颗粒污染物的净化技术Word格式.doc
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真密度是选择除尘设备的重要参数。
同一粉尘的真密度大于堆积密度。
2、粉尘的粒径、形状和粒径分布
粉尘颗粒的大小对除尘器的除尘机制和性能影响很大,是粉尘的基本特征之一。
在实际中,因颗粒大小、形状各异,故表示方法有所不同。
一般分为两类:
单一粒径:
单个粒子的;
球形颗粒:
d=直径
平均粒径:
粒子群的。
(1)单一粒径
单一粒径分成投影径
非球形颗粒几何当量径
物理当量径
(2)平均粒径
对于一个由大小和形状不相同的粒子组成的实际粒子群与一个由均一的球形粒子组成的假想粒子群相比,若两者的粒径全长相同,则称此球形粒子的直径为实际粒子群的平均粒径。
(3)粒径分布
定义:
粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例,亦称粒子的分散度。
表示方法:
个数分布:
以粒子的个数所占的比例来表示;
表面积分布:
以粒子表面积表示;
质量分布:
以粒子质量表示。
3、粉尘的比表面积
指单位体积或单位质量粉尘所具有的表面积,单位是㎝2㎝3或㎝2g。
,其值越大,说明粉尘的粒径越小,物理性能越显著,化学活性越强。
4、粉尘的润湿性
尘粒能否与粉尘相互附着或者附着的难易程度称为粉尘的润湿性。
当固体粒子与液体接触时,如果接触面能相互扩大而相互附着,就是能润湿;
如果接触面趋于缩小而不能被附着,则是不能润湿。
容易被水润湿的物质称为亲水性物质,难以被水润湿的物质称为疏水性物质。
影响润湿性的参数包括粉尘的粒径、生成条件、温度、压力、含水率、表面粗糙度及荷电性,还与液体的表面张力、对尘粒的粘附力及相对于尘粒的运动速度等有关。
选用除尘设备时,对亲水性粉尘,可选用湿式除尘器;
对疏水性粉尘,不宜采用湿法除尘。
5、粉尘的粘附性
尘粒附着在固体表面上,或者彼此相互附着的现象称为粘附。
附着的强度也就是克服附着现象所需要的力称为粘附力。
在气体介质中产生粘附的力主要有范德华力,静电力和毛细力。
一般情况下,粉尘的粒径小,形状不规则,表面粗糙,含水率高,润湿性好和荷电量大时,易于产生粘附现象。
许多除尘器的捕尘机制都依赖于粉尘在表面上的粘附,但在含尘气流管道和净化设备中,又要防止在壁面上的粘附,以免堵塞。
6、安息角及滑动角
粉尘通过漏斗连续自然落在水平面上,堆积成圆锥体,圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘的安息角。
安息角越小,说明粉尘的流动性好,越大说明粉尘的流动性越差。
它是确定除尘器灰斗、粉尘仓锥度和含尘通风管斜度的主要依据。
粉尘的滑动角:
自然堆放在光滑平板上的粉尘随光滑平板一起做倾斜运动时平板上粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角。
7、粉尘的荷电性与导电性
粉尘在其产生过程中,由于相互碰撞、摩擦、照射、电晕放电、接触带电体等原因而会带有一定的电荷,粉尘的这种性质称为粉尘的荷电性。
电除尘器就是利用粉尘的荷电性进行工作的。
粉尘的导电性通常用粉尘的比电阻来表示。
比电阻是指电流通过面积为1㎝2,厚度为1㎝的粉尘层时所具有的电阻值,单位为Ω·
㎝。
粉尘的导电分为表面导电和容积导电。
粉尘的比电阻对电除尘器的工作性能有很大的影响,其指÷
值过高或者过低都会使除尘效率下降,最适宜的范围是104~2×
1010Ω·
当粉尘的比电阻不利于电除尘器捕集粉尘时,需要采取措施来调节,使其处于合适的捕集范围。
8、粉尘的磨损性
是指粉尘在流动过程中,对管壁或器壁的磨损程度的性质。
9、粉尘的自燃性和爆炸性
有些粉尘(如镁粉,碳化钙粉)与水接触后会引起自燃或爆炸,这类遇水即有爆炸危险的粉尘不能采用湿法除尘。
有些粉尘(如硫磺粉、煤粉)当其在空气中达到一定浓度时,遇火源就会发生爆炸,这些粉尘也称有爆炸危险性粉尘。
有些粉尘互相接触或混和(如溴与磷、锌粉与镁粉的接触与混和)也会引起爆炸。
通常粉尘的爆炸浓度有一个范围,能够引起含尘气体爆炸的最低粉尘浓度为爆炸下限浓度。
可燃粉尘浓度低于爆炸下限浓度时,不会发生爆炸。
爆炸下限浓度值越低,说明粉尘越容易在空气中爆炸。
对于同一种可燃粉尘,其粒径越小,比表面积越大,粉尘和空气的湿度越小,则爆炸的危险性就越大。
在实际工作中要采取相应措施,防止爆炸。
10、粉尘的光学特性
包括粉尘对光的反射,吸收和透光程度等。
在通风除尘中可以利用粉尘的光学特性来测定粉尘的浓度和分散度。
10.1.2除尘器的性能指标
表示除尘器性能的指标主要有六项:
处理含尘气体的量;
除尘效率;
压力损失;
设备投资及运行管理费;
占地面积或占用空间体积;
设备可靠性及使用寿命。
其中前三项为技术指标,后三项属于经济指标。
我们只讨论技术指标。
1、含尘气体处理量
含尘气体处理量是衡量除尘器处理能力大小的指标,一般以体积流量表示。
由于装置的漏气等原因,往往进出口的气体流量不同,通常用二者的平均值作为除尘器的气体处理量,用QN表示,即:
式中:
QN—除尘器处理气体标准状态下的体积流量(Nm3/s);
Q1N,Q2N—分别为除尘器进口、出口气体标准状态下的体积流量(Nm3/s)。
除尘器的漏风率,是表示除尘器严密程度的指标,用漏风的气体流量与进口的气体流量表示:
2、除尘效率
除尘装置的捕集效率代表装置捕集粉尘效果的重要指标。
有以下几种表示:
(1)总捕集效率ηT:
ηT指在同一时间内净化装置去除污染物的量与进入装置的污染物量之百分比。
如下页图:
λ0气体流量Q0(m3/s);
污染物流量G0(g/s);
污染物浓度C0(g/m3)。
出口相应的为Qe,Ge,Ce。
净化装置捕集的污染物流量Gc(g/s)有G0=Ge+Gc
∵G=CQ
∴
∵Q0,Qe与状态有关,
∴常换算成标准状态(0℃,1.013×
105Pa)下干气体流量表示,并加脚标“N”
若装置不漏风,QON=QeN
实际上净化装置常有漏风,
k——漏风系数
串联使用净化装置:
设每一级的捕集效率为η1、η2、…ηn
总效率:
净化器的性能还可用另一指标表示:
即通过率P
(2)除尘装置的分级捕集效率
除尘装置的总除尘效率的高低,往往与粉尘粒径大小由很大关系。
为了表示除尘效率与粒径间的关系,提出分级效率的概念。
分级效率指除尘装置对某一粒径dPi或粒径间隔dPi至dPi+Δdp内粉尘的除尘效率。
定义为:
被捕集的某一粒径或某一粒径范围的粉尘质量浓度,占其进口质量浓度的百分数,用表示。
则:
3、除尘装置的压力损失
压力损失是代表除尘装置消耗能量大小的技术指标,用进出口气流的全压之差表示,单位是Pa。
通常除尘装置的压力损失的计算式为:
—除尘装置的阻力系数;
—气体的密度(㎏/m3);
u1—装置进口气体流速(m/s)。
3、除尘器分类
(1)按除尘器分离捕集粉尘的主要机制,可将其分为四类:
①机械式除尘器,是利用质量力(重力、惯性力、离心力)的作用使粉尘与气流分离沉降的装置,包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。
②电除尘器,是利用高压电场使粉尘荷电,在库仑力的作用下使粉尘与气流分离的装置。
③过滤式除尘器,是使含尘气体通过织物或多孔填料层进行过滤分离的装置,包括袋式过滤器,颗粒层除尘器等。
④湿式洗涤器,是利用液滴或液膜洗涤含尘气流,使粉尘与气流分离沉降的装置。
它可用于除尘,也可用于气体吸收。
(2)按照除尘效率的高低,可将除尘器分为高效除尘器(电除尘器、袋式除尘器和高能文丘里洗涤器)、中效除尘器(旋风除尘器和其他湿式除尘器)和低效除尘器(重力沉降室、惯性除尘器)三类。
(3)按除尘器是否用水而分为干式除尘器与湿式除尘器两类。
10.2初级除尘装置
包括重力沉降室和惯性除尘器,两者都属于低效除尘器。
10.2.1重力沉降室
1、重力沉降室的除尘原理
重力沉降室的定义:
是使含尘气体通过横断面比管道大得多的沉降室,在重力作用下,尘粒从气流中自然沉降分离的除尘设备。
其结构如图所示:
沉降室是所有大气污染控制装置中最简单和最粗糙的装置。
能用于分离废气中的大颗粒,它的主要用途是对更有效的控制装置作为一种初筛选装置。
在大颗粒特别多的地方,沉降室能除掉颗粒分布中的大量大颗粒,这些颗粒如不除掉,就有可能堵塞其它控制装置。
除尘原理:
利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。
含尘气流进入沉降室后,因为流动截面积扩大,流速迅速下降,气流为层流,尘粒一边向前运动,一边在重力作用下缓慢向灰斗沉降。
当沉降时间小于气流通过沉降室的时间,粉尘便在重力作用下沉降下来落入灰斗,分离了部分尘粒的气体得到净化后由出口流出。
2、重力沉降室的结构形式与特点
重力除尘一般是让气流慢慢地通过结构简单而体积较大的除尘室,这样可为颗粒提供落入底部灰斗的机会。
颗粒需要降落的距离可通过在除尘室中放置一些水平隔板而缩短。
(1)结构:
重力沉降室可分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室。
重力沉降室可放置导流板,以改变气流的方向,以产生惯性作用,也可利用鱼鳞板、百叶窗以产生惯性作用。
水平气流沉降室有单层沉降室和多层沉降室(平行的放置一些隔板)。
折流板式沉降室(垂直的折流板安装在沉降室的顶部,惯性作用力会增强颗粒的重力作用。
当气流被绕过折流板底部的时候,由于气流路径上这段弯曲部分的惯性作用,颗粒被分离下来。
(2)特点:
这种装置也只能作为气体的初级净化,除去最大和最重的颗粒。
沉降室的除尘效率约为40—70%,仅用于分离dp>
50μm的尘粒。
穿过沉降室的颗粒物必须用其它的装置继续捕集。
优点:
结构简单、投资少、易维护管理、压损小(50—130Pa)。
缺点:
占地面积大、除尘效率低。
3、重力沉降室的设计概要
设计在以下假定条件下进行:
通过沉降断面的水平气流速度分布均匀,且呈滞流状态;
在沉降室入口断面上粉尘分布均匀;
尘粒的水平移动速度等于气流速度。
(1)粉尘沉降速度的确定
尘粒沉降速度由斯托克斯公式算出:
—粒子密度(㎏/m3);
d—尘粒平均直径(m);
g—重力加速度,9.8m/s2
—气体的粘度(㎏/(cm·
s))
(2)根据粉尘特点选取气体水平流速v0,计算重力沉降室的长L,宽W,高H。
根据经验值v0一般为0.3~2m/s。
设沉降室的处理烟气量Q (m3/s),则气流通过沉降室的时间为t
在时间t内,粒径为d的粒子的沉降距离为H
H=us·
t=
提高沉降室除尘效率的主要途径为:
降低沉降室内气流速度,增加沉降室长度和降低沉降室高度。
10.2.2惯性除尘器
惯性除尘器概念:
是利用惯性力的作
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