环工概论静电除尘.ppt

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1、第一章 概论,什么是大气污染？ 自然界和人类活动向大气中排放许多烟尘和废气，使大气的组成发生了改变。 自然界-可通过自身物理、化学、生物方法消除。 人类活动-存在足够的时间、浓度，危害了人体的舒适，健康或危害了环境.,大气污染,大气污染发生源？ 燃料燃烧+工业生产（固定源）+交通运输（流动源） 大气污染种类 气溶胶状态污染物+气体状态污染物,气溶胶状态污染物：,1）粉尘-悬浮于气体介质中的微小固体颗粒，粒径范围1200微米 2）烟-燃烧过程中熔融物质挥发后产生的气态冷凝物，0.011微米 3）飞灰-无机灰分 4）黑烟-燃料不完全燃烧产生的碳粒 5）雾-液滴悬浮体,气溶胶根据颗粒物的大小分类,飘

2、尘 大气中粒径小于10微米的固体颗粒 可吸入颗粒物 降尘 大气中粒径大于10微米的固体颗粒 总悬浮微粒TSP 大气中粒径小于100微米的所有固体颗粒,气态污染物一次污染物二次污染物,1）硫的氧化物-燃料燃烧、金属冶炼、火力发电、硫酸生产 2）氮的氧化物-NO，NO2-热力型、快速型、燃料型 3）碳的氧化物-燃料燃烧+汽车尾气 4）碳氢化合物-煤和石油的燃烧+汽车尾气 5）卤族化合物 6）硫酸烟雾-硫氧化物在有水雾+含重金属飘尘情况下-发生化学、光化学反应生成含有硫酸或硫酸盐的气溶胶 7）光化学烟雾 光化学烟雾是一种淡蓝色烟雾，属于大气中二次污染物。 汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（CH

3、） 氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。,全球性大气污染问题 1）第一阶段：18世纪末到20世纪中期 燃煤引起的“煤烟型”污染，烟尘和SO2是主要污染物。 采取了一定的消烟除尘措施，只解决了视觉上的烟尘污染，飘尘和SO2污染更严重。 2）第二阶段：20世纪50年代至60年代 各国工业畸形发展，汽车数量猛增，石油类燃料成倍增长，飘尘、SO2、重金属、NOx、COx和HC等污染物普遍存在，形成“复合型污染”。,3）第三阶段

4、：20世纪70年代以后 人们对大气污染采取了一些治理措施，但CO、NOx、SO2和光化学烟雾等污染很严重。由于汽车数量猛增，大气污染范围不断扩大，由点、线、面扩展到广域乃至全球性污染。 如酸雨、温室效应、臭氧层破坏等。,恶性污染事件： （1）马斯河谷事件：1930年12月1日5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病；一周内，60多人死亡，还有许多家畜死亡。这次事件主要是由于几种有害气体和煤烟粉尘污染的综合作用所致，当时大气中的二氧化硫浓度高达25100mg/m3。（现国家标准0.7mg/m3),（2）多诺拉事件：1948年10月

5、26日31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，大部分地区持续有雾，全镇43%的人口（5911人）相继发病，17人死亡。这次事件是由二氧化硫与金属元素、金属化合物相互作用所致，当时大气中二氧化硫浓度高达(0.52.0)ppm，并发现有尘粒。,（3）伦敦烟雾事件： 1952年12月58日，伦敦天气异常，这时的风速不超过每小时3公里。气温也在下降，形成逆温层，相对湿度达到82%。在这种无风、逆温和浓雾的气候条件下，污染物蓄积伦敦上空，使伦敦的空气充满了难闻的煤烟味。 大气中尘粒高达4.46mg/m3，是平时的10倍，二氧化硫高达3.8mg/m3，是平时的6倍。,据统计，伦敦地区在烟雾期间共有4703人

6、死亡。除烟雾期间外，在后来的两个月中还有8000多人相继病死，尸体解剖分析，大都存在因烟雾引起的呼吸道刺激症状。幸存者中有成千上万人患上支气管炎，冠心病、肺结核、心脏病、肺 炎、肺癌、流感等各种疾病。,（4）洛杉矾光化学烟雾事件：1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。由于汽车汽化率低，每天有大量碳氢化合物排人大气中，受太阳光的作用，形成了浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”（36年起到50年代）。这种烟雾刺激人的眼、喉、鼻，引发眼病、喉头炎和头痛等症状，致使当地死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑桔减产，松树枯萎。,光化学烟雾实例,

7、印度中央邦的博帕尔市（Bhopal）美国联合碳化物（Union Carbide）属下的联合碳化物（印度）有限公司（UCIL），设于博帕尔贫民区附近一所农药厂发生氰化物异氰酸甲酯（Methyl Isocyanate）泄漏事件。当时有2000多名博帕尔贫民区居民即时丧命，后来更有两万人死于这次灾难，很多博帕尔居民导致永久残废，当地居民的患癌率及儿童夭折率，因这次灾难而远比其他印度城市为高。,（7）印度帕博尔毒气泄漏事件,（8）重庆川东北“12.23”井喷事件,2003年12月23日22时，地处重庆市开县高桥镇的川东北气矿一矿井发生天然气“井喷”事件，大量硫化氢泄漏，使243条生命撒手人寰，万余群众

8、中毒受害。被称作是新中国成立以来最严重的一起工业事故。事故直接原因是由于有关人员对井的特高出气量估计不足、违章操作以及未能及时发现溢流征兆并采取挽救措施，而造成有毒物质扩散，导致大量人员中毒伤亡。,重庆川东北“12.23”井喷事件,（9）延边一氧化碳中毒事件,2006年2月13日开始，吉林省延边朝鲜族自治州六个县（市）出现大范围一氧化碳中毒事件，人数达到277人，其中15人死亡。 据初步调查显示，事故的主要原因是由于2月13号开始，延边地区天气异常转暖，形成了230米厚的逆温层，气压偏低，风速不到一级，空气流通不畅，导致当地一些居住在平房区的居民，在烧煤炉取暖时，发生散发性一氧化碳中毒。,第八

9、章 静电除尘器-1,1.除尘原理 2.工作过程 3.除尘器分类,1.电除尘器除尘特点,静电除尘：利用高压电场产生的静电力，使尘粒从气体中分离 特点： 1）使尘粒分离的作用力-库仑力直接作用在尘粒上直接作用的结果使得电除尘器比其它除尘器所需功率最少，气流阻力最小。处理1000m3/h的气体，耗电0.1-0.8度。 2）除尘效率高-0.05-200微米，净化效率80-99%它既不象重力沉降法或惯性法那样只限于回收粗粒子，也不象过滤法或洗涤法那样受到气体运动阻力的限制，能回收微型范围的细小粒子。 3）电除尘器阻力小,100-200Pa 4）电除尘器由于结构上的模块化，气体处理量大，每小时可处理上百万

10、立方，其他除尘器无法比拟；可用于处理高温400度气体 5）除尘效率受粉尘物理性质影响大，不适宜净化高含尘浓度气体 6）设备造价高，但运行能耗低,电除尘器模块化,2.电除尘器除尘机理,电除尘是利用强电场使空气发生电离，气体中的粉尘通过电场时与离子相接触荷电，在电场力的作用下定向运动，使气体中的悬浮粒子分离出来 用电除尘的方法分离气体中的尘粒，需四个步骤：气体电离；粉尘荷电；粉尘沉集;清灰。,2.1电晕放电气体电离,静电除尘器-两个极性相反的电极：电晕极（-），集尘极（+），两极之间产生电场 气体电离过程： 由于摩擦、辐射-空气中存在少量自由离子-在电场作用下，向两极移动形成电流。 1）初始时由于

11、空气中自由离子较少-电流较弱 2）当电压升高时，电晕附近运动的自由离子获得较高能量和速度，撞击空气里中性分子-电离成正、负离子 3）由于连锁反应，电离形成的离子数量增加，电晕区周围形成蓝色光环，电晕放电 电场击穿？-进一步提高电压，两极间空气全部电离，短路，除尘器停止工作,2.2 粉尘荷电,空气电离后，正离子向电晕极移动，负离子在电场力的作用下，向正极集尘极移动，由于电晕区范围较小，因此电晕区外充满着大量的负离子 含尘气体通过除尘器时-少量尘粒经过电晕区，获得正电荷；大多数尘粒在电晕区外通过，通过与负离子碰撞荷电,2.3 粉尘沉积,电晕区内，少量带有正电荷的尘粒，沉积在电晕极上；带有负电荷的尘

12、粒在电场力的作用下向积尘电机移动，失去电荷，沉降在集尘板上,2.4 清灰,电晕极的清灰采用机械振打的方式，集尘极的清灰在干式和湿式除尘中是不同的 1）干式：机械振动 2）湿式：清水冲洗集尘板表面，使其保持一层水膜，粉尘落在水膜上捕集并顺水膜流下 优点：尘粒不会重新进入气相 缺点：对电极板腐蚀+污泥处理,3. 电除尘器的分类,3.1 根据集尘极的形式-管式和板式除尘器 管式除尘器 金属圆管中心放置电晕极，圆管内壁作为集尘面，管径150-300mm，管长2-5m 为了提高处理气量，多采用多管并列 为了增加集尘面-六角形管,板式除尘器 由一系列平行薄金属板组成，电晕极均匀分布在平行集尘板间，板间距2

13、00-350mm， 集尘板大小可根据处理风量的大小进行调节,3.3 根据清灰方式-干式和湿式除尘器 干式除尘器 通过机械、电磁振打敲击集尘板框架 清灰方式简单，便于粉尘回收 使粉尘再次扬起进入气流 湿式除尘器 湿法不仅可以除尘，还可以除去烟气中的水雾和酸雾,什么是反电晕？,反电晕是在电除尘器中沉积在极板表面上的高比电阻粉尘层所产生的局部放电现象。 高比电阻粉尘到达收尘极板后不易释放。其极性及电晕极相同，便排斥后来的荷电粉尘，由于粉尘层的电荷释放缓慢，粉尘间形成较大的电位梯度，当粉尘层中的电场强度大于其临界值时，就会在粉尘层的空隙间产生局部击穿，产生与电晕极极性相反的正离子，并向电晕极运动，中和

14、两极间带有负电荷的离子，使带有负离子的尘粒不再向集尘极移动，降低除尘效率,5. 影响电除尘效率的因素粉尘比电阻的影响（图示）,比电阻：面积为1cm2，厚度为1cm的粉尘层的电阻 尘粒到达集尘极表面后，依靠静电力附着在集尘极表面，形成一定的厚度 1）粉尘的比电阻小21010cm的粉尘到达集尘极后，迟迟不放出电荷-反电晕，中和负离子，使除尘效率下降,5.2 含尘浓度的影响（图示）,静电除尘器内存在两种电荷：自由离子（60-100m/s）附着在尘粒上的电荷(60cm/s) 含尘气体通过静电除尘器时的电流速度要小于清洁气体流通时的电流速度 当含尘气体浓度很高时，会使电流速度急剧下降，严重时接近于零，称

15、为电晕闭塞 为了防止电晕闭塞的发生，当含尘气体浓度超过30g/m3时，需在静电除尘器前设预净化设备,第八章 静电除尘器-3,1.电除尘器主要部件及结构,静电除尘器组成,1.电晕电极 2.集尘电极 3.两极清灰装置 4.气流均匀分布装置,1.电晕电极1.1 电晕电极的三种固定形式,1）重锤悬吊式 2）管框钢线式 3）框架式,1.2 电晕电极的要求,1）放电性能好，即起晕电压低，电晕电流大 2）有一定机械强度和耐腐蚀性 3）振打力传递均匀，容易清灰。当积灰达到一定厚度，降低放电效果 4）结构简单，制造成本低,2.集尘电极,对集尘电极要求： 1）振打时粉尘二次扬灰少 2）单位质量集尘面积大，即表面大

16、，质量轻 3）集尘板刚性要好，不易变形 4）振打时易于清灰 5）造价低 集尘极结构特点： 集尘板两侧设有沟槽或挡板，避免含尘气流直接冲涮集尘板上沉积的粉尘层 集尘极材质：采用1.2-2.0mm钢板轧制而成,集尘电极的形式,3.两极清灰装置,为什么要清灰？ 电晕极积灰过多-电晕线过粗，影响放电和尘粒荷电 集尘极积灰过多-排斥影响收尘效果，对于高比电阻的尘粒，可能会引起反电晕,干式电除尘器的清灰 机械振打，电磁振打，电容振打 绕臂锤振打-振打效果取决于振打强度和振打周期（下图所示） 1）振打强度 强度太小-不宜将粉尘振落 强度过大-容易引起二次扬尘，可能使极板变形 振打强度和粉尘比电阻有关，高比电

17、阻粉尘比低比电阻粉尘附着力大，应采用较高振打强度 2）振打周期 当极板粉尘达到一定厚度，振打粉尘脱落，此时粉尘之间的分子力使脱落粉尘成团状进入灰斗 振打周期短-沉积粉尘没有达到足够厚度，粉尘呈松散状，二次扬尘 振打周期长-厚度过大，影响除尘器性能,4. 气流分布装置-分布板+导流叶片,为什么要设置气流分布装置？电除尘器中气流能否均匀分布对除尘效率有较大影响 气流分布板形式：圆孔板、方孔板、百叶窗式 气流分布板位置：为了保证气流均匀分布，在除尘器进出口处设置渐扩管和渐缩管。,气流分部装置-导流叶片的设置,当除尘器的安装不受限制时，气流应设计成水平进口 当除尘器安装位置受限制时，需采用直角进口，此时须在气流转弯处增设导流叶片-减少浓相区的不利影响,