单元3悬浮颗粒与有害气体净化.

单元3悬浮颗粒与有害气体净化设备9.1工业建筑的除尘系统工业建筑的除尘系统：是一种补集和净化工艺过程中产生粉尘的局部机械排风系统。一、组成排尘罩——捕集工艺过程中产生的含尘气体沉降设备——大小不等的污染物颗粒（气体）分离输送管道和设备除尘器净化器粉尘收集、处理装置风机一个完整的除尘系统用排尘罩捕集工艺过程产生的含尘气体。捕集的含尘气体在风机作用下，沿风道送到除尘设备中。在除尘设备中将粉尘分离出来。净化后的气体排至大气。收集和处理分离出来的粉尘。二、除尘系统划分的原则除了遵守局部排风系统的划分原则，还要遵守以下原则：除尘系统不宜过大，吸尘点不宜过多，一般为5~6个，最多不超过20个。温湿度不同的含尘气体，混合后可能导致风管内结露，分设除尘系统同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或无回收价值时，可以合并在同一工序中如有多台并联设备，由于他们不一定同时工作，因而不宜化为同一系统。若需把各台并列设备化为一个系统时，系统总排风量应按各排风点同时工作计算。三、除尘系统的风道由于风速较高，常采用圆形风道，而且直径较小。但不宜过小，需根据不同粉尘的粒径大小设定，防止堵塞。如果吸尘点较多，需采用大断面的集合管连接各支管，集合管内风速不宜超过3m/s，集合管下设卸灰装置。为防止粉尘在风管内沉积，除尘系统风管需尽可能垂直或倾斜敷设。倾斜敷设时，倾斜角需大于45度。水平设置时，需设置清扫口。除尘系统风管要求的水力平衡型好。一般通风系统的要求两支管压力损失不超过15%。除尘系统各并联支管路压力损失差不超过10%四、除尘风管中的风速除尘系统风管内风速大小，除了要考虑系统经济性影响外还要考虑风速过大，磨损设备和风道风速过小，易使粉尘沉积，造成堵塞参见表9-1五、粉尘的收集与处理干式除尘器排除粉尘的处理方式就地回收：除尘器的排尘管直接将粉尘卸至生产设备内。特点：不需要设粉尘处理设备，维修简单，注意二次扬尘问题。适用于粉尘有回收价值，并靠重力作用能自由落回到生产设备内的场合。集中处理：利用机械或气力输送设备将各除尘器卸下的粉尘集中到预定地点集中处理。特点：需设运输设备及（或）加湿设备；维修工作量大；集中后有利于粉尘的回收利用，易于控制二次扬尘。适用于除尘设备卸尘点多，卸尘量大，又不能纳入工艺流程回收场合。人工清灰：适用于卸尘量小，并不直接回收利用或无回收利用价值的场合。湿式除尘器的含尘污水处理方式分散机械处理：除尘器本体或下部集水坑设刮泥板等，将扒出的尘泥就地纳入工艺流程或运往他出。刮泥机需要经常管理和维修。适用于除尘器数量少，但每台除尘设备排尘量大的场合。集中机械处理：将全长含尘污水纳入集中处理系统，使粉尘沉淀、浓缩，然后用抓泥斗、刮泥机等设备将尘泥清出，纳入工艺流程或运往他地。特点：污水处理设备比较复杂，可集中维修管理，但工作量较大。适用于大、中型厂矿除尘器数量较多，含尘污水量较大的场合。9.2悬浮颗粒分离机理和设备分类一、除尘机理：1.重力:依靠重力使气流中的尘粒自然沉降，将尘粒从气流中分离出来。局限于50-100微米的粉尘2.离心力：含尘气流做圆周运动时，由于离心力的作用，粉尘和空气会产生相对运动，使粉尘从气流中分离出来。适用于10微米粉尘3.惯性碰撞：含尘气流在运动过程中遇到物体的阻挡（挡板、纤维、水滴）气流要改变方向绕流，细小粉尘会沿气体流线一起运动。而质量较大或速度较大尘粒，由于惯性，来不及随气流一起绕过物体，脱离流线向物体靠近，碰撞在物体上沉积下来4.接触阻留：某尺寸尘粒沿气流流线刚好一起运动到物体（纤维或液滴）表面附近时，与物体发生接触被阻留5.扩散：由于气体分子热运动对尘粒的运动产生尘粒的布朗运动，越小的尘粒越显著。对于≤0.3μm的尘粒，是一个很重要的机理，大于0.3μm布朗运动减弱，不是以靠布朗运动使其碰撞到物体上面去。6.静电力:气流中尘粒带有电荷，可通过静电使它分离，自然状态下，尘粒带电量很小，要得到好的除尘效果，必须设置专门的高压电场，使所有的尘粒都充分充电7.凝聚:：不是一种直接除尘机理。通过超声波，蒸汽凝结，加湿等凝聚作用，可以使微小粒子凝聚增大，再用一般除尘方法去除8.筛滤作用：当尘粒尺寸大于纤维网孔尺寸而被阻留下来悬浮微粒捕集设备的分类微粒捕集分为：工业除尘器，空气过滤器。工业除尘器：指净化由工艺生产设备或炉窑排出的含尘气体的设备，工业建筑除尘系统的主要设备，效率直接影响排气粉尘浓度，影响周围环境卫生条件好坏。空气过滤器：空调和净化系统中的主要设备，运行状况影响室内空气品质。悬浮微粒捕集设备的分类1、根据主要的除尘机理的不同，分为六类重力除尘：重力沉降器；惯性除尘：惯性除尘器；离心力除尘：旋风除尘器；过滤除尘：袋式，颗粒层，纤维过滤器，纸过滤器洗涤除尘：自激式除尘器，旋风水水膜，旋风喷淋静电除尘：电除尘器。悬浮微粒捕集设备的分类2、根据气体净化程度，可分为四类粗净化：主要除掉粗大的尘粒，一般用作多级除尘的第一级中净化：用于通风除尘系统，要求净化后空气含尘浓度不超过100~200mg/M3细净化：主要用于通风，空调系统和再循环系统，要求净化后空气含尘浓度不超过1~2mg/M3。超净化：主要除掉1μm以下细小尘粒，用于洁净空调系统，净化后空气含尘浓度视工艺要求而定。悬浮微粒捕集设备的分类3、根据过滤器效率，可分为五类初效过滤器：除掉5μm以上的沉降性尘粒和各种异物，在净化空调中作为预过滤器，以保护中、高效过滤器。在空调系统中作进风过滤器。中效过滤器：除掉1~10μm的悬浮尘粒，在净化空调和局部净化设备中作为中间过滤器，以减少高效过滤器负担，延长高效过滤器寿命。高中效过滤器：能较好除去1μm以上的粉尘粒子，可作净化空调的中间过滤器和一般送风系统的末端过滤器。亚高效过滤器：能较好除去0.5μm以上的粉尘粒子，可作净化空调系统的中间过滤器和低级别净化空调系统的末端过滤器。高效过滤器：主要用于滤掉0.5μm以下的亚微米级尘粒，这些尘粒用初效或中效不能过滤掉或很难，高效是净化空调系统的终端过滤设备和净化设备的核心。9.3除尘器与空气过滤器的技术性能指标除尘器主要技术性能指标：–除尘效率–压力降–处理气体量空气过滤器主要技术性能指标：–过滤效率–压力降–容尘量一、除尘效率工程设计中一般采用除尘器全效率和分级效率两种表达方式1、全效率在一定的运行情况下，除尘器除下的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之百分比。质量法：浓度法串联总效率%10000iiiicVcVcV)1)(1(1)1(21121%100*..icMM2.穿透率除尘器效率量是评价除尘器性能的重要指标之一，但是有时两台除尘器的全效率分别为99%和99.5%，两者基本一样，除尘效果差别不大。但从排出气体的含尘量看，差别很大，前者排入大气中的粉尘量比后者高出一倍。因此，又引出穿透率P来描述除尘器的除尘效果。定义：除尘器出口粉尘排出量与入口粉尘的进入量的百分比。%10000iicVcVp3、分级效率粉尘粒径大小直接影响除尘器全效率的大小。如有的旋风除尘器处理40μm以上粉尘时，效率接近100%，处理5μm以下粉尘时，效率会下降到40%左右。因此，只给出全效率对工程设计没意义。正确评价除尘器的除尘效果，就必须按粒径标定除尘器效率，称为分级效率。定义：除尘器对某一粒经dc或粒径范围Δdc内粉尘的除尘效率。全效率与分级效率关系：%100iccMMnnnnn......2211二、除尘器的阻力是评价除尘器的重要指标之一。关系除尘器能量消耗和除尘系统中风机的选择阻力大小：等于除尘器进、出口气流的全压绝对值之差。若出入口管道直径相同时，可直接用静压差表示。阻力计算：22oP三、除尘器处理气体量评价除尘器处理能力大小的重要技术指标。一般用体积流量（/s或/h）表示，也有用质量流量（kg/s或kg/h）表示。空气过滤器通过风量的能力分别用面速和滤速来表示。面速：指空气过滤器断面上通过气流的速度m/s滤速：滤料净面积上的通过气流的速度，一般以cm/s。反映通过能力。除尘器性能指标，除了除尘器效率，阻力和处理气体量外，还有耐温性，耐腐蚀性，耗钢量，耗水量等。选择时需结合考虑。四、空气过滤器的过滤效率和穿透率%1000iiccc%1000iccp表现空气过滤器性能的重要指标之一。单级效率为：当被过滤器气体中的含尘浓度用不同方式表示时，过滤器含有不同的过滤效率。如：1、计重效率：当被过滤气体中的含尘浓度以质量浓度（g/）来表示，效率为计算量效率，此法只适用于初效，中效和亚高效过滤器，而高效过滤器的穿透率小，就无法采用计重效率。2、计数效率：当被过滤气体中的含尘浓度以计数浓度（粒/L）来表示，则效率为计数效率。计数效率的尘源可以是大气尘，也可以是DOP雾。采用大气尘粒子计数测量粒子浓度时称为大气尘计数率，采用DOP粒子计数称为DOP计数效率。3、钠焰效率：以氯化钠固体粒子作尘源。氯化钠固体粒子在氯焰中燃烧，通过光电火焰光度计测得氯化钠粒子浓度，根据过滤器前后采样浓度求得效率，它适用于中高效过滤器。五、过滤器阻力包括滤料阻力和结构阻力（如框架，分隔片，及保护面层等）在额定风量下新过滤器的阻力称为初阻力。一般取过滤器初阻力的两倍作为终阻力，水力计算按终阻力计算，送风机以保证不因积尘而影响系统正常风量。nuP六、过滤器的容尘量定义：在额定风量下，过滤器的阻力达到终阻力时，其所容纳的尘粒总质量，称为容尘量。容尘量大小：取决于滤料性质和粒子特性（粒子的组成、形状、粒径、密度、粘滞性及浓度等）。过滤器容尘量变化范围很大。9.4空气过滤器定义：通过多孔过滤材料（金属网、泡沫塑料、无污布、纤维）的作用，从气固两相流中捕集粉尘，使气体净化的设备。作用：把含尘量低（每立方米空气中含零点几到几毫克）的空气净化后送入室内，保证洁净房间的工艺要求和空调房间内的空气品质。捕集机理：可能由于惯性碰撞，接触阻留，扩散，静电等除尘机理的综合作用，也可能是其中一种或几种机理的作用，由尘粒的尘径，密度，纤维的直径，纤维层的填充率及气流速度条件决定。9.4空气过滤器初效过滤器：25K-1自动卷绕式L字形空气过滤器图9-4TJ-3型自动卷绕式（平板形）无纺布、大风速中效过滤器：M-Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型泡沫塑料过滤器YB型玻璃纤维和YZG型无污布玻璃纤维、无纺布等高效过滤器：GB型（有隔板，折叠式）GWB型（无隔板，折叠式）超细玻璃纤维9.5袋式除尘器1、特点：干式高效除尘器，利用多孔的袋状过滤元件的过滤作用除尘。效率为（对1.0μm的粉尘，效率达98%~99%），适应性强，使用灵活，结构简单，工作稳定，便于吸收粉尘，在多种工业部门中得到广泛应用，在各种高效除尘器中，最具竞争力。9.5袋式除尘器2、除尘机理：滤料本身网孔较大，一般为20~50μm，表面起域的滤料多为5~10μm，因此，新滤料的除尘效率只有40%左右（1μm粉尘）见图9-13。当粉尘阻留在滤料上，形成初层。与滤料相比，多孔的初层有更高的除尘效率。除尘器过滤作用主要是依靠初层及以后堆积起来的粉尘层进行。见图9-14。随集尘层变厚，滤袋两侧压差变大，阻力损失增加，处理的气体量减小，同时，空气通过孔隙的速度加快，使效率下降，应进行清灰但不破坏初层，以免效率下降，见图9-133、袋式除尘器分类按清灰方式分，可分三类机械振动：利用手动、电动或气动的机械类装置使滤袋产生振动而清灰，振动可以是垂直，水平，扭转或组合等方式。振动频率有高，中，低有的还辅以反向气流，清灰时须停止过滤，箱体多作成分室结构，以便顺次逐室清灰。目前使用越来越少。（清灰作用不强）气流反吹类：利用与过滤气流相反的气流，使滤袋形状变化，粉尘层受力脱落，图9-15反吹清灰多采用分室工作制度，也有使部分滤袋逐次清灰，一般专设反吹风机，反吹气流在整个滤袋上的分布较均匀，振动也不剧烈，对滤袋损伤小。清灰能力为各类中较弱。脉冲喷吹式