第七章-濕式除塵器

1、一、概述一、概述n使含塵氣體與液體使含塵氣體與液體 （一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性（一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵粒或使粒徑增大的裝置。碰撞及其它作用捕集塵?；蚴沽皆龃蟮难b置。 n可以有效地除去直徑為可以有效地除去直徑為0.120m的液態(tài)或固態(tài)粒子，亦能脫除氣的液態(tài)或固態(tài)粒子，亦能脫除氣態(tài)污染物。態(tài)污染物。 n高能和低能濕式除塵器：高能和低能濕式除塵器： 低能濕式除塵器的壓力損失為低能濕式除塵器的壓力損失為0.21.5kPa，對，對10m以上粉塵的凈化效率可以上粉塵的凈化效率可達(dá)達(dá)9095%； 高能濕式除塵器的壓力損失為高能濕式除塵器的壓力損失為2.

2、59.0kPa，凈化效率可達(dá)，凈化效率可達(dá)99.5以上。以上。n根據(jù)濕式除塵器的凈化機(jī)理，大致分為根據(jù)濕式除塵器的凈化機(jī)理，大致分為: :重力噴霧洗滌器重力噴霧洗滌器旋風(fēng)洗滌器旋風(fēng)洗滌器自激噴霧洗滌器自激噴霧洗滌器板式洗滌器板式洗滌器填料洗滌器填料洗滌器文丘里洗滌器文丘里洗滌器機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器 n主要濕式除塵裝置的性能和操作范圍主要濕式除塵裝置的性能和操作范圍裝置名稱裝置名稱氣體流速氣體流速/ms-1液氣比液氣比 /l m-3壓力損失壓力損失/Pa分割直徑分割直徑/m噴淋塔噴淋塔0.12231005003.0填料塔填料塔0.5123100025001.0旋風(fēng)洗滌器旋風(fēng)洗滌器

3、15450.51.5120015001.0轉(zhuǎn)筒洗滌器轉(zhuǎn)筒洗滌器（300750r/min）0.7250015000.2沖擊式洗滌器沖擊式洗滌器1020105001500.2文丘里洗滌器文丘里洗滌器60900.31.5300080000.1n在在耗用相同能耗時，耗用相同能耗時， 比干式機(jī)械除塵器高。高能耗濕式除塵比干式機(jī)械除塵器高。高能耗濕式除塵器清除器清除0.1 m以下粉塵粒子，仍有很高效率；以下粉塵粒子，仍有很高效率；n 可與靜電除塵器和布袋除塵器相比，而且還可適用于它們不可與靜電除塵器和布袋除塵器相比，而且還可適用于它們不能勝任的條件，如能夠處理高溫、高濕氣流，高比電阻粉塵及能勝任的條件，如

4、能夠處理高溫、高濕氣流，高比電阻粉塵及易燃易爆的含塵氣體；易燃易爆的含塵氣體；n在去除粉塵粒子的同時，還可去除氣體中的水蒸氣及某些氣態(tài)在去除粉塵粒子的同時，還可去除氣體中的水蒸氣及某些氣態(tài)污染物。既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用。污染物。既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用。n排排出的污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應(yīng)重復(fù)回用；出的污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應(yīng)重復(fù)回用；n 凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時，洗滌水具有一定程度的凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時，洗滌水具有一定程度的腐蝕性，因此要特別注意設(shè)備和管道腐蝕問題；腐蝕性，因此要特別注意設(shè)備和管道腐蝕問題；n不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉

5、塵的氣體；不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體；n寒冷地區(qū)使用濕式除塵器，容易結(jié)凍，應(yīng)采取防凍措施。寒冷地區(qū)使用濕式除塵器，容易結(jié)凍，應(yīng)采取防凍措施。 濕式除塵器的除塵濕式除塵器的除塵與慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散效應(yīng)、熱泳和靜電作與慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散效應(yīng)、熱泳和靜電作用等有關(guān)，其中以慣性碰撞和攔截作用為主。用等有關(guān)，其中以慣性碰撞和攔截作用為主。 由于塵粒熱面的氣體分子對塵粒的作用力大于冷面，故氣體分由于塵粒熱面的氣體分子對塵粒的作用力大于冷面，故氣體分子的熱運(yùn)動使塵粒向著較冷的區(qū)域運(yùn)動，這種效應(yīng)叫著子的熱運(yùn)動使塵粒向著較冷的區(qū)域運(yùn)動，這種效應(yīng)叫著熱泳熱泳。1. 1. 慣性碰撞參數(shù)與除塵效率慣

6、性碰撞參數(shù)與除塵效率 簡化模型：簡化模型： 含塵氣體與液滴相遇，在液滴前含塵氣體與液滴相遇，在液滴前xd處開始繞過液滴流動，慣性較大處開始繞過液滴流動，慣性較大的塵粒繼續(xù)保持原來的直線運(yùn)動。塵粒從脫離流線到慣性運(yùn)動結(jié)束的塵粒繼續(xù)保持原來的直線運(yùn)動。塵粒從脫離流線到慣性運(yùn)動結(jié)束時所移動的直線距離為粒子的停止距離時所移動的直線距離為粒子的停止距離xs，若，若xs大于粒子開始偏離大于粒子開始偏離流線那一點至液滴的距離流線那一點至液滴的距離xd，塵粒和液滴就會發(fā)生碰撞。塵粒和液滴就會發(fā)生碰撞。 定義定義慣性碰撞參數(shù)慣性碰撞參數(shù)NI：停止距離停止距離xs與液滴直徑與液滴直徑dD的比值的比值。 對斯托克斯

7、粒子，有：對斯托克斯粒子，有： 參見教材參見教材P164,P164,（5-925-92）式）式 up：粒子運(yùn)動速度；：粒子運(yùn)動速度；uD：液滴運(yùn)動速度；：液滴運(yùn)動速度；dD：液滴直徑；：液滴直徑；C：坎寧漢修正系數(shù)（參見：坎寧漢修正系數(shù)（參見P157）。）。DDppptdCuudS182NI = St 除塵效率：除塵效率：NI值越大，粒子慣性越大，則值越大，粒子慣性越大，則越高。越高。 針對勢流和粘性流，除塵效率針對勢流和粘性流，除塵效率可根據(jù)慣性碰撞參數(shù)可根據(jù)慣性碰撞參數(shù)NI進(jìn)行計算。進(jìn)行計算。John Stone等人的研究結(jié)果：等人的研究結(jié)果： K關(guān)聯(lián)系數(shù)，其值取決關(guān)聯(lián)系數(shù)，其值取決于設(shè)備

8、幾何結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)于設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)操作條件；操作條件；L液氣比，液氣比，L/1000m3。 I1exp()KLNn根據(jù)根據(jù)接觸功率理論接觸功率理論得到的經(jīng)驗公式，能夠較好地關(guān)聯(lián)得到的經(jīng)驗公式，能夠較好地關(guān)聯(lián)濕式除塵器壓力損失和除塵效率之間的關(guān)系。濕式除塵器壓力損失和除塵效率之間的關(guān)系。n接觸功率理論接觸功率理論：假定洗滌器除塵效率僅是系統(tǒng)總能耗：假定洗滌器除塵效率僅是系統(tǒng)總能耗的函數(shù)，與洗滌器除塵機(jī)理無關(guān)。的函數(shù)，與洗滌器除塵機(jī)理無關(guān)。n接觸功率接觸功率包括輸送氣體和霧化、噴淋液體所需的功率。包括輸送氣體和霧化、噴淋液體所需的功率。 總能耗總能耗E Et t= =氣流氣流通過洗滌器時的能量損失

9、通過洗滌器時的能量損失E EG G+ +霧化霧化噴淋液體噴淋液體過程中的能量消耗過程中的能量消耗E EL L PG：氣體壓力損失，：氣體壓力損失，Pa PL：液體入口壓力，：液體入口壓力，PaQL、QG： 液體和氣體流量，液體和氣體流量，m3/s 注：注：3600Pa=1kWh/1000m33LtGLGLG1()(kWh/1000m3600氣體）QEEEPPQn除塵效率除塵效率n其中，傳質(zhì)單元數(shù)其中，傳質(zhì)單元數(shù) 除塵器的特性參數(shù)（見下頁）除塵器的特性參數(shù)（見下頁） t1e NttNE、%100)1 (%100)1 (lnOGiONOiCCOGteCiCCoCCdCNN 粉塵和塵源類型粉塵和塵源

10、類型1LD轉(zhuǎn)爐粉塵轉(zhuǎn)爐粉塵4.4500.46632滑石粉滑石粉3.6260.35063磷酸霧磷酸霧2.3240.63124化鐵爐粉塵化鐵爐粉塵2.2550.62105煉鋼平爐粉塵煉鋼平爐粉塵2.0000.56886滑石粉滑石粉2.0000.65667從硅鋼爐升華的粉塵從硅鋼爐升華的粉塵1.2260.45008鼓風(fēng)爐粉塵鼓風(fēng)爐粉塵0.9550.89109石灰窯粉塵石灰窯粉塵3.5671.052910從黃銅熔爐排出的氧化鋅從黃銅熔爐排出的氧化鋅2.1800.531711從石灰窯排出的堿從石灰窯排出的堿2.2001.229512硫酸銅氣溶膠硫酸銅氣溶膠1.3501.067913肥皂生產(chǎn)排出的霧肥皂生

11、產(chǎn)排出的霧1.1691.414614從吹氧平爐升華的粉塵從吹氧平爐升華的粉塵0.8801.619015沒有吹氧的平爐粉塵沒有吹氧的平爐粉塵0.7951.5940除塵器的特性參數(shù)除塵器的特性參數(shù)n分割粒徑法：基于分割粒徑能全面表示從氣流中分離分割粒徑法：基于分割粒徑能全面表示從氣流中分離粒子的難易程度和洗滌器的性能。粒子的難易程度和洗滌器的性能。n多數(shù)慣性分離裝置的分級通過率可以表示為多數(shù)慣性分離裝置的分級通過率可以表示為da: 粒子的空氣動力學(xué)直徑粒子的空氣動力學(xué)直徑Ae，Be: 均為常數(shù)均為常數(shù) 對填充塔和篩板塔，對填充塔和篩板塔，Be=2； 離心式洗滌器，離心式洗滌器，Be=0.67； 文

12、丘里洗滌器（當(dāng)文丘里洗滌器（當(dāng)NI=0.55），），Be=2eea1 exp()BiiPAdn通過率與分割粒徑的關(guān)系通過率與分割粒徑的關(guān)系dac為空氣動力學(xué)分割直徑；為空氣動力學(xué)分割直徑；da50為空氣動力學(xué)中位直徑。為空氣動力學(xué)中位直徑。圖圖6-43圖圖6-44n分割直徑與壓力降的關(guān)系（分割功率關(guān)系）分割直徑與壓力降的關(guān)系（分割功率關(guān)系）n假定：假定：所有液滴具有相同直徑；所有液滴具有相同直徑；液滴進(jìn)入洗滌器后立刻以液滴進(jìn)入洗滌器后立刻以終末速度沉降；終末速度沉降；液滴在斷面上分布均勻、液滴在斷面上分布均勻、無聚結(jié)現(xiàn)象。無聚結(jié)現(xiàn)象。含塵氣體清潔氣體循環(huán)水含塵水 則立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集

13、粉塵的效率可以用下則立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集粉塵的效率可以用下式預(yù)估：式預(yù)估：ut 一液滴的終末沉降速度，一液滴的終末沉降速度，m/sVg空塔斷面氣速，空塔斷面氣速，m/sz氣液接觸的總塔高度，氣液接觸的總塔高度，m d單個液滴的碰撞效率單個液滴的碰撞效率LtdGDtg31 exp2() Q u zQ duVn液滴運(yùn)動雷諾數(shù)對單液滴捕集效率液滴運(yùn)動雷諾數(shù)對單液滴捕集效率d d的影響很大，根的影響很大，根據(jù)液滴周圍為黏性流和勢流時的集塵效率，內(nèi)插得單據(jù)液滴周圍為黏性流和勢流時的集塵效率，內(nèi)插得單液滴捕集效率液滴捕集效率d d近似表達(dá)式：近似表達(dá)式：27 . 0ttdSS錯流式中，垂直方向氣速

14、錯流式中，垂直方向氣速=0=0， , ,粒子的總通粒子的總通過率可由下式估算：過率可由下式估算：n錯流式噴霧塔錯流式噴霧塔tgtuVuLdtGD3exp()2Q ZPQ dn噴霧塔結(jié)構(gòu)簡單、壓力損失小，操作穩(wěn)定，經(jīng)常與高噴霧塔結(jié)構(gòu)簡單、壓力損失小，操作穩(wěn)定，經(jīng)常與高效洗滌器聯(lián)用捕集粒徑較大的粉塵；效洗滌器聯(lián)用捕集粒徑較大的粉塵；可在除塵的同時脫可在除塵的同時脫除氣態(tài)污染物除氣態(tài)污染物。n嚴(yán)格控制噴霧的過程，保證液滴大小均勻，對有效的嚴(yán)格控制噴霧的過程，保證液滴大小均勻，對有效的操作是很有必要。操作是很有必要。n干式旋風(fēng)分離器內(nèi)部以環(huán)形方式干式旋風(fēng)分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴，就構(gòu)成一種最簡

15、安裝一排噴嘴，就構(gòu)成一種最簡單的旋風(fēng)洗滌器。單的旋風(fēng)洗滌器。n噴霧作用發(fā)生在外渦旋區(qū)，并捕噴霧作用發(fā)生在外渦旋區(qū)，并捕集塵粒，攜帶塵粒的液滴被甩向集塵粒，攜帶塵粒的液滴被甩向旋風(fēng)洗滌器的濕壁上，然后沿壁旋風(fēng)洗滌器的濕壁上，然后沿壁面沉落到器底。面沉落到器底。n在出口處通常需要安裝除霧器。在出口處通常需要安裝除霧器。n噴霧沿切向噴向筒壁，使壁面噴霧沿切向噴向筒壁，使壁面形成一層很薄的不斷下流的水形成一層很薄的不斷下流的水膜。膜。n含塵氣流由筒體下部導(dǎo)入，旋含塵氣流由筒體下部導(dǎo)入，旋轉(zhuǎn)上升，靠離心力甩向壁面的轉(zhuǎn)上升，靠離心力甩向壁面的粉塵為水膜所粘附，沿壁面流粉塵為水膜所粘附，沿壁面流下排走。下排

16、走。 n旋風(fēng)洗滌器的壓力損失范圍一般為旋風(fēng)洗滌器的壓力損失范圍一般為0.51.5kPa，可以可以下式進(jìn)行估算：下式進(jìn)行估算： 2L0LDG QPPuQ旋風(fēng)洗滌器的壓力損失，旋風(fēng)洗滌器的壓力損失，pa噴霧系統(tǒng)關(guān)閉時的壓力損失，噴霧系統(tǒng)關(guān)閉時的壓力損失，Pa液滴密度，液滴密度，kg/m3液滴初始平均速度，液滴初始平均速度，m/s0PLDuPn離心洗滌器凈化離心洗滌器凈化dp5m的塵粒仍然有效；的塵粒仍然有效；n耗水量耗水量L/G=0.51.5L/m3；n適用于處理煙氣量大，含塵濃度高的場合；適用于處理煙氣量大，含塵濃度高的場合；n可單獨使用，也可安裝在文丘里洗滌器之后作脫水器；可單獨使用，也可安裝

17、在文丘里洗滌器之后作脫水器；n由于氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使其帶水現(xiàn)象減弱；由于氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使其帶水現(xiàn)象減弱；n可采用比噴霧塔更細(xì)的噴嘴。可采用比噴霧塔更細(xì)的噴嘴。n除塵器系統(tǒng)的構(gòu)成：除塵器系統(tǒng)的構(gòu)成： 文丘里洗滌器文丘里洗滌器 除霧器除霧器 沉淀池沉淀池 加壓循環(huán)水泵加壓循環(huán)水泵n除塵過程：除塵過程： 文丘里除塵器：文丘里除塵器： 收縮管，收縮管， 喉管，喉管， 擴(kuò)散管擴(kuò)散管 就其斷面形狀就其斷面形狀 圓形文丘里除塵器圓形文丘里除塵器 矩形文丘里除塵器矩形文丘里除塵器n除塵過程除塵過程 含塵氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的含塵氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸

18、轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽粔毫δ苤饾u轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽?在喉管入口處，氣速達(dá)到最大，一般為在喉管入口處，氣速達(dá)到最大，一般為50180m/s； 洗滌液洗滌液 （一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進(jìn)入，（一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進(jìn)入，液滴被高速氣流霧化和加速；液滴被高速氣流霧化和加速； 充分的霧化是實現(xiàn)高效除塵的基本條件。充分的霧化是實現(xiàn)高效除塵的基本條件。 n通常假定通常假定微細(xì)塵粒以氣流相同的速度進(jìn)入喉管。微細(xì)塵粒以氣流相同的速度進(jìn)入喉管。洗滌液滴的軸向初速度為零，由于氣流曳力在喉管部洗滌液滴的軸向初速度為零，由于氣流曳力在喉管部分被逐漸加速。在液滴加速過程中，由于液滴與粒子分被逐漸加速。在液

19、滴加速過程中，由于液滴與粒子之間慣性碰撞，實現(xiàn)微細(xì)塵粒的捕集。之間慣性碰撞，實現(xiàn)微細(xì)塵粒的捕集。n碰撞捕集效率隨相對速度增加而增加，因此氣流入口碰撞捕集效率隨相對速度增加而增加，因此氣流入口速度必須較高。速度必須較高。 n幾何尺寸幾何尺寸 進(jìn)氣進(jìn)氣管直徑管直徑D1按與之相聯(lián)管道直徑確定按與之相聯(lián)管道直徑確定 收縮管的收縮角收縮管的收縮角1常取常取23o25o 喉管直徑喉管直徑DT按喉管氣速按喉管氣速vT確定，其截面積與進(jìn)口管截面確定，其截面積與進(jìn)口管截面積之比的典型值為積之比的典型值為1:4 vT的選擇要考慮的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學(xué)性質(zhì)、到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學(xué)性質(zhì)、對

20、洗滌器效率和阻力的要求等因素對洗滌器效率和阻力的要求等因素D2L 1 1 2Converging sectionthroatDiverging sectionDTD1L 2n幾何尺寸（續(xù)）幾何尺寸（續(xù)） 擴(kuò)散管的擴(kuò)散角擴(kuò)散管的擴(kuò)散角2一般為一般為5o7o 出口管的直徑出口管的直徑Dz按與其相聯(lián)的除霧器要求的氣速確定按與其相聯(lián)的除霧器要求的氣速確定 L 1 1 2Converging sectionthroatDiverging sectionDTD1L 21T1122DDLctg2T2222DDLctgn壓力損失壓力損失高速氣流的動能要用于霧化和加速液滴，因而壓力損高速氣流的動能要用于霧化和加

21、速液滴，因而壓力損失大于其它濕式和干式除塵器失大于其它濕式和干式除塵器卡爾弗特等人基于氣流損失的能量全部用于在喉管內(nèi)卡爾弗特等人基于氣流損失的能量全部用于在喉管內(nèi)加速液滴的假定，發(fā)展了計算文丘里洗滌器壓力損失加速液滴的假定，發(fā)展了計算文丘里洗滌器壓力損失的數(shù)學(xué)模式的數(shù)學(xué)模式n壓力損失（續(xù)）壓力損失（續(xù)）卡爾弗特壓力損失模式：卡爾弗特壓力損失模式： 基于喉管內(nèi)氣流方向上基于喉管內(nèi)氣流方向上dx段的力平衡段的力平衡 令令x=0處（液體注入點）液滴在處（液體注入點）液滴在x方向的速度為零，方向的速度為零，積分得積分得LLgDGd()d QPvuQ2LL gDG() QPvuQn壓力損失（續(xù)）壓力損失

22、（續(xù)） 為了決定在整個喉管內(nèi)的壓力損失，假定：為了決定在整個喉管內(nèi)的壓力損失，假定：1.1.在喉管內(nèi)氣流速度為常數(shù)；在喉管內(nèi)氣流速度為常數(shù)；2.2.氣體流動為不可壓縮的絕熱過程；氣體流動為不可壓縮的絕熱過程；3.3.在任何斷面上液氣比不變；在任何斷面上液氣比不變；4.4.液滴直徑為常數(shù)；液滴直徑為常數(shù)；5.5.液滴周圍壓力是對稱的，因而可以忽略液滴周圍壓力是對稱的，因而可以忽略 根據(jù)作用在液滴上的慣性力與阻力的平衡，有：根據(jù)作用在液滴上的慣性力與阻力的平衡，有：2DDLgDDDd1()d2umvuA CtmD液滴質(zhì)量AD液滴在垂直于流動方向上的截面積CD阻力系數(shù)2DDLgDDDd1()d2um

23、vuA CtmD液滴質(zhì)量AD液滴在垂直于流動方向上的截面積CD阻力系數(shù)n壓力損失（續(xù)）壓力損失（續(xù)） 對于球形液滴得如下公式對于球形液滴得如下公式 或或 根據(jù)由多種型式文丘里洗滌器得到的實驗數(shù)據(jù)間的根據(jù)由多種型式文丘里洗滌器得到的實驗數(shù)據(jù)間的關(guān)系，海斯凱茨（關(guān)系，海斯凱茨（HeskethHesketh）提出了如下方程式：）提出了如下方程式：2LL TG() QPvQ32LTG1.03 10() QPvQ0.13320.78LgTG0.863( )()QPAvQn液滴平均直徑的估算液滴平均直徑的估算 拔山一彭澤的經(jīng)驗公式估算液滴體積拔山一彭澤的經(jīng)驗公式估算液滴體積表面積平均直徑表面積平均直徑 VT：喉管氣流速度，：喉管氣流速度，m/s ：液體表面張力，：液體表面張力，N/m ：液體的粘度，：液體的粘度，Pa s L：液體的密度，：液體的密度，kg/m3QL/QG：同單位：同單位 0.451.50.53LLDTLGL586 1010001682QdVQn除塵效率除塵效率 卡爾弗特等人作了一系列簡化后提出下式以計算文丘卡爾弗特等人作了一系列簡化后提出下式以計算文丘里洗滌器的通過率：里洗滌器的通過率： 922LPC p2