燃煤电厂烟气治理技术进步与发展.

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1、除尘篇除尘篇 中国环境科学研究院中国环境科学研究院 都基峻都基峻 燃煤电厂烟气治理技术燃煤电厂烟气治理技术 进步与发展进步与发展 一、烟尘的性质 1、烟尘的分类 2、烟尘的物理特性 二、除尘设备 1、除尘装置的性能 2、静电除尘设备 3、袋式除尘设备 4、电袋式除尘设备 一、烟尘的性质一、烟尘的性质 1、颗粒物（尘）的分类 总悬浮颗粒物（TSP）：空气动力学直径小于粒径小 于100m的颗粒物； 可吸入颗粒物（PM10）：空气动力学直径小于粒径小 于10m的颗粒物； 细颗粒物（PM2.5）：空气动力学直径小于粒径小于 2.5m的颗粒物； 空气动力学直径表述粒子运动的一种“假想”粒度。定义 为：单

2、位密度（0=1g/cm3）的球体，在静止空气中作 低雷诺数运动时，达到与实际粒子相同的最终沉降速 度（Vs）时的直径。 back 2 2、烟尘、烟尘的物理特性的物理特性 一、形状、粒径及分散度 二、粉尘密度 三、粉尘的安息角 四、粉尘的磨损性 五、粉尘的粘附性 back 六、粉尘的浸润性 七、粉尘的荷电性 八、粉尘的导电性 九、粉尘的含水率 十、粉尘的爆炸性 一、一、形状、粒径及分散度形状、粒径及分散度 形状： 尘粒的形状有：针状、球状、枝状、片状、纤维状等。 尘粒的形状直接影响除尘器的捕集效果和清灰情况。 （例如：对纤维状粉尘，选用机械式除尘器和电除尘 器时除尘效果往往不理想，对球形粉尘，用

3、各种除尘器都 会取得满意效果） 粒径： 为表征颗粒的大小，通常采用当量粒径。所谓当量粒 径，是指颗粒在某方面与同质量球体具有相同特性的球体 直径。（由于颗粒形状不规则，要精确测量其粒径是非常 困难的事，所以采用当量粒径） 分散度： 是指粉尘中各种粒径的颗粒所占的百分数，其可分为计 重分散度和计数分散度。 （粉尘的分散度不同，对人体的危害、除尘机理和除 尘方式也不同，所以它是评估粉尘危害程度、除尘器性能 和选择除尘的基本条件之一。粉尘粒径越细越难补集。） 二、粉尘密度二、粉尘密度 由于粉尘与粉尘之间有许多空隙，有些颗粒本身还有空由于粉尘与粉尘之间有许多空隙，有些颗粒本身还有空 隙，因此粉尘的密度

4、有如下表述方法隙，因此粉尘的密度有如下表述方法： 真密度 -不考虑粉尘颗粒间的空隙，颗粒本身实 有的密度，即在抽真空的条件下测得的密度。 堆放密度-在自然堆积状态下的单位体积的质量 ，即包括尘粒间和尘粒体内部的空隙的密度。 空隙率-表征真密度和堆积密度之间的关系。空隙 率越大堆积密度越小。（对一种粉尘来说，堆积密度是 一定的，真密度则随着空隙率的变化而变化。） 三、粉尘的安息角三、粉尘的安息角 安息角：粉尘自漏斗连续地落到水平板面上时，自然 堆积成的锥体母线与水平板面的夹角称为粉尘的安息 角，也称休止角或堆积角等。 安息角是粉尘动力特性之一，与粉尘物料的种类、粒 径、形状、含水率、粘附性、等有

5、关。安息角小于30 时颗粒流动性好，大于30小于45时颗粒流动性中等 ，大于45时颗粒流动性差。 粉尘安息角的大小对设计除尘器灰斗的角度有重要的 意义。通常把灰斗的斗壁与水平面的夹角设计为比粉 尘安息角35 四、粉尘的磨损性四、粉尘的磨损性 1、尘粒直接冲击器壁引起的磨损。 尘粒以90 角直接冲击器壁时最为严重，对硬度 高的金属尤为严重。（宜采用韧性好的钢材来预防磨 损） 2、尘粒与器壁摩擦所引起的磨损。 尘粒以30 角冲击器壁时最为严重，这是一种微 切割作用 。（宜采用硬度高的钢材来预防磨损） （粗尘的磨损以第2种磨损为主，细尘则以第1种为主 ；此外尘粒的硬度对磨损有很大影响，尘粒比钢软时

6、磨损不严重，当尘粒的硬度是钢的1.11.6倍时磨损 严重。粉尘的磨损性还与其流速和浓度有很大关系） 设计管道式，除考虑粉尘不沉积外还必须考虑其摩擦 ，对摩擦系数大的粉尘，应适当降低管内流速，并在 弯头处增加管道的耐摩层，做成耐磨弯头。 五、粉尘的粘附性五、粉尘的粘附性 尘粒附着在固体表面上、或粒子间彼此附 着的现象称为粘附。这一性质有利于粉尘的分离 和捕集。可用粉尘层的粘附强度作为评定粉尘粘 附性的指标。 粉尘颗粒间的粘附力主要有以下3种：作用 力、 库仑力和毛细粘附力。（毛细粘附力是粉 尘颗粒含有水分时，互相吸附的颗粒之间由于毛 细管作用而生成“液桥”，产生颗粒互相粘附的力 。） 粉尘的粘附

7、性对除尘既有利，也有害。 粉尘的粘附性直接影响管道和除尘器的 堵塞和结垢情况，所以遇到粘附性大的粉尘 时，必须考虑采取相应的措施防止堵塞和结 垢。 使用袋式除尘器时处理粘附性强的粉尘 时，应适当增加清灰次数和清灰强度，避免 滤袋粘附粉尘。灰斗上的振打电动机的功率 也应稍大些，使粉尘不至于在灰斗下料口搭 桥堵塞。 back 六、粉尘六、粉尘的浸润的浸润性性 粉尘颗粒能被水（或其他液体）浸润的特性叫做 浸润性。粉尘可根据被水浸润的程度分为疏水性 粉尘和亲水性粉尘。 粉尘的浸润性是选择除尘方式的依据之一：对于 亲水性粉尘，选用湿式除尘方法可能取得较好的 效果；对于疏水性粉尘，则不宜选用湿式除尘法 。

8、 对于吸湿性粉尘，袋式除尘器的清灰力度要加大 ，否则可能发生湖黏滤袋问题。 影响粉尘影响粉尘的浸润的浸润性的因素性的因素 粉尘的粒径、生成条件、组分、温度、压力 、含水率、表面粗糙度及荷电性。 液体的表面张力、尘粒与液体间的粘附力及 相对运动速度等。 例如，粉尘的浸润性随温度上升而下降，随 压力增加而增加，随液体表面张力减小而增 强，随细尘粒(5m以下)特别是lm以下的超 微米尘粒与水滴问相对运动速度的增高而增 大 亲水性粉尘易被水润湿的，如锅炉飞灰 、石灰尘，可选用湿式除尘器。 疏水性粉尘难于被水润湿的，如煤尘、 石墨、硫黄尘。不宜选用湿式除尘器。 水硬性粉尘吸水后形成不溶于水的硬垢 ，如水

9、泥、熟石灰和白云石粉尘等。不宜 采用湿式除尘，易使管道和设备结垢、堵 塞。 back 七、粉尘的荷电性七、粉尘的荷电性 尘粉与尘粒间的摩擦、尘粒与器壁间的摩 擦都可能使尘粒获得电荷。 在气体电离的电场内，尘粒会从气体离子 获得电荷，较大尘粒是与气体离子碰撞而 荷电。微小尘粒则由于扩散而荷电。 八、粉尘的导电性八、粉尘的导电性 粉尘的导电性用电阻率来表示，其大小与它测定 时的温度、湿度、粉尘的粒径和堆积的松散度等 有关。 粉尘的导电性只是用来表示相互比较的粉尘电阻 ，所以也称比电阻。 粉尘的比电阻是指面积为1cm2、厚度为1cm的粉 尘层的电阻值，单位为cm。 粉尘的比电阻值直接影响电除尘器及荷

10、电滤料的 捕尘效果。 九、粉尘的含水率九、粉尘的含水率 粉尘中所含水量与粉尘总质量的百分比称为粉尘 的含水率。 粉尘中所含水量是指附着在尘粒表面上的和包含 在凹坑处及细孔中的自由水份，以及紧密结合在 尘粒内部的结合水份。化学结合的水份，如结晶 水等不属于水量范围。粉尘总质量是指粉尘中所 含水量与干粉尘质量之和。 粉尘的含水率对粉尘的润湿性、粘附性、荷电性 、导电性、安息角及爆炸性等有影响。 十、粉尘的爆炸性十、粉尘的爆炸性 具有一定浓度的某种粉尘遇到明火、放电、高温 、摩擦等作用时，在氧气充足的条件下具有爆炸 性，这在堆放和输送过程中要注意。 用袋式除尘器处理易燃易爆的粉尘时，除选用导 电滤袋

11、外，还应设计相应的防爆装置，选用防爆 配件，如防爆电磁阀等。 二、除尘设备二、除尘设备 1、除尘装置的性能 2、袋式除尘器 3、静电除尘器 3、电袋式除尘器 1 1、除尘装置的性能、除尘装置的性能 处理气体量：是除尘装置处理气体能力大小的指标，以 体积流量表示。 除尘器的进口气体量为 ，出口气体量 ，则除尘器 处理的气体量 除尘器的漏风率 除尘效率： 总效率 ，通过率 ，分级除尘效率 总效率总效率 除尘装置的总效率是指同一时间内除尘装置除去 的粉尘量与装置进口的含尘气体中粉尘量的百分 比，也称平均效率。 当除尘装置的除尘效率很高时，用通过率表示除 尘装置性能上的差别比用总效率表示时更为明显 。

12、例如，除尘器的除尘效率从99提高到99.8 ，只提高了0.8，而从通过率来看，则由1降 到2，即排尘量降低了80。 压力损失压力损失 含尘气流流经除尘器时所消耗的能量大小。 也称压力降， 用 表示 ： 除尘器的阻力系数，由实验和经验 公式确定 气流的密度 除尘器进口时的气流速度 除尘器压力损失的大小，取决于除尘器的结 构形式、气流的密度和速度。压力损失大的 除尘器，运行时能量消耗大，费用高，还直 接关系列所需要的烟囱高度，以及是否需要 安装引、送风机等。 除尘器的压力损失，一般用除尘器进、出口 断面上的全压差表示。 back 袋式除尘器 2 2、袋式除尘器、袋式除尘器 主要依靠滤料表面形成的粉

13、尘初层和集尘层进行 过滤作用。它通过以下几种效应捕集粉尘。 1. 筛滤效应: 当粉尘的粒径比滤料空隙或滤料 上的初层孔隙大时, 粉尘便被捕集下来。 2. 惯性碰撞效应: 含尘气体流过滤料时, 尘粒 在惯性力作用下与滤料碰撞而被捕集。 3. 扩散效应: 徽细粉尘由于布朗运动与滤料接 触而被捕集。 袋式除尘器的除尘机理 袋式除尘器 袋式除尘器的性能参数 1. 除尘效率: 袋式除尘器的除尘效率与滤料表面的粉尘 层有关, 滤料表面的粉尘初层比滤料起着更重要的捕集作用 , 以滤料在不同运行状态下的分级除尘效率变化曲线即可看 出这个结论. 2. 过滤风速: 单位时间通过每平方米滤料表面积的空气 体积, 即

14、为过滤风速, 其单位为m3/m2min。 过滤风速对除尘器的性能有很大的影响. 过滤风速增大, 过滤阻力增大, 除尘效率下降, 滤袋寿命降低; 在低过滤风 速的情况下, 阻力低, 效率高, 但需设备尺寸增大. 一般要 求, 细粉尘的过滤风速要比粗粉尘的低, 大除尘器的过滤风 速要比小除尘器的低。 袋式除尘器 3. 阻力: 袋式除尘器的阻力()一般由除尘器的结构阻力( g) 、滤料阻力(o)和粉尘层阻力(C)三部分组成, 即 = g + o + C 结构阻力：也称为机械阻力, 它与设备的进出口及内部通道有关. 在正常过滤速度下, 该项阻力一般为200500Pa. 滤料阻力是指过滤粉尘前清洁滤料的

15、阻力, 它与过滤风速 F(m3/m2min)、空气动力粘度(Pas)成正比, 即 o =*F/60 Pa 其中o为滤料的阻力系数(1/m). 粉尘层阻力Pc影响的因素较多, 它与过滤风速UF, 空气动力粘度 , 粉尘层厚度c, 粉尘密度c成正比. 即: Pc= mccUF/60 Pa 其中m为粉尘层的平均比阻(m/Kg), 它随粉尘粒径, 真密度及 粉尘层内部空隙率的减小而增加 袋式除尘器的性能参数 袋式除尘器的基本结构袋式除尘器的基本结构 1. 按清灰方式分有以下几种结构： （1）机械清灰: 这是一种最简单的方式, 它包括人工振打, 机械振打, 高频 振荡等. 清灰时, 振打方式有水平振打, 垂直振打和快速振动. 机械清灰简单, 但振动分布不均匀, 过滤风速低, 对滤袋损害较大. （2）逆气流清灰: 它是采用室外或循环空气以与含尘气流相反的方向通 过滤袋, 使滤袋上的尘块脱落, 掉入灰斗中. 逆气