大气污染控制工程教案.docx

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大气污染控制工程教案

高宽比：

b0不大于600mm，高不受限制。

长度l0=0.15～0.30d0，d0为当量直径，

l0=200～350mm，不超过500mm。

1扩张管

出气管

u0为18～22m/s。

第17次课2学时

上次课复习：

1.捕集效率

2.文丘里洗涤器

本次课题（或教材章节题目）：

第六章除尘装置

第四节过滤式除尘器1.袋式除尘器的除尘原理

2.压力损失

教学要求：

1、了解并掌握袋式除尘器除尘机理和特点；

2、了解袋式除尘器的压力损失

重点：

1.袋式除尘器除尘机理

2.除尘器的压力损失

难点：

袋式除尘器除尘机理

教学手段及教具：

多媒体

讲授内容及时间分配：

1.袋式除尘器除尘机理

2.压力损失

讲课时间：

2学时

课后作业

P2296.236.24

参考资料

教学内容

第四节袋式除尘器

布袋除尘器是古老而广泛采用的除尘方法，它是利用纤维织物的过滤作用进行除尘，是干式高效除尘器。

适用于粒径小于1μm的颗粒。

特点（优点）：

随着纤维布厚度的加厚，除尘效率是增加的。

1．除尘效率高，可达99%以上，回收一部分干料，净化气体可循环使用，节省能源；

2．适应性强，能处理不同类型的颗粒污染物（包括电除尘器不易处理的高比电阻粉尘），袋滤器可大可小；

3．操作弹性大，入口气体含尘浓度变化较大时，对除尘效率影响不大；

4．结构简单，使用灵活，便于回收干料。

缺点：

1．不易处理湿度大，粘度大的气流，投资较高；

2．压力损失大，造成处理风量小，能耗大，压力降过大，粉尘造成局部穿孔，并造成滤布损失大；

3．其应用受到滤布耐温、耐腐等操作性能的限制，

4．一般滤布的使用温度应小于300℃，烟气温度不能低于露点温度。

布袋除尘器所用的滤布多为圆柱形（d=125-500mm），也有扁形的，滤袋长一般为几米，现在此法已在冶金、水泥、化工、陶瓷、食品等不同的部门得到广泛的应用。

教学内容

一、袋式除尘器的原理

（一）除尘机理

袋式除尘器是利用棉毛、人造纤维等织物进行过滤的一种除尘装置，滤料本身的网孔较大，约20～50μm，绒布约5～10μm，却能除去粒径1μm以下的颗粒，除尘效率很高。

新滤料除尘效率不高。

其机理涉及筛滤、惯性碰撞、滞留、扩散、降电、重力沉降。

1．筛过作用：

当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙时，粉尘即被截留下来。

由于新滤布孔隙远大于粉尘粒径，所以阻留作用很小，但当滤布表面积沉积大量粉尘后，阻留作用就显著增大。

2．惯性碰撞：

当含尘气流接近过滤纤维时，气流将绕过纤维，而尘粒由于惯性作用继续直线前进，撞击到纤维上即会被捕集，这种惯性碰撞作用，随粉尘粒径及流速的增大而增强。

a．惯性碰撞除尘机理

3．扩散和静电作用

小于1μm的尘粒，在气流速度很低时，其除尘机理主要是扩散和静电作用，

如图b所示：

扩散：

布朗运动引起，它随气速的降低，纤维和粉尘的直径的减小而增强。

电力：

带电荷相反时

3．重力沉降：

当缓慢运动的含尘气流进入除尘器内，粒径和密度大的尘粒可能因重力作用自然沉降下来。

（二）除尘过程

概括：

含尘气滤料形成粉尘初层过滤、清灰（保持初层）

滤布的除尘过程：

含尘气体通过滤袋，过一段时间后，表面积聚了一层粉尘层（称为粉尘初层），在以后的运行中，粉尘除层成了主要过滤层，滤布只起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用，由于粉尘初层的影响，网孔较大的滤料也能获得较高的除尘效率，随着滤料上粉尘的积聚，除尘效率和压力损失都相应增加，当滤料两侧压差很大时会把已附着在滤料上的细尘挤压过去，使效率降低。

另外，阻力过高，处理风量显著下降，影响排放效果，故除尘器应控制一定的阻力，及时清灰，但不能破坏粉尘初层。

教学内容

二、压力损失

压力损失决定着装置的能耗大小、除尘效率、清灰时间间隔。

除尘器的压力损失ΔP包括清洁滤料的压力损失

和泥料上粉尘层的压力损失

R为粉尘层的平均比阻力，Kg/m2，为μ=1Pa·s，m=1Kg/m2时的粉尘阻力。

μ——气体粘度，Pa·s；

ξ——总阻力系数，1/m；

ξ0——清洁滤料的阻力系数，1/m；

Vf——过滤速度，m/s；

m——滤料上的粉尘负荷，Kg/m2；

R——粉尘层平均比阻力，Kg/m2。

上式说明：

ΔP与过滤速度、气体粘度系数成正比。

该特性与其它种类型的除尘器完全不同。

dp——尘粒比表面平均粒径，m；

ξs——粉尘层平均孔隙率，%；

ρs——粉尘层平均密度，Kg/m3。

或粉尘层平均阻力系数

，c0为入口含尘浓度，t为过滤时间。

清洁滤料的阻力ΔP0很小，一般可忽略。

其阻力系数在107-108（1/m），见书表5-4。

粉尘层平均比阻力随粉尘负荷和滤料特性不同而变化。

袋式除尘器的压力损失一般控制在800-1500Pa，当阻力达到预定值时，需对滤袋清灰（清灰时间间隔），入口含尘浓度大，清灰时间变短，清灰次数增加，滤料寿命缩短。

秒（s）

第18次课2学时

上次课复习：

1.袋式除尘器的除尘原理

2.压力损失

本次课题（或教材章节题目）：

第六章除尘装置

第四节过滤式除尘器3.滤料

4.清灰

5.除尘器的选择、设计和应用

第五节除尘器的选择与发展

教学要求：

1、了解袋式除尘器的滤料结构；

2、了解并掌握袋式除尘器的清灰方法

3、掌握除尘器的选择与设计方法

重点：

1.袋式除尘器的清灰方法

2.除尘器的选择与设计方法

难点：

除尘器的选择与设计方法

教学手段及教具：

多媒体

讲授内容及时间分配：

1.滤料

2.清灰

3.除尘器的选择、设计和应用

4.除尘器的选择与发展

讲课时间：

2学时

课后作业

P2296.256.26

参考资料

教学内容

三、滤料

滤料性能对袋式除尘器的工作影响很大。

性能良好的滤布应具备耐温、耐腐蚀、耐磨、效率高、阻力低、使用寿命长、成本低等优点。

另外与表面结构有关：

表面光滑：

容尘小，清灰方便，适于低浓度粉尘，风速不易过大。

起绒毛：

容尘量大，风速可较高，但必须及时清灰。

近年来出现了许多耐高温的新型滤料，如聚四氟乙烯、芳香族聚酰胺等。

各自特点见书，表7-5。

P311，7-2，P156。

四、清灰方式

清灰方式有两种：

机械清灰和气流清灰。

1．机械清灰

利用机械传动使滤袋振动，迫使沉积在滤袋上的粉尘层落入灰斗。

由三种方式：

摆动（水平），又分上部摆和腰部摆两种；振动（垂直）；扭动（机械转动）。

清灰风速一般在1-2m/s，压力损失在800-1200Pa。

2．气流清灰

利用反吹空气从反方向通过滤袋和粉尘层，借气流力使滤袋上的粉尘脱落。

采用气流清灰，滤袋必须有支撑结构，如撑架或网架等以免压扁滤袋。

气流清灰有两种：

逆气流清灰（Vf=2-3m/s）和脉冲喷吹清灰（Vf=2-4m/s）。

五、袋式除尘器的选择设计和应用

1．选择设计

（1）选定型式、滤料和清灰方式；

（2）求过滤面积A,

Q——处理气量，m3/h；

Vf——过滤风速，m/min。

（3）除尘器设计：

确定滤袋尺寸直径d和高度L，求单只滤袋面积，求滤袋只数，滤袋布置。

滤袋面积

，滤袋个数

例：

某县硅石矿系统总流量为5000Nm3/h，气体组成近似于空气，温度50℃，粉尘主要成分硅石粉浓度6g/m3，要求设计一袋式除尘器。

解：

设计方案步骤：

1）确定滤袋尺寸

滤袋采用DD—9#涤纶，滤袋形式：

圆形。

清灰方式：

机械清灰，过滤风速为Vf=2m/min。

2）过滤面积A

教学内容

3）滤袋尺寸

取直径d=120mm，长度L=4m

4）求单只滤袋面积

5）袋子只数

取33只

6）计算压力损失

Vf=2m/min=0.033m/s取m（粉尘负荷）=0.1Kg/m2

平均比阻力R=1.5×1010m/Kgμ=1.96×10-5Kg/m·sξ0=4.8×1071/m

7）估算清灰周期T

取ΔP≈1100Pa≈

取10分钟

8）其它设计内容

1滤袋布置，袋子吊挂方式

2壳体设计、箱体、进出气管、灰斗、入孔、操作平台等

3清灰机构的设计

4粉尘输送

5管道、阀门、风机等

2．应用

袋式除尘器不宜处理含有油雾、凝结水、粘性大的粉尘气流，不耐高温，此设备效率高，广泛用于各工业生产的除尘器中，尤其对细小干燥的粉尘更适宜。

六、除尘效率

丹尼斯（Dennis—klemm）提出效率公式：

教学内容

cR——脱除浓度，g/m3，取0.5mg/m3；

m——粉尘负荷，g/m2；Pn——无因次参数。

由上式可见，粉尘层越厚，m越大，效率越高。

颗粒层除尘器

颗粒层除尘器是利用颗粒状物料（如硅石、矸石等）作填料层的一种内部过滤式除尘装置。

滤沉机制与袋式除尘器相似。

五、袋式除尘器的选择、设计和应用

净化装置的选择关键是净化效率、处理能力和动力消耗间的平衡问题。

净化效率高的装置往往动力消耗大，或设备费较高，所以应在全面衡量装置的技术指标和经济指标的基础上进行选择。

一般考虑的因素：

风量、效率、粒径分布、压力损失、能否达排放标准、气体性质（T、P、ρ等）、粉尘性质（ci、成分、d、ρp、回收价值等）、初投资、运转费用、维护费用。

全面比较装置的技术指标和经济指标，选定合适的净化装置，确定出装置的型号规格和运行参数。

第19次课2学时

上次课复习：

1.滤料结构

2.清灰方法

3.除尘器的选择与设计

4.除尘器的发展

本次课题（或教材章节题目）：

第七章气态污染物控制技术基础

第一节气体吸收

教学要求：

了解并掌握气体吸收原理及计算；

重点：

1.气体吸收原理及吸收计算

难点：

吸收原理

教学手段及教具：

多媒体

讲授内容及时间分配：

1.气体吸收原理及计算

讲课时间：

2学时

课后作业

P3017.37.47.5

参考资料

第七章气态污染物控制技术基础

第一节气体吸收

一、吸收机理

1.双膜模型（应用最广）

假定：

（1）界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流,传质阻力只在膜内

（2）气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度,即无扩散阻力

（3）气液界面上,气液达溶解平衡即:

CAi=HPAi

（4）膜内无物质积累,即达稳态.

2.渗透模型

假定:

（1）气液界面上的液体微元不断被液相主体中浓度为CAL的微元置换

（2）每个微表面元与气体接触时间都为

（3）界面上微表面元在暴露时间内的吸收速率是变化的

3.表面更新模型

假定：

（1）各表面微元具有不同的暴露时间,t=0-

（2）各表面元的暴露时间（龄期）符合正态分布

4.其它模型

如：

表面更新模型的修正；基于流体力学的传质模型；界面效应模型。

5.双膜理论

（1）双膜模型

气相分传质速率

NA=ky（yA-yAi）

NA=ky（pA-pAj）

液相分传质速率

NA=kx（xAi-xA）

NA=ky（cAj-cA）

总传质速率方程

NA=Ky（yA-y*A）NA=Kx（xA*-xA）

NA=Kai（pA-pA*）

（2）气液平衡

常见气体平衡溶解度

亨利定律：

一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比

（3）吸收系数

吸收系数的不同形式见下图：

（4）传质阻力

传质阻力－吸收系数的倒数

传质阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力

（5）传质过程

吸收质与吸收剂；设备、填料类型；流动状况、操作条件

二、物理吸收

吸收过程如图所示：

操作线、平衡线吸收推动力见图。

吸收塔的最小液气比见图

三、化学吸收

1.化学吸收的优点：

（1）溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多

（2）液膜扩散阻力降低

（3）填料表面的停滞层仍为有效湿表面

两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布图

第20次课2学时

上次课复习：

气体吸收原理及计算

本次课题（或教材章节题目）：

第七章气态污染物控制技术基础

第二节气体吸附

教学要求：

了解并掌握气体吸收原理及计算；

重点：

气体吸附原理及吸收计算

难点：

吸收原理

教学手段及教具：

多媒体

讲授内容及时间分配：

1.气体吸附

讲课时间：

2学时

课后作业

P3027.97.107.11

参考资料