颗粒污染物控制原理

烟尘的危害 1.对人的危害 烟尘的危害包括三个方面： ①有毒烟尘引起中毒；烟尘的化学性质是危害人体的主要因素，有毒的金属烟尘（铬、锰、铅、汞、砷等）进入人体后，会引起中毒以至死亡。另外，这些物质进入肺部都能直接对肺部产生危害。 ②一般烟尘引起各种尘肺病；在有烟尘产生的生产过程中，无毒性烟尘对人体的主要危害是烟尘进入人体肺部后可能引起各种尘肺病。由各种生产性有害因素引起的职业病中，尘肺约占60％。还有一些物质本身并没有毒性，例如锌，但是其加热后形成的烟状氧化物可与人体内的蛋白质作用而引起发烧，发生所谓的铸造热病。烟尘中的有害化学因素为游离二氧化硅、硅酸盐等。根据接触不同成分和浓度的烟尘，尘肺又可分为矽肺（游离二氧化硅所致）、硅酸盐肺（如滑石肺、石棉肺，系硅酸盐所致）、煤肺（煤尘所致）、金属粉未沉着症、铸工尘肺、电焊工尘肺等。 ③有的烟尘(如硫化矿尘)引起皮肤炎。
人类装饰材料
室外来源
家用电器
室内空气污染指由于室内引入能释放有害物质的污染源或室内空气通风不佳而导致室内空气中有害物质无论是从数量上还是种类上不断增加，并引起人的一系列不适症状的现象。 主要有颗粒物（烟雾、油烟）和气态污染物（甲醛、甲苯、二甲苯、NH3等）
蒸发、分子扩散
中位径
d50
粒径分布的累计值为50%时的粒径
分离、分级装置性能的表示
众径
dd
粒径分布中频度最高的粒径
分割粒径
d
除尘过程中分级效率为50％时的粒径
研究旋风除尘器和洗涤式除尘器的性能
粉尘的粒径分布
1、概念：粒径分布是指某种粉尘中，不同粒径的颗粒所占的比例，也称粉尘的分散度。 2、表示形式：质量分布：用颗粒的质量分数来表示 粒数分布：用颗粒的个数百分数来表示 3、表示方法：列表法 图示法 函数法

7、扩散沉降
➢ 惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较
[例题] 试比较靠惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散捕集粒径 为0.001~20μm的单位密度球形颗粒的相对重要性。捕集体 为直径100μm的纤维，在293K和101325Pa下的气流速度为 0.1 m/s。
34
四、颗粒捕集的理论基础
7、扩散沉降
➢ 惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较
第五章 颗粒污染物控制技术基础
本章主要内容
粉尘的粒径及粒径分布 粉尘的物理性质 净化装置的性能 颗粒捕集理论基础
2
三、净化装置的性能
评价净化装置性能的指标
–技术指标
• 处理气体流量 • 净化效率 • 压力损失
–经济指标
• 设备费 • 运行费 • 占地面积
3
三、净化装置的性能
1、净化装置的技术性能
18
四、颗粒捕集的理论基础
2、阻力导致的减速运动
➢ 根据牛顿第二定律
d
3 p
6
p
du dt
FD
CD
d p2 4
u2
2
即
➢ 若仅考虑Stokes区域
du dt
3 4
CD
p
u2 dp
du 18 u u
dt
d
2 p
ρ
d
2 p
p
18
驰豫时间 或松弛时间
➢ 积分得 u u0et / (m/s) ➢ 速度由u0减速到u所迁移的距离
6、惯性沉降
➢ 惯性碰撞
– 气流速度在靶周围的分布，用ReD衡量
ReD
u0 Dc
靶子周围流体的雷诺数高 低与惯性碰撞几率的关系？
– 颗粒运动轨迹，用Stokes准数描述

14
粉尘的荷电性和导电性
粉尘的荷电性 ➢ 天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷 ➢ 荷电因素－电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电 子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷 电 ➢ 天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10 ➢ 荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加， 且与化学组成有关
第三节 湿式除尘器
使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的 惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置
可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱 除气态污染物
高能和低能湿式除尘器
➢ 低能湿式除尘器的压力损失为0.2～1.5kPa，对10μm以上粉尘的净 化效率可达90％～95%
➢ 存在能量足够的火源
19
第三节 净化装置的性能
评价净化装置性能的指标 ➢ 技术指标
✓ 处理气体流量：处理气体能力大小 ✓ 净化效率：装置净化污染物效果 ✓ 压力损失：装置能耗大小
➢ 经济指标
✓ 设备费 ✓ 运行费 ✓ 占地面积
20
净化装置技术性能的表示方法
处理气体流量
QN
1 2
(Q 1N
Q2N )
旋风除尘器气流与尘粒的运动
旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）
➢到达外壁的尘粒在气流和重力共同作 用下沿壁面落入灰斗
➢上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速 旋转时，一部分气流带着细小的尘粒 沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿 排出管外壁旋转向下，最后从排出管 排出
第二节 电除尘器
旋风除尘器对于 dp < 5μm的粒子效率低，必须借助外力 （电场力等）捕集更小的粒子
电除尘器的工作原理
正极是收集极
荷电粒子

粒度分布见下表：
粒径/μm 质量百分含量/%
0～10 10～20 20～40 40～60 60～80 80～100 24.75 25.68 18.63 8.21 10.33 12.40
三、旋风除尘器
解：1.确定旋风除尘器的几何尺寸：
设进口面积为A，取进口速度 v = 16 m/s，因此：
A h b qV 4608 m2 0.08m2 v 360016
碰撞式－气流冲击 挡板捕集较粗粒子
回转式－改变气流 方向捕集较细粒子
(a)单级碰撞式；(b)多级碰撞式； (c)百叶式；(d)回转式
二、惯性除尘器
3.惯性除尘器的应用 惯性除尘器宜用于净化密度和粒径较大的
金属或矿物性粉尘。由于其净化效率不高，只
能用于多级除尘中的第一级除尘，捕集10～
20μm以上的粉尘，其压力损失差别很大，一
根据拉普尔标准尺寸比例, 取h = 2b 则： （1）入口宽度b
b (A / 2)1/2 0.2m
三、旋风除尘器
（2）入口高度h h = 2b = 0.4 m （3）筒体直径D D = 4b = 0.8 m （4）排气管直径d d = 0.5D = 0.4 m （5）卸灰口直径dx dx = 0.25D = 0.2 m （6）筒体长度l1 l1 = 2D = 1.6 m （7）锥体长度l2 l2 = 2D = 1.6 m （8）排气管长度l3 l3 = 0.625D = 0.5 m
一、重力沉降室
提高沉降室效率的主要途径： ➢降低沉降室内气流速度 ➢增加沉降室长度 ➢降低沉降室高度 ➢多层沉降室：设置几层水平隔板 ➢折流板式沉降室：加设一些垂直的挡板， 利用气流绕流的惯性作用
一、重力沉降室
重力沉降理容易

它 主要指 煤炭 燃烧 过程 中产 生 的烟尘 气体 ，粒径 通常 大 气 颗 粒 物污 染 定 义 及 其产 生 、分 类 ．１ １ 大气 颗粒物 主要 是指悬 浮在 空气 中的微 小颗 粒 ，通常 在 ０Ｏ — 微 米 之 间 。 以上就 是 大气 污染颗 粒物 的 定义 及其 产生 途径 和 主要 把 微小颗 粒物 叫做 气溶 胶 。其 中有 固体 的烟 尘 、灰 尘 、烟 雾 ，以及液 体 的云雾 和 雾 滴 。粒 径 在 ０１ 米 和 ２ ０微 米 分类 ，下面 主要介 绍颗粒 物污染 的防 治措施 。 ．微 ０ 之 间 。大 气溶胶 根 据他 的产 生 原理 和状 态 的差 异 ，主要 有 二 、 大气 颗 粒 物 防 治 措 施 自然形 成的气 溶胶和 人类活 动产生 的气溶胶 、烟 尘 、雾等 。 大气颗 粒物 的 防治应 该分 为两 部 分 内容 ，一 部分 是对 由于他 的形成 方式 不 同 ，他 还可 以叫做一 次 颗粒 物 和二 次 于还 没有 产 生的 应该 采取 防 范 ；另一 层 次 内容 是对 于 已经 颗粒 物 。其 中一次 颗粒物 主 要是 指那 些 自然 产生 和 人类 活 产生 的要进行 治理 。 动过 程 中直接 排放 到大 气 的污染 物 ；而二 次 颗粒 物是 由一 首先对于还没有产生污染 ，我们可以采取以下措施 ： 次 污 染 物 和 大 气 中 的 组 成 成 分 之 问 经 过 复 杂 反 应 而 产 生 的 １增 强污染 物防治 的法制 建设 和政府 监管 力度 ． 污染物 。 首 先政 府要 起 到带 头作 用 ，统 领 全 局 。推动 大 气颗 粒 １自然 形 成 的 颗 粒 物 ． 物污 染防 治 的规 范化和 制 度化 进程 ，颁 布 健全 的法 律法 规 整个 地球 都是在 不断 运动 的 ，其 中一 次颗粒 物 如风气 制 度 ，制 定完 善 的污染 物排 放 标准 和 流程 ，在 这 些 法律 性 尘扬 、火 山喷发 产生 的火 山灰 ， 自然 火灾 ，植 物 的花 粉 颗 文 件 制定 后 ，一定 要按 照规 定 实施 ，对 于 违背 法律 的给 予 粒 等 等 。二 次颗 粒 物如 各种碳 氢化 合 物和 自然 界 中产 生 的 严 惩 ，对 于那些 遵纪 守法 的给予鼓励 和奖 励 。 硫氧化 物 、氮氧化 物之 『 相互反 应生 产复杂 颗粒物 。 日 】 ２加强城 市生态 环境 建设 ． ２人类生 产生活过 程产生 的颗粒 物 ． 推 进城 市绿色 生态 化建 设 工程 ，植 树造 林可 以起到 降 大 量 化 石燃 料 的燃 烧 都 会 产 生 中 颗粒 物 ，如 梅 、石 风 沙 、防粉 尘 、调 节 城 市小 气 候 、净 化 空 气 、降 低污 染 、 油 、天 然气 、农村 生 活用 火等 ，这 些化 石燃 料 燃烧 产 生 的 美 化 环境 的 功效 。对 于 那些 污 染 严重 的工 厂 区 可 以植 树 ， 次颗粒物 进入大 气后 ，进 过复 杂反应 成为二 次颗粒 物 。 既 可 以有效 防止 污染 物 扩散 又可 以 加速 颗粒 物 的 沉降 。而 而作 为人 类活动 高度 发达 的聚 集地城 市 ，颗 粒物 污染 市 区可 以建 设公 园 ，以树 木 、草 坪 、花 卉套 植 的形 式 ，不 更 为严重 ，城 市污染 物 的产生主 要有 以下几点 ： 但可 以初沉 降噪 ，还 可 以吸 收污 染物 ，草坪 可 以充 分 覆盖 ２１ 车燃 烧 尾 气 的 排 放 颗 粒 物 ； ．汽 裸露 的地 表 ，防 止表 面黄 土 干裂 产生 多 余扬 尘 ，同时 建设 ２２工 厂生产过 程 中的产生 的烟 尘颗 粒物 ； ． 的人 工湖不但 不会 产生颗 粒物 而且可 以降尘 、吸尘 。 ２３城市建 设的 建筑废 弃物堆 放地扬 尘 ； ． ３针 对城 市 的大 量建 筑垃 圾 和生 活垃 圾 ，在 运 输转 移 ． ２４生 活 垃 圾 堆 放 地 扬 尘 ； ． 和堆 放过 程 中产 生 的大 量扬尘 。可 以在城 市 郊 区 ，选择 背 ２５城 市 地 表 养 成 ； ． 风 的场所 ，建 立 固定 的填埋 场 所 ，在 填埋 场 周 围可 以植 树 以上 这 些 扬 尘 及 颗 粒物 混 合 在 一 起 ，经 过 复 杂 的 变 造林 ，减少 固体 颗粒 物的产 生 。 化 、积累就 形 成复 杂的 大气 污染 物 。这些 污染 物 不仅 降 低 ４大气 颗粒 物 污染 的 防治还 要 从 源头 做起 ，针对 那 些 ． 了能 见度 ，而且 他 们会 沉降在 皮肤 上 并被 人 们吸 入体 内造 产 生 大气 污染 的工 矿 企业 ，要求 填埋 严 格 按 照国 家标 准 进 成严重 的呼吸道 疾病 和皮肤疾病 。 行合 理排 放 ， 于 不达 标 准的 依法 予 以停 业 整改 ，直 到 他 对 在 我们 的科学 统 计中 ，我 们根 据颗 粒粒 径 及形 态的不 们 满足 条件后 才可 以开始 生产使 用 。 同我们将他 们可 分为 以下几种 。 ５近些 年 ，伴随 着科 学 技术 的 发展 ，除尘 技术 也 在 不 ． ２５１总 悬 浮 颗 粒 物 ．． 断 的创 新和 成熟 ，主要 有械 力除 尘 、过 滤 除尘 、静 电除尘 它 是 指 那 些 空 气 动 力 学 当 量 直 径 ≤１ ０微 米 的 并 且 可 和 湿式 除尘 四种 类型 。其 中机 械 力 除尘 主要 包 括 ：重 力沉 Ｏ 以悬浮在空 气 中的颗粒物 。 降 （ 利用重 力原理 将粉尘 和气 体分 开） 、惯性 除尘 （ 用颗 利 它们 的产 生途径 很多 ，有 天然 产生 的 ，也 有 人类 日常 粒物 大小 重力不 同 ，运动 中惯 性力不 同而 非开 的原理 ） 、离 生 产生 活 中产生 的各种 各样 烟 尘 、粉尘 。这 些 颗粒 物 悬浮 心除尘 （ 用旋转 产生离 心力 不 同分开 ） 利 。过 滤除尘 主要 利 在 空气 中 ，他 们可 以作 为 重金 属 、病 毒 等其 它 有毒 有害 物 用含 沉气 体 通过 多空 滤料 的过 程 中被 截 留而 达到 分 开 的 目 质 的载体 ，这样 的 复杂 悬浮 物 ，进入 人 体后 会 引起 严重 的 的 。它包 括 ：袋滤 除尘 、颗粒层 过 滤 除尘 。静 电除尘 是 使 呼吸道 疾病 ，危 害人 类健康 。 粒子带 电后经 过 电磁场利 用 电场 作用是 颗粒 物沉 降的过 程 。 ２ ５２飘 尘 ．． 湿式 除尘 主要 是将 污 染气 体通 过 除尘 液 的吸 附洗 涤而 得 到 它 是指粒 径小 于 １） １微米可 以悬 浮在 大气 中 的颗粒 物 。 除 尘 目的 。 由 于 它 的 粒 径 极 小 ，很 容 易 被 人 类 吸 入 身 体 里 ， 同 时 可 以 三 、小 结 作为别 的污染物 质载体 ，因此危 害性较 大 。 人 类只有 一个 地球 ，人 类 的资源 是 极其 有 限的 ，城 市

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三、CEMS系统原理----- 气态污染物CEMS
2、热线法（热平衡法）CMS 气体借热空气对流从探头带走热，并导致探头冷却。气流流经
探头的速度越快，探头冷却得越快。供给更多的电量维持传 感器最初的温度，对于加热丝类型的传感器，气体的质量流 量正比于供电量。水滴将引起热传感系统的测量误差。防止 探头腐蚀和灰尘附着。
1 米；
②中心位于或接近烟道断面的矩心区； 测量线长度大于或等于烟道断面直径
或矩形烟道的边长。
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三、CEMS维护注意事项
为了能够保证CEMS测量数据的准确可靠，需要每天对CEMS各设备的工作情况进行巡 视和检查，同时还需要查看历史数据和数据报表，要及时的发现和排除其存在的异常， 由此提高系统的可靠性。 除此之外，还需要做好以下的日常维护保养工作： 1、加热装置和制冷装置 它们是保护烟气分析仪的重要设备，对于加热装置温度其一般是控制在130℃左右，当 其在没有进行加热的情况下，其烟气中的水分进入分析仪，会造成滤芯堵塞，分析仪损 坏等。而且同时会在管路中形成酸雾，将会直接影响其测量的结果。关于制冷装置的温 度一般是控制在4℃左右，如果冷凝器的温度只能达到6℃及以上时，则需要对其进行维 修或者更换。 2、蠕动泵检查 它主要是用于，排出制冷器冷凝筒中的水和密封取样气路。当蠕动泵如果长时间不工作， 那么冷凝水就会进入采样泵和分析仪，这样就会造成设备的损坏。 3、反吹系统检查 对其进行检查时，需要检查反吹气源压力是否在正常的范围内。如果是手动反吹时，要 将系统切至维护状态在进行反吹。如是自动反吹，则在PLC控制系统中设置好反吹的时 间并将测量数据进行保持。 这样进行操作，就不会因反吹而发生控制系统调节异常、或者设备损坏等情况。

4 颗粒污染物控制技术
课堂讨论：列举生活当中 的除尘现象。
大气污染治理技术 4 颗粒污染物控制技术 1
4 颗粒污染物控制技术 本章主要内容：
• 粉尘的性质和除尘器性能指标； • 重力除尘器、过滤式除尘器、静电除尘 器、湿式除尘器的工作原理、结构性能 等基本知识。
大气污染治理技术
4 颗粒污染物控制技术
大气污染治理技术
4 颗粒污染物控制技术
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（2）入口速度 • 提高旋风除尘器的入口风速，将使粉尘受到 的离心力增大，分割粒径变小，除尘效率提 高。 • 但入口风速过大，除尘器内气流运动过于强 烈，会把有些已分离的粉尘重新带走，除尘 效率反而下降，除尘器的阻力也急剧上升。 • 进口速度应控制在12～25m/s之间为宜。
大气污染治理技术 4 颗粒污染物控制技术 9
4.1.3 除尘器的性能 （1）含尘气体处理量 • 除尘器的进出口气体流量的平均值衡量除尘器 处理能力。 • 漏风率δ为正值表示向外漏，δ为负值表示向 内漏。 （2）除尘效率 ①除尘器总效率：指在同一时间内除尘器捕集 的粉尘质量占进入除尘器的粉尘质量的百分数。
（2）粉尘的安息角 • 将粉尘通过小孔连续自然堆放在水平面上， 堆积锥体的母线与水平面的夹角。评价粉 尘流动性。 • 多数粉尘安息角的平均值在35 °～ 36°左 右。 • 同一种粉尘，粒径愈小，安息角愈大；表 面愈光滑和愈接近球形的粒子，安息角愈 小；含水率愈大，安息角愈大。
大气污染治理技术 4 颗粒污染物控制技术 6
2 r r g g ( ) d p u= 18m
大气污染治理技术 4 颗粒污染物控制技术 17
d min =
18 muH ( r p - r g ) gL
• 使dmin下降的所有参数，都会使效率提高，因 此提高重力沉降室的捕集效率可以采取以下措 施： • 降低沉降室内气流速度u；

A 16 2 de
A：旋风除尘器进口面积 局部阻力系数：
旋风除尘器型式 ξ XLT XLT⁄A XLP⁄A XLP⁄B 5.3 6.5 8.0 5.8
2、旋风除尘器的性能指标
• 旋风除尘器的压力损失
相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同 时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变
扁平形，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成多层降尘室，
隔板间距40-l00mm
净化气体 含尘气体 粉尘
V s b lu t
隔板
若降尘室设置n层水平隔板，则多层降尘室的生产能力变为 Vs≤(n+1)blut
注意：
• ut应按需分离下来的最小颗粒计算 • u不宜过高，避免沉降下来的颗粒重新卷起
• 分离效率较低，适用于d>50μm分离，作预除尘器使用
二、惯性除尘器 • 1、结构形式
冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子
反转式－改变气流方向捕集较细粒子
冲击式惯性除尘装置 a单级型 b多级型
反转式惯性除尘装置 a 弯管型 b 百叶窗型 c 多层隔板型
二、惯性除尘器
• 2、应用
一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘
净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级
被重新吹起，实际效率低于理论效率 • 通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能 有效地控制二次效应 • 临界入口速度
3、影响旋风除尘器效率的因素
（2）比例尺寸
比例变化 增大旋风除尘器直径 性能趋向 压力损失 降低 效率 降低 投资趋向 提高
加长筒体
增大入口面积（流量不变）
稍有降低
降低
提高
降低
提高
二、分类：
空气过滤器

例4-2 在现场对某除尘器进行测定，测得除尘器进口和出口气 体含尘浓度分别为3.2*10-3kg/m3和4.8*10-4kg/m3，除尘器进口和出 口粉尘的粒径分布如下：
粉尘粒径(d/μm) 0-5 5-10 10-20 20-40 ＞40
除尘器进口
20
10
15
20
35
质量分数%
除尘器出口
78
14
7.4
n-集尘室的通道个数;
b-集尘极间距,m; h-集尘极高度,m; L-电场长度, m;
例4-6：设计一电除尘器用来处理石膏粉尘。若处理风量为 129600m3/h，入口含尘浓度为3*10-2kg/m3，要求出口含尘浓度降为 1.5*10-5 kg/m3 ，试计算该除尘器所需的极板面积、电场断面面积、 通道数和电场长度。
二、文丘里除尘器的效率与影响因素 1、效率： η=（1- 4525.3 × △P-1.3）×100%
△P-除尘器压力损失, Pa.
2、压力损失：△P=1.03 ×10-3u02(L/G)
△P-除尘器压力损失, cmH2O柱。(1cmH2O柱=98.06Pa); u0-喉颈烟气速度, cm/s; L/G-液气比, m3/m3。 练习：以液气比为1.0L/m3的比率将水喷入文丘里除尘器的喉 部，气体流速为122m/s，试确定该除尘器的效率。
三、影响旋风除尘器性能的因素
1、几何尺寸 进口形式 筒体直径 筒体和锥体高度 排气管直径与高度 灰斗
2、操作条件 进口风速 气体含尘浓度
四、旋风除尘器的设计
（1）根据除尘器允许压力降确定入口风速 △P=ζρu2/2
（2）根据烟气量和入口烟速确定除尘器的进口截面积 Qv=A×u
（3）根据几种主要除尘器的尺寸比例确定几何尺寸