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第3章 颗粒污染物控制技术与设备
　　本章主要介绍颗粒污染物的控制方法与控制设备。通过学习，重点掌握各类除尘器的工作原理、结构性能、适用条件及运行维护。培养处理各种含尘气体的技能及解决废气净化工艺过程中易出现问题的能力。
学习指南：
除尘器按其除尘机理和结构，可分为如下四大类：
1.机械式除尘器
2.湿式除尘器
3.过滤式除尘器
4.静电除尘器
　　除了应用以上原理外还可以利用声波、磁力、泳力、冷凝、蒸发、凝聚等来去除粉尘和净化气体。
　　湿式除尘器是通过含尘气体与液滴或液膜的接触，利用水滴和颗粒的惯性及其他作用捕集颗粒或使粒径增大，使尘粒从气流中分离出来的设备，也叫洗涤式除尘器。
3.4 湿式除尘器
3.4.1 湿式除尘器的除尘原理
　　惯性碰撞和拦截是湿式除尘器捕获尘粒的主要机理，其次是扩散和静电作用等。尘粒和水滴之间的惯性碰撞是最基本的捕集作用，对尺寸在0.3μm以上的尘粒而言，尘粒与水滴的碰撞效率取决于尘粒的惯性。气流在运动过程中如果遇到障碍物（如水滴）会改变气流方向，绕过物体进行流动。粒径和重量较大的尘粒具有较大的惯性，会脱离气流的流线保持直线运动，从而与水滴相撞。如果从脱离流线到停止运动，尘粒移动的距离大于尘粒脱离流线的点到水滴的距离，尘粒就会和水滴碰撞而被捕集。对于气流中密度较小的粉尘，由于其惯性作用力较小，能随气流一起绕过水滴，当其流线至水滴表面的距离小于粉尘的半径时，粉尘由于接触水滴而被拦截。
　　旋风洗涤除尘器与干式旋风除尘器相比，由于附加了水滴的捕集作用，除尘效率明显提高。旋风洗涤器适用于净化大于5的粉尘。常用的旋风洗涤除尘器有旋风水膜除尘器、卧式旋风除尘器和中心喷雾旋风除尘器。
1.立式旋风水膜除尘器
2.卧式旋风水膜除尘器
3.4.2 旋风洗涤除尘器
3.中心喷雾旋风除尘器
立式旋风水膜除尘器
1-外筒；2-内筒；3-螺旋导流片；4-排灰浆阀；5-灰浆斗
卧式旋风水膜除尘器
1旋流板脱水器；2-中心隔板；3-喷嘴；4-含尘器入口；5-导流板；6-调节杆
中心喷雾旋风除尘器
3.4 湿式除尘器
　　重力喷雾洗涤器又称喷雾塔或洗涤塔，是湿式洗涤器中最简单的一种 。在逆流式喷雾塔内，含尘气体向上运动，通过喷淋液体所形成的液滴空间时，由于尘粒和液滴之间的碰撞、拦截和凝聚等作用，使较大较重的尘粒靠重力作用沉降下来，与洗涤液一起从塔底排走。
3.4.3 重力喷雾洗涤器
一般按照尘粒与水流流动方式不同可将重力喷雾洗涤器分为逆流式、并流式和横流式。
重力喷雾洗涤器示意图
3.4 湿式除尘器
3.4.4 自激喷雾除尘器
2.自激式除尘器
1.冲击水浴除尘器
1.挡水板；2．进气管；3.排气管；4.喷头；5.溢流管
3.4 湿式除尘器
3.4.5 文丘里洗涤器
　　文丘里洗涤器如图所示，它是一种高效湿式洗涤器，常用在高温烟气降温和除尘上。水在喉管处注入并被高速气流雾化，尘粒与液滴之间相互碰撞使尘粒沉降。
　　文丘里洗涤器一般包括文丘里管（简称文氏管）和脱水器两部分。文氏管由进气管、收缩管、喷嘴、喉管、扩散管、连接管组成。脱水器也叫除雾器，上端有排气管，用于排除净化后的气体；下端有排尘管道接沉淀池，用于排除泥浆。
3.4 湿式除尘器
3.4.6 泡沫除尘器
　　泡沫除尘器又称泡沫塔洗涤器，简称泡沫塔。在泡沫设备中与气体相互作用的液体，呈运动着的泡沫状态，使气液之间有很大的接触面积，尽可能地增强气液两相的湍流程度，保证气液两相z接触表面有效的更新，达到高效净化气体中尘、烟、雾的目的。
1-烟气入口；2-洗涤液入口；3-泡沫洗涤器；4-出气口；5-筛板；6-水堰；7-溢流槽；8-溢流管；9-污泥出口
3.4 湿式除尘器
泡沫塔洗涤器示意图
3.4.7 填料洗涤除尘器
2.湍球塔
1.填料塔
湍球塔是一种可浮动填料洗涤除尘器。
　　填料洗涤除尘器是在除尘器中填充不同形式的填料，并将洗涤液喷洒在填料表面上，以覆盖在填料表面上形成液膜，捕集含尘气体中的粉尘。
以洗涤液与含尘气体相互接触时的流动方向的不同，可分为错流、顺流和逆流式填料塔。
错流式填料塔
顺流式填料塔
逆流式填料塔
1-筛板
2-球形填料
3-筛板
4-喷嘴
5-除沫器
3.4 湿式除尘器
1.启动前的检查
3.4.8 湿式除尘器的运行与维护管理
（1）引风机，输灰系统的电动机和其他所有转动部分的润滑冷却情况。
（2）除尘器本体及烟道连接的引风机、调节阀门或挡板、排灰装置及人孔、手孔等的气密性是否良好。
（3）对于水浴式与水膜式除尘器，要保证液位控制系统的准确。
（4）对于喷淋洗涤器，要求喷淋均匀无死角，液滴细密，耗水量少。
（5）文丘里洗涤除尘器雾化后的液滴要保证布满整个喉部截面。
（6）在运行中应十分注意烟气离开冷却装置的温度，先供给洗涤水，然后通入烟气开始运转。
2.启动前的检查
由于启动时的烟气密度较大，为使引风机不超载，应先关小挡板的开度再启动，然后逐渐开大到设计额定风量。
3.维护管理
由于启动时的烟气密度较大，为使引风机不超载，应先关小挡板的开度再启动，然后逐渐开大到设计额定风量。
3.4 湿式除尘器
文丘里管除尘器处理某热电厂1号炉烟尘
1.工程简介
某热电厂1号炉锅炉额定蒸发量170t/h，主蒸汽温度510℃，主蒸汽压力10MPa，给水温度215℃，排烟温度155℃，锅炉效率90%。用文丘里管除尘器除尘，后接倒锥式水膜除尘器。处理烟气量320000m3/h，烟气温度155℃，每台锅炉配除尘器4台。
2.运行情况
除尘器漏风率为0.95%～2.19%；当喉管气速为56～57m/s，单位水耗0.126～0.327kg/m3时（标况），文氏管压力损失281～373Pa，除尘器总压力损失457～589Pa，除尘效率95.6%～98.63%；若保持文氏管在较佳的单位水耗（0.210 kg/m3）工况下，喉管烟速44.8～63.0m/s时，除尘效率为94.63%～97.6%，喉管烟速取55m/s合适。
3.常见问题
由于烟气中二氧化硫含量大，废水PH值较低（约为4左右），对设备有一定腐蚀性；排烟温度较低，当单位水耗0.126～0.327kg/m3时（标况），除尘器出口烟温为54.5～76℃，正常工况下，温度为60℃左右，不利于烟气扩散，会造成厂区落灰现象；不同程度存在烟气带水现象，在气温较低的季节运行，若采用机翼型叶片引风机，容易造成风机叶片积灰振动，严重时出口烟道及风机机壳内也会积灰。
3.4.9 应用实例
3.4 湿式除尘器
填空题
（1）文氏管是由（ ）、（ ）和（ ）三部分组成。
（2）影响填料塔除尘器除尘效率的因素有（ ）、（ ）、（ ）。
（3）影响卧式旋风水膜除尘器效率的主要因素是（ ）和（ ）。
（4）卧式旋风水膜除尘器的阻力损失大约（ ）,平均耗水0.05～0.15L/m3。它具有结构简单、（ ）、（ ）、负荷适应性强、运行维护费用低等优点。
（5）依靠气流自身的动能，冲击液体表面而激起水滴和水雾的除尘器称为（ ）除尘器。
（6）文丘里洗涤器是一种（ ）湿式洗涤器，常用在高温烟气降温和除尘上。
简答题
（1）湿式除尘器有哪些特点？
（2）简述湿式除尘器的除尘原理。
（3）简述文丘里洗涤器的除尘机理。
（4）试述各类湿式除尘器的适应条件。
习题3.4
3.4 湿式除尘器
（4）除尘器的投资、运行费用；维护管理情况，安装位置以及收集物的处理与利用等。
（3）除尘器的净化效率、阻力、废气排放标准及环境质量标准等。
（2）粉尘的种类、成分、密度、浓度、粒径分布、比电阻、腐蚀性、吸水性等物理、化学性质。
3.5 除尘装置的选择
3.5.1 除尘装置的选择
正确选择与使用各种除尘器，不仅可以提高产品质量和降低生产成本，而且也是控制粉尘污染的重要措施。
　　1.选择时应考虑的主要因素
　　影响除尘器性能的因素很多，主要应考虑如下几点：
（1）含尘气体的种类、成分、温度、湿度、密度、毒性、腐蚀性、爆炸性等物理、化学性质。
1.选择时应考虑的主要因素
常用除尘器的类型与性能
型 式 除尘 作用力 除尘器种类 适用范围 不同粒径效率/% 投资比 能耗 （kW/m3）
初 投 资 年 成 本
粉尘 粒径 （μm） 粉尘 浓度（g/Nm3） 温度 （℃） 阻力 （Pa） 粒径（μm）
50 5 1
干 式 惯性、 重力 惯性除尘器 > 15 > 10 < 400 200-1000 96 16 3 < 1 < 1 -
离心力 中效旋风除尘器 > 5 < 100 < 400 400-2000 94 96 27 73 8 27 1 15 1.0 1.5 0.8-1.6 1.6-4.0
高效旋风除尘器
静电力 电除尘器 >0.05 < 30 < 400 100-200 >99 100 99 >99 86 98 9.5 15 3.8 6.5 0.3-1.0
高效电除尘器
惯性、扩散与筛分 袋式除尘器 振打清灰 气环清灰 脉冲清灰 高压反吹清灰 >0.1 3-10 < 300 800-2000 >99 100 100 100 >99 >99 >99 >99 99 99 99 99 6.6 9.4 6.5 6.0 4.2 6.9 5.0 4.0 3.0-4.5
湿 式 惯性、扩散与凝聚 自激式洗涤器 高压喷雾洗涤器 高压文氏管除尘器 0.05-100 < 100 < 10 < 10 < 400 < 400 < 800 800-10000 100 100 100 93 96 >99 40 75 93 2.7 2.6 4.7 2.1 1.5 1.7 4.5-6.3 -35
3.5 除尘装置的选择
3.除尘器选择步骤
除尘器选择步骤
3.5 除尘装置的选择
3.5.2 各类除尘器的适用范围
1.机械式除尘器
机械式除尘器造价比较低，维护管理方便，并耐高温，耐腐蚀性，必须回收。干尘或含尘气体遇湿有腐蚀作用时更适宜用这类除尘器。但对粒径在以下的尘粒去除率较低，当气体含尘浓度高时，这类除尘器可作为初级除尘，以减轻二级除尘的负荷。
重力沉降室适宜尘粒粒径较大，要求除尘效率较低，场地足够大的情况；惯性除尘器适宜排气量较小，要求除尘效率较低的地方，一般可直接装在风管上；旋风除尘器适宜要求除尘效率较低的地方，主要用于1～20t/h的锅炉烟气的处理。多管除尘器是目前应用较广泛的一种机械式除尘器。
3.5 除尘装置的选择
3.5.2 各类除尘器的适用范围
2.过滤式除尘器
　　袋滤器能除掉微细的尘粒，适用于要求除尘效率较高、排放量较大的场合。对处理气量变化的适应性强，最适宜处理有回收价值的细小颗粒物。但袋式除尘器的投资比较高，允许使用的温度低，操作时气体的温度需高于露点温度，不宜处理高湿、易黏结的粉尘。
　　袋式除尘器广泛应用于各种工业生产的除尘过程，大型反吹风布袋除尘器，适用于冶炼厂、铁合金、钢铁厂等除尘系统的除尘；大型低压脉冲布袋除尘器，适用于冶金、建材、矿山等行业的大风量烟气净化；回转反吹风布袋除尘器，适用于建材、粮食、化工、机械等行业的粉尘净化；中小型脉冲布袋除尘器，适用于建材、粮食、制药、烟草、机械、化工等行业的粉尘净化；单机布袋除尘器，适用于各局部扬尘点如输送系统、库顶、库底等部位的粉尘净化。
3.5 除尘装置的选择
3.5.2各类除尘器的适用范围
2.过滤式除尘器
　　袋滤器能除掉微细的尘粒，适用于要求除尘效率较高、排放量较大的场合。对处理气量变化的适应性强，最适宜处理有回收价值的细小颗粒物。但袋式除尘器的投资比较高，允许使用的温度低，操作时气体的温度需高于露点温度，不宜处理高湿、易黏结的粉尘。
　　袋式除尘器广泛应用于各种工业生产的除尘过程，大型反吹风布袋除尘器，适用于冶炼厂、铁合金、钢铁厂等除尘系统的除尘；大型低压脉冲布袋除尘器，适用于冶金、建材、矿山等行业的大风量烟气净化；回转反吹风布袋除尘器，适用于建材、粮食、化工、机械等行业的粉尘净化；中小型脉冲布袋除尘器，适用于建材、粮食、制药、烟草、机械、化工等行业的粉尘净化；单机布袋除尘器，适用于各局部扬尘点如输送系统、库顶、库底等部位的粉尘净化。
　　颗粒层除尘器适宜于处理高温高浓度含尘气体，如高温冶炼烟气等。也能处理比电阻较高的粉尘，当气体温度和气量变化较大时也能适用。其缺点是体积较大，清灰装置较复杂，阻力较高。
3.5 除尘装置的选择
3.5.2各类除尘器的适用范围
3.电除尘器
　　电除尘器具有除尘效率高，压力损失低，运行费用较低的优点。电除尘器的缺点是投资大、设备复杂、占地面积大，对操作、运行、维护管理都有较高的要求。另外，对粉尘的比电阻也有要求。目前，电除尘器主要用于处理气量大，对排放浓度要求较严格，又有一定维护管理水平的大企业，如燃煤发电厂、建材、冶金等行业。
　　湿式除尘器结构比较简单，投资少，除尘效率比较高，能除去小粒径粉尘；并且可以同时除去一部分有害气体，广泛应用于冶金、建材和烟气脱硫方面。其缺点是用水量比较大，泥浆和废水需进行处理，设备及构筑物易腐蚀，寒冷地区要注意防冻。
4.湿式除尘器
3.5 除尘装置的选择
简答题
（1）选择除尘装置的原则是什么？
（2）简述各类除尘器的适应条件和范围。
社会实践活动
到火力发电厂、水泥厂、钢铁厂等有除尘设备的工厂进行现场实习，并按下列
要求完成实习报告。
　　（1）了解生产工艺情况及污染源的特性；
　　（2）了解除尘设备的设置、使用情况；
　　（3）了解各种除尘设备的维护维修知识和技能并进行对比分析。
（4）废气处理设施运行、维护与管理措施，其主要配套设备（如除尘器、风机、水泵等）的故障排查与消除？
习题 3.5
3.5 除尘装置的选择

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