环保设备及课程设计(第五章).ppt

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1、环保设备及课程设计,第五章 典型大气污染控制设备选用与设计,5.1 除尘装置5.1.1 概述5.1.1.1 除尘器的分类从气体中去除或捕集固态、液态微粒的设备称为除尘装置或除尘器，按捕集分离尘粒的机理将各种除尘器分为机械式除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器、电除尘器。机械式除尘器：指利用质量力的作用而使尘粒物质与气流分离的装置。包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器。,湿式除尘器：是利用液滴、液膜、气泡等形式，将含尘气流中的尘粒和有害气体去除的设备。包括喷淋塔式除尘器、文丘里除尘器、自激式除尘器和水膜式除尘器。过滤式除尘器：是采用一定的过滤材料，使含尘气流通过过滤材料来达到分离气

2、体中固体粉尘的一种高效除尘设备。包括袋式除尘器和颗粒除尘器。,电除尘器：是含尘气体在通过高压电场进行的电离过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。,5.1.1.2 除尘器性能指标技术性能指标包括：含尘气体处理量、除尘效率、阻力损失。经济性能指标包括：总费用、占地面积、使用寿命。,5.1.1.3 除尘器的选择在选择除尘器时应考虑以下因素：除尘器的除尘效率，除尘效率见表；选用的除尘器是否满足排放标准规定的排放浓度；注意粉尘的物理特性对除尘器性能有较大的影响；气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备；气体温

3、度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素；所捕集粉尘的处理问题；设备位置、可利用的空间、环境条件。设备的一次性投资以及操作和维修费用等。,各类除尘器特点及适用范围：机械式除尘器结构装置简单，造价较低，维护较简便，可耐高温。主要用在二级除尘系统中的预除尘、气力输送系统中的卸料分离器。湿式除尘器用水作除尘介质，除尘效率一般可达95%以上。这类除尘器可处理高温、高湿的烟气及带有一定黏性的粉尘，同时也能净化某些有害气体。缺点是产生污水、湿气对设备的腐蚀较大，必须配备水处理设备并注意防腐。,采用纤维织物作滤料的袋式除尘器，主要用于工业尾气的除尘方面，除尘效率可达98%以上，并可回收有价值的细粒物料。

4、采用廉价的砂、砾、焦炭等颗粒物作为滤料的颗粒层(床)除尘器具有耐腐蚀、耐磨损的特点，能适应排风量和湿度变化的场合，除尘效率比较高，但设备体积大，清灰装置复杂，主要用来处理高温含尘气体。静电除尘器能处理高温、高湿烟气、除尘效率可达98%以上，结构复杂、投资高，主要作为各种工业炉窑和火力发电站大型锅炉的除尘设备。,5.1.2 袋式除尘器袋式除尘器属于过滤式除尘器，可用于净化粒径大于0.1um的含尘气体，其除尘效率可达99%以上，性能稳定可靠、操作简单，但只能净化腐蚀性小、温度低于300的含尘气体。袋式除尘器的结构：主要由振打机构、含尘气体进口、净化气体出口、排灰装置、滤袋组成。,5.1.2.1 袋

5、式除尘器的机理袋式除尘主要是依靠含尘气流通过滤袋纤维时产生的筛滤、碰撞、截留、扩散、静电和重力等效应进行净化。当含尘气流通过滤料的空隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的气体得到净化。粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉尘初层，它成为袋式除尘器的主要过滤层。,5.1.2.2 袋式除尘器的滤料和选用对滤料的要求滤料性能应满足以下要求：容尘量要大，清灰后滤布上要保留粉尘初层；滤布网孔直径适中，透气性好、过滤阻力小；滤布强度好、抗拉、抗皱折、耐磨、耐腐蚀和耐高温；吸湿性小，容易清除粘附在滤布上的尘粒；制作工序简单、成本低。,滤料的选用滤料按材质分，有天然纤维、有机

6、纤维和合成纤维等。滤料按结构分，有滤布和毛毡两类。选择滤料时应综合考虑含尘气体的特性、滤料的特点和清灰方式、以及滤料和灰尘的带电性。,5.1.2.3 袋式除尘器的分类按清灰方式分为人工、机械振打、逆气流反吹、脉冲喷吹、气环反吹与联合清灰等种类。按过滤方式分为内滤式和外滤式。内滤式是含尘气体由滤袋内向滤袋外流动，粉尘被分离在滤袋内，滤袋不需要设支撑骨架，可以不停车进行检修。外滤式是含尘气体由滤袋外向滤袋内流动，粉尘被分离在滤袋外，滤袋内部必需设支撑骨架，滤袋与骨架之间易出现磨损，维修比较困难。,按进气口位置分为上进气和下进气。采用上进气时，含尘气体与被分离的粉尘下落方向一致，能在滤袋上形成均匀的

7、粉尘层，过滤性能好。采用下进气时，粗尘粒可直接沉降于灰斗中，降低了滤袋的负荷与磨损。但含尘气流与灰尘下落方向相反，清灰后的细尘会重新积附于滤袋表面，清灰效果差。按滤袋截面形状分为圆袋和扁袋。扁袋可在较小的空间布置较大的过滤面积。,按除尘器内的压力状态分为负压式和正压式。入口含尘气体处于正压状态者称正压式，风机位于除尘器之前，对风机的磨损较严重。入口含尘气体处于负压状态者称负压式，风机位于除尘器之后，风机的磨损很小，除尘器必须采取密封结构。具备选用正压式袋式除尘器的应尽量选用正压式。,袋式除尘器命名表,5.1.2.4 袋式除尘器的工作性能参数除尘效率：袋式除尘器的除尘效率通常在99%以上，影响除

8、尘效率的因素有滤料特性、含尘的性质、运行参数和清灰方式等。除尘效率随过滤速度的增加而下降，滤料上的粉尘层越厚，粉尘负荷越高，除尘效率就越高。处理风量：系统风量波动时，应按最高风量选除尘器。对于高温烟气，应按其进入袋滤器前的实际工况温度折算为工况处理风量来选择除尘器。公式为：,(5-1),式中，Qs为除尘系统所需的标况处理风量，m3/h；T为进入袋滤器的实际工况温度，。,烟气温度：在选用合适的袋式除尘器时，烟气温度必须考虑以下两个因素：滤料材质应允许的长期使用温度和短期最高使用温度，一般按长期使用温度选取；为防止结露，烟气温度应保持高于露点1520。压力损失：是指含尘气体通过滤袋所消耗的能，包括

9、除尘器结构阻力及滤料压力损失。压力损失应控制在15002000Pa。压力损失决定着除尘能量消耗、除尘效率、过滤速度、进口含尘浓度和清灰的时间间隔。进口浓度低，清灰时间间隔短，清灰效果好的除尘器可以选择较高的过滤风速。,5.1.2.5 袋式除尘器选型（或设计）的步骤收集相关资料收集净化气体特性、粉尘特性、净化指标、各种袋式除尘器的性能和清灰方式等资料。选定袋式除尘器的形式、过滤及清灰方式确定选择袋式除尘器的形式：袋式除尘器主要用于控制粒径在1um左右的微粒，当含尘气体浓度超过5g/m3时，最好选用二级除尘；袋式除尘器不适用于净化油雾、水雾、粘结性强、湿度高的粉尘。选择适当的滤料：根据含尘气体的温

10、度、湿度、腐蚀性等特性及技术经济指标选择滤料材质。确定清灰方式：根据粉尘粘性、过滤速度、空气阻力、压力损失、净化效率等特性中的主要制约因素选择清灰方式。,确定过滤速度和过滤面积袋式除尘器的过滤速度vf，是指气体通过滤料的平均速度，单位m/min。可由下式求得：,(5-2),过滤风速过高会压实粉尘层使阻力急剧增加；过滤风速高时易形成粉尘层使清灰频繁；过滤风速低时阻力小效率高；过滤风速过低时过滤面积过大使投资加大。应综合考虑粉尘特性、入口含尘浓度、烟气温度、滤料特性、清灰方式及设备阻力等因素来选择过滤速度。,除尘器选择或设计确定滤袋尺寸：直径D为100600mm，高度L为26m。计算每只滤袋的面积

11、a：计算滤袋数量n：滤袋的布置及吊挂固定。可将滤袋分成若干组，每组内相邻的两滤袋间距为5070mm。组与组之间的滤袋应考虑检修空间。滤袋的固定和拉紧应考虑检修和调节方便，防止磨损断裂。壳体设计。包括除尘器箱体，进、排气风管形式，灰斗结构，检修孔及操作平台等。粉尘清灰机构的设计和清灰制度的确定。粉尘输送、回收及综合利用系统的设计，包括回收有用粉料和防止粉尘再次飞扬。估算除尘器的除尘效率、压力损失、确定过滤和清灰循环周期。,(5-3),(5-4),脉冲袋式除尘器脉冲袋式除尘器的结构：由喷吹箱、滤尘箱、集尘斗三个箱体组成，包括喷吹管、文氏管、空压机、脉冲阀、控制阀、净化气体出口，滤袋、滤袋支架、排灰

12、装置、含尘气体进口、脉冲仪表等。,5.1.2.6 几种常用的袋式除尘器,脉冲袋式除尘器的机理：含尘气体由外往里通过滤袋，尘粒被滤袋阻隔在外表面上，气体得到净化后经文氏管以及上箱体从排气口排出。在每排滤袋上部均装有一根喷吹管，喷吹管上有直径为6.4mm的小孔和滤袋相对应，当高压空气通过脉冲阀从喷吹孔以极高的速度喷吹时起到射流作用，诱导几倍于喷吹量的被净化气体进入文氏管，使滤袋急剧膨胀并引起冲击振动，使粘附在滤袋外表面的粉尘落入集尘斗，最后经泄尘阀排出。,脉冲袋式除尘器的性能：比负荷：120240m/(h）【180m/(h）】，表示过滤速度为24m/min。除尘阻力：与过滤速度、含尘气体浓度、粉尘

13、性质、滤袋材质有关，一般控制在9801180Pa。除尘效率：与滤袋材质有关，工业毛毡可达99.9%。适用的初始含尘浓度：35g/m。压缩空气的总耗气量的公式：,(5-5),脉冲袋式除尘器的选用根据初始含尘浓度确定比负荷（查表）。然后根据总处理风量计算出过滤面积，在定型产品中选择脉冲袋式除尘器。,7,脉冲袋式除尘器的选用【例5-1】某滑石粉厂除尘系统抽风量为6000m3/h，初始含尘浓度为67kg/m3，选择脉冲袋式除尘器型号。解：根据初始含尘浓度，由表5-4确定比负荷q为180m3/（m2h）。所需滤袋面积：,按表5-5选MC48-型电控脉冲袋式除尘器，国标图号CT536-4。,根据过滤面积选

14、择,国标图号CT536-4,7,机械振打袋式除尘器是指采用机械传动装置周期性振打滤袋，以清除滤袋上粉尘的除尘器。按振打部位不同分为顶部振打袋式除尘器（LD型）和中部振打袋式除尘器（ZX型），中部振打方式结构简单维修方便，被普遍采用。ZX型机械振打袋式除尘器由过滤室、滤袋、回气管阀、排气管阀、回气管、排气管、振打装置、框架、进气口、隔气板、电热器、螺旋输送机、星形阀组成。,ZX型机械振打袋式除尘器的除尘机理含尘气体由进气口经隔气板进入过滤室，过滤室根据不同规格分成29个气室，每个分室有14个滤袋，含尘气体得到净化后由排气管排出。经一定的过滤周期，振打装置将排气管阀关闭而把回气管阀打开，同时振动框

15、架，滤袋随着框架振动而抖动，由于滤袋的抖动和回气管中的回气，附着在滤袋上的粉尘被清除并落入集尘斗，由螺旋输送机和星型阀排出。振打清灰依各室轮流进行，整个除尘器为连续操作。,ZX型机械振打袋式除尘器的性能,气环反吹袋式除尘器 是指以高速气体通过气环反吹滤袋的方式来清灰的袋式除尘器。它适用于高浓度和较潮湿的粉尘，但滤袋易磨损。结构与收尘机理：结构气环反吹袋式除尘器由齿轮组、减速机、传动装置、排灰阀、下部箱、链轮、滤条、滤袋、反吹气管、气环箱、中部箱体、滑轮组、上部箱体、进气口、钢绳、链轮、灰斗、出气口、支腿等组成。,除尘机理含尘气体由进气口进入上部箱体，然后进入滤袋，净化后的气体通过滤袋进入中部箱

16、体，由下花板两侧的开口至下部箱体，经出气口徘出。粉尘被截留在滤袋的内表面，这些粉尘被气环管喷出的高压空气吹落在灰斗中，经排灰阀排出。气环箱由反吹气管与气源相通，由传动装置带动，沿着滤袋上下往复运动，运动速度为7.8m/min。气环管上的0.50.6mm环状狭缝向滤袋内喷吹，滤袋受到空气喷吹，附着在滤袋内表面的粗尘顺着自上而下的气流落下，滤袋得到净化。,技术性能,过滤气速的增加将使除尘效率稍有下降，除尘效率基本上随除尘工况的改变而变化，过滤速度一般取46m/min。反吹压力主要与过滤气速和气体含尘浓度有关，反吹压力一般取3.54.5kPa。反吹气量随过滤气速的增加而减少，并随反吹压力的增高而增加

17、，一般应选取较高的过滤气速。反吹气量可取处理气量的8%10%。过滤压力损失应小于2kPa、大于0.25kPa，一般取0.761.27 kPa。,气环反吹袋式除尘器的选用,Y135M-2,是将圆形过滤袋改为扁型袋的脉冲袋式除尘器。含尘气体由顶部进入尘气室，在导流板的作用下，含尘气体由上而下流向滤袋，净化后气体经过设在滤袋一侧的长形文氏管进入净气室，汇集后经排气管排出。粉尘积附于扁袋的外表面，灰斗底部装有螺旋输送机、卸灰阀，以排除灰尘。,扁袋脉冲袋式除尘器,特点是在同样尺寸的箱体内有更大的过滤面积；气流方向自上而下有利于粉尘的沉降；滤袋由侧面抽出更换方便。,5.1.3 电除尘器电除尘装置是工业中应

18、用十分广泛的粒子捕集设备，尤其适用于百万立方米每小时以上的大烟气量除尘。电除尘装置对12um细微粉尘捕集效率高达99%以上；压力损失小；处理烟气量大；能耗低；能在高温或强腐蚀性气体下操作。但其一次性投资费用高，占地面积大，不宜直接净化高浓度含尘气体；结构复杂，安装、维护管理要求严格。,5.1.3.1 电除尘器的除尘机理,电除尘器利用气体电离使尘粒荷电，并在电场力的作用下，荷电的尘粒在电场内迁移并被捕集，再将捕集物从集尘表面上清除，尘粒得以从烟气中分离并被收集。电除尘器是利用静电力实现粒子与气流分离的一种除尘设备。,5.1.3.1 电除尘器的除尘机理,电除尘器是将电晕极和集尘极接于高压直流电源，

19、维持一个足以使气体电离的静电场。电除尘器工作涉及电晕放电、气体电离、粒子荷电、荷电粒子的迁移和捕集、清灰等过程。,5.1.3.2 电除尘器的结构组成,振打清灰装置,均流板,电晕电极,集尘电极,外壳,检修平台,灰斗,电晕电极：由电晕线、电晕极框架、框架吊杆、支撑绝缘套管及电晕极振打装置组成。电晕线是产生电晕发电的主要部件，对电晕线的要求是起晕电压低、发电强度高、电晕电流大、机械强度高、刚性好、不易变形、耐腐蚀、能维持准确的极距、易清灰。,电晕线型式有圆形线、星形线、锯齿线、芒棘线、麻花线等。,电晕电极：电晕极的固定方式有：重锤悬吊式；框架式；桅杆式。,重锤悬吊式，电晕线在上部固定后，下部用重锤拉

20、紧，以保证电晕线处于平衡的伸直状态，设于下部的固定导向装置可以防止电晕线摆动，保持电晕极与集尘极之间的距离。,框架式电晕线，首先用钢管支撑框架，然后将电晕极绷紧布置于框架上,桅杆式，通过中间的主立杆作为支撑，在两侧各绷以1 2根电晕线，在高度方向通过横杆分隔成1.5m长的间隔。这种方式与框架式相似。,集尘极：由集尘极板、上部悬挂装置、下部振打杆等组成。对集尘电极的要求是：振打时粉尘的二次扬起少；单位集尘面积消耗金属量低；极板高时刚性好；易清灰；造价低。形状主要为管状和板状。材料以普通碳素钢、优质碳素钢为主。电压为6072kV。极板间距为0.20.4m。板长为1020m。,技术要求为：任何一点的

21、流速不得超过该断面平均流速的40；在任何一个测定断面上，85以上测定的流速与平均流速不得相差25。,气流分布装置电除尘器内气流分布对除尘效率有较大影响，对气流分布装置的要求：气流分布装置布气均匀、阻力损失小。型式有：多孔板、格板式、垂直偏转板式、垂直折板式、槽型钢式、栏杆式和百叶窗式等结构。,外壳外壳作用为：引导烟气通过电场，支撑阴极、阳极和振打设备，形成一个与外界环境隔离的独立的收尘空间。电除尘器的外壳有：砖结构、钢筋混凝土、钢结构。外壳上部安装绝缘瓷瓶和振打机构、下部为集灰斗，中部为收尘电场。外壳要保温，防止含尘气体冷凝结露。,5.1.3.3 电除尘器的分类及选用根据集尘极的结构分为：管式

22、电除尘器，板式电除尘器。,管式电除尘器管式电除尘器是将电压极线放置在金属圆管的轴线位置上，圆管内壁成为集尘极的表面。圆管的内径通常为DN150300mm，长23m，采用多排圆管并列结构，含尘气体从管的下方进入管内，净化后的气体从顶部排出，只适用于气量较小的情况、采用湿式清灰。,板式电除尘器板式电除尘器是在一系列平行的通道间设置电晕极。两平行的集尘极之间的距离为200400mm；通道数从几个到数百个，高度为215m。,根据气体流向划分：立式电除尘器立式电除尘器以管式电除尘器为主，含尘气体从下往上垂直流动。占地面积小，高度较大，检修不方便，捕集到的粉尘容易产生二次飞扬，处理气量少，适宜在粉尘性质便

23、于被捕集的情况使用。当烟气或尘粒有爆炸危险时，可考虑采用立式电除尘器，因其上部是敞开的，爆炸时不致发生很大的损害。,根据气体流向划分：立式电除尘器卧式电除尘器卧式电除尘器的特点是分电场供电，避免各电场间互相干扰，有利于提高除尘效率；便于分别回收不同成分、不同颗粒的粉尘；达到分类捕集的作用；容易保证气流沿电场断面均匀分布；由于粉尘下落的运动方向与气流运动方向垂直，粉尘二次飞扬比立式电除尘器要少；设备高度较低，安装、维护方便；适于负压操作，对风机的寿命及劳动条件均有利。,根据清灰方式划分：干式电除尘器对于干式电除尘器，粉尘呈干燥状态，操作温度一般高于被处理气体露点2030，可达350450，它可采

24、用机械、电磁、压缩空气等振打装置清灰，干式电除尘器常用于收集经济价值较高的粉尘。湿式电除尘器湿式电除尘器一般采用喷水、淋水、溢流等方式在集尘极表面形成水膜，将粘附其上的粉尘带走，由于水膜的作用避免了粉尘的再飞扬，除尘效率很高，适用于气体净化或收集无经济价值的粉尘，若气体中有一氧化碳等易爆气体可减少爆炸危险。,根据电极在电除尘器内的配置位置划分单区式电除尘器：电晕极和集尘极都装在一个区域内，气体含尘尘粒的荷电和集尘是在同一个区域中进行。通常用于工业除尘和烟气净化，应用范围最为广泛。,双区式电除尘器：气体含尘尘粒的荷电和集尘在结构不同的两个区域内进行，在前一个区域内装电晕极系统以产生离子，而在后一

25、个区域中装集尘极系统以捕集粉尘。供电电压低、结构简单，用于空调净化。,根据电晕极采用的极性划分正电晕：在电晕极上施加正极高压，而集尘极为负极接地。用于净化送风的空气时采用。负电晕：在电晕极上施加负极高压，而集尘极为正极接地。工业除尘大多采用负电晕。在工程实际应用中大部分采用干式、板式和水平卧式电除尘器。,5.1.3.4 电除尘器的除尘效率及其影响因素电除尘器的除尘效率粉尘驱进速度：荷电的粉尘在电场中在静电力Fe和气流阻力FD的综合作用下产生静电沉降，并向同本身所带电荷异性的集尘极运动，其运动的速度称为驱进速度，单位为m/s。静电力为：,(5-6),式中，qP为尘粒的荷电量，C；Ep为尘粒所处位

26、置的电场强度，V/m。,式中，FD为气体的阻力，N；u为气体的黏滞系数；dP为粉尘粒子的直径，m；k为坎宁汉修正系数。,粉尘在向集尘极移动时所受的阻力的公式：,(5-7),当Fe=FD时，粉尘向集尘极做匀速运动，根据式(5-7)和式(5-6)，即得到驱进速度公式为：,(5-8),驱动速度越大，说明该种尘粒越容易被静电除尘。,除尘效率：除尘效率为捕集下来的粉尘量与烟气中总含尘量的比值，公式为：,通过测得的总捕集效率值反算出相应的驱进速度e被称为有效驱进速度。表达的除尘效率方程式称为得意希-安德森方程：,(5-9),(5-10),若令f=A/Q，则f表示了单位时间内单位体积烟气所需的收尘面积，称为

27、比集尘面积，是衡量电除尘器除尘能力的一个重要参数，数值越高则除尘效率越高。,电除尘器性能的主要影响因素粉尘特性对除尘效率的影响a、粉粒粒径。粉粒粒径不同，在电场中的荷电机制就不同，那么驱进速度也就显著不同，对于大于1微米的颗粒，随着粒径的减小，除尘效率降低。粒径为0.11um的颗粒，除尘效率几乎不受颗粒粒径的影响。,b、粉粒比电阻。粉尘的导电性能好坏，对除尘效率影响极大。粉尘比电阻小，导电性好；比电阻大，导电性差。粉尘层的比电阻定义为：厚1cm，覆盖1cm2集尘面积的粉尘层电阻，用表示：,(5-11),比电阻过低，到集尘极后易释放负电荷，且带上正电荷，所以重返气流中；比电阻过高，到集尘极后电荷

28、释放不畅，极板和粉尘间形成电场，正离子被排斥到除尘空间中和带负电荷的粉尘。,电除尘器性能的主要影响因素 除尘器结构对除尘效率的影响a、比集尘面积。比集尘面积增大，颗粒被捕集的机会增加，则效率增大。b、极间距的影响。驱进速度一定，极间距越小，尘粒越容易被捕集，但极间距过小易造成尘粒二次飞扬。c、长高比的影响。集尘板有效长度与高度之比直接影响振打清灰时二次扬尘的多少。与集尘板高度相比，如果集尘板不够长，部分下落灰尘在到达灰斗之前可能被烟气带出除尘器，除尘效率下降。,气流速度及分布的影响除尘器内气流速度过高，已沉积在集尘板上的尘粒就有可能脱离极板，重新回到气流中，产生二次飞扬；振打清灰时，从极板上剥

29、落下来的尘粒也可能被高速气流卷走。因此，气流速度过大会导致除尘效率降低。一般断面风速取0.61.5m/s。气流分布的均匀性对除尘效率也有较大的影响。若气流分布不均匀，流速低处增加的除尘效率远不能弥补流速高处效率的降低，则总效率下降。,5.1.3.5 电除尘器的设计与选择设计与选型原则除尘效率要满足烟浓度排放标准的要求。尽可能选择合适的有效驱进速度；有效驱进速度值取得过高，设计的总集尘面积可能就不能满足除尘效率的要求。有效驱进速度值取得过低，设计的总集尘面积就可能过大。静电除尘器各参数的匹配。要让设备参数和烟气参数匹配；设备之间的参数匹配；静电除尘器本体和电源在容量方向的匹配，电源电压和极距、极

30、线类型的匹配等。,设计的原始数据：包括锅炉技术参数、锅炉耗煤量、烟气量、烟温、制粉系统情况、空气预热器形式和过剩空气系数、烟尘浓度、除灰除渣装置、引风机形式及型号、设计煤种和校核煤种、飞灰成分分析、颗粒分析、比电阻、密度、烟气露点温度和烟气中水蒸气体积百分比、厂址气象和地理条件等。,电除尘器设计的主要参数：包括除尘效率、烟速、烟气在电场内停留时间和比集尘面积。根据除尘效率的要求确定烟速、烟气在电场内停留时间和比集尘面积。总集尘面积和断面积确定后，电场长度就可以确定，也就确定了烟气在电场内停留时间。当确定断面积和总集尘面积后就可确定结构设计参数，如长高比、室数、电场数、每个电场长度、电场宽度、灰

31、斗数等。,电除尘器本体的设计计算设计参数包括集尘极板总表面积A、电晕极和集尘极的数量和间距以及电场长度L等。板式电除尘器参数的设计计算：集尘极板面积A：,(5-12),式中，Q为通过电除尘器的气体量；为除尘效率，%；e为有效驱进速度，m/s，其值可参考表。,集尘极板面积A值大小决定电除尘器本体的大小：,(5-13),式中，Lp为集尘极板长度，m；h为集尘极板高度，m；np为集尘极的通道数。根据电场断面的宽度和所选定的集尘极间距2b，可以确定集尘极的通道数(或排数)n：,式中，2b为通道宽度，亦即收尘极间宽度，m；B为电场断面的宽度，m。,(5-14),根据选定的电场风速u(单位：m/s)。可以

32、确定集尘极的高度h,(5-15),除尘器断面积A：,电场长度：,(5-16),(5-17),集尘时间：,粉尘在电场内停留时间（集尘时间）应大于或等于粉尘颗粒从电晕极漂移到集尘极所需的时间：,集尘极板长度应满足：,(5-20),(5-19),(5-18),圆管形电除尘器参数的设计计算：集尘极板面积:,集尘极的高度h,式中，Lt为圆筒电极长度，m；R为圆筒内半径，m；nt为圆筒集尘极个数。,式中，u为除尘器断面气流速度，m/s；2b为通道宽度(集尘极间距)，m。,(5-22),(5-21),除尘器断面积Ac：,除尘器断面积的气流速度：,集尘时间和圆筒电极长度：,(5-23),(5-24),(5-2

33、5),(5-26),电除尘器的选型 电除尘器形式和工艺配置，要根据处理的含尘气体性质及处理要求决定，对于低比电阻粉尘，一般干式除尘器难以捕集，但荷电颗粒凝聚后变为大颗粒，在其后加一旋风除尘器或过滤式除尘器，可获得较高的除尘效率。湿式电除尘器既能捕集高比电阻粉尘；也能捕集低比电阻粉尘，除尘效率较高。但除尘器的积垢和腐蚀问题较严重，产生的污泥需要处理。,【例5-2】某钢铁厂烧结机尾气电除尘器集尘板总面积为1982m2(二个电场)，断面积为40m2，烟气流量44.4m3/s，该除尘器进、出口烟气含尘浓度的实测值分别为26.8g/m3和0.13g/m3。参考以上数据设计另一台烧结机尾气电除尘器，处理烟

34、气量为70.0m3/s，要求除尘效率达到99.8%。解,电除尘器的选择和设计主要采用经验公式类比方法,电除尘器的辅助设计因素,5.2 气态污染物净化设备5.2.1 吸收净化设备吸收净化法是利用各种气体在液体中的溶解度不同，使污染物组分被吸收剂选择性吸收，从而使废气得以净化的方法。5.2.1.1 吸收净化设备的类型根据气液两相界面的形成方式分为：表面吸收器（表面吸收器、液膜吸收器、填料吸收塔）；鼓泡式吸收器（泡罩吸收塔、湍球塔、泡沫吸收塔、板式吸收器）；喷洒吸收器（喷淋塔）。,填料塔：以填料作为气液接触的基本构件。,填料塔具有结构简单、压力降小、操作稳定、适用范围广、便于用耐腐蚀材料制造、适用于

35、小直径塔等特点。填料塔由塔体、填料支撑板、填料、液体分布器、液体出入口、气体出入口等组成。,气体在压强差的推动下，从塔底送入，经填料间的空隙上升，吸收剂自塔顶经喷淋装置均匀喷洒，沿填料表面下流，填料的湿润表面就成为气液连续接触的传质表面，净化气体最后从塔顶排出。,当气流速度达到足够大时，小球在塔内湍动旋转，相互碰撞。气、液、固三相接触，由于小球表面的液膜不断更新，使废气与小球上的新液膜充分接触，增大了吸收推动力，提高了吸收效率。净化后的气体经过除雾器脱去湿气，由塔顶部的排出管排出塔体。,湍球塔：是以一定数量的轻质小球作为气液两相接触的媒体。,湍球塔的特点是气流速度高，处理能力大；设备体积小，吸

36、收效率高；能同时对含尘气体除尘；由于填料剧烈地湍动，一般不被固体颗粒堵塞。但随着小球运动，有一定程度的返流；段数多时阻力较高；塑料小球不能承受高温，且磨损大，使用寿命短，需要经常更换。,板式塔：是由一个呈圆柱形的壳体及沿塔高按一定的间距水平设置的若干层塔板所组成。吸收剂从塔顶进入，依靠重力作用由顶部逐板流向塔底排出，并在各层塔板上形成流动的液层；气体由塔底进入，在压力差的推动下，由塔底向上经过均布在塔板上的开孔，以气泡的形式分散在液层中，形成气液接触界面很大的泡沫层。气体不断上升与塔板上的液体接触，被净化的气体最后由塔顶排出。,板式塔按塔板结构分为有降液管及无降液管两种。,有降液管的板式塔包括

37、：泡罩塔、浮阀塔、筛板塔。降液管专供液体流动，液层高度由溢流挡板调整，气液两相呈错流方式流动。无降液管的板式塔包括：筛孔和栅条。气液两相同时逆向通过塔板上的小孔呈逆流方式接触。与填料塔相比板式塔的空塔速度高、处理能力大。,5.2.1.2 吸收设备的选用 气态污染物吸收净化过程中，一般处理气体量大、污染物浓度低，故常选用气相为连续相，湍流程度较高、相界面大的吸收设备，最常用的是填料塔，其次是板式塔。,选用吸收装置时需要考虑的因素：气、液相之间有较大的接触面积和一定的接触时间，处理能力要大；气流通过时的压力损失小；结构简单，制作维修方便，造价低廉；吸收效率高；操作稳定，并有合适的操作弹性；针对具体

38、情况，要求具有抗腐能力。,对于易起泡、黏度大、有腐蚀性和热敏性的物质宜用填料塔。对于处理过程中有热量放出或需要加入热量的系统，宜采用板式塔。传质速率由气相控制，宜用填料塔。传质速率由液相控制，宜用板式塔。对伴有化学反应的吸收过程，宜用板式塔。气相处理量大的系统宜用板式塔。,5.2.1.3 填料塔的设计收集资料、找出气液平衡关系根据气、液物料系统和温度、压力条件通过查阅手册或实验找出气液平衡关系；确定流程在单塔逆流流程，单塔吸收或部分吸收剂再循环的流程，多塔串联、部分吸收剂循环的流程中确定流程。确定吸收剂用量对于废气处理，一般气、液相浓度都较低，吸收剂的最小用量由公式计算：,(5-27),Y1,

39、Y2为气相进、出口摩尔分数，x2为液相进口摩尔数，m为气相液相平衡常数，G为气相摩尔流率（单位时间通过吸收塔任一截面单位面积的惰性气体的量）kmol/（m2h）；Lmin为最小液相摩尔流率，kmol/（m2h）。,为了保证填料表面充分润湿，必须保证一定的喷淋密度，否则操作无法进行。如果吸收剂用量过大，不但增加能耗，操作时会出现严重带液现象，而且增加了吸收剂再生费用或者造成大量的工业污水。一般取吸收剂的用量为：,(5-28),选择填料：填料的作用：增加气液两相的接触表面和提高气相的湍流程度，促进吸收过程的进行。填料应符合的要求：填料要有较大的比表面积、良好的润湿性能以及有利于液体均匀分布的形状；

40、填料要有较高的空隙率；要求单位体积填料的重量轻、造价低、坚固耐用，不易堵塞，有足够的强度，对于气液两相介质都有良好的化学稳定性。,填料的种类：分为通用型填料和精密填料。通用型填料包括拉西环、鲍尔环、矩鞍和弧鞍填料，特点是适用性好、但效率低，所用的材料为金属、陶瓷、塑料、焦炭、玻璃纤维等。精密填料包括网环和波纹网填料。特点是效率高，但要求苛刻，应用受到限制，所用材料为金属。填料的安装方式分为乱堆和整砌两种。,计算塔径填料塔直径应根据生产能力和空塔气速u确定。选择小的空塔气速则压力降小，动力消耗少，操作强度大，设备投资大，生产能力低，分离效率不高。选择较高的空塔气速则压降大，操作不稳定，难于控制。

41、先用泛点和压降通用关联图（反映出泛点与压降、填料因子、液气比等参数的关系）计算泛点空塔气速。操作空塔气速按泛点气速的50%80%确定，然后计算塔径：,(5-29),计算填料层的总高度当填料层高度超过一定数值时，塔内填料要分层，层与层之间加设液体再分布器，以保证塔截面上液体喷淋均匀。采用传质单元法计算填料层的总高度:,(5-30),HOG为传质单元高度，m；NOG为传质单元数。,填料层分段为了减少放大效应、提高塔内的传质效率，对于较高的填料层要进行合理分段。计算压力降如果计算出的压力降超过限定值，则需调整填料的类型、降低操作气速，然后重复计算直至满足条件为止。计算填料塔的高度填料塔的高度主要取决

42、于填料层高度，再加上塔顶和塔底空间、塔内的附属装置等，公式为:,(5-31),H为塔高；Z为填料层高度；Hf为装置液体再分布器的空间高；Hd为塔顶空间高；Hb为塔底空间高。,填料塔附属结构的设计和选用填料塔的附件包括：填料紧固装置、填料支撑装置、液体分布装置及再分布装置、气液体进口及出口装置、除雾装置等。填料支撑装置对支撑装置的要求：应保证不首先在支撑装置上发生液泛，自由截面积不小于填料的空隙率，并要有一定的强度。支撑装置的结构有：栅板型、孔管型、驼峰型。,液体分布装置对液体分布装置的要求：要使整个塔截面面积的填料表面均匀地被湿润，又不要过分地产生易被气流带走的细雾抹，而装置本身通道不易堵塞。

43、液体分布装置的结构有：喷洒式、盘式（包括溢流管式、筛板式）。,液体再分布装置液体沿填料层下流时有逐渐靠塔壁方向集中的趋势，即壁流现象。为了避免液体壁流，在填料层中每隔一定高度设置液体再分布器。其自由截面积不得小于填料层的自由截面积，以免气速增大时首先在此发生液泛。液体再分布器有截锥式再分布器,气体进口及出口装置气体进口装置：具有防止塔内下流的液体进入管内而淹没气体通道，又能使气体在塔截面上分布均匀、防止固体颗粒沉积的功能。,气体出口装置：应能保证气流的畅通并能防止液滴的带出和积聚。结构有：折流板除雾器、丝网除雾器、填料除雾器、旋流除雾器。,液体进口及出口装置液体进口装置：液体进口装置直接和液体

44、分布装置相连，其结构由液体分布装置决定。,液体出口装置：既要便于排出塔内所有的液体又要将塔内部与外部大气相隔离。对于负压操作的塔设备，必须有液封装置液体出口装置的结构有：水封装置、倒U形管密封装置。,5.2.2 吸附净化设备吸附净化是用多孔固体吸附剂将气体或液体混合物中的一种或数种组分聚集或凝缩在其表面，从而达到分类净化目的的过程。吸附净化能有效地清除用一般手段难以处理的气体或液体中的低浓度污染物。5.2.2.1 吸附设备的类型及结构特点吸附设备按操作的连续性分为间歇式流程、半连续式流程或连续式流程。吸附设备按吸附剂的运动状态分为固定床吸附器、移动床吸附器、流化床吸附器。,固定床吸附器固定床吸

45、附器内的吸附剂颗粒均匀、固定不动地堆放在多孔支撑板上，成为固定吸附剂床层，仅是气体流经吸附床。按气体流动方向分为：立式、卧式、环式。固定床吸附器结构简单、工艺成熟、制作容易，适合于小型、分散、间歇性操作。,立式吸附器：立式吸附器分为圆锥形和椭圆形。适用于小气量高浓度的情况。吸附剂再生是从栅板下方将饱和蒸汽通过床层。,卧式吸附器：适用于大气量低浓度的气体，床层截面积较大，容易造成气流分布不均。,环式吸附器环式吸附器结构紧凑，吸附截面积大，阻力小，处理能力大适用于大气量高浓度的气体。多使用纤维活性炭作吸附材料，用以净化有机气体。,移动床吸附器移动床吸附器内的固体吸附剂在吸附层中由上而下不断移动，气

46、体则由下向上流动，形成逆流操作。适用于稳定连续、量大的气体净化。但动力和热量消耗较大、吸附剂磨损严重。移动床吸附器的工作原理：经脱附的吸附剂从设备顶部进入冷却器，降温后经分配板进入吸附段，靠重力下降通过整个吸附器。需净化的气体从上面第二段分配板下面引入自下而上通过吸附段与吸附剂逆流式接触，易吸附的组分全被吸附。净化后的气体从顶部引出。吸附剂下降到气提段时，由底部上来的脱附气与其接触进一步吸附，并将难吸附气体置换出来，使吸附剂上的组分更纯，最后进入脱附器，在这里用加热法使被吸附组分脱附出来，吸附剂得到再生。脱附后的吸附剂用气力输送到塔顶进入下一个循环操作。,吸附剂加料装置：加料装置分为机械式和气

47、动式。机械式包括：闸板、星形轮、转动圆盘等,移动床吸附器分配板的作用是：使气体分布均匀，气体与吸附剂分离而不带走吸附剂。移动床吸附剂的移动速度由卸料装置控制。,流化床吸附器固体吸附剂呈悬浮、沸腾状态。进入锥体的待净化气体以一定速度通过筛板向上流动进入吸附段将吸附剂吹起并完成吸附过程。净化后的气体进入扩大段后气速降低，气体中夹带的固体吸附剂再回到吸附段，而气体则从出气口排出。特点是气固逆流操作，气体与固体接触相当充分，气流速度比固定床的气速大34倍，吸附速度快，处理气量大，吸附剂可循环使用。动力和热量消耗较大，吸附剂强度要求较高。,旋转床吸附器,在转筒上按径向以放射状分为若干个装满吸附剂的吸附室

48、。需净化的空气从转筒外环室进入各吸附室，净化后的空气从鼓心引出。吹扫蒸汽自鼓心引入吸附室将吸附的溶剂吹扫除去使吸附剂再生。,解决了移动床吸附剂的磨损问题、连续操作、处理量大、易于实现自动控制、压力损失小、设备紧凑。但动力消耗大、要用减速传动结构、转筒与接管的密封较复杂、吸附剂脱附后没有冷却时间。,5.2.2.2 吸附器的选用气体污染物连续排出时选用移动床或流化床吸附器；间接排出时选用固定床吸附器；排气连续且气量大时选用流化床或移动床吸附器，气量小时可选用旋转床吸附器；固定床吸附器可适用于各种场合；根据流动阻力、吸附剂利用率选用不同型式的吸附器；气体有粉尘时应先用除尘器除尘；气流中含有水滴或水雾

49、时应先用除雾器除去水滴或水雾。,5.2.3 气固催化反应设备催化法是利用催化剂的催化作用将废气中的有害气体转化成无害物质或转化成易于进一步处理的物质。适用于处理连续排放的高浓度废气。5.2.3.1 气固催化反应器类型及结构特点固定床催化反应器固定床催化反应器内填充有固定不动的固体催化剂。其结构简单、体积小、催化剂用量小、磨损少、催化效率高、气体的停留时间容易控制。但催化剂层的温度不均匀，动力消耗大、不能用细粒催化剂、催化剂更换或再生不方便。按换热要求和方式不同分为绝热式和换热式。,单段绝热催化反应器：气体由上部进入，均匀通过催化剂床层并进行反应。适用于反应热效应较小、对温度不敏感的反应过程。多

50、段绝热式反应器：可看作是串起来的单段绝热反应器。分为反应器间设换热器、各段间设换热构件、冷激式等，适用于中等热效应的反应。列管式反应器：列管式反应器的结构和列管式换热器相似。适用于反应热特别大的情况。,流化床催化反应器：与流化床吸附器相似。固体催化剂呈悬浮、沸腾状态。特点为能用较细的催化剂提高与气体的接触概率，使反应转化率提高。催化剂床层温度均匀，催化剂再生和更换方便，但催化剂易磨损和破碎。,5.2.3.2 气固催化反应器的选用根据催化反应器的大小、催化剂的活性温度选择合适的结构类型，并保证催化剂床层的温度控制在允许范围内；净化气体污染物时要使催化剂床层的阻力尽量减小，降低能耗；在满足温度条件