濕式除塵器課件

1、濕式除塵器濕式除塵器Scrubberscrubbern重點：重點：碰撞參數(shù)；濕式除塵器的常見類碰撞參數(shù)；濕式除塵器的常見類型；文丘里洗滌器。型；文丘里洗滌器。n濕式除塵是利用洗滌液來捕集粉塵，利濕式除塵是利用洗滌液來捕集粉塵，利用粉塵與液滴的碰撞及其它作用來使氣用粉塵與液滴的碰撞及其它作用來使氣體凈化的方法。體凈化的方法。n工程上使用的濕式除塵器型式很多，大體分為低能、高能兩工程上使用的濕式除塵器型式很多，大體分為低能、高能兩類。低能壓力損失類。低能壓力損失0.2-1.50.2-1.5KpaKpa，包括噴霧塔、旋風(fēng)洗滌器等。包括噴霧塔、旋風(fēng)洗滌器等。一般耗水量（一般耗水量（L/GL/G比）比）

2、0.5-3.0 0.5-3.0 l/ml/m3 3，對對1010mm以上的以上的可達可達90-95%,90-95%,常用于焚燒爐、化肥制造、石灰窯的除塵常用于焚燒爐、化肥制造、石灰窯的除塵; ; 高能濕式高能濕式除塵器除塵器P=2.5-9.0KpaP=2.5-9.0Kpa，n可達可達95%95%以上以上, , 如文丘里洗滌器。如文丘里洗滌器。Scrubbern特點（優(yōu)點）：特點（優(yōu)點）：n 不僅可以除去粉塵，還可凈化氣體；不僅可以除去粉塵，還可凈化氣體；n 效率較高，可去除的粉塵粒徑較?。恍瘦^高，可去除的粉塵粒徑較小；n 體積小，占地面積?。惑w積小，占地面積??；n 能處理高溫、高濕的氣流。能

3、處理高溫、高濕的氣流。n缺點：缺點： 有泥渣；有泥渣；n 防凍設(shè)備（冬天）；防凍設(shè)備（冬天）；n 易腐蝕設(shè)備；易腐蝕設(shè)備；n 動力消耗大。動力消耗大。一、濕式除塵機理一、濕式除塵機理 Scrubbern濕式除塵機理涉及各種機理中的一種或幾種。主要是濕式除塵機理涉及各種機理中的一種或幾種。主要是慣性碰撞、擴散效應(yīng)、粘附、擴散漂移和熱漂移、凝慣性碰撞、擴散效應(yīng)、粘附、擴散漂移和熱漂移、凝聚等作用。聚等作用。n1 1慣性碰撞慣性碰撞n慣性碰撞是濕式除塵的一個主要機理?，F(xiàn)討論塵粒、慣性碰撞是濕式除塵的一個主要機理?，F(xiàn)討論塵粒、液滴和氣流性質(zhì)對碰撞的影響問題，為簡化起見，現(xiàn)液滴和氣流性質(zhì)對碰撞的影響問題

4、，為簡化起見，現(xiàn)考慮下述模型：考慮下述模型：n含塵氣流在運動過程中同液滴相遇，在液滴前含塵氣流在運動過程中同液滴相遇，在液滴前x xd d處氣處氣流開始改變方向，繞過液滴運動，而慣性較大的塵粒流開始改變方向，繞過液滴運動，而慣性較大的塵粒有繼續(xù)保持其原來直線運動的趨勢。塵粒運動主要受有繼續(xù)保持其原來直線運動的趨勢。塵粒運動主要受兩個力支配，即其本身的慣性力以及周圍氣體對它的兩個力支配，即其本身的慣性力以及周圍氣體對它的阻力。阻力。氣體流線停滯流線Xd氣流方向d0vpoXs12345圖3.3 不 同 粒 徑 的 球 形 顆 粒 在 液 滴 上 的 捕 獲 示 意 圖 液 滴 Scrubbern定

5、義：塵粒從脫離流線到慣性運動結(jié)束時所移動的直定義：塵粒從脫離流線到慣性運動結(jié)束時所移動的直線距離稱為粒子的停止距離線距離稱為粒子的停止距離x xs s; x; xd d為原始距離，即氣流為原始距離，即氣流改變方向時，液滴距塵粒的距離。若改變方向時，液滴距塵粒的距離。若x xs sxxd d時發(fā)生碰撞時發(fā)生碰撞, , 一般用碰撞參數(shù)一般用碰撞參數(shù)=x=xs s/x/xd d來反映除塵效率的大小。來反映除塵效率的大小。n碰撞參數(shù)受到多種因素的影響碰撞參數(shù)受到多種因素的影響, , 在上述簡化模型的前在上述簡化模型的前提下，現(xiàn)以液滴直徑提下，現(xiàn)以液滴直徑d dD D代替代替x xd d( (液滴直徑液

6、滴直徑d dD D大，流線拐大，流線拐彎處的距離越大，彎處的距離越大，x xd d越大越大) )。并用慣性碰撞數(shù)。并用慣性碰撞數(shù)NiNi來表示來表示碰撞參數(shù)碰撞參數(shù)的大小。將的大小。將x xs s與與d dD D( (液滴直徑液滴直徑) )的比值稱為碰的比值稱為碰撞數(shù)撞數(shù)NiNi。塵粒與液滴間的碰撞率，即塵粒從氣流中除塵粒與液滴間的碰撞率，即塵粒從氣流中除去的效率與此碰撞數(shù)有關(guān)。去的效率與此碰撞數(shù)有關(guān)。Scrubbern(1)根據(jù)粉塵受力情況推導(dǎo)碰撞數(shù)根據(jù)粉塵受力情況推導(dǎo)碰撞數(shù)Nin推導(dǎo)過程如下推導(dǎo)過程如下: :n粉塵運動時主要受兩個力的作用：慣性力粉塵運動時主要受兩個力的作用：慣性力F FI

7、 I和阻力和阻力f fd d。n nF FI I=f=fd d時經(jīng)過積分得時經(jīng)過積分得x xs sn nV Vp0p0相對速度，即塵粒相對于液滴的速度；相對速度，即塵粒相對于液滴的速度；dtdVmFIpdVf31820pppsdVXScrubbern n dD液滴直徑。n碰撞數(shù)的影響因素：碰撞數(shù)的影響因素：nVp0：Vp0增大，Ni增大，則效率增大。ndD：dD增大，Ni減小，則效率減小。DpppIddVN1820pDpVVV0DpIdVN0Scrubbern但太小，相對速度會變得太小，粉塵跟液但太小，相對速度會變得太小，粉塵跟液滴碰撞不上。一般滴碰撞不上。一般d dD D100m(100m(

8、據(jù)據(jù)stokesstokes公公式可推算出來式可推算出來) )n n n dpdp?。ㄐ。? 1mm）n dp dp大（大（5-105-10mm）mdddddddddppDpDppDp100150選大；小選??；大150pDdd150pDddScrubbern(2)慣性碰撞參數(shù)也可以用慣性碰撞參數(shù)也可以用Stokes準數(shù)表示準數(shù)表示。n定義定義x xs s與液滴直徑與液滴直徑d dL L的比值為的比值為StokesStokes準數(shù)準數(shù)( (即慣性即慣性碰撞數(shù)碰撞數(shù)N Ni i) )，對對StokesStokes粒子的除塵效率有：粒子的除塵效率有：n nV Vp p在流動方向上粒子的速度，在流動方

9、向上粒子的速度，m/sm/s；nV VL L液滴的速度，液滴的速度，m/sm/s；nCC肯爾漢校正系數(shù)，肯爾漢校正系數(shù)，55mm的粒子必須考慮修正。的粒子必須考慮修正。LLpppLsidcVVddxN182Scrubbern由上式可見，當塵粒直徑和密度確定以后，碰撞由上式可見，當塵粒直徑和密度確定以后，碰撞參數(shù)參數(shù)與粒子和液滴之間的相對速度成正比，而與粒子和液滴之間的相對速度成正比，而與液滴直徑成反比。所以對于給定的煙氣系統(tǒng)，與液滴直徑成反比。所以對于給定的煙氣系統(tǒng)，要提高要提高值，必須提高氣液相對運動速度和減小值，必須提高氣液相對運動速度和減小液滴直徑。目前，工業(yè)上常用的各種濕式除塵器液滴直

10、徑。目前，工業(yè)上常用的各種濕式除塵器基本上是圍繞這兩個因素發(fā)展起來的。但液滴直基本上是圍繞這兩個因素發(fā)展起來的。但液滴直徑并非愈小愈好，直徑過小，液滴容易隨氣流一徑并非愈小愈好，直徑過小，液滴容易隨氣流一起運動，減小了氣液相對運動速度。氣體的粘度起運動，減小了氣液相對運動速度。氣體的粘度越大則效率愈低。越大則效率愈低。Scrubbern(3)另一種解釋方法：n 圖（a） 塵粒軌跡氣體流線曲率半徑Scrubbern 圖（b）Scrubbern 圖（c） Scrubbern 圖（d） Scrubbern 塵粒的慣性越大，氣體流線曲率半徑塵粒的慣性越大，氣體流線曲率半徑越小，塵粒脫離流線而被液滴捕集

11、的可能越小，塵粒脫離流線而被液滴捕集的可能性越大。如圖性越大。如圖a a，當塵粒與液滴碰撞時，塵當塵粒與液滴碰撞時，塵粒若能被該液體潤濕，則進入液體內(nèi)部粒若能被該液體潤濕，則進入液體內(nèi)部（b b），），若不能被潤濕，則粘附在液滴表面。若不能被潤濕，則粘附在液滴表面。所有接近液滴的塵粒，在直徑所有接近液滴的塵粒，在直徑d d0 0的面積范的面積范圍內(nèi)將與液滴碰撞圍內(nèi)將與液滴碰撞( (c)c)。通常把氣流中有可通常把氣流中有可能被分離的垂直斷面面積與液滴在氣流方能被分離的垂直斷面面積與液滴在氣流方向上的投影面積之比叫做碰撞效率向上的投影面積之比叫做碰撞效率t t20LtddScrubbern從捕集

12、角度來看，希望從捕集角度來看，希望t t接近于接近于1 1，t t與與慣性參數(shù)慣性參數(shù)的關(guān)系為：的關(guān)系為：n 65. 0tLpDppdVVd1822 2擴散效應(yīng)、粘附、擴散漂移和熱漂移擴散效應(yīng)、粘附、擴散漂移和熱漂移n擴散幾率：擴散幾率： n 為液滴周圍氣膜的有為液滴周圍氣膜的有效厚度。效厚度。n D D為擴散系數(shù)。為擴散系數(shù)。nV Vs s= V= Vp pVVL Ln若氣流中含有飽和蒸汽，當其與較冷液滴接觸時，若氣流中含有飽和蒸汽，當其與較冷液滴接觸時，飽和蒸汽會在較冷的液滴表面上凝結(jié)，形成一個飽和蒸汽會在較冷的液滴表面上凝結(jié)，形成一個向液滴運動的附加氣流，這就是所謂的熱漂移和向液滴運動的

13、附加氣流，這就是所謂的熱漂移和擴散漂移，這種氣流促使較小塵粒向液滴移動，擴散漂移，這種氣流促使較小塵粒向液滴移動，并沉積在液滴表面而被捕集。并沉積在液滴表面而被捕集。sVD4n1 1）擴散泳力沉降）擴散泳力沉降n氣體介質(zhì)中如果有濃度梯度存在，某一方向的物質(zhì)氣體介質(zhì)中如果有濃度梯度存在，某一方向的物質(zhì)擴散速度明顯大于其他方向。微粒在擴散運動分子擴散速度明顯大于其他方向。微粒在擴散運動分子的撞擊下，也會產(chǎn)生與擴散方向相同的運動，這種的撞擊下，也會產(chǎn)生與擴散方向相同的運動，這種現(xiàn)象稱為擴散泳。在冷凝與蒸發(fā)過程中，擴散泳表現(xiàn)象稱為擴散泳。在冷凝與蒸發(fā)過程中，擴散泳表現(xiàn)得十分明顯。現(xiàn)得十分明顯。n圖圖5

14、.45.4為蒸發(fā)過程中擴散泳的示意圖。為蒸發(fā)過程中擴散泳的示意圖。當液滴（或液當液滴（或液膜）表面進行蒸發(fā)時，在液滴或液膜表面上會產(chǎn)生膜）表面進行蒸發(fā)時，在液滴或液膜表面上會產(chǎn)生蒸氣組分的濃度梯度，但當氣體總壓不變時，氣態(tài)蒸氣組分的濃度梯度，但當氣體總壓不變時，氣態(tài)混合物就會發(fā)生垂直于液滴表面的流動，并向這個混合物就會發(fā)生垂直于液滴表面的流動，并向這個表面擴散，這種氣體流動稱為斯蒂芬流。斯蒂芬流表面擴散，這種氣體流動稱為斯蒂芬流。斯蒂芬流對粒子的沉降影響很大，例如用噴水霧清除粉塵粒對粒子的沉降影響很大，例如用噴水霧清除粉塵粒子時，斯蒂芬流有助于液滴捕獲粉塵粒子。子時，斯蒂芬流有助于液滴捕獲粉塵

15、粒子。n 低蒸氣濃度 微粒運動方向微粒高蒸氣濃度碰撞分子蒸發(fā)中的液體圖3.4 擴散泳示意圖 水蒸氣分子 3 熱泳熱泳n在氣體介質(zhì)中，如果有溫度梯度存在，微在氣體介質(zhì)中，如果有溫度梯度存在，微粒就會受到由熱側(cè)指向冷側(cè)的力的作用粒就會受到由熱側(cè)指向冷側(cè)的力的作用，這種力是粒子熱側(cè)和冷側(cè)之間的分子碰撞這種力是粒子熱側(cè)和冷側(cè)之間的分子碰撞差異而產(chǎn)生的結(jié)果。差異而產(chǎn)生的結(jié)果。熱區(qū)介質(zhì)分子運動劇熱區(qū)介質(zhì)分子運動劇烈，單位時間碰撞微粒的次數(shù)較多，而冷烈，單位時間碰撞微粒的次數(shù)較多，而冷區(qū)介質(zhì)分子碰撞微粒次數(shù)較少，兩側(cè)分子區(qū)介質(zhì)分子碰撞微粒次數(shù)較少，兩側(cè)分子碰撞次數(shù)和能量傳遞的差異，就會使微粒碰撞次數(shù)和能量傳

16、遞的差異，就會使微粒產(chǎn)生由高溫區(qū)向低溫區(qū)的運動。這一現(xiàn)象產(chǎn)生由高溫區(qū)向低溫區(qū)的運動。這一現(xiàn)象稱為熱泳或溫差泳稱為熱泳或溫差泳，如圖所示，如圖所示。熱區(qū)冷區(qū)氣體分子微粒微粒運動方向圖 3.5 熱泳示意圖 Scrubbern4 4凝聚作用凝聚作用n排煙中常含有水蒸汽、氣態(tài)有機物等。隨排煙中常含有水蒸汽、氣態(tài)有機物等。隨著溫度降低，這些凝結(jié)成分就會被吸附在著溫度降低，這些凝結(jié)成分就會被吸附在粉塵表面，使塵粒彼此凝聚成較大的二次粉塵表面，使塵粒彼此凝聚成較大的二次粒子，易于被液滴捕集。粒子，易于被液滴捕集。n5. 5. 靜電靜電Scrubbern二、氣液界面及除塵器的型式n(一) 氣液界面n用液體來洗

17、滌和捕集氣體中微粒，大體要在四種氣液交界面上進行。即氣泡表面、液體噴射表面、液膜表面以及液滴表面。 Scrubbern1氣泡表面n含塵氣流通過多孔板上的液體時，氣體在孔眼處形成氣泡，并逐漸變大，隨后上升通過液層，篩板可分為三個區(qū)域：最下層是鼓泡區(qū)，主要為液體；中間層是運動的氣泡層，主要是氣體，液體是以氣泡膜的形式存在；上層是濺沫區(qū)，液體變成了不連續(xù)的濺沫。n氣流中的塵粒主要在氣泡區(qū)被捕集。Scrubber濺沫區(qū) 運動的氣泡區(qū) 鼓泡區(qū) Scrubbern2液體射流表面n 表示一個壓力噴咀形成的射流。噴出的射流經(jīng)一定距離后破碎為直徑分布范圍很廣的液滴群。氣體和液體發(fā)生強烈混合，常見的除塵器是引射式

18、文丘里洗滌器，由于塵粒和液滴相對速度較小，故此裝置的捕集效率不很高，但由于液體噴射的抽吸作用，氣體不需引風(fēng)設(shè)備。n3液膜n液體依靠其流動性、潤濕性在固體表面鋪展開來，即形成液膜，如洗滌塔，內(nèi)裝填料，在填料表面形成液膜。n4液滴n靠機械力、慣性力以及摩擦力等使液體分散在大量氣體中，從而形成液滴。 Scrubbern( (二二) )除塵器的形式除塵器的形式n 按氣液流動形式分為按氣液流動形式分為: :n1.collection of particles n in crossflow scrubber (氣液垂直氣液垂直)n2.collection of particles n in counter

19、flow scrubber(氣液逆向氣液逆向)n3.collection of particles n in co-flow scrubber(氣液同向氣液同向)Scrubbern三、捕集效率n因濕式除塵器捕集塵粒的交界面的形狀，大小及位置時刻在變化著，故很難微觀地將其與捕集效率關(guān)聯(lián)起來，但對噴霧式、文丘里研究較多（液滴為主的）。n（一） 液滴群捕集效率n（二） 噴淋式洗滌器n（三） 中心噴霧旋風(fēng)n（四） 文丘里洗滌器 。Scrubbern捕集機理以慣性碰撞為主的濕式除塵器，捕集機理以慣性碰撞為主的濕式除塵器，其凈化粉塵分布遵從對數(shù)正態(tài)分布時，對其凈化粉塵分布遵從對數(shù)正態(tài)分布時，對某一粒徑的分

20、級通過率可用下式表示某一粒徑的分級通過率可用下式表示: :n P Pd d=1-=1-d d=exp(Ad=exp(Ada aB B) )n A,B A,B常數(shù)常數(shù), ,隨除塵器的類型及粉塵的粒徑分布隨除塵器的類型及粉塵的粒徑分布的不同而不同。的不同而不同。nD Da a-粉塵粒子的空氣動力學(xué)直徑，粉塵粒子的空氣動力學(xué)直徑，mm。 Scrubbern除塵器的總除塵效率可用氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NoG或除塵器的總能耗Ei表示:nd= 1 - exp(-aEi) =1- exp(-NoG)n除塵器的總能耗Ei : nEi=(PG+PLL10-3)/3600n 式中: L液氣比, 單位L/m3。nPG氣體

21、通過除塵器的壓力損失, Pa；nPL加入液體氣體通過除塵器的壓力損失, Pa；的壓力損失, Pa。 四、典型除塵器四、典型除塵器 Scrubbern文丘里除塵器文丘里除塵器(Venturi scrubber)：n文丘里除塵器（可除去文丘里除塵器（可除去1 1mm以下的塵粒）以下的塵粒）由收縮管、喉管、擴散管組成。水從喉管由收縮管、喉管、擴散管組成。水從喉管周邊均勻分布的若干小孔進入，在被通過周邊均勻分布的若干小孔進入，在被通過這里的高速含塵氣流撞擊成霧狀液滴，氣這里的高速含塵氣流撞擊成霧狀液滴，氣體中的塵粒與液滴凝聚成較大顆粒隨氣流體中的塵粒與液滴凝聚成較大顆粒隨氣流進入旋風(fēng)器和氣體分離。在旋

22、風(fēng)分離器中，進入旋風(fēng)器和氣體分離。在旋風(fēng)分離器中，含塵的水滴與氣流分離。含塵的水滴與氣流分離。Scrubber接旋風(fēng)分離器 A1 A2 V：80-180m/s 100m/s Venturi Scrubbern nDirty gas Mixed gas Clean gasn n And liquid n n Dirty liquidn n Clean liquidn n n Liquid recirculating pump Collected solidn FIGURE Schematic of venturi scrubber Gas-liquidContactor(scrubber)Gas

23、-liquidSeparator(cyclone) Solid-liquidseparatorScrubbern喉管速度（氣速）要求大一些好（喉管速度（氣速）要求大一些好（50-18050-180m/sm/s），），若小若小于于4040m/sm/s，效率會大大降低。最佳的速度為效率會大大降低。最佳的速度為5050m/sm/s，喉喉管直徑管直徑 長度長度n不能把水打成霧狀。不能把水打成霧狀。n為什麼要有擴大部分的原因是擴大部分可以減小阻力，為什麼要有擴大部分的原因是擴大部分可以減小阻力，加強分離。擴散管的角度一般為加強分離。擴散管的角度一般為6-76-7，進口的角度為，進口的角度為25-3025

24、-30，A A1 1=4A=4A2 2, ,喉管要有一定的長度，一般大于喉管要有一定的長度，一般大于200200mmmm，過長阻力會增大，水量太小，形不成水簾子，太大，過長阻力會增大，水量太小，形不成水簾子，太大，會反方向跑掉，也不能完全噴成霧狀，一般控制的水會反方向跑掉，也不能完全噴成霧狀，一般控制的水氣比為氣比為0.5-1 L0.5-1 L/m/m3 3。n特點：體積小、構(gòu)造簡單，效率增大，壓力損失大。特點：體積小、構(gòu)造簡單，效率增大，壓力損失大。004VQD0031DLScrubbern壓損公式：壓損公式：n V Vgtgt喉部氣速，喉部氣速，cm/scm/sn L L液氣體積比，液氣體

25、積比，l/ml/m3 3n F F實驗系數(shù)，實驗系數(shù)， 0.1-0.4 0.1-0.4n穿透率的公式：穿透率的公式： n n ff實驗系數(shù)，實驗系數(shù)， 0.1-0.4 0.1-0.4n 穿透率小，壓力損失大。穿透率小，壓力損失大。水柱cmLVpgt261003. 12229101 . 6expPfcdPpLScrubbern文丘里除塵器的設(shè)計與計算n文丘里除塵器的尺寸包括收縮管、喉管、擴散管的直徑和長度，擴張角。D1 D2(1-2m) V2=18-22m/s V1=16-22m/s n 收縮管：入口風(fēng)速收縮管：入口風(fēng)速V V1 1, ,進氣端截面積進氣端截面積 n n Q Qt1t1溫度為溫度為t t1 1時的進氣流量，時的進氣流量，