粉尘污染治理技术与设备

（一）机械式除尘技术与设备

1.重力沉降

（1）粉尘沉降原理

重力沉降室是通过尘粒自身的重力作用使其从气流中分离的简单除尘装置。含尘气流在风机的作用下进入沉降室后，由于突然扩大了过流面积，使得含尘气体在沉降室内的流速迅速下降。开始时尽管尘粒和气流具有相同的速度，但气流中较大的尘粒在重力作用下，获得较大的沉降速度，经过一段时间之后，尘粒降至室底，从气流中分离出来，从而达到除尘的目的。

（2）重力沉降室结构

重力沉降室的结构通常可分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室两种。常见的垂直气流沉降室有屋顶式沉降室、扩大烟管式沉降室和带有锥形导流器的扩大烟管式沉降室等三种结构形式。

水平气流沉降室在运行时，都要在室内加设各种挡尘板，以提高除尘效率。根据实验测试，以采用人字形挡板和平行隔板结构形式的除尘效率较高，这是因为人字形挡板能使刚进入沉降室的气体很快扩散并均匀地充满整个沉降室，而平行隔板可减少沉降室的高度，使粉尘降落的时间减少，致使相同沉降室的除尘效率一般比空沉降室提高15％左右。沉降室也可用喷嘴喷水来提高除尘效率，例如以电场锅炉烟气为试样，在进口气速为0.538m/s时，其除尘效率为77.6％，增设喷水装置后，除尘效率可达88.3％。

2.惯性除尘

（1）惯性沉降原理

惯性除尘器的主要除尘机理是惯性沉降。通常认为，气流中的颗粒随着气流一起运动，很少或不产生滑动。但是，若有一静止的或缓慢运动的如液滴或纤维等障碍物处于气流中时，则成为一个靶子，使气体产生绕流，使某些颗粒沉降到上面。颗粒能否沉降到靶上，取决于颗粒的质量及相对于靶的运动速度和位置。图3-6中所示的小颗粒1，随着气流一起绕过靶；距停滞流线较远的大颗粒2，也能避开靶；距停滞流线较近的大颗粒3，因其惯性较大而脱离流线保持自身原来运动方向而与靶碰撞，继而被捕集。通常将这种捕集机制称为惯性碰撞。颗粒4和颗粒5刚好避开与靶碰撞，但其表面与靶表面接触时而被靶拦截住，并保持附着。

图3-6　运动气流接近靶时颗粒运动的几种可能性

（2）惯性除尘器结构

①碰撞式惯性除尘器

碰撞式惯性除尘器又称冲击式惯性除尘器，是在含尘气流前方加挡板或其他形状的障碍物。碰撞式惯性除尘器可以是单级型，也可以是多级型，但碰撞级数不宜太多，一般不超过3～4级，否则阻力增加很多，而效率提高不显著。还可以为迷宫型，可有效防止已捕集粉尘被气流冲刷而再次飞扬。这种除尘器安装的喷嘴可增加气体的撞击次数，从而提高除尘效率。

②折转式惯性除尘器

弯管型和百叶窗型折转式惯性除尘器与冲击式惯性除尘器一样，常用于烟道除尘。百叶窗型折转式惯性除尘器常用作浓聚器，常与另一种除尘器串联使用，它是由许多直径逐渐变小的圆锥体组成，形成一个下大上小的百叶式圆锥体，每个环间隙一般不大于6mm，以提高气流折转的分离能力。一般情况，90％的含尘气流通过百叶之间的缝隙，通常急折转150°角度，粉尘撞击到百叶的斜面上，并返回到中心气流中：粉尘在剩余10％的气流中得到浓缩，并被引到下一级高效除尘器。

多层隔板塔型除尘器主要用于烟尘分离，它能捕集几个微米粒径雾滴。通常压力损失在1000Pa左右。在没有装填料层的隔板塔中，空塔速度为1～2m/s，压力损失为200～300Pa。

含尘气流撞击或改变方向前的速度越高，方向转变的曲率半径越小，转变次数越多，则净化率越高，但压力损失越大。

惯性除尘器宜用于净化密度和粒径较大的金属或矿物粉尘，对于黏性和纤维性粉尘，因易堵塞，不宜采用。由于气流方向改变的次数有限，净化效率不高，也多用于多级除尘的第一级，捕集10～20μm以上的粗尘粒，除尘效率约为70％，其压力损失依形式而异，一般为100～1000Pa。(www.xing528.com)

（二）湿式除尘技术与设备

1.除尘机理

湿式除尘器内含尘气体与水或其他液体相碰撞时，尘粒发生凝聚，进而被液体介质捕获，达到除尘目的。气体与水接触有以下过程：尘粒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；较大的粒子在与水滴碰撞时被捕集，捕集效率取决于粒子的惯性及扩散程度。

因为水滴与气流间有相对运动，气体与水滴接近时，气体改变流动方向绕过水滴，而尘粒受惯性力和扩散的作用，保持原轨迹运动与水滴相撞。这样，在一定范围内尘粒都有可能与水滴相撞，然后由于水的作用凝聚成大颗粒，被水流带走。通常情况下，水滴小且多，比表面积加大，接触尘粒机会就多，产生碰撞、扩散、凝聚效率也高；尘粒的容重、粒径以及与水滴的相对速度越大，碰撞、凝聚效率就越高；但液体的黏度、表面张力越大，水滴直径大，分散的不均匀，碰撞凝聚效率就越低；亲水粒子比疏水粒子容易捕集，这是因为亲水粒子很容易通过水膜的缘故。

2.湿式除尘器结构

湿式除尘器的主要结构由烟气进口、分流板净化室、沉淀池、撞击脱水板、防雾格栅、烟气出口、溶液箱、除灰机等部分组成。湿式除尘器的种类很多，不同类型有不同的结构。

（1）重力喷雾塔洗涤器

重力喷雾塔洗涤器是湿式除尘器中构造最简单的一种，也称喷雾塔。在塔内，含尘气体通过喷淋液体所形成的液滴空间时，由于尘粒和液滴之间的碰撞、拦截和凝聚等作用，使较大较重的尘粒靠重力作用沉降下来，与洗涤液一起从塔底排走。为了防止气体出口夹带液滴，常在塔顶安装除雾器，经除雾后净化的气体从上部排入大气，从而实现除尘的目的。

重力喷雾塔洗涤器按其内截面形状，可分为圆形和方形两种。根据除尘器中含尘气体与捕集粉尘粒子的洗涤液运动方向的不同可分为交叉流、向流和逆流三种不同类型的喷淋洗涤除尘器。在实际应用中多用气液逆流型洗涤器，很少用交叉流型洗涤器。向流型喷淋洗涤器主要用于使气体降温和加湿等过程。重力喷雾塔洗涤器的压力损失较小，一般在250Pa以下，操作方便、运行稳定，但净化效率低（对于小于10μm尘粒捕集效率较低），耗水量大，设备庞大，占地面积较大，与高效除尘器联用，起预净化和降压、加湿等烟气调质作用；也可处理含有害气体的烟气。

（2）湿式离心除尘器

湿式离心除尘器可分为两类，一类是借助离心力加强液滴与粉尘粒子的碰撞作用，达到高效捕尘的目的，如中心喷水切向进气的旋风洗涤器、用导向机构使气流旋转的除尘器、周边喷水旋风除尘器等。另一类是使粉尘粒子借助于气流做旋转运动所产生的离心力冲击于被水湿润的壁面上，从而被捕获的离心除尘器。如立式旋风水膜除尘器和卧式旋风水膜除尘器。

（3）泡沫式除尘器

泡沫式除尘器是依靠含尘气体流经筛板产生的泡沫捕集粉尘的除尘器，又称泡沫洗涤器，简称泡沫塔。这类除尘器一般分为无溢流泡沫除尘器和有溢流泡沫除尘器两类。

泡沫式除尘器通常制造成塔的形式，根据允许压力降和除尘效率，在塔内设置单层或多层塔板。塔板通常为筛板，通过顶部喷淋（无溢流）或侧部供水（有溢流）的方式，保持塔板上具有一定高度的液面。含尘气流由塔下部导入，均匀通过筛板上的小孔而分散于液相中，同时产生大量的泡沫，增加了两相接触的表面积，使尘粒被液体捕集。被捕集下来的尘粒，随水流从除尘器下部排出。

有溢流泡沫除尘器利用供水管向筛板供水。通过溢流堰维持塔板上的液面高度，液体横穿塔板经溢流堰和溢流管排出。筛孔直径为4～8mm，开孔率为20％～25％，气流的空塔速度为1.5～3.0m/s，耗水量为0.2～0.3L/m3。

无溢流泡沫除尘器采用顶部喷淋供水，筛板上无溢流堰，筛孔直径为5～10mm，开孔率为20％～30％，气流的空塔速度为1.5～3.0m/s，含尘污水由筛孔漏至塔下部污泥排出口。泡沫式除尘器的除尘效率取决于泡沫层的厚度，泡沫层越厚，除尘效率越高，阻力损失就越大。

（4）文丘里洗涤器

湿式除尘器要想得到较高除尘效率，必须实现较高的气液相对运动速度和非常细小的液滴，文丘里洗涤器就是基于这个原理发展起来的。文丘里洗涤器是一种高效湿式洗涤器，常用于除尘和高温烟气降温，也可用于吸收液态污染物。对0.5～5μm的尘粒，除尘效率可达99％以上。但阻力较大，运行费用较高。