Page 11 - Air pollution and greenhouse gases from basic concepts to engineering applications for air emission control

x Contents

6 Separation of Particles from a Gas . .. ... .. ... .. ... .. ... .. 151
6.1 General Consideration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.1.1 Particle Separation Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.1.2 Particle Separation Efficiency
of Multiple Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.2 Gravity Settling Chambers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.2.1 Laminar Flow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.2.2 Turbulent Flow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.3 Electrostatic Precipitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.3.1 The Electric Field Intensity . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.3.2 Particle Charging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.4 Cyclone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
6.4.1 Cyclone Fractional Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . 164
6.4.2 Pressure Drop of Cyclone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.4.3 Other Cyclone Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.5 Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.5.1 Single Fiber Filtration Efficiency . . . . . . . . . . . . . . 174
6.5.2 Overall Fibrous Filtration Efficiency. . . . . . . . . . . . 180
6.5.3 Fibrous Filter Pressure Drop . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
6.5.4 Particle Accumulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
6.5.5 Granular Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
6.6 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
References and Further Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

Part II Engineering Applications

7 Combustion Process and Air Emission Formation .. ... .. ... .. 195
7.1 Gaseous Fuel Flame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.2 Liquid Fuel Combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
7.2.1 Droplet Vaporization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
7.2.2 Vapor Combustion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
7.3 Solid Fuel Combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
7.3.1 Solid Fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
7.3.2 Solid Fuel Combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
7.4 Formation of VOCs and PAHs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.5 Formation of CO and CO 2 . .. .. ... .. ... .. ... .. ... .. 205
7.5.1 Volatile Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.5.2 Char Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
7.6 Formation of SO 2 and SO 3 . .. .. ... .. ... .. ... .. ... .. 207
7.7 NO x . .. ... .. ... .. ... .. .. ... .. ... .. ... .. ... .. 210
7.7.1 Nitric Oxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
7.7.2 Nitrogen Dioxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217