大氣污染控制工程 第三章 除塵技術及裝置

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1、第 三 章 除 塵 技 術 及 裝 置 本 章 要 點 一 .除 塵 技 術 基 礎 1b p p 23pv pa n dS n d 3 2( / )w p p paS nd nd 100% ww dmw m m 容 積 導 電 表 面 導 電 Vj 1/24 pA Ad 投 影 徑 長 徑 短 徑定 向 粒 徑 dF 定 向 面 積 等 分 徑 dM 幾 何 當 量 徑 等 投 影 面 積 徑 dA: 等 體 積 徑 dV 1/ 36 pV Vd 等 表 面 積 徑 dS 1 / 2ps Sd 體 積 表 面 積 平 均 徑 6 p e pVd S物 理 當 量 徑 空 氣 動 力 直 徑

2、da斯 托 克 斯 直 徑 /沉 降 直 徑 dst篩 分 粒 徑 ： 20m 12mm。 n 空 氣 動 力 直 徑 da 指 與 被 測 粒 子 在 空 氣 中 的 終 端 沉 降 速 度 相 同 、密 度 為 1(g/cm3)的 球 的 直 徑 ， 其 單 位 用 m(g/cm3)1/2。n 斯 托 克 斯 直 徑 /沉 降 直 徑 dst18( ) pst P ud g g l s v sl vs md d d d d d d 0 100%mD m 100%D PDf d Pd Df d d max maxP Pd d Pd dR D f d min minP Pd d Pd dD D

3、 f d 1D R 眾 徑中 位 徑 22100( ) exp 22 P PP d df d 22ln ln100ln expln 2 2 lnP gP g gd df d 1/ 215.87%84.13%Pg Pd Rd R 250 50 exp(3ln )gd d 250 50 exp(0.5ln )gd d 50d 50d50d 50d 2 1 50 exp(0.5ln )gd d 250 exp(ln )s gd d 250 exp(1.5ln )v gd d 2 50 exp(2.5ln )vs gd d )ln5.0exp( 25050 gdd 19.28.9 5.21%87.15

4、( ）Dd dp gg 4.3)19.2ln3exp( 5.21250 d 62.4)19.2ln5.0exp(40.3 21 d 50( ) 100exp 0.693 npp dR d d 100% (1 ) 100%c oT i iS SS S (1 ) 100%o oT i iC QCQ (1 ) 100%oN oN T iN iNC QC Q (1 ) 100%oNT iNC kC 換 算 成 標 準 態(tài)漏 風 情 況 1 21 (1 )(1 ) (1 ) 100%T n 1 2 iSd 1 0 0 % cd iSS oS pd 100% 100% 1o i cd di iS S SP

5、 S S ( )1nT d i d ii R iR 22g uP 二 .機 械 式 除 塵 器水 平 氣 流 沉 降 室 垂 直 氣 流 沉 降 室 （ a） 屋 頂 式 沉 降 室 擴 大 煙 管 式 沉 降 室 帶 有 錐 型 導 流 器 的 擴 大 煙 管 式 沉 降 室 水 平 氣 流 沉 降 室 的 主 要 設 計 計 算 Q 、 v L H vLt /puHt /0 0tt 要 使 粒 徑 為 dp(m)的 塵 粒 在 沉 降 室 中 全 部 沉 降 下 來 ， 必 須 保 證 即 puHvL / / pL Hv u 2 18p p gp gd gu HvQB / min 18 g

6、p gHvd gL 2 18i p gi gd gLHv gL Hvd pg 18min p g因 為 id i這 種 沉 降 室 對 各 種 不 同 粒 徑 塵 粒 (m)的 分 級 除 塵 效 率 按 下 式 求 得 由 上 式 可 見 ， 要 提 高 沉 降 室 的 捕 集 效 率 ， 可 從 三 個 方 面 入 手 ： (1)降 低 室 內氣 體 流 速 v； (2)降 低 沉 降 室 高 度 H； (3)增 加 沉 降 室 長 度 L。 2 118i p gi gd gL nHv min 18 1gp g Hvd gL n 由 上 分 析 得 知 ， 多 層 沉 降 室 的 分 級

7、效 率 比 單 層 沉 降室 的 效 率 高 （ n+1） 倍 ， 而 能 捕 集 的 最 小 粒 徑 比 單層 沉 降 室 小 倍 )1(1 n沉 降 室 分 層 越 多 ， 除 塵 效 果 就 越 好 ， 但 必 須 使 各 層 隔 板間 氣 流 分 布 均 勻 。 同 時 ， 分 層 越 多 ， 清 理 集 灰 也 越 困 難 。 0428.0102418 81.92100)1030(1818 52622 gppg gppp gdgdu 8.80428.0/25.05.1/ puHvL 34.20428.0/25.04.0/ puHvL 0.225.0)13(4.03600 2800)1

8、(/ vnHQB 55min 1086.2)13(5.281.92100 25.06.1105.218118 ngLHvd gp g 7004/28004/ Qq 2.慣 性 除 塵 器 沖 擊 式 結 構 反 轉 式 結 構 彎 管 型 百 葉 窗 型 多 層 隔 板 塔 型 彎 管 型 百 葉 窗 型 多 層 隔 板 塔 型 3.旋 風 除 塵 器旋 風 除 塵 器 是 使 含 塵 氣 體 作 旋 轉 運 動 ， 利用 離 心 力 作 用 將 塵 粒 從 氣 流 中 分 離 并 捕 集下 來 的 裝 置 。 它 歷 史 悠 久 、 應 用 廣 泛 、 型式 繁 多 、 結 構 簡 單 、

9、沒 有 運 動 部 件 、 造 價便 宜 、 維 護 管 理 方 便 ， 除 塵 效 率 一 般 達 85 左 右 ， 高 效 的 旋 風 除 塵 器 除 塵 效 率 可 達90 左 右 。 逆 轉 型 結 構 單 管 多 管 組 合 式 入 口 流 向 軸 向 入 口 逆 轉 型 正 交 型 切 向 入 口 直 入 型 蝸 殼 型 22g vP 分 割 直 徑 1/250 92 ( )gc p g ebd N v hHLNe 2/ 0.5250 10.596(0.7) n ngc ng i dd vh D 根 據 假 想 圓 筒 理 論 3.014.0 )283/)(669.01(1 TDn

10、 池 森 龜 鶴 5.050 03.5 DdvhAd iP gc 旋 風 除 塵 器 的 效 率 12 23(1 )1 exp 2 nii G Q nD 3.014.0 )283/)(669.01(1 TDn g uppi 18 Cd )55.0exp(40.0257.121 ppu ddC ugg 499.0 MRTu 8則 除 塵 器 的 總 效 率 為 iim 收 集 設 計 資料 除 塵 器 型 式 的 選擇計 算 法 經 驗 法 確 定 結 構 型 式 總 除 塵 效 率 定 型 壓 損確 定 結 構 型 式入 口 速 度 v 入 口 面 積 定 型 經 驗 法 51008.2 g

11、65.052/150 1092.515417002 12.01008.29)(2 9 vNbd egp gc 633.0)283/293)(7.0669.01(1)283/)(669.01(1 3.014.03.014.0 TDn m Ddvhd nn ig nc 6 1633.0 633.05.05633.0215.0250 1063.2 7.0 42.081.22.152000 10815.17.0596.0)7.0(596.0 m DdvhAd iP gc 6 5.055.050 1024.4 7.081.22.152000 42.00882.010815.103.503.5 三 .濕

12、式 除 塵 器 按 能 耗 低 能 耗高 能 耗 噴 霧 除 塵 器 水 膜 除 塵 器 文 丘 里 除 塵 器 按 凈 化 機 理 重 力 噴 霧 除 塵 器旋 風 水 膜 除 塵 器貯 水 式 沖 擊 水 浴 除 塵 器板 式 塔 除 塵 器填 料 塔 除 塵 器文 丘 里 除 塵 器機 械 動 力 洗 滌 除 塵 器 主 要 的 濕 式 除 塵 器 的 性 能 和 操 作 范 圍除 塵 器 名 稱 氣 體 流 速(m/s) 液 氣 比(l/m3) 壓 力 損 失(Pa) 分 割 直 徑( m)旋 風 水 膜 除 塵 器文 丘 里 除 塵 器噴 淋 除 塵 器自 激 噴 霧 除 塵 器 填

13、 料 塔 除 塵 器沖 擊 式 除 塵 器 15 4560 900.1 210 200.5 110 20 0.5 1.50.3 1.52 30.07 0.152 310 50 500 15005000 20000100 300800 20001000 2500 0 150 1.00.13.03.01.00.2 29p p r ug Ld u CSt D pR LdK D tE13600 Lt g L g L gQE E E P P Q 1 exp( ) 1 exp( ) OG tN E 1 exp( )Bd d aP Ad 1/2a g p ud d C 00 0m dPP d mm 1/25

14、0 50( )a c p ud d C 70 1050 ag dd 50ad3000p3g %2P 2B%2P 09.0/ gac dd9.01009.009.0 gac dd 2/1)( upacc Cdd 45.0)36.13( 9.0)( 2/12/1 up acc Cdd 52.0cd48.0cd 36.1uC i o p g yP P P P P P 222 2 1g g L Lp g Lu uP 麻 石 水 膜 除 塵 器 主 要 性 能 參 數 表 型 號 煙 氣 量 (m3/h) 質 量 (t) 進 口 煙 氣 速 度 (m/s)15 18 20 22MCLS1.30MCLS1

15、.60MCLS1.75 MCLS1.85MCLS2.50MCLS3.10MCLS4.00 2320027200295003780075600104000108000 2780032600345004530091000125000126000 3090036300394005040010100138700144000 34000395004340055600111000158000 33.341.547.3243.7阻 力 (Pa) 579 843 1030 1246 麻 石 水 膜 除 塵 器 的 結 構 圖 76 78 文 丘 里 除 塵 器 調 徑 文 氏 管 預 霧 化不 預 霧 化 供

16、 水 方 式 徑 向 內 噴 徑 向 外 噴 軸 向 噴 霧 溢 流 供 水 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 1 13 6 0 0tQF u 2 23 6 0 0tQF u 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 0 03 6 0 0tQF u 1 0 11 2 2D DL c tg 2 0 22 2 2D DL ctg 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 1 0 11 2 2a a aL ctg 1 0 11 2 2b b bL ctg 文 丘 里 除 塵 器 的 設 計 與 計 算 2 0 22 2 2a

17、a aL ctg 2 0 22 2 2b b bL ctg 0.133 2 0.780 00.863 ( / )gP F u L G 海 思 開 斯 (Hesketh)經 驗 公 式 木 村 典 夫 2020.42 0.79 / 0.36( / ) 2guP LG LG 200.30.033 3.0 ( / ) 2gHTHT uP R L GR 01 21 exp ( , )55L L Lg gQ u D F St fQ 13 2 20 26.1 10exp p L p ut g d f PCP 1.3(1 4525.3 ) 100%P 噴 淋 除 塵 器 噴 淋 除 塵 器粒 徑 小粒 徑

18、大 31 exp( )2 L I pg L LQ u HQ D u 31 exp( )2 L Ig LQ HQ D 沖 擊 水 浴 除 塵 器 沖 激 式 除 塵 器 除 塵 器 噴 頭 沖 激 式 除 塵 器 沖 激 式 除 塵 器 板 式 塔 除 塵 器 四 .電 除 塵 器 四 .電 除 塵 器 電 除 塵 過 程 示 意 圖 63 10 ( 0.03 / )cE f a ln /r VE r b a 63 10 0.03 / lnc bV af a a 100 adaEV cc ln例 3 7管 式 電 除 塵 器 的 放 電 極 電 暈 線 半 徑 1.0mm， 集 塵 極管 式 直

19、 徑 200mm。 除 塵 運 行 工 況 ： 壓 力 1.0 105Pa， 溫 度為 150 。 試 求 該 管 式 電 除 塵 器 的 起 始 電 暈 場 強 和 起 始 電暈 電 壓 。 101 695.0100133.1423 100.1298 5500 PPTT由 式 （ 3 118） ， 當 取 7.0f時 ， 求 得 起 始 電 暈 場 強mV afE c /1012.3 001.0/695.003.0695.0(7.0103)/03.0(103 6 66 由 式 （ 3 120） 得 起 始 電 暈 電 壓 為VC=3.12 106 0.001 ln(0.1/0.001)=14

20、.4 103V lnc c dV a E a0.2 m 1 m 電 場 荷 電 擴 散 荷 電 擴 散 荷 電電 場 荷 電 203 2ps d Eq 11 /t sq q t 04 ie N K 0t 104 3.0imA/m,距 離 電 暈 線 0.3r 0.3r cm處 的 電 場 強 度 6102E 6102Ev/m 試 計 算 粒 子 荷 電 時 間 常 數 以 及 荷 電 率 達 到 90 時 所 需 的 荷 電 時 間 。解 ： 首 先 計 算 荷 電 時 間 常 數 。 近 似 取 離 子 的 體 電 荷 密 度 Nei 因 為 ErKi ii 2 ErKi ii 2 i rE

21、i ErKKKNeK iiiii 0000 82444 代 入 數 值 后 得 ， 443.0 s荷 電 率%90/ st qq 時 所 需 荷 電 時 間 為 40.09.01 9.00443.0/1 / st st qq qqt s 20 02 ln 1 8p pp d kT d ue Ntq e kT T s pq q q 3 ug pq E C d 進 口 出 口f dxv c+dcc 0 LCi Coa 107vdtdx AaL )()()( dcdxFdtcdxadm vdtdx iccFvLa 0ln iccFv La 0ln QFv )exp(11 0 QAcci 板 式 電

22、除 塵 器 bvLexp1圓 管 式 電 除 塵 器 bvL2exp1 109 110 解 ： （ 1） 計 算 粉 塵 的 趨 進 速 度 。 在 給 定 的 條 件 下 空 氣 的 粘 度 系 數 Pas .肯 寧 漢 系 數 51082.1 g 17.1uC則 按 式 （ 3 132） 得 205.0101082.13 17.1100000103.03 6515 pg udqEC （ m/s）(2) 按 （ 3 137） 計 算 捕 集 效 率 。集 塵 極 的 表 面 積 89.10.23.0 DLA m2 111 %4.99994.0)205.0075.089.1exp(1)exp(

23、1 QA8.26ic 133.0oc 41016Q40cA1982A m2(二 個 電 場 )。 試 參 考 以 上 數 據 設 計另 一 新 建 130m2燒 結 機 尾 的 電 除 塵 器 ， 要 求 除塵 效 率 工 藝 設 計 給 出 的 總 煙 氣 量 %8.99 112 41025Q解 ： （ 1） 根 據 實 測 數 據 計 算 原 電 除 塵 器 的 除 塵 效率 和 有 效 趨 進 速 度 。 由 式 （ 3 141） )exp(11 0 pi QAcc 995.08.26133.011 0 icc 得 6.444.441982 QA (s/m) 119.06.44 )995

24、.01ln(/ )1ln( QAp 所 以除 塵 器 斷 面 風 速 為 11.140/4.44/ cAQv m/s (2)設 計 新 的 電 除 塵 器按 要 求 的 效 率 %8.99 和 有 效 趨 進 速 度 113 119.0p 2.52119.0 )998.01ln()1ln( pQA （ s/m）則 所 需 的 集 塵 極 的 總 面 積 為3654702.522.52 QA (m2)若 選 取 系 列 產 品 SHWB60時 ， 則 集 塵 極 總 面 積 為3743m2， 其 有 效 斷 面 積 為 63.3m2， 此 時 電 場 風 速 為1.13.63/70/ cAQv

25、（ m） 集 塵 電 極 管 式 電 除 塵 器板 式 電 除 塵 器 含 塵 氣 流 流 動 方 式 立 式 電 除 塵 器 臥 式 電 除 塵 器 電 極 在 除 塵 器 內 布 置 單 區(qū) 電 除 塵 器 雙 區(qū) 電 除 塵 器 清 灰 方 式 干 式 電 除 塵 器濕 式 電 除 塵 器 集 塵 電 極 管 式 電 除 塵 器板 式 電 除 塵 器含 塵 氣 流 流 動 方 式 立 式 電 除 塵 器臥 式 電 除 塵 器電 極 在 除 塵 器 內 布 置 單 區(qū) 電 除 塵 器雙 區(qū) 電 除 塵 器清 灰 方 式 干 式 電 除 塵 器濕 式 電 除 塵 器 高 壓 直 流 電 源

26、： 最 佳 火 花 率 50 100次 分 鐘 本 體 電 暈 電 極 集 塵 電 極 清 灰 裝 置 氣 流 分 布 裝 置 外 殼 管 式 板 式單 區(qū) 雙 區(qū) 120 121 噴 水 干 式 122 1ln1pQA c QA v( / ) 1n B B 2 1AL n H 2B b 250U B 125 126 127 五 .過 濾 式 除 塵 器濾 料 不 同 袋 式 除 塵 器 顆 粒 層 除 塵 器 空 氣 過 濾 器 捕 獲 的 位 置 內 部 過 濾 除 塵 器 外 部 過 濾 除 塵 器 各 種 捕 集 機 理 作 用 的 粒 度 范 圍序 號 機 理 粒 度 范 圍 風 速

27、 增 高 對 機 理 效 率 的影 響1 攔 截 1 m 降 低2 慣 性 碰 撞 1 m 增 高3 擴 散 0.010.5 m 降 低4 靜 電 過 濾 層 微 孔 尺 寸 降 低 p pvv 1 oiCC 4 11 exp Dd 1.5( 1)1 exp Dd 1 exp Dg gd Pv F ( 1)1 exp DK d 0 0( )f d d gP P P am v cP c fP P P 濾 袋 截 面 形 狀 圓 筒 形 扁 平 形 進 氣 口 布 置 上 進 氣下 進 氣 氣 流 通 過 方 向 內 濾 式外 濾 式密 閉 否 密 閉 式 敞 開 式 清 灰 方 式 簡 易 清

28、灰 式 機 械 振 動 清 灰 式 逆 氣 流 反 吹 清 灰 式 氣 環(huán) 反 吹 清 灰 式 脈 沖 噴 吹 清 灰 式 聯 合 清 灰 式 137 fuQA 60 min/0.20.1 muf min/32 mu f min/7.020.0 mu f min/42 mu f aAn （ 5） 顆 粒 層 除 塵 器 （ 5） 顆 粒 層 除 塵 器 六 .除 塵 器 應 用除 塵 器 的 分 級 效 率除 塵 器 名 稱 全 效 率（ ） 不 同 粒 徑 （ m） 時 的 分 級 效 率 （ ）0 5 5 10 10 20 20 44 44 帶 擋 板 的 沉 降 室普 通 旋 風 除 塵

29、 器長 錐 體 旋 風 除 塵器噴 淋 塔電 除 塵 器文 丘 里 除 塵 器袋 式 除 塵 器 58.665.384.294.597.099.599.7 7.5124072909999.5 2233799694.599.5100 4357929897100100 808299.510099.5100100 9091100100100100100 六 .除 塵 器 應 用 142 143 144 145 例 題 146 表 1 147 148 84.150 20.6 1.8411.2dg d （ 2） 讀 圖 1， 得 ： d84.1 20 6m； d50 11 2 m。所 以 幾 何 標 準

30、 差 ： 質 量 中 位 直 徑 ： d50 =11 2 m 個 數 中 位 直 徑 ： 2 2ln ln 3ln ln11.2 3ln 1.3NMD MMD g g NMD=3.67 m算 術 平 均 直 徑 ： 25ln ln ln 1.48624.42L gLd MMDd 149 21ln ln ln 2.2329.3sv gsvd M M Dd 150以 凈 體 積 表 示 的 比 表 面 積 ：以 堆 積 體 積 表 示 的 比 表 面 積 151 5 2 3 經 測 定 某 城 市 大 氣 中 的 飄 塵 的 質 量 粒 徑 分 布遵 從 對 數 正 態(tài) 分 布 規(guī) 律 。 其 中 位 直 徑 為 d50 5 7 m， 篩 上 累 積 分 布 R 15 87 時 ， 粒 徑 dp 9 0 m。 試 確 定 以 個 數 表 示 時 對 數 正 態(tài) 分 布 函 數 的 中 位徑 幾 何 標 準 差 和 算 術 平 均 直 徑 。 152 以 個 數 表 示 的 中 位 直 徑 ：算 術 平 均 直 徑 153 gsvd 154