的分級效率。 %1001133gdGgdGi環(huán)境工程濃度分級效率用濃度分級效率用d表示，可用下式計算：表示，可用下式計算：%100111222111CgdQCgdQCgdQd環(huán)境工程如果除塵裝置不漏風(fēng)，如果除塵裝置不漏風(fēng)，Q1=Q2，則上，則上式可簡化為：式可簡化為： %100112211CgdCgdCgdd環(huán)境

21、工程式中：式中：Q1、Q2-分別為除塵器進口和出分別為除塵器進口和出口風(fēng)量，口風(fēng)量，m3/h； gd1,gd2-分別為除塵器進口和被除塵器分別為除塵器進口和被除塵器捕集的粉塵中，粒徑為捕集的粉塵中，粒徑為d的粉塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)，的粉塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%； C1、C2-分別為除塵器進口和出口氣分別為除塵器進口和出口氣體的含塵濃度，體的含塵濃度，g/m3。環(huán)境工程 對某一除塵裝置，如果進口含塵氣體對某一除塵裝置，如果進口含塵氣體中粉塵的粒徑分布中粉塵的粒徑分布gdi 和它的分級效率和它的分級效率di，則可由下式計算除塵裝置的除塵效率則可由下式計算除塵裝置的除塵效率。 式中：式中：gdi-除塵器進口中粒徑為除塵

22、器進口中粒徑為di的粉的粉塵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，塵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；di-粒徑為粒徑為di的粉塵的分級效率。的粉塵的分級效率。 niiidgd1環(huán)境工程例例 在現(xiàn)場對某除塵器進行測定，測得除在現(xiàn)場對某除塵器進行測定，測得除塵器進口和出口氣體中含塵濃度分別為塵器進口和出口氣體中含塵濃度分別為3.210-3kg/m3和和4.810-4kg/m3，除塵器，除塵器進口和出口粉塵的粒徑分布如下：進口和出口粉塵的粒徑分布如下：粉塵的粒徑粉塵的粒徑d/m0-55-1010-2020-4040質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)/%除塵器除塵器進口進口2010152035除塵器除塵器出口出口78147.40.60環(huán)境工程計算該除塵器的分級

23、效率和除塵效率。計算該除塵器的分級效率和除塵效率。解：（解：（1）計算除塵器的分級效率，根據(jù)）計算除塵器的分級效率，根據(jù)式式%1001%1001122112211CgdCgdCgdCgdCgdd%5 .4132002048078150dp=05m粉塵粉塵dp=510m粉塵粉塵%0 .79320010480141105環(huán)境工程dp=510m粉塵粉塵dp=510m粉塵粉塵%5 .923200154804 . 712010%55.993200204806 . 014020 40=100% dp40m粉塵粉塵環(huán)境工程(2)計算除塵器的除塵效率計算除塵器的除塵效率niiidgd1=(200.415+100.79+150.925+ 200.9955+351）