《化工环境工程概论》课件 第四章.docx
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《化工环境工程概论》课件第四章
第四章化工废气污染控制
授课方式:
讲课
教学目标:
使学生了解环境、环境科学、环境保护的相关概念,及当前世界环境问题的严峻形势,进而明确环境保护的重大意义。
教学重点:
1环境与环境科学的定义、研究目的、对像及任务等;
2当前世界环境的主要问题及其发展前景。
教学难点:
环境污染及其对人体的危害。
教学时数:
2学时
授课内容:
第一节化工废气的来源、分类及特点(35分钟)
一、化工废气的来源(5分钟)
从各种化工及其有关过程中排放的含有污染物质的气体,统称为化工废气。
概括起来,化工废气来源主要有以下几个方面:
①副反应和化学反应进行不完全所产生的废气。
②产品加工和使用过程中产生的废气,以及搬运、破碎、筛分及包装过程中产生的粉尘等。
③生产技术路线及设备陈旧落后,造成反应不完全,生产过程中不稳定,从而产生的分灰尘等。
④开停车或因操作失误,指挥不当,管理不善造成废气的排放。
⑤化工生产中排放的某些气体,在光或雨的作用下发生化学反应,也能产生有害气体。
二、化工废气的分类(10分钟)
按照所含污染物性质的不同,化工废气可分为三类:
第一类为含有无机污染物的化工废气,废气含有SO2、H2S、CO等无机物,主要来自氮肥、磷肥、无机酸、无机盐等制造业;
第二类为有机废气,废气中含有苯系物、酚、醛、醇等,主要来自有机原料及合成材料、农药、染料、涂料等行业;
第三类为既含无机物与含有有机物的废气,大部分石油炼制和石油化工排放的废气属于这一类。
三、化工废气的特点(5分钟)
1、种类繁多:
由于化学工业行业比较多,加上每一种行业所用的化工原料千差万别,造成化工废气种类繁多。
2、组成复杂、具有一定毒性:
化工废气中常含有多种复杂的有毒成分,有些还具有“三致”特性(致畸,致癌,致突变)和恶臭。
3、污染物浓度高:
由于设备陈旧、管理不善、操作水平差等原因,都可能导致原料流失严重,致使废气中污染物浓度过高。
4、污染面广、危害性大:
我国有6000多个化工企业,其中以中、小型占绝大多数,他们一般都工艺落后、设备力量薄弱,以赚钱为主要目标,能源原料消耗高而治理却很少。
5、废气污染物难以治理:
化工和石化废气组成复杂,污染物浓度变化大,难以治理。
四、化工废气主要污染物
目前对环境和人类产生危害的大气污染物约有100种左右。
在化工行业中,具有普遍性的污染物有颗粒大气污染物主要可以分为两类,即天然污染物和人为污染物,引起公害的往往是人为污染物,它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。
具有普遍性的污染物有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等。
下面介绍几种主要的大气污染物的性质、来源及其危害:
1.颗粒物
颗粒物是指除气体之外的包含于大气中的物质,包含各种各样的固体、液体和气溶胶,其粒范围约为0.002—100μm。
若按粒子的粒径大小分,可分为总悬浮颗粒物,飘尘和降尘;若按来源和物理性质分,可分为粉尘、烟、飞灰、黑烟和雾。
●总悬浮颗粒物(TSP):
是飘浮在大气中的各种粒子的总称,绝大多数是粒径在100μm以下的微小固体颗粒和液粒,是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。
主要来源于燃料燃烧时产生的烟尘、生产过程中粉尘以及气态污染物经过复杂物理化学反应在空气中生成的盐类颗粒等。
●降尘:
一般指粒径大于10μm的粒子,在自身的重力作用会很快沉降下来,所以将这部分的微粒称为降尘。
单位面积的降尘量可作为评价大气污染程度的指标之一。
●飘尘:
能在大气中长期飘浮的悬浮物质称为飘尘。
其粒径主要是小于10μm的微粒。
由于飘尘粒径小,质量轻,能被人直接吸入呼吸道内造成危害;又由于它能在大气中长期飘浮,易将污染物带到很远的地方,导致污染范围扩大,同时在大气中还可以为化学反应提供反应载体。
因此,飘尘是从事环境科学工作者所注目的研究对象之一。
●粉尘(dust):
粉尘系指悬浮于气体介质中的小固体粒子,能因重力作用发生沉降。
粉尘的粒径范围一般为1~200μm左右。
●烟(fume):
烟一般指由冶金过程中形成的固体粒子的气溶胶,烟的粒子尺寸很小,一般为0.01~1μm左右。
●飞灰(flyash):
飞灰是指燃料燃烧产生的烟气飞出的分散较细的灰分。
●黑烟(smoke):
黑烟一般指由燃料产生的能见气溶胶。
●雾(fog):
雾是气体中液滴悬浮体的总称。
在工程中,雾一般泛指小液体粒子。
2.硫化物
硫常以二氧化硫和硫化氢的形式进入大气。
其中会对环境造成影响的主要硫氧化物,主要是二氧化硫和三氧化硫,也包括三氧化二硫,一氧化硫等。
大气中的硫主要有人为排放和天然排放两种主要来源。
其中天然2/3的硫来自天然源。
其中以细菌活动产生的硫化氢最为主要,硫化氢又会进一步被氧化为SO2;人为源产生的硫氧化物主要是有燃烧含有硫的煤和石油等燃料产生的,此外金属冶炼厂、硫酸厂等也排放相当数量的硫氧化物气体。
一般1吨煤中含硫5-50Kg,1吨石油中含硫5-30Kg。
主要危害有以下几点:
①SO2和飘尘具有协同效应,结合起来危害更大;②二氧化硫在空气中易被氧化成三氧化硫,遇水蒸汽时形成硫酸雾,导致呼吸道抵抗力减弱,引起上呼吸道发生感染产疾患;③SO2是形成酸雨的主要因素;④SO2形成的硫酸盐在大气中稳定性好,能飘移至1000km以外,造成区域性污染;⑤在太阳紫外线的照射下,会发生光化学反应,生成SO3和硫酸雾,降低大气能见度。
氮氧化物:
是氮的氧化物的总称,包括氧化亚氮,一氧化氮,二氧化氮,三氧化二氮等。
3.氮氧化物
氮氧化物主要是一氧化氮、二氧化氮,还有一氧化二氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等,造成大气污染的主要是前二者。
大气中的氮氧化物主要也有人为排放和天然排放两种主要来源。
天然排放的NOx主要来自土壤和海洋中有机物的分解,属于自然界的氮循环过程。
认为排放的NOx主要来自重油、汽油、煤炭、天然气等矿物燃料在高温条件下的燃烧。
此外生产和使用硝酸的工厂也排放一定数量的氮氧化物。
高浓度的氮氧化物呈棕黄色,当含大量氮氧化物的气体排出时,看上去象一条黄龙腾空,故也有人称之为“黄龙”。
氮氧化物对环境的损害作用极大:
①对人体的损害:
一氧化氮会使人的中枢神经受损,引起痉挛和麻痹;二氧化氮是一种刺激性气体,其毒性是一氧化氮的4-5倍,可直接进入肺部,削弱肺功能,损害肺组织,二氧化氮被吸收后变为硝酸与血红蛋白结合变性血红蛋白,可降低血液输送氧气的能力,同时对心、肝、肾和造血器官也有影响;②NOx是形成酸雨的主要物质之一;③是形成光化学烟雾的重要物质;④能与臭氧反应生成NO2和O2,是臭氧浓度降低,导致臭氧层的耗损。
碳氢化合物:
是以碳元素和氢元素形成的化合物,如甲烷、乙烷等烃类气体。
4.碳氢化合物
碳氢化合物包括脂肪族烃、脂环烃、芳香烃。
脂肪族烃包括烷、烯、炔烃,在常温下随碳原子多少而呈气态、液态和固态。
大气中的碳氢化合物大部分来源于植物的分解,认为排放主要是由广泛应用石油和天然气燃料的不充分燃烧造成的。
因此,炼油厂、石油化工厂、以油(气)为燃料的电厂或工业锅炉、汽油机车、柴油机车等是碳氢化合物的重要污染源。
碳氢化合物是形成光化学烟雾的主要成分;多环芳烃中有不少物质被认为是致癌物质,经研究和动物试验表明,这些物质中3,4-苯并芘是强致癌物质。
5.碳氧化合物
碳的氧化物:
主要包括一氧化碳和二氧化碳。
一氧化碳(CO)是无色、无臭的有毒气体。
其化学性质稳定,可以在大气中停留较长时间。
CO在一定条件下,可以转变为CO2,然而其转变速率很低。
一般城市空气中的CO水平对植物及有关的微生物均无害,但对人类则有害,因为它能与血红蛋白作用生成羧基血红素。
实验证明,一氧化碳与血红蛋白的结合能力比氧与血红蛋白的结合能力大200~300倍,因此,它能使血液携带氧的能力降低而引起缺氧。
CO主要是由含碳物质不完全燃烧产生的,天然源较少。
二氧化碳(CO2)是一种无毒的气体,对人体无显著危害作用。
在大气污染问题中,CO2所以引起人们的普遍关注,原因在于它能引起全球性环境的演变:
如使全球气温逐渐升高,生态系统和气候发生变化等。
CO2的人为源主要是矿物燃料的燃烧过程。
6.含卤素化合物
大气中以气态存在的含卤素化合物大致可分为以下三类:
卤代烃,其它含氯化合物、氟化物。
(1)卤代烃:
大气中卤代烃包括卤代脂肪烃和卤代芳烃。
卤代烃的主要人为源如三氯甲烷(CHCl3)、二氯乙烷(CH3CHCl2)、四氯化碳(CCl4)、氯乙烯(C2H3Cl)、氯氟甲烷(CFM)等是重要的化学溶剂,也是有机合成工业的重要原料和中间体。
在生产和使用过程中因挥发而进入大气。
海洋也排放相当的三氯甲烷。
(2)其他含氯化合物:
大气中含氯的无机物主要是氯气(C12)和氯化氢(HCl)。
氯气(Cl2)主要由化工厂、塑料厂、自来水净化厂等产生,火山活动也排放一定量的Cl2。
氯化氢主要来自盐酸制造、废水焚烧等。
氯化氢在空气中可形成盐酸雾;除硫酸和硝酸外,盐酸也是构成酸雨的成分。
(3)含氟废气:
主要是指含HF和SiF4的废气。
主要来源于炼铝工业、钢铁工业以及黄磷、磷肥和氟塑料生产等化工过程。
氟化氢对人的呼吸器官和眼结膜有强烈的刺激性,长期吸入低浓度的HF会引起慢性中毒。
目前在氟污染地区氟对人体健康的危害通常以植物为中间介质,即植物吸收大气中氟并在体内积累,然后通过食物链进入人体产生危害,最典型的是引起牙齿酸蚀的“斑釉齿症”和使骨骼中钙的代谢紊乱的“氟沉着症”。
五、化工废气中主要污染物的影响(15分钟)
大气中的污染物对环境和人体都会产生很大的影响,可以通过各种途径降到水体、土壤和作物中影响环境,并通过呼吸、皮肤、食物、饮用水等进入人体,对人体的健康和生态环境造成直接的近期或远期的危害。
六、大气污染物的治理技术
各种生产过程中产生的空气污染物,按其存在状态可分为两大类:
其一是气溶胶态污染物,如粉尘、烟尘、雾滴等颗粒状污染物;其二是气态污染物,如SO2、NOx、CO等分子态污染物。
前者可利用其质量较大的特点,通过外力的作用,将其分离出来,通常称为除尘;后者则要利用污染物的物理性质和化学性质,通过采用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化等方法进行处理。
第二节除尘技术(40分钟)
一、粉尘的特性(20分钟)
粉尘本身固有的各种物理、化学性质叫做粉尘特性。
粉尘具有许多不同的特性,与防尘方法关系最密切的有颗粒尺寸和密度,此外还有比电阻率、粘附性、粒子形状、亲水性、腐蚀性、磨损性、爆炸性、毒性等等。
1.粒子大小
粉尘的颗粒大小不同,不但对人体和环境的危害不同,而且对粉尘的吸捕方法以及除尘器的除尘机理和性能都有很大影响,所以,粒径是粉尘的最基本特性之一。
粉尘的粒径是表征粉尘颗粒大小的代表性尺寸。
对球形尘粒来说,是指它的直径。
实际的尘粒大多是不规则的,一般也用“粒径”来衡量其大小,然而此时的尘粒只能根据赋予的定义用某一个有代表性的尺寸作为它的粒径。
同一粉尘按不同定义所得的粒径,不但数值不同,应用场合也不一样。
因此,在使用粉尘粒径时,必须了解所采用的粒径含义。
在选取粒径测定方法时,除需考虑方法本身的精度、操作难易及费用等因素外,还应特别注意测定的目的和应用场合。
几种常用的粉尘粒径:
有投影粒径(用显微镜法直接观测时测得的粒径为投影粒径。
根据定义不同,分为定向粒径、定向面积等分粒径和投影圆等值粒径);斯托克斯粒径(指与被测尘粒密度相同、沉降速度相同的球形粒子直径);空气动力粒径(指与被测尘粒在空气中的沉降速度相同、密度为1g/cm3的球形粒子直径)。
斯托克斯粒径和空气动力粒径是除尘技术中应用最多的两种粒径。
粉尘经常是由大小不同的粒子所组成,为了表示出其中各种粒径粒子的多少,通常以各种粒径的粒子在全部粒子中的分级分率来说明,粉尘的粒径分布(也称粒径的频率分布)叫做分散度,可用分级分布曲线表示,分级分布曲线是表示每种粒径的粒子占全部粒子总数的分率f与其粒子的粒径x之间的关系,即f曲线,又称为频率分布曲线。
另外,粒子的组成情况也可以用积分分布曲线的形式表示,他反映大于某粒径的尘粒占全部尘粒的分率R与此粒径x之间的关系,即R曲线。
又称为累积分布曲线。
见图4-2。
粉尘的分散度高,即表示小粒径粉尘占的比例大,反之则小。
粉尘的分散度不同,对人体的危害以及除尘机理和所采取的除尘方式也不同。
因此,掌握粉尘的分散度是评价粉尘危害程度,评价除尘器性能和选择除尘器的基本条件。
2.尘粒的密度
尘粒的密度对于重力除尘及离心除尘等装置的性能有很大影响。
尘粒的密度有视密度和真密度之分。
自然堆积状态下单位体积粉尘的质量称为视密度或堆积密度(或称容积密度)(堆积密度是指包括粉尘粒子内部空隙和粉体粒子之间气体空间在内的粉体密度,用符号ρb表示),它与粉尘的贮运设备和除尘器灰斗容积的设计有密切关系;密实状态下单位体积粉尘的质量称为真密度(粉尘的真密度是指将吸附在粉尘粒子凹凸表面、内部空隙以及粒子之间的空气排除以后测得颗粒自身的密度,用符号ρp表示),它对机械类除尘器(如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器)的工作和效率具有较大的影响。
例如,对于粒径大、真密度大的粉尘可以选用重力沉降室或旋风除尘器,而对于真密度小的粉尘,即使粒径较大也不宜采用这种类型的除尘器。
粉尘的视密度比真密度要小得多,粉尘间隙的体积占总体积的分率成为空隙率(ε)(是指粉尘之间的空隙体积与包含空隙和粉体在内的总体积之比)。
空隙率大则视密度小,视密度与真密度相差越大,粉尘也越容易飞扬。
ρb=(1-ε)ρp
可见,对同一种粉尘而言,ρb<ρp。
如硅酸盐水泥尘(0.7~91μm),其ρp=3.12kg/cm3,ρb=1.50kg/cm3;煤燃烧产生的飞灰粒子(0.7~5.6μm),其ρp=2.20kg/cm3,ρb=1.07kg/cm3。
对一定种类的粉尘,ρp为定值,而ρb则随ε而变化。
ε值与粉尘种类、粒径、充填方式等因素有关。
粉尘越细,吸附的空气就越多,则ε值愈大;在挤压或振动过程中充填,ε值减小。
3.尘粒的电阻率
粉尘的电阻率对电除尘器和过滤除尘装置的效率有很大的影响,最有利的电捕集范围为104~2×1010Ω·cm。
当粉尘的比电阻不利于电除尘器捕尘时,需要采取措施来调节粉尘的比电阻,使其处于适合电捕集的范围。
改变尘粒电阻率的常用方法有:
①调节温度:
一般温度越高则电阻越大;
②加入水分:
如采取喷雾增湿,加湿后尘粒导电率增加而电阻率降低;
③添加化学药品:
添加化学药品可调节尘粒电阻,如在烟气中加入导电添加剂三氧化硫,可降低粉尘的电阻。
二、除尘效率及压力损失(10分钟)
从含尘气流中将粉尘分离出来并加以捕集的装置称为除尘装置或除尘器。
除尘装置的主要性能是用除尘效率和压力损失来表示。
除尘器效率是评价除尘器性能的重要指标之一。
含尘气体通过除尘器时所捕集的粉尘量占进入除尘器的粉尘总量的百分数称为除尘器全效率,以η表示。
它是指除尘器从气流中捕集粉尘的能力,常用除尘器总除尘效率,分级除尘效率、通过率等表示。
1.总除尘效率的计算
(1)根据除尘器进口、出口管道内烟气的流量和烟尘浓度计算
已知气体进除尘装置时的含尘流量为s1(g/s),气体含尘浓度为c1(g/m3),除尘装置出口的含尘流量为s2(g/s),气体含尘浓度为c2(g/m3),则除尘器除尘总效率η(eta艾塔)为:
如果除尘器进口处的气体流量为Q1(m3/s),出口处的气体流量为Q2(m3/s),则除尘器除尘总效率η也可表示为:
若除尘器完全密闭,稳态等温操作,则进出除尘器的气体量不变,即Q1=Q2时,则上式可变为:
(2)根据除尘器进口或出口管道内烟气流量、烟尘浓度和除尘器灰斗收集的尘量计算
式中:
Mc——除尘器灰斗收集的尘量,kg/h。
(3)两级除尘时总效率的计算
采用二级除尘时,其总效率可按下式计算:
式中:
η1、η2分别为第一级、第二级除尘器的除尘效率,%
应当注意,两个型号相同的除尘器串联运行时,由于它们处理粉尘的粒径不同,η1和η2是不相同的。
2.分级除尘效率的计算
总除尘效率是除尘器在一定运行工况下对某种特性粉尘的总捕集效果。
但是,对粒径分布不同的粉尘和同一特性粉尘中不同粒径的粒子,除尘器的具有不同的除尘效率。
例如有的旋风除尘器处理40ηm以上的粉尘时,效率接近100%,处理5ηm以下的粉尘时,效率会下降到40%左右。
因此,只给出除尘器的全效率对工程设计是没有意义的,必须同时说明试验粉尘的真密度和粒径分布或该除尘器的应用场合。
要正确评价除尘器的除尘效果,必须按粒径标定除尘器效率,这种效率称为分级效率,用ηi表示,i表示粒径的大小。
一般粒径越大,则去除越容易,分级率越高;而粒径越小,捕集越困难,分级除尘效率也越低。
(1)根据除尘器的进口烟尘和除尘器收尘中某一粒级的频率密度来计算
式中:
△η——分级效率,%;fc,fi——除尘器灰斗收入尘和进口尘某一级的频率密度,%。
(2)根据除尘器的进、出口烟尘某一粒级的频率密度来计算
式中:
f0——除尘器出口尘的某一级的频率密度。
(3)分级效率的表示方法:
式中:
d——粒径,μm;α和m为由实验确定的系数,分级效率ηi随α和m值的增大而提高。
(3)透过率P。
一些除尘器的除尘效率非常高,可达99%以上,总效率的变化难以判断除尘效果及排放对环境效应的影响,有时用从除尘器中逃逸的粉尘质量与进入的粉尘质量之比的质量分数,即透过率P来表示:
(4-23)
如两台除尘器的除尘效率分别为99.9%和99.0%,则前者P=0.1%,后者P=1.0%,后者的透过率为前者的10倍。
(4)除尘器串联运行的除尘总效率。
设η1,η2,…,ηn分别为第1,2,…,n级除尘器的除尘效率,则n级除尘器串联后的总除尘效率为:
(4-24)
3.除尘效率与处理烟气量的关系
此外,每一种形式的除尘装置,都有一个标准的处理气体量QH,高于或低于此值都会影响除尘效率;气体的含尘浓度对于除尘效率也有影响。
各种形式的除尘器都具有各自的特点,为了发挥不同类型除尘器的优点,实际上常常采用组合的方式,将低效率的除尘装置放在前面高效率的除尘装置放在后面。
如将几台同类型的除尘装置串联使用,则总除尘效率可用下式计算:
η总=1-(1-ηi)n
式中:
η总——总除尘效率;η1——第一级装置的除尘效率;η2——从第一级装置排出的粉尘,在第二级装置内的除尘效率;n——除尘装置的个数。
4.压力损失
除尘器压力损失是指除尘器气体进出口压强差,单位Pa,即指含尘气体通过除尘器的阻力,为除尘器的重要性能之一,其值当然越小越好。
压力损失的来源有:
气体的黏滞性、器壁的粗糙度、气体在除尘器内流动时产生的涡流等。
其计算多由经验和半经验式来确定:
W=2.73×10-5Q△P
式中:
W——耗电量,kW·h;Q——气体流量,m3/h;△P——压力损失,Pa。
三、各种尘粒爆炸浓度的下限(10分钟)
某些尘粒在气体中达到一定的浓度就可能引起爆炸。
对于一定的物质来说,颗粒越小,则表面积越大,那么表面能也就越大。
由于粉尘具有这么高的表面能,同大块的物料相比,它就很容易发生物理变化或化学变化将其能量释放出来。
所以,这些平时看起来微不足道的细小粉尘一遇适宜的条件,与空气充分混合,遇火后,它就会迅速地发生激烈的燃烧反应,在瞬间放出巨大的能量,这样一个令人惧怕的事——面粉爆炸也就随之发生。
不光是面粉,凡是易燃烧的粉尘如可可、软木、木材、轻橡胶、皮革、塑料,以及几乎所有的有机化合物和各种无机材料如硫、铁、镁、钴等的粉尘,如果这些粉尘在空气中达到一定的浓度时,只要一遇到明火,即使是星星之火,也会引起一场轩然大波——发生剧烈的爆炸,而且有时这些细尘的爆炸也决不亚于炸弹的破坏作用。
四、除尘装置
1.除尘装置的分类
除尘器按照除尘的主要机理,习惯上可分为以下四类。
(1)机械式除尘器:
它是在质量力(重力、惯性力、离心力)的作用下,使粉尘与气流分离沉降的装置,通常分为三类:
重力除尘器(重力沉降室)、惯性力除尘器(惯性分离器)、离心力除尘器(旋风除尘器)。
①其中最简单、廉价、易于操作维修的便是重力沉降室。
重力沉降室是利用重力沉降作用使粉尘从气流中分离的装置,如图4-1所示,图中L、H、B分别为沉降室的长、高、宽。
当含尘气流进入后,由于流通面积扩大,流速下降,尘粒借本身重力作用以沉降速度vs向底部缓慢沉降,同时以气流在沉降室内的水平速度vo继续向前运动。
如果气流通过沉降室的时间大于或等于尘粒从顶部沉降到底部所需的时间,则具有沉降速度为vs的尘粒能够全部沉降。
重力沉降室一般能捕集40~50μm以上而不宜捕集20μm以下的尘粒,它的除尘效率低,一般仅为40%-70%,且设备庞大。
但压力损失小,Δp=50~150Pa,且结构简单,投资少,使用方便,维护管理容易,适用于颗粒粗、净化密度大、磨损强的粉尘。
一般作为多级净化系统的预处理。
②惯性除尘器是利用惯性力作用使粉尘从气流中分离的装置,其工作原理是以惯性分离为主,同时还有重力和离心力的作用。
惯性除尘器一般分为回转式和碰撞式两类,阻挡物用档板、槽形条等,其结构示意图见图4-2。
图中,(a)和(c)分别为回转式和百叶窗式,其原理都是因含尘气流发生回转,尘粒靠惯性力作用后直接进入下部灰斗中。
(b)和(d)均为碰撞式,当粉尘借惯性力撞击到挡板上后,惯性力消失,尘粒依靠重力作用落入灰斗。
含尘气流的流速越高,方向转变角度越大,转弯次数越多,惯性除尘器的除尘效率越高。
但流动阻力也相应增大,一般为300~1000Pa。
由于气流转弯次数有限,并且考虑压力损失不宜过高,一般除尘效率不高。
如果采用湿式惯性除尘器,即在挡板上淋水形成水膜,可以提高除尘效率。
惯性除尘器适用于非粘结性和非纤维性粉尘的去除,以免堵塞。
宜用于净化密度和颗粒直径较大的金属或矿物粉尘。
常用于除尘系统的第一级,捕集10~20μm以上的粗尘粒。
③另一种设备是旋风除尘,旋风除尘器是利用旋转气流的离心力使粉尘从含尘气流中分离的装置。
旋风除尘器的结构简单,运行方便,效率适中(80%~90%),阻力约1000Pa左右,适于净化密度较大、粒度较粗(>10μm)的非纤维性粉尘,应用最为广泛,在多级除尘系统中作为前级预除尘。
旋风除尘器一般由筒体和锥体,进气管和排气管及密封灰斗组成,结构如图4-7所示。
由进气口切向进入的含尘气流沿筒体内壁从上向下做旋转运动,到达锥体底部的回流区后转而向上,在中心区旋转上升,最后经排气管向外排出。
一般将沿外圈向下旋转的气流称为外旋流,而将中心旋转向上的气流称为内旋流,两者的旋转方向相同。
由于实际气体具有粘性,外旋流是旋转向下的准自由涡流,同时有向心的径向运动;内旋流是旋转向上的强制涡流,同时有离心的径向运动。
旋转气流中的尘粒依靠离心力向外移动,达到筒体内壁后在气流和重力的共同作用下,沿壁面落入灰斗。
旋风除尘器设备简单、占地小、效率高、适合处理较高浓度烟气,但是压力损失大、不适于腐蚀性气体。
(2)湿式(洗涤式)除尘器:
在除尘设备内水通过喷嘴喷成雾状,当含尘烟气通过雾状空间时,因尘粒与液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用,尘粒随液滴降落下来。
这种除尘设备构造简单、阻力较小、操作方便。
其突出的优点是除尘设备内设有很小的缝隙和孔口,可以处理含尘浓度较高的烟气而不会导致堵塞。
又因为它喷淋的液滴较粗,所以不需要雾状喷嘴,这样运行更可靠,喷琳式除尘设备可以使用循环水,直至洗液中颗粒物质达到相当高的程度为止,从而大大简化了水处理设施。
这种除尘设备除尘效率高、不受温度湿度限制,它的缺点是设备体积比较庞大,需用水量比较多,有污水二次污染,。
也称湿式洗涤器,包括各种喷雾洗涤器、旋风水膜除尘器和文丘里洗涤器等。
(3)电除尘器:
静电分离是利用静电力,使粉尘从气体中分离而得到净化的方法,可
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- 化工环境工程概论 化工环境工程概论课件 第四章 化工 环境工程 概论 课件 第四