第06章 顆粒物污染控制技術3

1、3 3濕式除塵器濕式除塵器 ( (Scrubber)Scrubber)一、概述一、概述二、二、濕式除塵器的除塵機理濕式除塵器的除塵機理三、噴淋塔洗滌器三、噴淋塔洗滌器四、旋風洗滌器四、旋風洗滌器五、文丘里洗滌器五、文丘里洗滌器教學重點：教學重點：碰撞參數(shù)；濕式除塵器的常見類型；文丘里洗滌器。教學難點教學難點：文丘里洗滌器的組成、原理n使含塵使含塵氣體氣體與與液體液體 （一般為水）密切接觸，利用水滴和（一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的塵粒的慣性碰撞慣性碰撞及其它作用及其它作用捕集塵粒捕集塵?；蚴够蚴沽皆龃罅皆龃蟮难b的裝置置 n可以有效地除去直徑為可以有效地除去直徑為0.10.120m20

2、m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除塵機理除塵機理：液體介質與塵粒間的液體介質與塵粒間的慣性碰撞和攔截慣性碰撞和攔截；微細塵粒與液滴間的微細塵粒與液滴間的擴散接觸擴散接觸；加濕的塵粒相互；加濕的塵粒相互凝并凝并；飽和態(tài)高溫煙氣降溫時，以塵粒為飽和態(tài)高溫煙氣降溫時，以塵粒為凝結核凝結凝結核凝結n按能耗分為：高能和低能濕式除塵器按能耗分為：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以上粉以上粉塵的凈化效率可達塵的凈化效率可達9095%，包括噴霧塔、旋風洗滌器包括噴霧塔、旋風洗滌器 高能濕式除塵

3、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，凈化效率可達99.5以上，以上，如文丘里洗滌器如文丘里洗滌器旋風噴淋塔噴淋塔板式塔板式塔填料塔填料塔洗滌塔 文丘里洗滌除塵器 旋風水膜除塵旋風水膜除塵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洗滌器旋風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噴霧洗滌器機械誘導噴霧洗滌器 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

4、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旋風洗滌器旋風洗滌器15450.51.5120015001.0轉筒洗滌器轉筒洗滌器（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在耗用相同能耗時，在耗用相同能耗時， 比干式機械除塵器高比干式機械除塵器高。高能耗濕式除塵。高能耗濕式除塵器清除器清除0.10.1 m 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 可與可與靜電

5、除塵器靜電除塵器和和布袋除塵器布袋除塵器相比，而且還可適用于它們不相比，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。污染物。既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用排排出的出的污水污泥需要處理污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應重復回用，澄清的洗滌水應重復回用凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時，洗滌水具有一定程度凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污

6、染物時，洗滌水具有一定程度的的腐蝕性腐蝕性，因此要特別注意設備和管道腐蝕問題，因此要特別注意設備和管道腐蝕問題不適用于凈化含有不適用于凈化含有憎水憎水性和性和水硬性水硬性粉塵的氣體粉塵的氣體寒冷地區(qū)使用濕式除塵器，容易結凍，應采取防凍措施寒冷地區(qū)使用濕式除塵器，容易結凍，應采取防凍措施 濕式除塵機理涉及各種機理中的一種或幾種。主要是慣性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、粘附、擴散漂移和熱漂移、凝聚等作用碰撞、擴散效應、粘附、擴散漂移和熱漂移、凝聚等作用。1.1.慣性碰撞慣性碰撞慣性碰撞是濕式除塵的一個主要機理。現(xiàn)討論塵粒、液滴和氣流性質對碰撞的影響問題，為簡化，

7、現(xiàn)考慮下述模型：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束時所移動的直線距離為粒子的停止流線到慣性運動結束時所移動的直線距離為粒子的停止距離距離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n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阻力。體對它的阻力。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

8、滴捕集的可能性越大。如圖a；當塵粒與液滴碰撞時，塵粒若能被該液體潤濕，則進入液體內部（b）；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d0的面積范圍內將與液滴碰撞(c)；通常把氣流中又可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t，塵粒軌跡氣體流線曲率半徑圖（圖（a a）圖（圖（b b）圖（圖（c）圖（圖（d）20Ltdd從捕集角度來看，希望從捕集角度來看，希望t接近于接近于1 n定義：定義：塵粒從脫離流線到慣性運動結束時所移動的直線距塵粒從脫離流線到慣性運動結束時所移動的直線距離稱為粒子的停止距離離稱為粒子的停止距離x xs s; x; xd d為原始

9、距離，即氣流改變方為原始距離，即氣流改變方向時，液滴距塵粒的距離。若向時，液滴距塵粒的距離。若xsxdxsxd時發(fā)生碰撞時發(fā)生碰撞, , 一般用一般用碰撞參數(shù)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提下，在上述簡化模型的前提下，現(xiàn)以液滴直徑現(xiàn)以液滴直徑d dD D代替代替x xd d( (液滴直徑液滴直徑d dD D大，流線拐彎處的距離大，流線拐彎處的距離越大，越大，xdxd越大越大) )。n并用慣性碰撞數(shù)并用慣性碰撞數(shù)NiNi來表示碰撞參數(shù)來表示碰撞參數(shù)的大小。將的大小

10、。將xsxs與與dD(dD(液滴直徑液滴直徑) )的比值稱為的比值稱為碰撞數(shù)碰撞數(shù)NiNi。塵粒與液滴間的碰撞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。率，即塵粒從氣流中除去的效率與此碰撞數(shù)有關。n(1)(1)根據(jù)粉塵受力情況推導碰撞數(shù)根據(jù)粉塵受力情況推導碰撞數(shù)NiNin推導過程如下推導過程如下: :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 I和阻力和阻力f fd d。n nF FI I=f=fd d時經過積分得時經過積分得xsxsn nV Vp0p0相對速度相對速度，即，即塵粒相對于液滴的速度塵粒相對于液滴的速度；dtdVmFIp

11、dVf31820pppsdVXn ndD液滴直徑。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，增大，Ni增大，則效率增大。增大，則效率增大。ndD：dD增大，增大，Ni減小，則效率減小。減小，則效率減小。DpppIddVN1820pDpVVV0DpIdVN0VD-液滴的速度VP-在流動方向上粒子的速度但太小，相對速度會變得太小相對速度會變得太小，粉塵跟液滴碰撞不上粉塵跟液滴碰撞不上。一般dD100m(據(jù)stokes公式可推算出來)n對對Stocks粒子的除塵效率有：粒子的除塵效率有： Vp在流動方向上粒子的速度，在流動方向上粒子的速度，m/s； VL液滴的速度，液滴的

12、速度，m/s； C肯爾漢校正系數(shù)，肯爾漢校正系數(shù)，5m的粒子必須考慮修正。的粒子必須考慮修正。LLpppLsidcVVddxN182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2pppDstIDD()9duu CxSNdd由上式可見，當塵粒直徑和密度確定以后，由上式可見，當塵粒直徑和密度確定以后，碰撞參數(shù)碰撞參數(shù)N NI I與與粒子和液滴之間的相對速度成正比粒子和液滴之間的相對速度成正比，而與，而與液滴直徑成反比液滴直徑成反比。所以對于給定的煙氣系統(tǒng)，要提高所以對于給定的煙氣系統(tǒng)，要提高NI值，必須提高值，必須提高氣液相氣液相對運動速度和減小液滴直

13、徑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基本上是圍繞這兩個目前，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。但因素發(fā)展起來的。但液滴直徑液滴直徑并非并非愈小愈好愈小愈好，直徑過小，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。氣體的粘度越大則效率愈低。體的粘度越大則效率愈低。2 除塵效率：根據(jù)碰撞參數(shù)的物理意義可知，除塵效率：根據(jù)碰撞參數(shù)的物理意義可知，N NI I值越大，粒值越大，粒子慣性越大，則子慣性越大，則 II II越高越高 對于勢流和粘性流，對于勢流和粘性流， II II = =f f(

14、 (N NI I) )有理論解，一般情況下，有理論解，一般情況下，John StoneJohn Stone等人的研究結果等人的研究結果 K關聯(lián)系數(shù)，其值取決于設關聯(lián)系數(shù)，其值取決于設備幾何結構和系統(tǒng)操作條件備幾何結構和系統(tǒng)操作條件L液氣比，液氣比，L/1000m3 I1exp()KLN 對各種粒徑粒子除塵效率最高對各種粒徑粒子除塵效率最高的液滴直徑的液滴直徑范圍范圍是是0.50.5l.0mml.0mm。尤以尤以0.8mm0.8mm左右為最佳。左右為最佳。根據(jù)慣性碰撞和攔截機理，減小水滴直徑根據(jù)慣性碰撞和攔截機理，減小水滴直徑D DL L將使慣性碰將使慣性碰撞與攔截作用增強，但撞與攔截作用增強，

15、但D DL L過小時，水滴的自由沉降速度過小時，水滴的自由沉降速度緩慢，甚至被氣流托起或帶走，相對速度大大降低，碰撞緩慢，甚至被氣流托起或帶走，相對速度大大降低，碰撞參數(shù)參數(shù)S St t反而減小，效率降低。因此存在一個最佳水滴直徑反而減小，效率降低。因此存在一個最佳水滴直徑范圍。范圍。2.2.擴散效應、粘附、擴散漂移和熱漂移擴散效應、粘附、擴散漂移和熱漂移sVD4-為液滴周圍氣膜的有效厚度。 D-為擴散系數(shù)。Vs= VpVLVp在流動方向上粒子的速度，m/s；VL液滴的速度，m/s；擴散幾率：擴散幾率：若氣流中含有飽和蒸汽，當其與較冷液滴接觸時，飽和蒸若氣流中含有飽和蒸汽，當其與較冷液滴接觸時

16、，飽和蒸汽會在較冷的液滴表面上凝結，形成一個向液滴運動的附汽會在較冷的液滴表面上凝結，形成一個向液滴運動的附加氣流，這就是加氣流，這就是所謂的熱漂移和擴散漂移所謂的熱漂移和擴散漂移，這種氣流促使，這種氣流促使較小塵粒向液滴移動，并較小塵粒向液滴移動，并沉積在液滴表面而被捕集沉積在液滴表面而被捕集。排煙中常含有水蒸汽、氣態(tài)有機物等。隨著溫度降低，排煙中常含有水蒸汽、氣態(tài)有機物等。隨著溫度降低，這些凝結成分就會被吸附在粉塵表面，使塵粒彼此凝聚這些凝結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粒子，易于被液滴捕集。成較大的二次粒子，易于被液滴捕集。3.凝聚作用凝聚作用氣液界面及除塵器的型式

17、氣液界面及除塵器的型式 用液體來洗滌和捕集氣體中微粒，大體要在用液體來洗滌和捕集氣體中微粒，大體要在四種氣四種氣液交液交界面上界面上進行。即進行。即氣泡表面氣泡表面、液體噴射表面液體噴射表面、液膜表面液膜表面以及以及液滴表面液滴表面。1 1氣泡表面氣泡表面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，主要使氣體，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。氣流中的塵粒主要在氣泡區(qū)被捕集。泡沫除塵器（板式塔）泡沫除塵器（板式塔） 濺沫區(qū) 運動的氣泡區(qū) 鼓泡區(qū) 氣液界面及除

18、塵器的型式氣液界面及除塵器的型式 2.液體射流表面液體射流表面 噴出的射流經一定距離后破碎為直徑分布范圍很廣的噴出的射流經一定距離后破碎為直徑分布范圍很廣的液滴液滴群群。氣體和液體發(fā)生強烈混合氣體和液體發(fā)生強烈混合，常見的除塵器是引射式文，常見的除塵器是引射式文丘里洗滌器，由于丘里洗滌器，由于塵粒和液滴相對速度較小塵粒和液滴相對速度較小，故此裝置的，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，氣體不需引風設備。引風設備。 氣液界面及除塵器的型式氣液界面及除塵器的型式 3 3液膜液膜液體依靠其流動性，潤濕性在固體表面鋪展開來，即形成液膜，

19、如洗滌塔，內裝裝填料，在填料表面形成液膜。4 4液滴液滴靠機械力、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。n根據(jù)接觸功率理論得到的經驗公式，能夠較好地關根據(jù)接觸功率理論得到的經驗公式，能夠較好地關聯(lián)濕式除塵器聯(lián)濕式除塵器壓力損失壓力損失和和除塵效率除塵效率之間的關系，已之間的關系，已被工業(yè)界廣泛接受被工業(yè)界廣泛接受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耗的函數(shù)，與洗滌器除塵機理無關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+ +霧霧化噴淋液體過

20、程中的能量消耗化噴淋液體過程中的能量消耗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/s3LtGLGLG1()(kWh/1000m3600氣體）QEEEPPQ除塵效率除塵效率 為了關聯(lián)接觸功率與除塵效率，常以傳質單元為了關聯(lián)接觸功率與除塵效率，常以傳質單元數(shù)數(shù)NtNt表示后者，根據(jù)傳質定義：表示后者，根據(jù)傳質定義：n對于給定的洗滌器和顆粒物，對于給定的洗滌器和顆粒物，傳質單元數(shù)傳質單元數(shù)與與接觸功率接觸功率之間有明確的關聯(lián)。對于一系列洗滌器的研究表明，之間有明確的關聯(lián)。對于一系列洗滌器的研究表

21、明，在在雙對數(shù)坐標系雙對數(shù)坐標系內傳質單元數(shù)與內傳質單元數(shù)與總能量消耗總能量消耗的關系為的關系為一直線：一直線：n n 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轉爐粉塵轉爐粉塵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鼓風爐粉塵鼓風爐粉塵0.9550.89109石灰窯粉塵石灰窯粉塵3.56

22、71.052910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肥皂生產排出的霧肥皂生產排出的霧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預測洗滌除塵器性能的另一個方法是預測洗滌除塵器性能的另一個方法是分割粒徑法分割粒徑法n分割粒徑法分割粒徑法：基于：基于分割粒徑分割粒徑能全面表示從氣流中分離能全面表示從氣流中分離粒子的粒子

23、的難易程度難易程度和和洗滌器的性能洗滌器的性能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: 粒子的空氣動力學直徑粒子的空氣動力學直徑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（當文丘里洗滌器（當NI=0.55），），Be=2eea1 exp()BiiPAd對于多種形式的對數(shù)正態(tài)分布，求解上述方程，結果如對于多種形式的對數(shù)正態(tài)分布，求解上述方程，結果如6-43，以以Beln（g）為參數(shù)，給出了總通過率）為參數(shù)，給出了總通過率Pt隨隨 的變的變化（化（dac:

24、 洗滌器的空氣動力學直徑；洗滌器的空氣動力學直徑；dg: 粒子的幾何平均直徑；空氣動粒子的幾何平均直徑；空氣動力學中位直徑力學中位直徑）n6-44為為Be=2時以時以g為參數(shù)時結果為參數(shù)時結果eBaacdd)(50n分割直徑與壓力降的關系（分割功率關系）分割直徑與壓力降的關系（分割功率關系）篩板塔孔徑為0.2 cm，泡沫密度為0.4填料塔采用直徑為2.5 cm環(huán)形或鞍形填料。假定已知洗滌器操作壓力損失，就可以根據(jù)該圖預估洗滌器的性能 是濕式除塵器中最簡單的一種。是濕式除塵器中最簡單的一種。 噴霧塔洗滌器的工作原理：噴霧塔洗滌器的工作原理：含塵氣流向上運動含塵氣流向上運動，液滴由噴嘴噴，液滴由噴

25、嘴噴出出向下運動向下運動，粉塵顆粒與液滴之間通過，粉塵顆粒與液滴之間通過慣性碰撞慣性碰撞、接觸阻留接觸阻留、粉、粉塵因塵因加濕而凝聚加濕而凝聚等作用機等作用機 較大的塵粒被液滴捕集。當氣體流速較大的塵粒被液滴捕集。當氣體流速較小時，夾帶了顆粒的液滴因重力作用而沉于塔底，凈化后的氣較小時，夾帶了顆粒的液滴因重力作用而沉于塔底，凈化后的氣體通過脫水器去除夾帶的細小液滴由頂部排出。體通過脫水器去除夾帶的細小液滴由頂部排出。 霧塔洗滌器的基本構造霧塔洗滌器的基本構造 根據(jù)噴霧塔洗滌器內截面的形狀，可分為根據(jù)噴霧塔洗滌器內截面的形狀，可分為圓形圓形和和方形方形兩種；按兩種；按其內的氣液流動方向其內的氣液

26、流動方向 份為份為順流、逆流和錯流順流、逆流和錯流三種型式。三種型式。噴霧塔洗滌器的特點與使用場合噴霧塔洗滌器的特點與使用場合 噴塔洗滌器的主要特點是結構簡單、壓力損失小，一般噴塔洗滌器的主要特點是結構簡單、壓力損失小，一般為為 250250500Pa500Pa，操作方便，運行穩(wěn)定。，操作方便，運行穩(wěn)定。 噴霧塔洗滌器適用于噴霧塔洗滌器適用于捕集粒徑較大的顆粒捕集粒徑較大的顆粒，當氣體需要除塵、，當氣體需要除塵、降溫或除塵兼有去除其他有害氣體時，往往與高效除少器（如文降溫或除塵兼有去除其他有害氣體時，往往與高效除少器（如文丘里除塵器）串聯(lián)使用。丘里除塵器）串聯(lián)使用。 噴霧塔洗滌器的除塵效率取決

27、噴霧塔洗滌器的除塵效率取決于液滴大小、顆粒空氣動力學于液滴大小、顆粒空氣動力學直徑、液氣流量比以及氣體性質直徑、液氣流量比以及氣體性質n為了預估為了預估噴霧塔的除塵效率，噴霧塔的除塵效率，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入洗滌器后立刻以終液滴進入洗滌器后立刻以終末速度沉降末速度沉降液滴在斷面上分布均勻、無液滴在斷面上分布均勻、無聚結現(xiàn)象聚結現(xiàn)象含塵氣體清潔氣體循環(huán)水含塵水n則則立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集粉塵的效率可以用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估下式預估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/s

28、z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LtdGDtg31exp2() 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， 湍流過渡區(qū)，湍流過渡區(qū)， 牛頓區(qū)，牛頓區(qū)， 2tdt()0.7SSsDPDtIDDD2()2xuuuSNddd2tDDdDiudd()正比tDDdDiudd不隨變化0 5tDDdD1iudd./()反比慣性碰撞參慣性碰撞參數(shù)數(shù)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

29、 d液體從塔頂噴液體從塔頂噴淋，含塵氣體淋，含塵氣體水平通過水平通過n噴霧塔結構簡單、壓力損失小，操作穩(wěn)定，經常與高效噴霧塔結構簡單、壓力損失小，操作穩(wěn)定，經常與高效洗滌器聯(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嚴格控制噴霧的過程，保證液滴嚴格控制噴霧的過程，保證液滴大小均勻大小均勻，對有效的操，對有效的操作是很有必要作是很有必要n干式旋風分離器內部以干式旋風分離器內部以環(huán)形方式環(huán)形方式安裝一排噴嘴安裝一排噴嘴，就構成一種最簡，就構成一種最簡單的旋風洗滌器單的旋風洗滌器n噴霧作用發(fā)生噴霧作用發(fā)生在外渦旋區(qū)在外渦旋區(qū)，并，并捕捕集塵粒集塵粒，攜帶塵粒的液滴被甩向，攜帶塵粒的液滴被甩向

30、旋風洗滌器的濕壁上，然后沿壁旋風洗滌器的濕壁上，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在出口處通常需要安裝除霧器除霧器n噴霧沿噴霧沿切向噴向筒壁切向噴向筒壁，使壁面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入，旋含塵氣流由筒體下部導入，旋轉上升，靠離心力甩向壁面的轉上升，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走 n旋風洗滌器的壓力損失范圍一般為旋風洗滌器的壓力損失范圍一般為0.50.51.5kPa1.5kPa，可以，可以下式進行估算下式進行估算 2L0LDG QPPuQ旋風洗滌器的壓力損失，旋風

31、洗滌器的壓力損失，pa噴霧系統(tǒng)關閉時的壓力損失，噴霧系統(tǒng)關閉時的壓力損失，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d dp p5m5m的塵粒仍然有效的塵粒仍然有效n耗水量耗水量L L/ /GG=0.5=0.51.5L/m1.5L/m3 3n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可單獨使用，也可安裝在文丘里洗滌器之后作脫水器脫水器n由于氣流的旋轉運動，使其帶水現(xiàn)象減弱由于氣流的旋轉運動，使其帶水現(xiàn)象減弱n可采用比噴霧塔更細的噴嘴可采用比噴霧塔更

32、細的噴嘴n文丘里洗滌器又稱文丘里文丘里洗滌器又稱文丘里管除塵器。由管除塵器。由文丘里管凝文丘里管凝聚器聚器和和除霧器除霧器組成。除塵組成。除塵過程可分為過程可分為霧化、凝聚和霧化、凝聚和除霧除霧等三個階段，前二階等三個階段，前二階段在段在文丘里管文丘里管內進行，后內進行，后一階段在一階段在除霧器除霧器內完成。內完成。文氏管是一種投資省、效文氏管是一種投資省、效率高的濕法凈化設備。根率高的濕法凈化設備。根據(jù)文氏管喉管供液方式的據(jù)文氏管喉管供液方式的不同，可分為外不同，可分為外噴文氏管噴文氏管和和內噴文氏管內噴文氏管。1 1循環(huán)泵；循環(huán)泵；2 2文氏管；文氏管；3 3調節(jié)板調節(jié)板4 4分離器；分離

33、器；5 5沉淀池沉淀池 結構型式結構型式按形狀分：按形狀分：矩形矩形和和圓形圓形；按喉管構造分：有喉口部分無調節(jié)裝置的按喉管構造分：有喉口部分無調節(jié)裝置的定徑文氏定徑文氏管管和喉頭裝有調節(jié)裝置的和喉頭裝有調節(jié)裝置的調徑文氏管調徑文氏管；按水霧化方式分：有按水霧化方式分：有預霧化預霧化和和不預霧化不預霧化兩種；兩種；按供水方式分：有按供水方式分：有徑向內噴徑向內噴，徑內外噴徑內外噴、軸向噴霧軸向噴霧和和溢流供水溢流供水。 確定文氏管幾何尺寸的基本原則是確定文氏管幾何尺寸的基本原則是保證凈化效率和保證凈化效率和減小流體阻力減小流體阻力。尺寸包括收縮管、喉管和擴散管的。尺寸包括收縮管、喉管和擴散管的

34、直徑和長度，及收縮管和擴散管的擴張角等。直徑和長度，及收縮管和擴散管的擴張角等。(a)-(c)(a)-(c)圓形定徑；圓形定徑；(d)(d)矩形定徑；矩形定徑；(e)(f(e)(f）重砣式定徑）重砣式定徑( (倒裝和正裝倒裝和正裝) )；(g)-( j)(g)-( j)矩形調徑（翼板式、滑塊式、米粒式）矩形調徑（翼板式、滑塊式、米粒式）n除塵過程除塵過程 含塵氣體由進氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的含塵氣體由進氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸轉變?yōu)閯幽軌毫δ苤饾u轉變?yōu)閯幽?在喉管入口處，氣速達到最大，一般為在喉管入口處，氣速達到最大，一般為50180m/s 洗滌液洗滌液

35、（一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進入，（一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進入，液滴被高速氣流霧化和加速液滴被高速氣流霧化和加速 充分的霧化充分的霧化是實現(xiàn)高效除塵的基本條件是實現(xiàn)高效除塵的基本條件 n通常假定通常假定微細塵粒以微細塵粒以氣流相同的速度氣流相同的速度進人喉管進人喉管洗滌液滴的洗滌液滴的軸向初速度為零軸向初速度為零，由于氣流曳力在喉管部，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。在液滴加速過程中，由于液滴與粒子之間慣性碰撞，實現(xiàn)微細塵粒的捕集之間慣性碰撞，實現(xiàn)微細塵粒的捕集n碰撞捕集效率隨相對速度增加而增加，因此氣流入口速碰撞捕集

36、效率隨相對速度增加而增加，因此氣流入口速度必須較高度必須較高 。n在擴散管中，氣流速度減小和壓力回升，使以顆粒為凝在擴散管中，氣流速度減小和壓力回升，使以顆粒為凝結核的結核的凝聚速度加快凝聚速度加快，形成直徑較大的含塵液滴，以便，形成直徑較大的含塵液滴，以便于被低能洗滌器或除霧器捕集下來。于被低能洗滌器或除霧器捕集下來。n幾何尺寸幾何尺寸進氣管直徑進氣管直徑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，其截面積與進口管確定，其截面積與進口管截面積之比的典型值為截面積之比的典型值為1

37、：4v vT的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學性質、對洗滌器效率和阻力的要求等因素性質、對洗滌器效率和阻力的要求等因素D2L 1 1 2Converging sectionthroatDiverging sectionDTD1L 2n文丘里洗滌器設計計算的內容為文丘里管收縮管、喉管文丘里洗滌器設計計算的內容為文丘里管收縮管、喉管和擴散管的直徑和長度，以及收縮管和擴散管的張角等主和擴散管的直徑和長度，以及收縮管和擴散管的張角等主要尺寸的確定。要尺寸的確定。n（1）文氏管進、出口管和喉管的管徑或高度寬度計算 vQD0188. 0vQAh0235.

38、00204. 00 . 25 . 1vQAb0118. 00136. 0)0 . 25 . 1 (矩形截面圓形截面進口管管徑一般按與之相連的管道大小確定，進口管管徑一般按與之相連的管道大小確定，v1一般取一般取1622m/s。出。出口管管徑一般按其后相連的脫水器要求的氣速確定，口管管徑一般按其后相連的脫水器要求的氣速確定，v2一般為一般為1822m/s。喉管直徑喉管直徑DT按喉管內氣流速度按喉管內氣流速度vT確定，在除塵中，一般確定，在除塵中，一般vT=40120m/s；凈化亞微米的塵粒，凈化亞微米的塵粒，vT=90120 m/s，甚至，甚至150m/s；凈化較粗塵粒時，；凈化較粗塵粒時，vT

39、=6090 m/s。用于降溫及除塵效率要求不高時，。用于降溫及除塵效率要求不高時，vT取取4060m/s。在氣。在氣體吸收中，體吸收中，vT一般取一般取2023m/s。對于處理氣體量大的臥式矩形文丘里洗滌。對于處理氣體量大的臥式矩形文丘里洗滌器，其喉管寬度不應大于器，其喉管寬度不應大于600mm，而喉管的高度，而喉管的高度hT不受限制。不受限制。n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 sectionthroatDiverg

40、ing sectionDTD1L 21T1122DDLctg2T2222DDLctg收縮管的長度：收縮管的長度：擴張管的長度：擴張管的長度：通常取12330度。當文丘里洗滌器用于氣體降溫時，取1 2325度；用于除塵時，取12328度，最大可達30度。 擴張管的擴張角2的取值一般與v2有關。v2越大，2越??；反之亦然。一般取2 =67。矩形文丘里收縮管和擴張管的長度矩形文丘里收縮管和擴張管的長度 22111ctghhLTh22111ctgbbLTb取較大值收縮管的長度：收縮管的長度：擴張管的長度：擴張管的長度：22222ctghhLTh22222ctgbbLTb取較大值n（3）喉管長度喉管長度

41、 n 喉管長度取喉管長度取=(0.81.5)（為喉管的當量直徑）。（為喉管的當量直徑）。n 喉管截面為矩形時，喉管的當量直徑按下式計算喉管截面為矩形時，喉管的當量直徑按下式計算n d0T4AT/q n 式中，式中，AT為喉管的截面積（為喉管的截面積（m2），），n q為喉管的周長（為喉管的周長（m）。）。n 通常喉管長度為通常喉管長度為200350mm，最長不超過，最長不超過500mm。 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，一般控制的水氣比為0.5-1l/m3。 n壓力損失壓力損失高速氣流的動能要用于高速氣流的動能要用于霧化和加速液滴霧化和加速液滴，

42、因而壓力損，因而壓力損失失大于大于其它濕式和干式除塵器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卡爾弗特等人基于氣流損失的能量全部用于在喉管內加速液滴的假定，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)學模式的數(shù)學模式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： 基于喉管內氣流方向上基于喉管內氣流方向上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

43、（續(xù)） 假定：假定：1.1.在喉管內氣流速度為常數(shù)；在喉管內氣流速度為常數(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

44、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)間的關系，海斯凱茨（關系，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 拔山一彭澤的經驗公式估算液滴體積一表面積平均直徑拔山一彭澤的經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，