Chapter 11 W13_0517 (席老師)

沒有任何一個設備是好的或壞的,要看設備的組合配置

最適的條件

control devices

particulate remove【粒狀污染物之去除】:(順序爲去除效果越來愈好)

  • cyclone 旋風集塵器(driving force來自外部,有壓損)
  • wet scrabber 濕式洗滌(driving force來自外部,有壓損,壓損可能很高)
  • baghouse (fabric filter) 袋式集塵器(driving force來自外部,有壓損,壓損可能很高)
  • electrostatic precipitator 靜電集塵(沒有壓損)

11.1 cyclone 旋風集塵器

cyclone 旋風集塵器

極廣用,尺寸range大(直徑1-2cm~5m), 設置成本較低,操作成本(能耗)較低 或并聯(偶數支,氣體進來平均分散到多數的cyclone) 去除效率不太好,多用來處理大顆粒。 常作爲預處理,【e.g.在后程序接baghouse袋式集塵器去除小顆粒】

沒有移動元件,故維護保養不複雜,很方便。

管子的:直徑越小(氣體越快撞擊管壁),長度越長(氣體停留時間越長),則去除效果越好

11.2 wet scrabber 濕式洗滌

濕式洗滌

  • 總成本比【cyclone】高(去除效率也比cyclone高)
  • 總成本比【袋式集塵器、靜電集塵】都低

去除效率:

去除效率可以從低效到極高效,高去除效率需要高能耗(能耗與去除效率幾乎是正比關係),設計可有各式各樣

用液體去除粒狀污染物,空氣污染物,就變成水污染物了,另外需要水處理設備。(往往是工廠不樂見的)

往往用到【濕式洗滌】,都是不得已而水洗,幾乎都是因爲,你同步需要【降溫!】(有噴水,就會降溫)

做成水平的:因爲要增大處理容量

11.2.1 Droplets

噴頭加壓,霧化,

11.2.2 關鍵詞:

  • impaction
  • difussion
  • intersection

11.2.3 2種最常見的濕式洗滌器

  • spray tower 噴淋塔
  • Venturi scrubber 文氏管
    • 喉嚨較小,處理量不大,較少用來做空氣污染控制,而往往是用來回收高價值的粒狀產品

11.2.4 去除氣狀污染物vs.去除粒狀污染物:洗滌器

  • 去除氣狀污染物:吸收塔
  • 去除粒狀污染物:洗滌器

去除氣狀污染物、去除粒狀污染物,兩者的設計理念是背道而馳的,

  • 最佳的除粒狀污染物的設備,則對於去除氣狀污染物的效率是最差的,
  • 最佳的除氣狀污染物的設備,則對於去除粒狀污染物的效率是最差的

versatility with cost

11.3 baghouse (fabric filter) 袋式集塵器

設置成本(比較不高):大大的房子+濾袋設施+除塵… 後期操作成本較高,要換濾袋…

去除效率極高,對於極細微的顆粒

濾網去除粒狀物,并不在於濾網的密度與顆粒的大小, 而是在於顆粒的布朗運動自己碰撞到濾網。

濾網上面附著的顆粒越多,去除效率越好,(用比較久效率越好dust cake built up濾餅),但是濾網舊了還是要清理,不然壓損會很大(壓力異常升高),濾網堵住,氣體都出不去。

濾袋材質不同,可以應用的範圍就不同。

11.3.1 要考慮濾袋的數量、材質

Gas-to-cloth ratio

氣體處理量/濾布面積

受到污染物的大小的影響,最重要的設計值,參考這個,找到濾袋的尺寸(長寬高)

濾袋材質,要考慮:

  • 粉塵酸堿度、溫度
  • 粉塵濕度
  • 氣體的流量條件變化(濾袋持續收縮膨脹,材質可不可以承受形變【撓曲性】)
  • 單價預算

考慮要周延:當然要選擇經濟適用好用的材料,除非沒辦法(沒辦法降溫、沒辦法除去酸堿…)

11.3.2 顆粒大小

11.4 Electrostatic precipitator (EP/ESP) 靜電集塵器

高設置成本,低操作成本。

一開始的設置成本,成本極其昂貴(電場:電源(變壓器/整流器組)、電極…集塵板、設備),但操作成本只要用電。

T/R Sets, Transformer/Rectifier Sets

常常是機電工程的工作,而不是環境工程的工程師

靜電集塵器常常跟【袋式集塵器】一起考慮(都可以達到極高的去除效率),注意其差別,其設計要考量的點不同。

沒有壓損,可以用很小規模的風車去拉動氣體,氣體平順地通過。

不仰賴壓損,仰賴電廠大小。

常常在大氣量時優先考慮。氣體流量超大,不能被壓損控制

e.g. 火力電廠,氣體流量超大

11.5 去除效率的計算

進m1,出m2,

\[ \begin{equation*} \eta = \frac{m_1-m_2}{m_1} \end{equation*} \]

串聯的去除效率:

m1->【A】->m2->【A】->m3

\[ \begin{equation*} \eta = \frac{m_1-m_3}{m_1} \end{equation*} \]

設備A:m1->【A】->m2

\[ \begin{equation*} P_A = \frac{m_2}{m_1} \end{equation*} \]


串聯:

m1->【A】->m2->【B】->m3

串聯的去除效率:

\[ \begin{equation*} \eta = \frac{m_1-m_3}{m_1} = 1-P_A*P_B \end{equation*} \]

Q: 若調轉【A】【B】的順序,是否會改變整個串聯的去除效率?

若不改變去除效率,則是否調轉設備的原因爲何?

11.6 期末考周考試,上課所講的基本概念的内容,不考計算