顆粒物污染控制技術(shù)之3

1、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（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?；蚴沽皆龃蟮难b置慣性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，亦能脫的液態(tài)或固態(tài)粒子，亦能脫除氣態(tài)污染物除氣態(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以上粉塵的凈以上粉塵的凈化效率可達(dá)化效率可達(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2.59.0kPa，凈化效率可達(dá)，

2、凈化效率可達(dá)99.5以以上上n根據(jù)濕式除塵器的凈化機理，大致分為根據(jù)濕式除塵器的凈化機理，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械誘導(dǎo)噴霧洗滌器機械誘導(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15450.51.5120015001.

3、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， 比干式機械除塵器高。高能耗濕式除塵比干式機械除塵器高。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，能勝任的條件，如能夠處理高溫，高濕氣流，高比電阻粉塵，及易燃

4、易爆的含塵氣體及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

5、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 n慣性碰撞參數(shù)與除塵效率慣性碰撞參數(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，處開始繞過液滴流動，慣性較大的塵粒繼續(xù)保持原來的直線運動。塵粒從脫離流慣性較大的塵粒繼續(xù)保持原來的直線運動。塵粒從脫離流線到慣性運動結(jié)束時所移動的直線距離為粒子的停止距離線到慣性運動結(jié)束時所移動的直線距離為粒子的停止距離xs，若，若xs大于大于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

6、徑與液滴直徑dD的比值的比值 對斯托克斯粒子對斯托克斯粒子up：粒子運動速度：粒子運動速度uD：液滴運動速度：液滴運動速度dD：液滴直徑：液滴直徑 2pppDstIDD()9duu CxSNdd 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II越高越高 對于勢流和粘性流，對于勢流和粘性流，II = =f f( (NI)有理論解，一般情況下，有理論解，一般情況下，John Stone等人的研究結(jié)果等人的研究結(jié)果 K 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 L液氣比，液氣比，L/1000mL/1000m3 3 I

7、1exp()KLNn根據(jù)接觸功率理論得到的經(jīng)驗公式，能夠較好地關(guān)根據(jù)接觸功率理論得到的經(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)系聯(lián)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：假定洗滌器除塵效率僅是系統(tǒng)總能耗的函數(shù)，與洗滌器除塵機理無關(guān)耗的函數(shù)，與洗滌器除塵機理無關(guān)n總能耗總能耗E Et t: :氣流通過洗滌器時的能量損失氣流通過洗滌器時的能量損失E EG G+ +霧化噴淋液體霧化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,Q

8、G: 液體和氣體流量，液體和氣體流量，m3/s3LtGLGLG1()(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、 粉塵和塵源類型粉塵和塵源類型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

9、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

10、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n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

11、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n則立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集粉塵的效率可以用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)估下式預(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單液滴捕集效率單液滴捕集效率d d可用下式表示可用下式表示對于對于Stokes 粒子，粒子， 紊流過渡區(qū)，紊流過渡區(qū)， 牛頓區(qū)，牛頓區(qū)， 2tdt()0.7SSsD

12、PDtIDDD2()2xuuuSNddd2tDDdDiudd()正比tDDdDiudd不隨變化0 5tDDdD1iudd./()反比錯流式中，垂直方向氣速錯流式中，垂直方向氣速=0=0， , ,所以所以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)常與高效噴霧塔結(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洗滌器聯(lián)用捕集粒徑較大的粉塵n嚴(yán)格控制噴霧的過程，保證液滴大小均勻，對有效的操嚴(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)

13、部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴，就構(gòu)成一種最簡安裝一排噴嘴，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

14、附，沿壁面流下排走下排走 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/m3n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

15、安裝在文丘里洗滌器之后作脫水器n由于氣流的旋轉(zhuǎn)運動，使其帶水現(xiàn)象減弱由于氣流的旋轉(zhuǎn)運動，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， 擴散管擴散管 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，氣流的壓力能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽軌毫?/p>

16、能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?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 氣速、液滴速度和捕集效率氣速、液滴速度和捕集效率n通常假定通常假定微細(xì)塵粒以氣流相同的速度進(jìn)人喉管微細(xì)塵粒以氣流相同的速度進(jìn)人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

17、被逐漸加速。在液滴加速過程中，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)氣管直徑進(jìn)氣管直徑D D1 1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D 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1：4v vT的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學(xué)性質(zhì)、的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗

18、滌液的物理化學(xué)性質(zhì)、對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)） 擴散管的擴散角擴散管的擴散角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

19、流的動能要用于霧化和加速液滴，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)）卡爾弗壓力損失模式：卡爾弗壓力損失模式： 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LL gDGd()d QPvuQ2LL gDG() QPvuQn壓

20、力損失（續(xù)）壓力損失（續(xù)） 假定：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根據(jù)作用在液滴上的慣性力與阻力的平衡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()d2umvuA CtmD液滴質(zhì)量AD液滴在垂直于流動方向上的截面

21、積CD阻力系數(shù)n壓力損失（續(xù)）壓力損失（續(xù)） 對于球形液滴對于球形液滴 因為因為 ，所以，所以gD2DgDLD3d()d4CuvutdDDDdddduuutxgD2DgDLDD3d()d4Cuvuxd un壓力損失（續(xù)）壓力損失（續(xù)） 積分得積分得 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

22、 拔山一彭澤的經(jīng)驗公式估算液滴體積一表面積平均直徑拔山一彭澤的經(jīng)驗公式估算液滴體積一表面積平均直徑 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 922LPCp2g6.1 10exp()C d fPP 和和分別為洗滌液和粉塵的密度，分別為洗滌液和粉塵的密度，g/cm3；氣體粘度，氣體粘度，101Pa.s；文丘里洗滌器壓力損失，文丘里洗滌器壓力損失，cmH2O。粉塵粒徑，粉塵粒徑，m