微粒排量绝大部分是来自固定源,其控制方法有二:(1)改变污染源的特性,使微粒产量减少。如改用天然气代煤作燃料;以原子能代替火力发电;以卫生填土代替垃圾焚烧等等。(2)应用控制装置将微粒除净后再进行排放。本节着重讨论自烟囱除微粒的方法。在选用这些方法时,应考虑容积效率、微粒特性(粒度、浓度、腐蚀性、毒性等)、净化要求、许可的压力降和费用等因素。现把常用的几种方法简介如下。
图14—1 沉降室示意图
1. 沉降室(Settling chamber)
这是最简单最省钱的一种除尘装置(见图14—1)。当含尘的气体进入沉降室后,气速降低,粒度大于40μm的主粒便借重力沉降。此法常用作初级除尘。除去10μm以上的尘粒,阻力损失约为5—10毫米水柱。
2. 离心或旋风分离器(Centrifugal or Cyclone separator)
图14—2是旋风分离器的收尘机理示意图。尘粒和气体从分离器的上部沿切线方向进入后,发生旋转运动,尘粒因离心力的作用而被甩向器壁,并沿器壁下降而排出;清洁的气体则借内旋涡的作用,由内导管向上排走,达到尘、气分离的目的。旋风分离器对直径大于40μm的微粒,收尘率大于95%;而对直径小于8μm的微粒,收尘率在50%以下。由此可见,旋风分离器收尘效果很好。
图14—2 旋风分离器的收尘机理
图14—3 气体洗涤器
3. 洗涤器(Scrubbers)
用水洗尘的方法很多,气体洗涤器(图14—3)是其中一种。它通常用于洗涤直径大于10μm的尘粒,如与旋分器组合使用,对直径为2~~3μm的微尘,收尘率可达96%。
由洗涤器排出的气体,因含水分而呈白色。对于排出的洗水,应注意处理,以免引起二次污染。处理排出水时可用特种沉降槽、化学絮凝或过滤等方法。
4. 静电除尘器(Electrostatic precipitators)
图14—4是静电除尘器简图。其工作原理是含尘气体通过高压直流电晕时,微粒带上电荷、并被电场引到接地集尘电极的表面上,再借重力作用,轻敲或冲洗等方法,将尘粒从集尘电极上清除下来。
图14—4 静电除尘器示意图(www.xing528.com)
图14—5 织物袋滤室
静电除尘器能够比较有效地除去微粒,即便是粒度小于1μm的尘粒,仍有显著的除尘效果。此外,它又是处理大量含尘气体时最常用的除尘设备。
5. 织物袋滤室(Fabric filter baghouses)
图14—5是织物袋滤室的示意图。含尘气体从下部进入室内,并分流到各袋子中。这样,尘粒被袋子截留下来,净气穿过袋壁后,向上排出。
在袋滤室中可倒挂数十个织物滤袋,并分成几个隔室,以便轮流操作。
袋滤室的除尘效率很高,对直径为1μm的微粒,净化率可达100%,同时可有效地除去0.01μm的微粒。但袋滤室的缺点是相当费钱,而且须定期清理和维修,手续十分麻烦。
上述五种除尘设备的操作特性见表14—4。由表可见,对于粒度较小,危害性较大的微尘,则应用静电除尘器和袋滤室。
表14—4 各种除尘设备对不同粒度微尘的平均收尘效率(%)
*表中数据是根据标准二氧化硅微尘测得的,其粒度分布为:0~5μm占20%(重量,下同);5~10μm占10%;10~20μm占15%;20~44μm占20%;>44μm占35%。
几种气体净化设备的购置、安装、运行的年平均费用的比较,见图14—6。图中各线是根据15年内,总资金和其它主要开支(如纳税、利息、保险费等等)按总资金的6.6%进行年平均计算,并加上每年的运行维修费,以及购买、安装一台处理能力为6000米3/分钟的气体净化设备的总费用。
图14—6 几种气体净化设备的年平均购买、安装和运行的费用比较(按1968年价格折算,美国卫生教育和福利组织, 1969)
由图可见,采用湿式收尘器每年的投资最大,而旋风分离器的投资最小。
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