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摘要 大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。造成大气污染的四个污染源是工业污染源,农业污染源,生活污染源和交通运输污染源。其中,工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多,性质复杂,有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等,其中有的是烟尘,有的是气体。而近年来,袋式除尘器得到了广泛的应用,尤其在冶金和电力行业,袋式除尘器比其他类型的除尘器具有更多的优越性。随着布袋抵抗高温的能力越来越强,布袋除尘器的应用范围也更加的广泛。目前,袋式除尘器的数量约占各类除尘器总量的60%~70%,是应用最多的除尘器。
关键词 烟气污染 烟尘净化 袋式除尘器
中图分类号:X933.7
1我国大气污染的现状
随着我国经济的快速发展 ,工业化和城市化突飞猛进,环境问题日益严重。我国的空气污染仍以煤烟型为主,主要污染物是二氧化硫和烟尘. 据统计,1990年全国煤炭消耗量10.52亿吨,到1995年煤炭消耗量增至12.8亿吨,二氧化硫排放量达2232万吨。超过欧洲和美国,居世界首位。1997年,二氧化硫排放总量为2346万吨,比1995年增加114万吨,烟尘排放总量为1873万吨,比1995年减少111万吨。由于我国部分地区燃用高硫煤,燃煤设备未能采取脱硫措施,致使二氧化硫排放量不断增加,造成严重的环境污染。因此,如何高效地进行除尘工作,是对当今大气污染防止技术的一大挑战。
2除尘器的工作原理
除尘器的设计与选型是除尘工程设计中的重要环节之一。选取除尘器类型包括机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器。
2.1机械式除尘器工作原理
机械除尘器有重力沉降室,惯性除尘器和旋风除尘器三个类别。
重力沉降室工作利用的是重力,所谓重力就是地球对物体的吸引力。在重力作用下含尘气体中的粉尘在沉降室被分离出来。
惯性除尘器分离粉尘利用的是惯性力。惯性力是反映物质自身运动状态的力,受到外力时物质改变运动状态。在相同的作用下惯性小的物体比惯性大的物体容易改变运动状态,即得到的加速度比较大,这对惯性小的粉尘分离是有利的。
2.2电除尘器工作原理
静电除尘器分离粉尘靠的是静电力即库仑力。除尘过程分为四个阶段。
(1)气体电离
在电晕极与集尘极之间施加直流高电压(40~70kV),使放电极发生电晕放电,气体电离生成大量的自由电子和正离子。
(2)粒子荷电
一般电晕极为负极,此时,正离子被电晕极吸引失去电荷,自由电子和随即形成的负离子受电场力的驱使向集尘极移动,并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时,自由电子、正离子与粉尘碰撞并附着其上,便实现了粒子荷电。
(3)粒子沉降
荷电粒子在电场力(库仑力)作用下,向异性电极方向移动,在电极上进行电性中和,粒子沉积在电极上。
(4)粒子清除
集尘极表面沉积的粒子和附着在放电极上的少量粒子,隔一定时间需用机械振打等方法将其清除,使之落入下部灰斗中,完成除尘过程
为保证静电除尘器在高效率下运行,必须使上述四个过程进行的十分有效。
2.3袋式除尘器工作原理
袋式除尘器的过滤机理是一个综合效应的结果。袋式除尘器捕集粉尘时,主要是靠粉尘通过滤袋时产生的筛分、碰撞、粘附、扩散、静电、重力等效应来捕集的。
(1)筛分效应
当粉尘粒径大于滤袋纤维间隙或粉尘层孔隙时,粉尘颗粒将被阻留在滤袋表面,该效应被称为筛分效应。清洁滤料的空隙一般要比粉尘颗粒大得多,只有在滤袋表面上沉积了一定厚度的粉尘层之后,筛分效应才会变得明显。
(2)碰撞效应
当含尘气流接近滤袋纤维时,空气将绕过纤维,而较大的颗粒则由于惯性作用偏离空气运动轨迹直接與纤维相撞而被捕集。且粉尘颗粒越大、气体流速越高,其碰撞效应也越强。
(3)粘附效应
含尘气体流经滤袋纤维时,部分靠近纤维的尘粒将会与纤维边缘相接触,并被纤维所钩挂、粘附而捕集。很明显,该效应与滤袋纤维及粉尘表面特性有关。
(4)扩散效应
当尘粒直径小于0.2um时,由于气体分子的相互碰撞而偏离气体流线作不规则的布朗运动,碰到滤袋纤维而被捕集。这种由于布朗运动引起扩散,使粉尘微粒与滤袋纤维接触、吸附的作用,称为扩散效应。粉尘颗粒越小,不规则运动越剧烈,粉尘与滤袋纤维接触的机会也越多。
2.4湿式除尘器工作原理
湿式除尘器的除尘原理属于短程机制,主要是在除尘器内含尘气体与水接触有如下过程:粒子与预先分散的水膜或雾状液相接触;含尘气体冲击水层产生鼓泡形成细小水滴或水膜;较大粒子在于水滴碰撞时被捕集,捕集效率取决于粒子的惯性及扩散过程。利用惯性碰撞,直接拦截,重力沉降,扩散沉降等除尘机理,通过气液接触实现气固分离,水与含尘气流接触有液滴、液膜、气泡三种形式
文丘里除尘器是一种高效湿式除尘器。它主要由渐缩管、喉管、渐扩管、脱水器四部分组成。废气进入渐缩管后,由于横截面面积不断减小,气流速度不断增大当达到喉管时,流速达到最大值,通常是渐缩管入口流速的5~12倍,如此高速运动的气流把从喉管附近喷射进来的水滴冲击成更小的雾滴,由于速度高,尘粒表面的气膜被冲破,尘粒被水润湿。同时,在喉管中由于动压急剧增大,静压减小,如同绝热膨胀一样,水滴迅速蒸发,因而气体中的水蒸气开始冷凝,细小的尘粒成为冷凝核。这样,烟气中的颗粒物不论粒径大小,其表面都会附着一层水膜,附着了水膜的尘粒与水滴或其它颗粒相互碰撞,成为更大的聚合体。随后它们在脱水器中被捕集下来。
3总结
目前我国大气污染的情况已迫在眉睫,需要从建设、生产、运营、后期处理措施进行全过程控制。
①改革能源结构,采用无污染能源(如太阳能、风力、水力)和低污染能源(如天然气、沼气、酒精)。
②对燃料进行预处理(如燃料脱硫、煤的液化和气化),以减少燃烧时产生污染大气的物质。
③改进燃烧装置和燃烧技术(如改革炉灶、采用沸腾炉燃烧等)以提高燃烧效率和降低有害气体排放量。
参考文献
[1] 工业炉窑大气污染物排放标准.中华人民共和国国家标准.GB9078-1996
[2] 吴向培.硅铁生产中烟气治理技术发展近况与最佳选择.青海环境,1996.12
[3] 郝吉明,马广大,王书肖,大气污染控制工程,北京:高等教育出版社,2010.1
[4] 刘天奇,三废处理工程技术手册-废气篇,北京:化学工业出版社,1999.5
关键词 烟气污染 烟尘净化 袋式除尘器
中图分类号:X933.7
1我国大气污染的现状
随着我国经济的快速发展 ,工业化和城市化突飞猛进,环境问题日益严重。我国的空气污染仍以煤烟型为主,主要污染物是二氧化硫和烟尘. 据统计,1990年全国煤炭消耗量10.52亿吨,到1995年煤炭消耗量增至12.8亿吨,二氧化硫排放量达2232万吨。超过欧洲和美国,居世界首位。1997年,二氧化硫排放总量为2346万吨,比1995年增加114万吨,烟尘排放总量为1873万吨,比1995年减少111万吨。由于我国部分地区燃用高硫煤,燃煤设备未能采取脱硫措施,致使二氧化硫排放量不断增加,造成严重的环境污染。因此,如何高效地进行除尘工作,是对当今大气污染防止技术的一大挑战。
2除尘器的工作原理
除尘器的设计与选型是除尘工程设计中的重要环节之一。选取除尘器类型包括机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器。
2.1机械式除尘器工作原理
机械除尘器有重力沉降室,惯性除尘器和旋风除尘器三个类别。
重力沉降室工作利用的是重力,所谓重力就是地球对物体的吸引力。在重力作用下含尘气体中的粉尘在沉降室被分离出来。
惯性除尘器分离粉尘利用的是惯性力。惯性力是反映物质自身运动状态的力,受到外力时物质改变运动状态。在相同的作用下惯性小的物体比惯性大的物体容易改变运动状态,即得到的加速度比较大,这对惯性小的粉尘分离是有利的。
2.2电除尘器工作原理
静电除尘器分离粉尘靠的是静电力即库仑力。除尘过程分为四个阶段。
(1)气体电离
在电晕极与集尘极之间施加直流高电压(40~70kV),使放电极发生电晕放电,气体电离生成大量的自由电子和正离子。
(2)粒子荷电
一般电晕极为负极,此时,正离子被电晕极吸引失去电荷,自由电子和随即形成的负离子受电场力的驱使向集尘极移动,并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时,自由电子、正离子与粉尘碰撞并附着其上,便实现了粒子荷电。
(3)粒子沉降
荷电粒子在电场力(库仑力)作用下,向异性电极方向移动,在电极上进行电性中和,粒子沉积在电极上。
(4)粒子清除
集尘极表面沉积的粒子和附着在放电极上的少量粒子,隔一定时间需用机械振打等方法将其清除,使之落入下部灰斗中,完成除尘过程
为保证静电除尘器在高效率下运行,必须使上述四个过程进行的十分有效。
2.3袋式除尘器工作原理
袋式除尘器的过滤机理是一个综合效应的结果。袋式除尘器捕集粉尘时,主要是靠粉尘通过滤袋时产生的筛分、碰撞、粘附、扩散、静电、重力等效应来捕集的。
(1)筛分效应
当粉尘粒径大于滤袋纤维间隙或粉尘层孔隙时,粉尘颗粒将被阻留在滤袋表面,该效应被称为筛分效应。清洁滤料的空隙一般要比粉尘颗粒大得多,只有在滤袋表面上沉积了一定厚度的粉尘层之后,筛分效应才会变得明显。
(2)碰撞效应
当含尘气流接近滤袋纤维时,空气将绕过纤维,而较大的颗粒则由于惯性作用偏离空气运动轨迹直接與纤维相撞而被捕集。且粉尘颗粒越大、气体流速越高,其碰撞效应也越强。
(3)粘附效应
含尘气体流经滤袋纤维时,部分靠近纤维的尘粒将会与纤维边缘相接触,并被纤维所钩挂、粘附而捕集。很明显,该效应与滤袋纤维及粉尘表面特性有关。
(4)扩散效应
当尘粒直径小于0.2um时,由于气体分子的相互碰撞而偏离气体流线作不规则的布朗运动,碰到滤袋纤维而被捕集。这种由于布朗运动引起扩散,使粉尘微粒与滤袋纤维接触、吸附的作用,称为扩散效应。粉尘颗粒越小,不规则运动越剧烈,粉尘与滤袋纤维接触的机会也越多。
2.4湿式除尘器工作原理
湿式除尘器的除尘原理属于短程机制,主要是在除尘器内含尘气体与水接触有如下过程:粒子与预先分散的水膜或雾状液相接触;含尘气体冲击水层产生鼓泡形成细小水滴或水膜;较大粒子在于水滴碰撞时被捕集,捕集效率取决于粒子的惯性及扩散过程。利用惯性碰撞,直接拦截,重力沉降,扩散沉降等除尘机理,通过气液接触实现气固分离,水与含尘气流接触有液滴、液膜、气泡三种形式
文丘里除尘器是一种高效湿式除尘器。它主要由渐缩管、喉管、渐扩管、脱水器四部分组成。废气进入渐缩管后,由于横截面面积不断减小,气流速度不断增大当达到喉管时,流速达到最大值,通常是渐缩管入口流速的5~12倍,如此高速运动的气流把从喉管附近喷射进来的水滴冲击成更小的雾滴,由于速度高,尘粒表面的气膜被冲破,尘粒被水润湿。同时,在喉管中由于动压急剧增大,静压减小,如同绝热膨胀一样,水滴迅速蒸发,因而气体中的水蒸气开始冷凝,细小的尘粒成为冷凝核。这样,烟气中的颗粒物不论粒径大小,其表面都会附着一层水膜,附着了水膜的尘粒与水滴或其它颗粒相互碰撞,成为更大的聚合体。随后它们在脱水器中被捕集下来。
3总结
目前我国大气污染的情况已迫在眉睫,需要从建设、生产、运营、后期处理措施进行全过程控制。
①改革能源结构,采用无污染能源(如太阳能、风力、水力)和低污染能源(如天然气、沼气、酒精)。
②对燃料进行预处理(如燃料脱硫、煤的液化和气化),以减少燃烧时产生污染大气的物质。
③改进燃烧装置和燃烧技术(如改革炉灶、采用沸腾炉燃烧等)以提高燃烧效率和降低有害气体排放量。
参考文献
[1] 工业炉窑大气污染物排放标准.中华人民共和国国家标准.GB9078-1996
[2] 吴向培.硅铁生产中烟气治理技术发展近况与最佳选择.青海环境,1996.12
[3] 郝吉明,马广大,王书肖,大气污染控制工程,北京:高等教育出版社,2010.1
[4] 刘天奇,三废处理工程技术手册-废气篇,北京:化学工业出版社,1999.5