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1、注册环保工程师考试培训（2010）第3篇 大气污染防治工程基础与实践,华北电力大学环境科学与工程学院大拇指环保科技集团(福建)有限公司李 守 信,第1章 大气污染防治工程基础,1.1大气污染物的形成1.1.1 大气污染 1、大气污染的定义 大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。2、大气污染范围的分类（1）局部地区污染（2）地区性污染（3）广域性污染（4）全球性污染,2,3、大气污染的类型四种类型（1）煤烟型污染（2）石油型污染（3）混合型污染（4）特殊型污染 4、全球性大气污染

2、问题（1）温室效应（2）臭氧层破坏（3）酸雨,3 3,1.1.2 大气污染物的分类、来源及危害 1、大气污染物的分类 两大类：颗粒污染物（气溶胶状态污染物）和气态污 染物。（1）颗粒污染物（气溶胶状态污染物）粉尘 烟 飞灰 黑烟 雾 在环境空气质量标准（GB3095-1996）中，分为 总悬浮颗粒物（TSP：d 100m）和可吸入颗粒物（PM10:d 10m）。（2）气态污染物 以分子状态存在的污染物。可以分为五大类：以二氧 化硫为主的含硫污染物、以氧化氮和二氧化氮为主的 含氮污染物、碳氧化物、有机化合物及卤素化合物 等。如P468表3-1-1所示。气态污染物又可以分为一次污染物和二次污染物。

3、,4,2、主要大气污染物的来源 P470 表3-1-2 硫氧化物 硫氧化物中主要是SO2，是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态污染物。大气中SO2的来源很广，几乎所有工业企业都可能产生。它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放SO2烟气。氮氧化物 氮和氧的化合物有六种，用NOx表示。主要是NO、NO2。NO由燃料燃烧直接生成，其毒性不大，但进入大气后可以被缓慢的氧化成NO2，当大气中有O3等强氧化剂存在时，或在催化剂的作用下，其氧化速度会加快。NO2的毒性约为NO的5倍。当NO2参

4、与大气中的光化学反应，形成光化学烟雾后，其毒性更强。人类活动产生的NOx，主要来自火力发电厂、各种窑炉、机动车和采油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中由燃料燃烧产生的NOx约占83%。,5,碳氧化物 CO和CO2是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物，主要来自燃料燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性气体，在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气象条件不利于排气扩散稀释时，CO的浓度有可能达到危害人体健康的水平。CO2是无毒气体，但当其在大气中的浓度过高时，使氧气含量相对减小，对人产生不良影响。地球上CO2浓度的增加，能产生“温室效应”，迫使各国政府开始

5、实施控制。有关CDM。,6,有机化合物种类很多，其中包括碳氢化合物（烃类、芳香烃等）、含氧有机物（醇、醛、酮、酸、醚）以及含有卤素的有机物（例如氯仿、三氯乙烯等）。较低分子量的有机化合物极易挥发到大气中，因此这些有机化合物又称为挥发性有机化合物（VOCs）。在发现的2000余种可疑致癌物质中，有机化合物中的芳烃类（PHA）就是最主要的一类。其中比较典型的有苯并a芘；其他如多氯联苯、乙烯进入大气后将会导致植物生长发育异常，环境中的氯乙烯是致癌物质。氟氯烃是制冷剂，排入大气扩散到平流层，生成化学性质活泼的氯离子，参与破坏臭氧分子的活动。二噁英是一类极毒的物质，有“世纪之毒”之称，其毒性比氰化钾高1

6、000倍。VOCs主要来自化工、石油化工、石油炼制、机动车和燃料燃烧排气以及轻工生产等，其他来源也非常广泛，如油漆涂料和溶剂、黏合剂等等。,7,3、大气污染物的影响及危害（1）对人体健康的影响.颗粒物 颗粒物对人体健康的影响，取决于颗粒物的浓度和在其中暴露的时间。影响上呼吸道感染、心脏病、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿等疾病。暴露在合并有其它污染物（如SO2）的颗粒物中所造成的健康危害，要比分别暴露在单一污染物中严重得多。.硫氧化物 人类及其他动物对SO2的反应是支气管收缩。空气中SO2浓度在0.5ng/m3以上，对人体健康已有潜在影响，13ng/m3时多数人开始受到刺激，10ng/m3时刺激加

7、剧，个别人还会出现严重的支气管痉挛。与颗粒物和水分结合的硫氧化物是对人类健康影响非常严重的公害（如著名的伦敦烟雾事件）。当大气中的SO2氧化形成硫酸和硫酸烟雾时，其毒性是SO2的420倍。,8,一氧化碳 高浓度的CO能够引起人体生理上和病理上的变化，甚至死亡。CO是一种能夺取人体组织所需氧的有毒吸入物。CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，由于血红蛋白与CO的亲和能力大约为对氧的亲合力的210倍，因而COHb的直接作用是降低血液的输氧能力。CO达到一定浓度时，大多数人感觉眩晕、头痛和倦怠，甚至死亡。氮氧化物 NO的毒性仅为NO2的1/5。NO2对呼吸器官有强烈的刺激作用，会迅速破坏肺细胞，可能是

8、哮喘病、肺气肿和肺癌的一种病因。NOx与碳氢化合物混合时，在阳光照射下发生光化学反应生成的光化学氧化剂，危害更加严重。,9,光化学氧化剂 氧化剂、臭氧（O3）、过氧化乙酰硝酸酯（PAN）、过氧苯酰硝酸酯（PBN）和其它能使碘化钾的碘离子 氧化的痕量物质，都称为光化学氧化剂。臭氧和PAN 以最高的浓度存在。氧化剂（主要是PAN和PBN）会 严重的刺激眼睛，当它和臭氧混合在一起时，它们还 会刺激鼻腔、喉，引起胸腔收缩，在浓度高达3.90 mg/m3时，就引起剧烈的咳嗽和注意力不能集中。有机化合物 有很多有机化合物是可疑的致变物和致癌物，包括卤 代烷烃、氯烯烃、氯芳烃、芳烃、氧化产物和氮化产物 等。

9、特别是多环芳烃（PAH）类，大多数有致癌作用，其中苯并a芘是强致癌物质。苯并a芘主要通过呼吸 道侵入肺部，并引起肺癌。实测数据表明，肺癌发病率 与大气污染、苯并a芘含量有显著的相关性。,10,（2）对植物的伤害 大气污染对植物的伤害，通常发生在叶子结构中。最常 遇到的毒害植物的气体是：二氧化硫、臭氧、PAN、氟 化氢、乙烯、氯化氢、氯、硫化氢和氨。（3）对器物和材料的影响 大气污染对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺 织品、橡胶制品和建筑物的损害也是很严重的。这种损害 包括玷污性损害和化学性损害两个方面。（4）对大气能见度和气候的影响 大气污染最常见的效应是大气能见度降低。大气污染对 气

10、候产生的影响越来越受到重视，如CO2等温室气体引 起的温室效应、SO2、NOx排放产生的酸雨、氟氯烃等 的排放破坏臭氧层等。大气污染对全球气候变化的影 响，已是全人类共同面临的环境问题。,11,1.2 大气污染物扩散1.2.1 主要气象要素 与大气污染关系密切的气象要素主要有气温、气压、湿度、风、湍流、云、太阳高度角以及能见度等。1、气温：指在离地面1.5m高处的百叶箱中观测到的空气温度。表示气温的单位一般用摄氏温度（），理论计算时则用绝对温度（K）来表示。两者的换算关系是：T(K)=T()+273.16 2、气压 气压是指大气压强。单位可用帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、毫米汞柱（mmHg

11、）及毫米水柱（mmH2O）来表示。,12,3、气湿 大气的湿度简称为气湿，用来表示空气中水汽的含量。4、风向 风是个矢量，具有大小和方向。风向是只来风的方 向，可用8个或16个方位表示（P475 图3-1-1）。5、风速 单位时间内空气在水平方向上移动的距离，m/s。6、云7、能见度8、大气稳定度9、逆温10、地方性风场（1）海陆风 海风和陆风的总和，发生在海陆交界处。（2）山谷风（3）城市热岛环流,13,14,1.2.2 大气扩散模式1高斯扩散模式 适用于均一的大气条件以及地面开 阔的平坦地区。2污染物扩散浓度估算（1）有效源高的计算：烟囱的有效高度简称有效源高。由于烟气的抬升作用，相当于烟

12、囱的几何高度增加了。因此，烟囱的有效高度等于烟囱的几何高度与烟气的抬升高度之和。若用H表示烟囱的有效高度，Hs表示烟囱的几何高度，H表示烟气的抬升高度，则：H=Hs+H（2）污染物扩散浓度估算根据地面上方10m处的风速、日照等级、阴云分布状况及云量等气象资料，查表确定某时某地的大气稳定度级别。然后利用P-G扩散曲线图查出对应于当时当地的大气稳定度处下风向距离为x的y和z值及扩散方程中其他各个参数值，利用扩散模式，就可以估算出各种情况下污染物浓度值。,1.2.3 大气扩散与厂址选择的关系1选址所需要的气候资料（1）风向与风速的气候资料（2）大气稳定度气候资料2选址时要考虑的几个因素（1）对背景浓

13、度的考虑（2）对气象条件和地形的考虑-山谷较深，烟囱有效高度不能超过经常出现的静风和小风高度时，不宜建厂-烟囱有效高度不可能超过下坡风厚度和背风坡湍流区高度的地方不宜建厂。-谷地四周山坡有居民区及农田，烟囱有效高度不能超过山的高度不宜建厂。-高山围绕的深谷地不宜建厂。-烟流虽能越过山头，仍会在背风面污染时，居民区不宜建在背风坡污染区。-在海陆风（或水陆风）较稳定的大型水域与山地交界的背山地段不宜建厂。必须建厂时，应使生活区与厂区的连线与海岸平行，以减少海陆风造成的污染。,15,1.2.4 烟囱高度 1、烟囱高度设计原则 确定烟囱高度时既要满足大气污染物的稀释要求，又要 考虑节省投资，最终目的是

14、保证地面浓度不超过环境 质量标准。2、烟囱高度设计方法 目前应用最普遍的是按高斯模型的简化公式。由于对地 面浓度的要求不同，常用烟囱高度的计算方法有：（1）地面最大允许浓度计算法（2）P值法（3）按一定保证率计算法。,16,（1）按地面最大允许浓度计算法 该法是保证污染物的地面最大浓度不超过环境空气 质量标淮规定的浓度限值来确定烟囱的高度。设国 家大气质量标准中规定的污染物浓度为Co，该地区的 背景浓度为C b，在设计烟囱高度下，排放污染物所产 生的地面最大浓度为CmaxCoCb，根据污染物地面 浓度的高斯模式，则烟囱的最低高度可由下式求得：（3-1-31）,17,（2）按地面绝对最大浓度计算

15、法 地面最大浓度高斯模式是在风速不变的情况下导出的，实际上 风速是变化的，风速对地面最大浓度Cmax有双重影响，增大 时，Cmax减小，而增大时，拾升高度H减小，Cmax反而增 大，这两种相反作用的结果，定会在某一风速下出现地面最大 浓度。地面最大浓度极值称为绝对地面最大浓度，此时的风速 称为危险风速，以c表示。一般烟流抬升公式可简化为HB（式中B为抬升高度公式中除以外一切量的计算值）。按保 证地面绝对最大浓度不超过环境空气质量标推规定的浓度 限值Co，可得到另一烟囱高度计算式：（3-1-32）,18,（3）按P值法 对于高架连续点源的容许排放模式P值法有三种模式 SO2排放源,（3-1-33

16、）式中QSO2允许排放量，t/h；P允许排放指标；H抬高高度，m。对于城市及其他平原城市的远郊区的P值可按下式计算：P=P0 P1 P2 P3 P4（P值的计算方法参见P490）19,其他有害气体排放源,（3-1-37）式中C当气体污染物为环境空气质量标准中所列入的有毒气体时，C值应取用该污染物任何一次的浓度限值，mgm3；K区域调节系数，城区K1，非城区K=1.01.5；其他符号的意义同上。本公式适用于除SO2以外的有害气体，且排气口离地面大于15m的高架源。20,颗粒物排放源（3-1-38）式中Qo烟尘容许排放量，t/h；P允许排放指标；其他符号意义同上。式3-1-38适用于电站烟囱。,2

17、1,若除尘器入口烟尘量为Q，除尘器满负荷运行时规定的效率是，由于发电厂实际排放的烟尘量不应大于容许排放量Q0，则有Qi（1）Qo。如果把实际排放量Q作为容许排放量Q0，按要求选取除尘器的效率，P值为GB 384083中给出的已知量，则按上述模式即可求出有效烟囱高度H，再计算烟囱抬升高度H，便可确定出烟囱的实际高度Hs。因此P值法是实际工作中比较简便的实用方法。另外，一个污染源往往同时排放SO2、颗粒物和其他有害气体，如发现三个公式计算出的烟囱高度不同，则取最大值作为设计烟囱高度。22,3、烟囱设计应注意的事项,（1）增加烟气抬升高度的措施 决定烟气抬升的主要因素有烟气本身的热力性质、动力性质、

18、气象条件和近地层下垫面等。影响烟气抬升高度的第一因素是烟气的初始动量和浮力。初始动量的大小取决于烟气出口速度（us）和烟囱口的内径（Ds）；浮力大小决定于烟气和周围空气的密度差和温度，若烟气与空气因组分不同而产生的密度差异很小时，烟气抬升的浮力大小就主要取决于烟气温度（Tb）与空气温度（Ta）之差。当风速为5m，烟气温度在100200时，Tb与Ta每相差1K，抬升高度约增加1.5m。因此，提高排气温度有利于烟气抬升，所以应注意减少烟道及烟囱的热损失。,.烟气与周围空气的混合速率是影响烟气抬升的第二因 素，决定混合速率的主要因素是平均风速和湍流强度。平均风速越大，湍流越强，烟气与周围空气混合 越

19、快，烟气的初始动量和热量散失得就越快，其抬升 高度就越低。增大烟气出口速度有利于动力抬升，但也加快烟 气与空气的混合，因此，应选择一个适当的出口速度。.增加排气量对动量抬升和浮力抬升均有利，因此在附近 有几个烟囱时采用集合烟囱排气。,24,（2）进行烟囱高度设计时应注意的问题,对于设计的高烟囱（大于200m），若所在地区上 部逆温出现频率较高时，则应按有上部逆温的扩 散模式校核地面污染物浓度。对于设计中小型烟囱，当辐射逆温很强时，则 应按漫烟型扩散模式校核地面污染物浓度。烟流抬升公式的选择也是烟囱设计的重要一环。应选择抬升公式适用条件和设计条件相近的公 式，最好采用国标GB 384083推荐的

20、公式。25,关于气象参数的取值方法有两种，一种是取多年的 平均值，另一种取值是保证频率值。例如若已知烟 囱高度处的风速大于3ms的频率为80，取 3ms可以保证在80情况下污染物浓度不超过标 准，而平均地面最大浓度可能比标准更低。y z之值在0.51.0之间变化。烟囱的最低高度应满足各行业大气污染物排放标准 的要求；烟囱的最低高度应符合批准的环境影响报 告书（表）要求；烟囱的最低高度还应高出周围 200m半径范围的建筑3m以上（特殊情况5m以 上）。26,1.3 颗粒污染物控制原理,1.3.1 颗粒污染物成因1、颗粒污染物的来源：天然来源和人为来源。2、颗粒污染物的分类 自然性颗粒污染物；生活

21、性颗粒污染物；生产性颗粒污染物。3、固体颗粒物的成分：无机物和有机物以及吸附成分。4、颗粒污染物的形成机理（1）燃烧过程中颗粒物的形成 碳粒子的生成 燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常由气相反应生成积炭，由液态烃燃料高温分解产生的那些粒子都是结焦或煤胞。27,燃煤烟尘的形成 固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和 飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的炭粒，飞灰则主要是燃 料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分。飞灰中含 有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn、Cl、Br、S，均属污染 元素，有害健康。煤粉燃烧时，如果燃烧不够理想，甚至 很差，煤不但燃烧不好，而且在高温下发生热解。

22、煤热解 很易形成多环化合物，这样就会冒黑烟。燃煤尾气中飞灰的产生 燃煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流 速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等 多种因素有关。P495表3-1-9给出了几种燃烧方式的烟尘 占灰分的百分比。参见P495 表3-1-9 28,燃烧方式对烟尘颗粒分布影响也很大。如表3-1-8所示，其中煤粉炉的烟尘颗粒最细。见P494 表3-1-8 在理想条件下，是否容易形成黑烟，与煤的种类和质量有很大关系。易于燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤焦炭褐煤低挥发分烟煤高挥发分烟煤。即烟煤最易形成黑烟。煤质（灰分和水分含量以及颗粒大小）对排尘浓度也有较大影响。一

23、般灰分越高，排尘浓度就越高。（2）生产和交通过程中粉尘的产生 物料间剪切压缩造成的尘化作用 诱导空气造成的尘化作用 热气流上升造成的尘化作用 29,1.3.2 粉尘物理性质 1、粉尘颗粒的粒径 2、粉尘粒径分布 3、粉尘的密度 4、粉尘的安息角与滑动角 5、粉尘的比表面积 6、粉尘的含水率和润湿性 7、粉尘的荷电性与导电性（比电阻）8、粉尘的粘附性 9、粉尘的自燃性和爆炸性 30,1.3.3 除尘器的性能指标和分类 除尘器的性能指标主要表现在以下几个方面：1.含尘气体处理量:是衡量除尘器处理能力重要的指标，一般用工况体积流量表示，即除尘器入口风量加上设备漏风量。针对具体行业要参照行业的设计规范

24、。当工况风量换算成标准状态下风量时，方法如下：（3-1-49）式中Q0、T0、P0标准状态下的流量（m3s）、温度（K）、绝对压力（Pa）；Q、T、P工况状态下的流量（m3s）、温度（K）、绝对压力（Pa）。,2漏风率 由于加工或操作的原因，会出现进口气体量与出口气 体量不同的现象，这是由于漏风造成的，一般用漏风 率来表示除尘器的严密程度。计算公式如下：=100%（3-1-50）式中漏风率，%；Q1、Q2进口气体量与出口气体量的流量，m3s。32,3除尘效率 除尘效率是表示除尘器净化性能的重要技术指示。（1）除尘器全效率（%）全效率是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

25、百分数，用表示。若除尘器进、出口的气 体流量分别为Q1、Q2（m3/s），粉尘流入量分别为G1、G2（g/s），气体含尘浓度分别为C1、C2（g/m3）。根据除尘效率的定义，除尘效率表示式为：（3-1-51）若装置不漏风，于是有：（3-1-52）33,（2）通过率 P（%）通过率是指在同一时间内，穿过除尘器的粒子质量与 进入的 粒子质量的比，一般用P（%）表示。（3-1-53）例如，除尘器的效率=99.0%时，则P=1.0%（3）分级效率 为了表示除尘效率与粉尘粒径的关系，提出分级效率的念。分级效率i表示除尘装置对某一粒径dpi或粒径间隔dp内粉尘的除尘效率。34,若设除尘器进口、出口和捕集的

26、dpi颗粒质量流量分别为 S1i、S2i和S3i，则该除尘器对dpi颗粒的除尘效率为：（3-1-54）对于分级效率，一个非常重要的值是分级效率i50与 此值相对应的粒径称为除尘器的分割粒径，一般用dc表示。割粒径dc在讨论除尘器性能时经常用到。(4)分级效率与除尘全效率之间的关系由全效率求分级效率在除尘器测试中，只要测出除尘器进口和出口的粉尘浓度C1和C2，就可以计算出全除尘效率。如果要求出各粒级的分级效率，就必需同时测出除尘器进口、出口和捕集的粉尘的质量频率g1i、g2i、g3i中任意两组数据。35,由质量频率定义式和分级频率定义式和分级效率定义式有：，（3-1-55）或 1（1）g2i/g

27、1i（3-1-56）或 i（3-1-57）可以根据实际测定的数据分别选取上面公式计算分级除尘效率。P503 例题3-1-6 36,由分级效率求全效率在设备设计计算中，常常遇到根据某种除尘器净化某类粉尘的分级效率数据和某粉尘的粒径分布数据，计算所设计的除尘器净化该粉尘所能达到的全效率。若分级效率以函数形式给出，进口粉尘粒径分布以累积分布函数形式或频度函数形式给出，则全效率可按积分式计算：（3-1-58）为求出上式积分值，可用解析法或图解法。若i和Gi（或q1）皆以显函数形式给出，可求得精确积分值，否则只能用图解法或数值近似法求值。如果已知粉尘的粒径分布和各自粒径范围的分级效率，则可由下式计算除尘

28、装置的平均除尘效率。（3-1-59）式中g1i除尘器进口粉尘的粒径分布（频率分布），%；i粒径为 di的粉尘的分级效率，%。（P503例题3-1-6、3-1-7）37,（5）多级串联除尘系统总效率 当入口气体中含尘浓度很高，或者要求出口气体中含尘浓 度较低时，用一种除尘装置往往不能满足除尘效率的要 求。此时，可将两种或多种不同类型的除尘器串联起来使 用，形成两级或多级除尘系统。当两台除尘装置串联使用时，1和2 分别表示第一级和第 二级除尘器的除尘效率，则除尘系统的总效率为=1-(1-1)(1-2)（3-1-60）当多台（n台）除尘装置串联使用时=1-(1-1)(1-2)(1-3)(1-n)（3

29、-1-60）P506例题3-1-9、3-1-10 38,4除尘装置的压力损失 含尘气体经过除尘装置后产的压力损失被称为除尘装置的压 力降，通常用P表示，它代表含尘气体或烟气经过除尘装置 所消耗能量大小的一个主要指标。压力损失常用净化装置进 出口气流的全压差表示，单位是Pa。压力损失的大小除了与 装置的结构形式有关之外，还与流体的流速有关。两者之间 的关系是（Pa）（3-1-62）式中除尘装置的压力降（阻力）系数，它与除尘装 置的型式、尺寸及烟气的运动状态有关，可根 据实验和经验公式来确定；v1装置进口烟气的流速，ms；烟气的密度，kgm3。39,5除尘器的分类（1）机械式除尘器（2）过滤式除尘

30、器（3）静电除尘器（4）洗涤式除尘器1.3.4 静电除尘器 1、静电除尘器的工作原理 静电除尘器的除尘过程主要包括四个阶段：a.气体的电离；b.粉尘获得离子而荷电；c.荷电粉尘向电极移动；d.将电极上的粉尘清除到灰斗中去。静电除尘器收尘原理如P508图3-1-11所示。40,3静电除尘器的基本结构与分类（1）静电除尘器的基本结构与主要部件 P511 图3114静电除尘器部件组成（2）静电除尘器的基本结构 主要有除尘器本体、供电装置和附属设备组成。除尘器的本体包括:电晕极（极线）集尘极（极板）清灰装置 气流分布装置 灰斗等。其结构如P512 图3-1-15所示。41,（3）静电除尘器的分类 静电

31、除尘器型式多种多样。根据收尘极和放电极在电除尘 器内的配置不同可分为单区和双区电除尘器 单区式 在单区电除尘器里，尘粒的荷电和捕集是在同一个电场 中进行（见P517 图3-1-24）。在工业除尘及烟气净化中，这种单区电除尘器应用最为广泛。单区式又分为：a.按烟气在电场中的流动方向分为立式和卧式电除尘器。b.按清灰方式，可分为干式和湿式电除尘器。c.按电极形状可分为板式、管式和棒式电除尘器。d.按电极距离的大小分常规电除尘器和宽间距电除尘器。双区式 42,4、电除尘器除尘效率的主要影响因素 影响电除尘器除尘效率的因素很多，大体归纳 为以下三个方面：烟尘（气）性质、设备状 况、操作条件。具体讲有以

32、下6项：（1）粉尘比电阻对除尘效率影响（2）电场风速对除尘效率影响（3）气体的温度和湿度对除尘效率影响（4）含尘浓度对除尘效率影响（5）电除尘器供电质量对除尘效率影响（6）其他因素的影响 43,5、电除尘器的效率计算和选型计算（1）电除尘器的除尘效率计算一般采用德意希（Dertsch）公式。其作用表现在三个方面：已知对除尘器的效率要求、粉尘的有效驱进 速度和处理风量，计算除尘器的收尘面积；对于运行中的电除尘器，已知除尘器的除尘 效率、收尘面积和运行风量，来获得粉尘的 有效驱进速度，为其他类似项目的电除尘器 选型提供技术参数；对于运行中的电除尘器，已知除尘器的收尘 面积、有效驱进速度和运行风量的

33、变化，对 电除尘器的运行效率重新进行估算。44,德意希方程为：（3-1-66）式中 C1电除尘器进口含尘气体浓度g/m3；C2电除尘器出口含尘气体浓度，g/m3；A集尘极总面积，m2；Q含尘气体流量，m3s；尘粒的有效驱进速度，ms。该公式概括了除尘效率与集尘极面积、气体流量和 颗粒驱进速度之间的关系。P521 例题3-1-11 45,（2）电除尘器的选型计算 电除尘器的选择和设计一般采用经验公式 类比方法。P522表3-1-20概括了通用的电除尘 器的一般设计参数。对于给定的设计，这些参 数取决于粒子和烟气性质、需处理烟气量和要 求的除尘效率。46,1.3.5 过滤式除尘器 1袋式除尘器的工

34、作原理袋式除尘器是采用过滤技术，将棉、毛、合成纤维或人造纤维等织物作为滤料编织成滤袋，对含尘气体进行过滤的除尘装置。P523 图3-1-29是除尘原理示意图。当含尘气体通过洁净的滤袋时，大部分微细粉尘会随着气流从滤袋的网孔中通过，而粗大的尘粒被阻留。随着布袋上截流粉尘的加厚，细小的颗粒也被纤维捕获，在网孔中产生“架桥”现象。随着含尘气体不断通过滤袋，“架桥”现象不断加强，一段时间后，滤袋表面积聚成一层粉尘，称为粉尘初层。在以后的除尘过程中，粉尘初层便成了滤袋的主要过滤层，滤布主要起着支撑骨架的作用。47,2袋式除尘器的主要特点 袋式除尘器属于过滤式除尘器，主要优点有：（1）除尘效率高，对微细粒

35、子可达99以上；（2）适应性强，对各类性质的粉尘都有很高的除尘效 率，如高比电阻粉尘和高浓度粉尘等；（3）处理风量范围广，对于小风量和大风量均可处理；（4）结构简单，操作方便，占地面积小；（5）捕集的干尘粒便于回收利用，没有水污染及污泥处 理等问题。主要缺点是：（1）受温度的限制。高温滤料的工作温度一般不超过 260；（2）袋式除尘器不宜用于含油、含水和高湿度的气体净 化，否则会导致滤袋污染、堵塞或结露；（3）阻力较高。一般除尘器的阻力为9001500Pa。48,3袋式除尘器分类（1）按清灰方式分类.机械振打式.逆气流清灰式.脉冲喷吹式.气环反吹式.复合清灰式。（2）按滤袋形状分类.圆袋.扁袋

36、（3）按滤尘方向分类.外滤式.内滤式（4）按进气口位置分类.上进风.下进风各种袋式除尘器的结构形式及其特点列于P527表3-1-21。49,4、袋式除尘器基本结构典型的袋式除尘器由尘气室、净气室、滤袋、清灰装置、卸灰装置五部分组成。根据清灰方法的不同，常见的典型结构有以下几种：（1）脉冲喷吹袋式除尘器 脉冲喷吹袋式除尘器的结构如P528 图3-1-35所示，主要由上箱体、中 箱体、下箱体、喷吹装置几部分组 成。1排气口；2上部箱体；3喷射管；4文氏管；5控制器；6气包；7控制阀；8脉冲阀；9进气口；10滤袋；11框架；12中部箱体；13灰斗；14排灰阀 图3-1-35 气箱式脉冲除尘器 50,

37、（2）分室反吹袋式除尘器 分室反吹袋式除尘器的滤袋室通常划分为若干个分室，每个 分室都由过滤室、灰斗、进气管、排气管、反吹风管、切换 阀门组成。分室反吹袋式除尘器分为 吸入式和压入式两种。除尘器通常都采用内滤式，按其清灰方法不同，可分为 以下两种形式：正压循环烟气反吹风除尘器 负压大气反吹风清灰除尘器 P530 图3136为负压吸大 气反吹风清灰示意图。,（3）滤筒式除尘器 滤筒式除尘器是脉冲袋式 除尘器的一种。其特点是 将薄型挺括的滤料褶皱后 作成圆形滤筒，将这种星 形多褶形滤筒代替脉冲除 尘器中的滤袋及框架作为 除尘元件，进行气固分离，达到除尘净化目的。滤筒式过滤除尘器的过 滤方式为外滤式

38、。滤筒滤 材有滤纸、涤纶、丙纶等。,（4）机械回转反吹袋式除尘器 机械回转反吹袋式除尘器由圆形筒箱和圆锥灰斗两大 部分组成，圆筒 形箱体又被花板 分成两部分，上 部分为净气室，其中设有清灰装 置，下部为装有 滤袋的过滤室。机械回转反吹袋 式除尘器结构如 P532 图31 38所示。1减速结构2出风口3上盖4上箱体5反吹回转臂 6中箱体7进风口8U形管9扁布袋10灰斗11支架 12反吹风机13排灰装置,（5）低压回转脉冲袋式除尘器 低压回转脉冲袋式除尘器采用的回转式脉冲清灰，从原理上 属低压喷吹清灰，在喷吹 管旋转过程中随机地对滤 袋进行喷吹清灰，一个滤 袋单元仅需要一个脉冲阀。每个过滤单元设有

39、一套回 转清灰装置，如P533图3 139所示。在停机维修期间，回转 喷吹管可用手自动转动，更换滤袋更方便。,5、滤料的分类及其选择原则（1）滤料的分类.按制作方法分类 a.织造滤料 b.非织造滤料 c.热塑成形滤料 d.多孔陶瓷滤料 e.纸质滤料 f.复合滤料 g.防静电滤料.按滤料材质分类 a.天然纤维滤料。如植物纤维滤料、动物纤维滤料、矿物纤维滤料等。b.人工纤维滤料。如人造纤维滤料、合成纤维滤料、无机纤维滤料等。55,（2）滤料的选择原则 根据含尘气体的特性选用滤料 a.含尘气体的温度 b.含尘气体的湿度 c.含尘气体的腐蚀性 d.含尘气体的可燃性和爆炸性 根据粉尘的性质选用滤料 a.

40、粉尘的形状和粒径分布 b.粉尘的附着性和凝聚性 d.粉尘的琢磨性 e.粉尘的可燃性和爆炸性 f.按粉尘性质选用滤料的基本导则 按粉尘的性质选用滤料的基本导则见P542表3124。,根据除尘器的清灰方式选用滤料 a、机械振动类袋式除尘器 b、负压分室反吹类袋式除尘器 c、喷嘴反吹类袋式除尘器 d、脉冲喷吹类袋式除尘器 按清灰方式优选滤料结构的顺序见P543表3-1-25。根据其他特殊要求选用滤料 a.高浓度工艺收尘 b.高标准排放和具有净化要求的场合 c.具有稳定低阻运行的场合 d.含油雾等粘性微尘气体的处理,6、除尘效率和过滤阻力的主要影响因素 影响袋式除尘器效率和阻力的因素包括过滤风速、压力

41、损失、粉尘特性、滤料的特性、清灰方式、运行维护管理等。（1）过滤风速（气布比）的影响 过滤风速是指气体通过滤布时的平均速度，其计算公式为（3-1-67）式中uf过滤风速，m3/（m2min）；Q气体的体积流量，m3/h；A过滤面积，m2。过滤风速的选择与粉尘性质、含尘浓度、清灰方式、滤料特性、除尘效率和运行阻力等因素有关。过滤风速是一个工程经验数据。55,（2）压力损失的影响 压力损失不仅决定除尘器的能量消耗，同时也决定 装置的除尘效率和清灰制度。袋式除尘器的压力损失 压力损失包括：除尘器结构阻力及滤料压力损失两 部分。过滤阻力的计算 滤料的压力损失P是由清洁滤料的压力损失Pf和 堆积粉尘层的

42、压力损失Pd组成的，即 PPfPd（3-1-68）过滤阻力与过滤风速、粉尘浓度、气体粘度、过滤 时间、粉尘形状和粒径等因素有关。,（3）粉尘特性的影响 粉尘粒径直接影响袋式除尘器的效率。对于1m 以上的尘粒，通常粒径越小，除尘效率越低，阻力越 大。小于1m的尘粒中，以0.20.4m尘粒的除尘 效率最低，无论对清洁滤料或积尘滤料都有类似情况。这是因为对这一粒径范围内的尘粒而言，几种捕集粉 尘的效应都处于低值区域。尘粒携带电荷可提高净化效率。利用这一特性，在 捕集微细粒子时可以预先使粉尘荷电，荷电后的滤饼 呈多孔疏松结构，降低运行阻力。60,（4）滤料特性的影响 滤料的结构类型和表面的处理状况对除

43、尘效率有显 著影响。在一般情况下，机织布滤料的除尘效率较 低，针刺毡滤料有较高的除尘效率；具有表面过滤的 滤料净化效率很高；机织滤料主要是靠滤料上的滤饼 起滤尘作用，新滤料使用时滤饼尚未形成，除尘效率 和阻力较低，而滤料主要是起形成滤饼和支撑作用，对于针刺毡这种影响较小；针刺毡滤料单位面积重量 越大，滤料越厚，净化效率越高，但运行阻力越大。（5）清灰方式的影响 脉冲清灰方式清灰力强，清灰较彻底，清灰后滤饼 的厚度较薄，因此相对于其他清灰方式，其过滤阻力 较低。,1.3.6 机械式除尘器 1、机械式除尘器的分类（1）重力除尘器（2）惯性除尘器（3）旋风除尘器 2、机械式除尘装置的特点是：(1)结

44、构简单、造价低廉、使用和维护方便；(2)能处理粒子浓度高的气体，处理气量较大;(3)能适应高温烟气的处理；(4)除尘效率不高，一般用于多级除尘系统的 预除尘或火星捕集。,3、机械式除尘器的工作原理和结构特点（1）重力除尘器的工作原理和结构特点 a.工作原理：含尘气体进入沉降室后，由于沉降室横断面扩大 而使气体流动速度显著降低，从而使大而重的尘粒在重力的 作用下，缓慢地沉落至沉降室底部的灰斗之中，达到预除尘 的目的。b.结构特点：常见的重力除尘器可分为水平气流沉降室和垂直 气流沉降室两种。,2）惯性除尘器的工作原理和结构特点 a.工作原理：惯性除尘器的除尘是惯性力、离心力和重力共同作用的结果。b

45、.结构特点：惯性除尘器有碰撞式和反转式两类。碰撞式惯性除尘器一般是在气流流动的通道内增设挡板；反转式惯性除尘器设置使气流折转的系统。(a)单级(b)多级(a)弯转型(b)百叶窗型,（3）旋风除尘器的工作原理和结构特点 a.工作原理：旋风除尘器是利用气流在旋转 运动中产生的离心力来清除气流中的尘粒。b.结构特点：普通旋风除尘器由进气管、筒 体、锥体、排气管和灰斗等组成。旋风除尘器的进气方式有三种（如图）65,4、重力除尘器的设计（1）重力沉降室的设计步骤 a.根据要求确定沉降室应能100%捕集的最小尘粒粒径dmin；b.根据粉尘的密度计算最小尘粒的沉降速度us；c.选取沉降室内气体流速u；d.根

46、据现场的情况确定沉降室的高度H（或宽度W）；e.按照公式计算沉降室的长度L和宽度W（或高度H）。沉降室长度L计算公式：L=Hu/us（m）（3-1-81）式中H沉降室高度，m；us尘粒的沉降速度，ms。沉降室的宽度W计算公式：W=Q/（3600Hu）（m）（3-1-82）式中Q重力沉降室处理的气体流量，（m3h）P551 例题3-1-13.,七、湿式除尘器 1、湿式除尘器的分类 按照其构造形式及除尘机理可分为7种类型:重力喷雾除尘器，如喷淋塔；旋风式除尘器，如旋风水膜除尘器；自激式洗涤器，如自激喷雾除尘器；板式塔除尘器，如泡沫洗涤塔；填料塔除尘器，如填料塔、湍球塔等；文丘里除尘器；机械动力洗涤

47、除尘器。按除尘设备阻力的高低，可分为：低能耗湿式除尘器，压力损失为2001500Pa；高能耗湿式除尘器，压力损失为25009000Pa。,2、湿式除尘器的特点优点：(1)同时具有除尘、烟气降温和吸收有害气体的作用；(2)适用于处理高温、高湿、易燃易爆和有害气体；(3)运行正常时，净化效率高。可以有效地捕集0.110 m的粉尘颗粒；(4)结构简单、占地面积小、耗用钢材少、投资低；(5)运行安全、操作及维修方便。缺点：存在水污染和水处理问题；除尘过程不利于副产品的回收；存在设备和管道的腐蚀或堵塞问题；不适用于憎水性粉尘和水硬性粉尘的分离；排气温度低，不利于烟气的抬升和扩散；在寒冷地区要注意设备的防

48、冻问题。,3、喷雾塔洗涤器 的工作原理、结构特征和适用范围（1）工作原理：以右图为例，含尘气流向上运动，液滴由喷嘴喷出向下运 动，粉尘颗粒与液滴之间通过惯性 碰撞、接触阻留，粉尘因加湿而凝 聚等作用机制，使较大的尘粒被液 滴捕集。当气体流速较小时，夹带 了颗粒的液滴因重力作用而沉于塔 底。净化后的气体通过除雾器去除 夹带的细小液滴后由顶部排出。（2）结构特征：根据喷淋除尘器内截面的形状，可 分为圆形和方形两种；按其内的气 液流动方向不同，可分为顺流、逆 流和错流三种型式。,（3）适用范围 喷雾塔洗涤器适用于捕集粒径较大的颗粒，当气体 需要除尘、降温或兼有去除其它有害气体时，往往与 高效除尘器（

49、如文丘里除尘器）串联使用。空塔气速一般取为液滴沉降速度的50，液滴直 径在0.51.0mm范围，空塔气速为0.61.2m/s。严 格控制喷雾过程，保证液滴大小均匀及空间均匀分布 是很重要的。喷雾塔洗涤器的主要特点是结构简单、压力损失 小，一般为250500 Pa，操作方便，运行稳定。其主要缺点是耗水量及占地面积大，净化效率低，对 小于10m的尘粒捕集效率较低。70,4、旋风洗涤器工作原理、结构特征和适用范围 旋风洗涤器是在干式旋风除尘器内 设置各种形式的喷嘴，喷出水雾或 在器壁上形成液膜便构成了各种湿 式旋风洗涤器。其主要除尘机理是 离心分离、惯性碰撞、截留等。（1）立式旋风水膜除尘器 立式旋

50、风水膜除尘器装置如图所示。基本结构与工作原理是：喷雾沿切 线方向喷向筒壁，使壁面形成一层 很薄的不断向下流动的水膜。含尘 气流由筒体下部导入，旋转上升，靠离心力甩向壁面，粉尘颗粒为水 膜所粘附，沿壁面流下排走。除尘效率可达 90%95%。,（2）文丘里洗涤除尘器 文丘里洗涤除尘器是一种具有高除尘效率的湿式除尘器由文 丘里管洗涤器、除雾器（或气液分离器）、沉淀池和加压循 环水泵等多种装置所组成。装置系统如P562图3-1-55所示。含尘气流由收缩管进入喉管，经过雾化 凝聚 分 离除尘过程，净化后的气体从除雾器顶 部排出，含尘废水排至沉淀池。文丘里洗涤除尘器的主要特点是：a.结构紧凑、体积小、占地