3.5 颗粒污染物控制技术
3.5.1 颗粒污染物净化方法
颗粒污染物属于非均相混合物，一般采用物理方法进行分离净化，其分离净化依据是气体分子与固态（或液态）粒子在物理性质上的差异。将固态或液态粒子从气体介质中分离出来的净化方法称为气体除尘。目前，常用的除尘器有机械力除尘、电除尘、过滤式除尘和湿式除尘。
（1）机械力除尘器 利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒与气流分离沉降的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。
（2）电除尘器 利用高压电场使尘粒荷电，在静电力作用下使颗粒与气流分离沉降的装置。
（3）过滤式除尘器 使含尘气流通过织物或多孔填料层进行过滤分离的装置，包括袋式除尘器、颗粒层除尘器等。
（4）湿式除尘器 又称湿式洗涤器，是指利用液滴、液膜或液层洗涤含尘气流，使颗粒与气流分离的装置。
按照除尘效率高低，除尘器分为高效除尘器（电除尘器、袋式除尘器和高能文丘里洗涤器）、中效除尘器（旋风除尘器和其他湿式除尘器）和低效除尘器（重力沉降室和惯性除尘器）三类。低效除尘器一般作为多级除尘系统的初级除尘。
3.5.2 净化装置性能评价
净化装置包括除尘器和气态污染物净化装置，其评估指标主要有两个方面：经济指标和性能指标。经济指标包括设备的投资和运行费用、占地面积或占用空间体积、设备可靠性和使用年限等；性能指标包括废气处理量、净化效率和压力损失等。
由于气体的体积流量与其状态有关，所以除尘技术净化装置性能参数统一采用标态（273K，101.325kPa）数据。
3.5.2.1 净化装置的处理气体量
处理气体量（Q）是衡量装置处理含污染物气体能力大小的指标，用通过除尘器的体积流量（m3/s或m3/h）表示，在净化装置设计中一般为给定值。当装置存在漏气时，标准状态下的处理气体量QN用进口流量Q1N和出口流量Q2N的平均值代表，即
（3.67）
净化装置的漏风率：
（3.68）
3.5.2.2 压力损失（阻力）
压力损失（Δp）是指净化装置进口和出口断面上气流平均全压（全压=静压+动压）之差。不同种类净化装置Δp的计算方法和公式一般是不相同的。如旋风除尘器的压力损失Δp一般与其入口速度υi（m/s）的平方成正比，即
（3.69）
式中，ρ为气体的密度，kg/m3；ξ为旋风除尘器的阻力系数。
净化装置的压力损失实质上代表了气流通过装置时所消耗的机械能，它与通风机所耗功率成正比。所以Δp既是技术指标，也是经济指标。工业废气净化技术的理想状况是能耗低而效率高，即所谓的“低阻高效”。
3.5.2.3 除尘器的除尘效率
除尘器的除尘效率代表除尘器捕集颗粒效果的高低，有以下几种表示方法。
①总除尘效率η。若通过除尘器的气体流量为Q（m3/s）、颗粒流量为m（g/s）、含尘浓度为c（g/m3），除尘器进口、出口和捕集的颗粒流量分别用下标i、o和c表示（图3-17）。
图3-17 除尘效率计算式中的符号的意义
除尘器的总除尘效率系指同一时间内除尘器捕集的颗粒质量与进入的颗粒质量之百分比，即
（3.70）
若除尘器本体不漏气，则Qi=Qo，上式简化为：
（3.71）
②串联运行时的总除尘效率。当气体含尘浓度较高，一级除尘器的出口浓度达不到排放要求，或者即使能达到排放要求，但因颗粒负荷过大，会引起装置性能不稳定或堵塞，这时应考虑采用两级或多级多种除尘器串联使用。
设η1，η2，…，ηn为第1，2，…，n级除尘器的除尘效率，则n级除尘器串联后的总除尘效率为：
（3.72）
应当指出，由于进入各级除尘器的颗粒粒径越来越小，所以每级除尘器的除尘效率一般也越来越低。
③分级除尘效率。是指除尘器对某一粒径dp或粒径dp～（dp+Δdp）范围内颗粒的除尘效率。除尘器对dp～（dp+Δdp）范围内颗粒的分级效率ηd为：
（3.73）
式中，Δmi，Δmc分别为粒径为dp～（dp+Δdp）范围内除尘器进口和捕集的颗粒流量，g/s。
若以ΔDi和ΔDc分别表示除尘器入口和捕集的颗粒的相对频数分布，Δm=mΔD。所以：
（3.74）
式中，fi、fc分别为除尘器进口和捕集颗粒的粒径频度分布。
分级效率ηd与除尘器的种类、气流状况、颗粒的密度和粒径等因素有关。图3-18示出各种除尘装置ηd与dp的关系，图中表明，除旋风除尘器和湿式洗涤器外，其他除尘器粉尘粒径对分级效率影响不明显。
图3-18 各除尘器的分级效率与粒径之间的关系
④粒径分布与分级效率和总效率的关系。根据总效率η=mc/mi及式（3.74）可得：
（3.75）
如图3-19所示，当给出某除尘器的分级效率ηd和要净化的颗粒的频度分布fi时，便可按式（3.75）计算出总除尘效率η。这是设计新除尘器时常用的计算方法。
图3-19 总效率与粒径关系式的推导
实际上，若给出粒径范围Δdp内的频数分布ΔDi，由fi=ΔDi/Δdp，可将上式（3.75）改成求和的形式，即
（3.76）
3.5.2.4 净化系数fd与净化指数
除尘器的净化系数fd指进口含尘浓度ci与出口含尘浓度co之比，即
（3.77）
fd的对数值称为净化指数。例如某除尘器η=99.99%，则fd=1/（1-0.9999）=104，净化指数为4。