除塵技術與設備的發(fā)展

除塵技術與設備的發(fā)展除塵技術與設備的發(fā)展除塵技術與設備的發(fā)展除塵技術與設備的發(fā)展編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:NANCHANGUNIVERSITY期中考試《大氣污染控制工程》班級：環(huán)境工程141班學生姓名：康秋云學號：322017年4月除塵技術與設備的發(fā)展學生姓名：康秋云學號：32摘要：介紹了目前主要的空氣除塵設備的工作原理、除塵性能和適應場合，從環(huán)境保護角度簡要分析了各類除塵器的存在的不足以及當今社會除塵技術發(fā)展的新趨勢。關鍵詞：除塵技術、除塵設備、大氣污染我國是一個能源生產與消費大國，大氣環(huán)境污染基本特征是直接燃煤的煤煙型大氣污染。20世紀末，國內大中城市由煤煙型大氣污染向煤煙與汽車尾氣復合型污染轉移，這些空氣中、微煤粉塵，尤其是直徑為的飄塵對人體健康有極大危害。如何防治大氣污染、潔凈空氣環(huán)境也是人們不斷研究的課題。工業(yè)除塵技術應用于氣體中含有粉塵的情況，如加工木制品、打磨、焊接、粉碎等操作過程為保護人的健康，維護設備的性能，實際中有必要去除氣體中懸浮的粉塵微粒。目前，工業(yè)中應用的除塵設備種類很多，可以有效地截留和去除很寬范圍的一些粒子污染物。但為了適應現(xiàn)代工業(yè)的要求，仍急需開發(fā)一些新的技術，以進一步的節(jié)約能源，簡化維修，提高效率，降低投資。另外，難以用現(xiàn)有除塵技術處理的情況也層出不窮，這也就要求開發(fā)一些新的相關除塵技術。1.空氣除塵設備研究現(xiàn)狀按捕集粉塵的作用力及原理，除塵設備可分為4類:機械式除塵、電除塵、過濾式除塵和濕式洗滌除塵設備。按除塵效率可分為:高效除塵設備，包括電除塵、袋式除塵、高效文丘里除塵等；中效除塵設備，包括旋風除塵及其他濕式除塵等；低效除塵設備，包括重力沉降、慣性除塵等。沉降室沉降室也叫重力除塵器，是一種借助重力作用使含塵氣體中粉塵自然沉降以達到凈化氣體目的的裝置。當含塵氣體水平通過沉降室時，塵粒受沉降力的作用向下運動，經過一定時間后塵粒沉降到沉降室的底部而分離，凈化后的氣體通過出口排出。沉降室的沉降速度太小，一般只用于分離50um以上的塵粒。因此沉降室通常用于粗塵粒的預除塵。慣性除塵器慣性除塵器是利用粉塵在運動中慣性力大于氣體慣性力的作用，將粉塵從含塵氣體中分離出來的設備。其利用一系列的擋板，慣性大的顆粒被阻擋下落，小的顆粒繞板而過。粉塵粒徑越大、氣流速度越大、擋板數(shù)越多和距離越小，則除塵效率越高，但壓力損失也越大。這種除塵器結構簡單，分離臨界粒徑為20--30um，壓力損失為100--1000Pa。旋風分離器旋風分離器是利用旋轉的含塵氣體所產生的離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣-固分離裝置。當含塵氣體進入旋風分離器時，氣流將由直線運動變?yōu)閳A周運動。含塵氣體在旋轉過程中產生離心力，將密度大于氣體的塵粒甩向器壁，進入排灰管。旋風分離器用于工業(yè)生產已有100余年歷史。對于捕集、分離5--10um粉塵的效率較高，一般能達85%，但對于5um以下的顆粒效率只有50%。同時，旋風分離器的理論與實驗研究十分困難，其應用也因此受到限制。旋風分離器有如下特點:結構簡單，不需特殊的附屬設備；操作、維護簡單，壓力損失中等，動力消耗不大；操作彈性大，性能穩(wěn)定，不受含塵氣體的濃度和溫度等影響。旋風分離器對粉塵的物理性質無特殊要求，作為一種重要的二級除塵設備被廣泛應用于化工、石油、冶金、建筑、礦山、機械、輕紡等工業(yè)部門。濕式除塵器濕式除塵器是使含塵氣體與水或其他液體接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞等作用把塵粒從氣流中分離出來的設備。其除塵機理是:當含有懸浮塵粒的氣體與水相遇接觸且氣體沖擊到濕潤的器壁時，塵粒被器壁所粘附，或者當氣體與噴灑的液滴相遇時，液體在塵粒質點上凝集，增大了質點的質量，而使之降落。在濕式除塵器中，氣體與液體的接觸方法有2種，一種是氣體與水膜和已被霧化了的水滴接觸，如文丘里管除塵器、水膜除塵器等；另一種是氣體沖擊水層時鼓泡，以形成細小的水滴和水膜，如沖擊式除塵器、自激式除塵器等?？偟膩碚f，濕式除塵器主要靠慣性碰撞、粘附、擴散3種作用將粉塵除去。濕式除塵器類型較多，而最具代表性的是文丘里管除塵器和水膜除塵器。文丘里管除塵器能除去1--5um的塵粒，效率較高，而且不會產生二次飛揚，特別適宜具有粘附和潮解性的粒徑1um以下的粉塵。其缺點在于:首先壓降大，當去除1um以上的塵粒時壓降約2000Pa，效率約90%，當粉塵粒徑小于時，壓降高達10000Pa，效率也較低；其次是含塵污水的處理問題，文丘里管除塵器的用水量較大，在設計與使用時必須充分考慮。水膜除塵器效率不如文丘里管除塵器，一般為85%--90%，但因其用水量較少，阻力相對較低(一般僅為100--150Pa)，也得到較廣泛的應用。電除塵器自1906年在工業(yè)上應用靜電除塵器(ESP)以來，ESP已發(fā)展成一種公認的高效除塵裝置。其工作原理為:將直流高壓施加于放電極和收塵極之間形成電場，使氣體電離，讓懸浮微粒荷電收集電場中荷電微粒并將其排除到外部。在合適條件下使用ESP，其效率可達99%甚至更高。電除塵器性能的提高，不僅取決于除塵器本身的結構，而且還取決于高低供電裝置的供電質量、控制性能和供電方式的改進。目前ESP在化工、發(fā)電、水泥、冶金、造紙等工業(yè)部門被廣泛應用。尤其在我國燃煤電廠，除塵設備基本都使用ESP。但是ESP對直徑塵粒的除塵效率較差，且ESP的除塵性能受粉塵電阻率的支配。一般來說，粉塵的電阻率為104--5×1010Ψ·cm屬正常范圍，如低于此范圍則易導致再飛揚，而高于此范圍則易發(fā)生反電暈現(xiàn)象，并使除塵性能下降。由于粉塵電阻率與粉塵化學成分直接相關，所以ESP在某些場合不能適用。由于燃煤電廠煤種變化較大，因此粉塵的化學成分波動也較大，給電除塵的運行帶來一定的困難。袋式除塵器自1881年德國Betch工廠的機械振動清灰袋式除塵器獲德國專利并開始袋式除塵器的商業(yè)化生產以來，袋式除塵器的清灰技術及袋濾技術得以迅速發(fā)展和提高。目前袋式除塵器對工業(yè)廢氣中微粒粉塵的控制，尤其是對高溫冶煉和燃料燃燒生成的高活性微粒粉塵的控制，技術上已日趨成熟。其對微粒粉塵的除塵效率在%以上，排放氣的質量濃度小于50mg/m3，甚至可低達10mg/m3，且規(guī)格齊全，適用范圍廣，不受粉塵電阻率的影響，不存在水污染問題。在采取其他技術措施的條件下，可同時清潔工業(yè)廢氣中的固、液、氣3類污染物。袋式除塵器的工作原理為:當含塵氣體進入除塵器時，粗粉塵因受導流板的碰撞作用和氣體速度的降低而落入灰斗中；其余細小顆粒粉塵隨氣體進入濾袋室；受濾料纖維及織物的慣性、擴散、阻隔、鉤掛、靜電等作用，粉塵被阻留在濾袋內，凈化后的氣體逸出袋外，經排氣管排出。濾袋上的積灰用氣體逆洗法或噴吹脈沖氣流的方法去除，清除下來的粉塵由排灰裝置排走。2.空氣除塵技術的新發(fā)展膜電除塵器技術近100年來靜電除塵器(ESP)有了較大的變化和發(fā)展，如在清灰方式上對聲波清灰的探索，在供電方式上對脈沖供電技術的研究等。這些改進從一定程度上改善了ESP的性能，但均未取得重大突破，其原因在于沒有脫離傳統(tǒng)鋼質收塵極的模式。1998年美國俄亥俄州立大學的Pasic等首次提出膜電除塵器(MESP)概念，即采用碳纖維材料編織成的膜作為ESP的收塵極，從而打破了多年來對ESP研究徘徊不前的局面，有望使ESP產生根本性的變革。相比鋼質極板，膜收塵極具有許多優(yōu)異的性能，主要體現(xiàn)在:質輕；能捕捉空氣動力學當量直徑<um(以PM表示)的細粉塵，除塵效率高；膜陽極板沒有加強筋，對流場的干擾較小，減少了二次飛揚的產生；兩極的間距可以縮小，使干式ESP的體積減??；耐腐蝕；清灰式靈活多樣；積灰層容易以較大的塊狀脫落，減小了二次飛揚；也可用來改造原來鋼質陽極板的ESP。其中耐腐蝕的優(yōu)點，對濕式ESP更具有吸引力，使得在ESP中同時實現(xiàn)除塵、脫硫、脫硝一體化將成為可能?？v觀MESP的發(fā)展趨勢，干式電場結合濕式電場的混合式MESP將是該領域研究與開發(fā)的縱深方向。混合式MESP具有很高的除塵效率，同時還能有效去除二氧化硫、氮氧化物、重金屬等有害物質，為除塵、脫硫、脫硝的一體化技術開辟道路。我國是一個燃煤大國，全國燃煤電廠煙氣收塵裝置大多為ESP。隨著排放指標的提高，今后必須對傳統(tǒng)的ESP進行改造，并需增設昂貴的脫硫裝置，從而增強MESP的市場競爭力。另一方面，因膜收塵極既可應用于干式ESP，又可用于濕式ESP；既可應用于新建ESP，又可用于傳統(tǒng)ESP的改造，使得MESP技術的推廣應用工作比較順利。因此，MESP在我國的市場前景將是十分光明的。表面過濾技術目前國內的袋式除塵器大多采用針刺氈材料等傳統(tǒng)濾料，屬于深層過濾，依靠截留在過濾材料上的微塵顆粒層進行過濾，因而存在過濾阻力大、反沖洗頻率高等問題，導致袋式除塵器的壽命較短、操作相對困難。此外，袋式除塵器的價格較高，操作過程中及反沖洗后的壓力波動比較大等，這些因素都極大地限制了袋式除塵器在工業(yè)生產中的應用。表面過濾技術可以很好地解決上述問題。表面過濾技術是指粉塵不透入濾料內，而全部沉積在濾料表面的過濾技術。表面過濾主要利用薄膜過濾粉塵，依靠薄膜的篩濾，同時也借助于膜表面上的粉塵薄層。薄膜的孔徑很小，能把極大部分塵粒阻留在膜的表面，完成氣固分離過程。不同于一般濾料的分離過程，粉塵不深入到纖維內部。其好處是:在濾袋開始工作時就能在膜表面形成透氣性好的粉塵薄層，既能保證較高的除塵效率，又能保證較低的運行阻力。結語根據我國現(xiàn)行產業(yè)技術政策、環(huán)境保護技術政策和經濟實力，大氣固體顆粒污染物污染防治技術，主要有三：一是改變能源消費結構和燃燒方式；二是采用先進的燃料燃燒與生產工藝技術設備；三是實施消煙除塵，將固體顆粒污染物從氣體介質中分離出來，抑制向大氣環(huán)境排放。此外，大氣環(huán)境污染治理，還應考慮環(huán)境功能區(qū)目標和區(qū)域大氣環(huán)境容量，以及治理設施運行經濟效益與社會效益。參考文獻[1]姚群,陳隆樞.[J].中國安全科學學報,1999,5(9):13-17.[2]