第九章 悬浮颗粒与有害气体净化

1. 第九章 悬浮颗粒与有害气体净化 • 9.1卫生标准和排放标准 • 卫生标准 • 1.《工业企业卫生标准》（GBZ —2002） • 2.注意点： • 车间 最高容许浓度 • 居住区大气 一次最高容许浓度 、日平均最高容许浓度

2. 排放标准 • 1.《环境空气质量标准》（GB3095—1996 • 2.《大气污染物综合排放标准》 （GB16297—1996） • 3.相关行业排放标准

3. 9.2工业建筑的除尘系统 • 一、工业建筑除尘系统的组成 • 1.定义：捕获和净化生产工艺过程中产生的粉尘的局部机械排风系统。是由风道将排尘罩、风机、除尘设备连接起来的一个局部机械排风系统

4. 2.系统实例：铸造车间清理工段砂轮机组的除尘系统，砂轮机排尘罩（捕集含尘气体）→沉降方箱（大颗沉降）→风道→除尘器（细小粉尘净化）→风机→排出

5. 3.一个完整的除尘系统应包括以下几个过程： • （1）用排尘罩捕集工艺过程产生的含尘气体； • （2）捕集的含尘气体在风机作用下，沿风道输送至除尘设备； • （3）在除尘设备中将粉尘分离出来； • （4）净化后气体排至大气； • （5）收集与处理分离出来的粉尘。 • 4.系统组成：排尘罩、风管、风机、除尘设备、收集输送粉尘设备

6. 二、除尘系统划分的原则 • 遵守局部排风系统的划分原则，另外： • 1.系统不宜过大，吸尘点不宜过多，通常为5~6个，最多不宜超过20个，当吸尘点相距较远时应分别设置系统。 • 2.温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，分设系统。 • 3.同时工作但粉尘种类不同，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值，可合设系统。 • 4.同一工序中有多点并列设备，不一定同时工作，不宜划分为同一系统，若需把并列设备的排风划分为一个系统，系统的总排风量应按各排风点同时工作计算。

7. 三、除尘系统的捕集装置设计原则 • 1.抽尘罩的形式适宜 • 2.抽尘罩的位置正确 • 3.抽尘罩的风量适中 • 4.不妨碍设备正常检修

8. 四、除尘系统的风管设计原则 • （一）风管 • 1.风速较高，常采用圆形风道，直径较小。注意防风管堵塞 • 2.若吸尘点较多时，常用大断面集气管连接各支管，集气管内风速不宜超过3m/s。集气管下部设卸灰装置。 • 3.为防止粉尘在风管内沉积，系统风管尽可能垂直或倾斜，与水平面夹角最好大于45°，如必须水平敷设时，需设置清扫口。 • 4.要求水力平衡性好。并联管路水力计算，一般通风系统要求两支管压力损失不超过15%，除尘系统要求不超过10%。

9. （二）除尘风管中的风速 • 除尘系统风管内最低空气流速(m/s)

10. （三）除尘风管的管壁厚度 • 除尘风管的管壁最小厚度见P235表9-3 • （四）除尘系统的防爆 • 1.引起除尘系统发生化学爆炸的基本条件： • 爆炸浓度极限 着火点或燃点 • 2.防爆措施 • 校核可燃物的浓度，不大于爆炸浓度下限值的50% • 防可燃物积聚 • 接地、防爆电机 • 设防爆门

11. （五）除尘系统的风机选择原则 • 1.应根据粉尘物性及现场情况选取不同用途的通风机。注意它们的区别和应用场合。 • 普通风机、高压风机、排尘风机、防爆风机 • 2.考虑漏风问题。风量加10%~15%，压损加10% • 3.按系统风量与风压，查风机样本，选择合适的型号 • 4.选用单台风机工作

12. （六）除尘系统粉尘的收集与处理 • 根据生产工艺的条件、粉尘性质、回收利用的价值，以及处理粉尘量等因素，可采用就地回收、集中回收处理和集中废弃等方式。 • 1.干式除尘器排出粉尘的处理方式： • 就地回收 • 集中处理 • 人工清灰

13. 2.湿式除尘器的含尘污水处理方式 • 分散机械处理 • 所谓分散机械处理是指除尘器本体或下部集水坑设刮泥机等，将扒出的尘泥就地纳人工艺流程或运往他处。这种方式的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 • 将全厂含尘污水纳人集中处理系统，使粉尘沉淀、浓缩，然后用抓泥斗、刮泥机等设备将尘泥清出，纳人工艺流程或运往他地。其特点是，污水处理设备比较复杂，可集中维修管理，但工作量较大。它适用于大、中型厂矿除尘器数量较多，含尘污水量较大的场合。

14. 9.2悬浮颗粒分离机理和设备分类 • 一、悬浮颗粒分离机理（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。是一种简便的除尘方 法。这个机理一般局限于分离50-100μm以上的粉尘 • 2.离心力 • 含尘空气作圆周运动时，由于离心力的作用，粉尘和空气会产生相对运动，使尘粒从气流中分离这个机理主要用于10μm以上的尘粒

15. 3.惯性碰撞 • 含尘气流在运动过程中遇到物体的阻挡（如挡板、纤维、水滴等）时，气流要改变方向进行绕流，细小的尘粒会沿气体流线一起流动。而质量较大或速度较大的尘粒，由于惯性，来不及跟随气流一起绕过物体，因而脱离流线向物体靠近，并碰撞在物体上而沉积下来。

16. 4接触阻留 • 当某一尺寸的尘粒沿着气流流线刚好运动到物体（如纤维或液滴）表面附近时，因与物体发生接触而被阻留，这种现象称为接触阻留。 • 5扩散 • 由于气体分子热运动对尘粒的碰撞而产生尘粒的布朗运动，对于越小的尘粒越显著，微小粒子由于布朗运动，使其有更大的机会运动到物体表面而沉积下来这个机理称为扩散。对于等于或小于0.3 μm的尘粒，是一个很重要的机理。而大于0.3 μm的尘粒其布朗运动减弱，一般不足以靠布朗运动使其离开流线碰撞到物体上面去.

17. 6．静电力 • 悬浮在气流中的尘粒，都带有一定的荷，可以通过静电力使它从气流中分离。在自然状态下，尘粒的带电量很小，要得到较好的除尘效果，必须设置专门的高压电场，使所有的尘粒都充分荷电 • 7．凝聚 • 凝聚作用不是一种直接的除尘机理。通过超声波、燕气凝结、加湿等凝聚作用，可以使微小粒子凝聚增大，然后再用一般的除尘方法去除 • 8．筛滤作用 • 筛滤作用是指当尘粒的尺寸大于纤维网孔尺寸时而被阻留下来的现象。

18. 二、悬浮微粒捕集设备的分类 • 悬浮微粒捕集设备通常有工业除尘器和空气过滤器两种。 • 所谓的工业除尘器是指净化由工艺生产设备或炉窑中排出的含尘气体的设备，它是工业建筑除尘系统的主要设备之一。它的运行好坏将直接影响到排往室外的粉尘浓度，也直接影响到周围环境卫生条件的好与坏。 • 空气过滤器是净化空气中尘粒的设备，它是空调和空气净化系统中的主要部件之一，它的运行好坏将直接影响到室内空气品质是否合格

19. 除尘器与过滤器的分类 • 1．根据主要的除尘机理的不同，可分为六类. • (1)重力除尘 如重力沉降室； • （2）惯性除尘 如惯性除尘器； • (3)离心力除尘 如旋风除尘器； • (4）过滤除尘 如袋式除尘器、颗粒层除尘器、纤维过滤器、纸过滤器； • (5)洗涤除尘 如自激式除尘器、旋风水膜除尘器； • (6)静电除尘 如电除尘器

20. 2.根据气体净化程度的不同，可分为四类。 • (1）粗净化 主要除掉粗大的尘粒，一般用作多级除尘的第一级 • (2)中净化 主要用于通风除尘系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过100 -200mg/m3 • (3）细净化主要用于通风空气调节系统和再循环系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过1~2mg/m3 • (4）超净化 主要除掉1 μm以下的细小尘粒，用于洁净空调系统。净化后的空气含尘浓度视工艺要求而定。

21. 3根据过滤器效率，空气过滤器可分为五类 • (1）初效过滤器：初效过滤器的作用是除掉5ym以上的沉降性尘粒和各种异物，在 净化空调系统中作为预过滤器，以保护中效、高效过滤器。在空调系统中作进风过滤器用 • (2）中效过滤器：中效过滤器的主要作用除掉1一l0 μm的悬浮性尘粒。在净化空调系统和局部净化设备中作为中间过滤器，以减少高效过滤器的负担，延长高效过滤器的寿命。 • (3）高中效过滤器：高中效过滤器能较好地去除1 μm以s上的粉尘粒子，可作净化空调系统的中间过滤器和一般过滤送风系统的末端过滤器

22. (4)亚高效过滤器： • 亚高效过滤器能较好地去掉0.5 μm以上粉尘粒子。可作净化空调系统的中间过滤器和低级别净化空调系统（大于等于100000级，M6.5级)的末端过滤器 • (5)高效过滤器： • 高效过滤器主要用于过滤掉。51,m以下的亚微米级尘粒，这些尘粒用初效过滤器和中效过滤器是不能过滤掉的或很难过滤掉的。高效过滤器是净化空调系统的终端过滤设备和净化设备的核心

23. 9.4除尘器与空气过滤器的技术性能指标 • 除尘器的技术性能指标主要有除尘效率、压力降和处理气体量 • 空气过滤器性能的主要指标为过滤效率、压力降和容尘量 • 一、除尘效率 • 在除尘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 • 除尘器全效率为在一定的运行工况下除尘器除下的粉尘量与进人除尘器的粉尘量之百分比。

24. 全效率计算式 • 质量法:通过称重求得全效率

25. 浓度法:现场无法直接测出进人除尘器的粉尘量，因此应先测出除尘器进出日气流中的含尘浓度和相应的风量，再按下式计算浓度法:现场无法直接测出进人除尘器的粉尘量，因此应先测出除尘器进出日气流中的含尘浓度和相应的风量，再按下式计算

26. 两个除尘器串联运行时，除尘器的总效率为：

27. 2．穿透率 • 穿透率P来描述除尘器的除尘效果，其定义为除尘器出口粉尘的排出量与入口粉尘的进入量的百分比

28. 3．分级效率 • 粉尘粒径的大小会直接影响除尘器全效率的大小。例如，有的旋风除尘器处理40 μm以上的粉尘时，效率接近100%．处理5μm以下的粉尘时效率会下降到40 %左右。因此，只给出除尘器全效率对工程设计是没有意义的。要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，这种效率称分级效率。即定义为除尘器对某一粒径dc或粒径范围⊿dc 内粉尘的除尘效率，

29. 分级效率计算式

30. 全效率与分级效率的关系为

31. 二、除尘器的阻力 • 除尘器的阻力也是评价其性能的重要指标之一。它关系到除尘器的能量消耗和除尘系统中风机的合理选择。 • 除尘器阻力的大小等于除尘器进、出口处气流的全压绝对值之差。若除尘器出人口管道直径相同时，阻力即可直接用静压差表示。 • 在通风除尘工程中，经常采用阻力系数来评价除尘器的阻力。即当知道除尘器的局部阻力系数值后，可用公式(9-7）计算

32. 公式(9-7）

33. 三、除尘器处理气体量 处理气体量是评价除尘器的处理能力大小的重要技术指标。一般用体积流量（m3/s或m3/ h)表示除尘器处理气体量的大小，也有用质量流量（kg/s或kg/h）表示的 • 空气过滤器通过风量（处理气体量）的能力分别用面速和滤速来描述。面速是指空气过滤器断面上的通过气流的速度〔m/s），而滤速是指滤料净面积上的通过气流的速度，一般以cm/s表示。因此，面速和滤速反映了滤料的通过能力 • (除尘器的性能指标，除上述的除尘器效率、阻力和处理气体量外，还有耐温性、腐蚀性、耗钢量、耗水量等，在选择除尘器时均应周全考虑)

34. 四、空气过滤器的过滤效率 • 过滤效率是表征空气过滤器性能的重要指标之一。单级空气过滤器的效率为

35. 当被过滤气体中的含尘浓度用不同方式表 示时，空气过滤器就会有不同的过滤效率。例如 • 1计重效率 • 当被过滤气体中的含尘浓度以质量浓度（g/m3）来表示，则效率为计重效率，此法只可适用于初效、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（邻苯二甲酸二辛醋）雾。采用大气尘粒子计数测量粒子浓度时称为大气尘计数效率，采用DOP粒子计数测量粒子浓度时称为DOP计数效率 • 3.钠焰效率 • 以氯化钠固体粒子作尘源。氯化钠固体粒子在氢焰中燃烧，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

36. 五、过滤器阻力 • 过滤器阻力一般包括滤料阻力和结构（如框架、分隔片及保护面层等）阻力。其经验公式为:

37. 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。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。 • 工程设计中，其系统的水力计算是按终阻力来计算的，按此选择风机，以保证不会因过滤器运行中积尘而影响系统的正常风量。

38. 六、过滤器的容尘量 • 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该过滤器的容尘量。 • 过滤器的容尘量的大小主要取决于滤料的性质和粒子的特性（粒子的组成、形状、粒径、密度、乳滞性及浓度等）因此，过滤器的容尘量变化范围很大

39. 袋式除尘器 • 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。效率高（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

40. 一、袋式除尘器的工作原理 • 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9-13

41. 二、袋式除尘器的分类 • 1.按清灰方式分，可分三类 （1）机械震动类 • 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）

42. （2）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。

43. （3）脉冲喷吹式，将压缩空气在短暂时间（不超过0.2s）内高速吹入滤袋，通过文氏管诱导数停于喷射气流的空气。使滤袋内产生脉动膨胀振动，同时在逆气流作用下，使袋壁获很高的向外加速度，清落粉尘图9-16。（3）脉冲喷吹式，将压缩空气在短暂时间（不超过0.2s）内高速吹入滤袋，通过文氏管诱导数停于喷射气流的空气。使滤袋内产生脉动膨胀振动，同时在逆气流作用下，使袋壁获很高的向外加速度，清落粉尘图9-16。 • 清灰能力最强，效果最好，可容许高的过滤风速，压力损失低。近年来发展迅速。

44. 2.按过滤方向分为两类 （1）外滤式 含尘气体由袋外侧穿过滤料流向滤袋内侧尘粒附在滤袋外表面上。图9-16。 （2）内滤式 含尘气体由袋内侧穿过滤料流向滤袋外侧，粉尘附着在滤袋的内表面上，图9-15

45. 3.按滤袋形状可分两类 • （1）圆袋 • 工业除尘使用较多，结构简单，便于清灰，滤袋之间不易被粉尘堵塞，直径为120~300mm，最大不超过600mm，袋长为2-12m • （2）扁袋 • 使用量小于圆袋，因结构和清灰复杂，换袋困难，滤袋磨损较大。优点是布置紧凑，在箱体相同条件下，扁袋过滤面积比圆袋多20~40%。 • 扁袋长边一般为600~1200mm，短边为300~500mm，可作成平板型，菱形，楔形，人字型，外滤形

46. 4.按压力分为吸入式，压入式 • 5.按进风位置分为下进风，上进风。

47. 三、袋式除尘器的使用 • 使用时注意： • （1）应用范围受耐温耐腐蚀限制，常用滤料适用于80~140℃，玻璃纤维可耐250℃左右。如处理更高温烟气，要预先冷却，冷却方法： • ①喷雾蒸发冷却； • ②表面式冷却器； • ③引入冷空气，与高温烟气混合。

48. （2）不适宜粘性强及吸湿性强的粉尘，特别是烟气温度不能低于露点温度，结露，堵塞滤袋。 • （3）处理高温，高湿气体，为防止水蒸汽凝结，应对含尘空气加热，并对除尘器保温。 • （3）不能用于有爆炸危险和带有火花的烟气 • （4）处理含尘浓度高的气体时，为减轻袋式负担，采用二级除尘，用低阻力除尘器进行预处理，袋式为二级处理设备

49. 重力除尘器 • 利用重力使粉尘从空气中分离，结构如图9-17 • 工作原理：断面扩大，流速下降，尘粒沉降。 • 特点：结构简单，投资省，耗钢小，阻力小，但效率低，大颗粒，占地面积大，很少使用。

50. 惯性除尘器 • 原理：使含尘气流方向急剧变化或与挡板，百叶等障碍物碰撞，利用尘粒自身惯性力从含尘气流中分离。性能取决于特征速度，折转半径与折转角度。 • 效率低于沉降室，可用于收集大于20μm粒径的尘粒。压力损失一般为100~400Pa。 • 结构形式：气流折转式，重力折转式，百叶板式与组合式。