第七章-濕式除塵器.ppt

1、第七章 濕式除塵器,一、概述 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碰撞及其它作用捕集塵粒或使粒徑增大的裝置。 可以有效地除去直徑為0.120m的液態(tài)或固態(tài)粒子，亦能脫除氣態(tài)污染物。 高能和低能濕式除塵器： 低能濕式除塵器的壓力損失為0.21.5kPa，對(duì)10m以上粉塵的凈化效率可達(dá)9095%； 高能濕式除塵器的壓力損失為2.59.0kPa，凈化效率可達(dá)99.5以上。,濕式除塵器,濕式除塵器,濕式除塵器,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 旋風(fēng)洗滌器 自激噴霧洗滌器 板式洗滌器 填料洗滌器 文丘里洗滌器 機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器,濕式除塵器,主要濕式除塵裝置的

2、性能和操作范圍,濕式除塵器的優(yōu)點(diǎn)：,在耗用相同能耗時(shí)，比干式機(jī)械除塵器高。高能耗濕式除塵器清除0.1m以下粉塵粒子，仍有很高效率； 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，高比電阻粉塵及易燃易爆的含塵氣體； 在去除粉塵粒子的同時(shí)，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。,濕式除塵器的缺點(diǎn)：,排出的污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應(yīng)重復(fù)回用； 凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時(shí)，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(wèn)題； 不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體； 寒冷地區(qū)使用濕式除塵器，容易結(jié)

3、凍，應(yīng)采取防凍措施。,二、濕式除塵器的除塵機(jī)理,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(duì)塵粒的作用力大于冷面，故氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)使塵粒向著較冷的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，這種效應(yīng)叫著熱泳。 1. 慣性碰撞參數(shù)與除塵效率 簡(jiǎn)化模型： 含塵氣體與液滴相遇，在液滴前xd處開始繞過(guò)液滴流動(dòng)，慣性較大的塵粒繼續(xù)保持原來(lái)的直線運(yùn)動(dòng)。塵粒從脫離流線到慣性運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)所移動(dòng)的直線距離為粒子的停止距離xs，若xs大于粒子開始偏離流線那一點(diǎn)至液滴的距離xd，塵粒和液滴就會(huì)發(fā)生碰撞。,慣性碰撞參數(shù)與除塵效率,定義慣性碰撞參數(shù)NI：停止距離xs與液滴直徑

4、dD的比值。 對(duì)斯托克斯粒子，有： 參見教材P164,（5-92）式,up：粒子運(yùn)動(dòng)速度； uD：液滴運(yùn)動(dòng)速度； dD：液滴直徑； C：坎寧漢修正系數(shù)（參見P157）。,NI = St,慣性碰撞參數(shù)與除塵效率,除塵效率：NI值越大，粒子慣性越大，則越高。 針對(duì)勢(shì)流和粘性流，除塵效率可根據(jù)慣性碰撞參數(shù)NI進(jìn)行計(jì)算。John Stone等人的研究結(jié)果：,K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)操作條件； L液氣比，L/1000m3。,2.接觸功率與除塵效率,根據(jù)接觸功率理論得到的經(jīng)驗(yàn)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。 接觸功率理論：假定洗滌器除塵效率僅是系統(tǒng)總能耗的函數(shù)，

5、與洗滌器除塵機(jī)理無(wú)關(guān)。 接觸功率包括輸送氣體和霧化、噴淋液體所需的功率。,接觸功率與除塵效率,總能耗Et=氣流通過(guò)洗滌器時(shí)的能量損失EG+霧化噴淋液體過(guò)程中的能量消耗EL,PG：氣體壓力損失，Pa PL：液體入口壓力，Pa QL、QG： 液體和氣體流量，m3/s 注：3600Pa=1kWh/1000m3,接觸功率與除塵效率,除塵效率 其中，傳質(zhì)單元數(shù) 除塵器的特性參數(shù)（見下頁(yè)）,3.接觸功率與除塵效率,除塵器的特性參數(shù),分割粒徑與除塵效率,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。 多數(shù)慣性分離裝置的分級(jí)通過(guò)率可以表示為,da: 粒子的空氣動(dòng)力學(xué)直徑 Ae，B

6、e: 均為常數(shù) 對(duì)填充塔和篩板塔，Be=2； 離心式洗滌器，Be=0.67； 文丘里洗滌器（當(dāng)NI=0.55），Be=2,分割粒徑與除塵效率,通過(guò)率與分割粒徑的關(guān)系,dac為空氣動(dòng)力學(xué)分割直徑； da50為空氣動(dòng)力學(xué)中位直徑。,分割粒徑與除塵效率,分割直徑與壓力降的關(guān)系（分割功率關(guān)系）,三、噴霧塔洗滌器,假定： 所有液滴具有相同直徑； 液滴進(jìn)入洗滌器后立刻以終末速度沉降； 液滴在斷面上分布均勻、無(wú)聚結(jié)現(xiàn)象。,噴霧塔洗滌器,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：,ut 一液滴的終末沉降速度，m/s Vg空塔斷面氣速，m/s z氣液接觸的總塔高度，m d單個(gè)液滴的碰撞效率,噴霧塔

7、洗滌器,液滴運(yùn)動(dòng)雷諾數(shù)對(duì)單液滴捕集效率d的影響很大，根據(jù)液滴周圍為黏性流和勢(shì)流時(shí)的集塵效率，內(nèi)插得單液滴捕集效率d近似表達(dá)式：,錯(cuò)流式中，垂直方向氣速=0， ,粒子的總通過(guò)率可由下式估算：,噴霧塔洗滌器,錯(cuò)流式噴霧塔,噴霧塔洗滌器,噴霧塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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；可在除塵的同時(shí)脫除氣態(tài)污染物。 嚴(yán)格控制噴霧的過(guò)程，保證液滴大小均勻，對(duì)有效的操作是很有必要。,四、旋風(fēng)洗滌器,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(jiǎn)單的旋風(fēng)洗滌器。 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旋風(fēng)洗滌器的濕壁上，然后沿壁面沉落到器底。 在出

8、口處通常需要安裝除霧器。,旋風(fēng)水膜除塵器,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膜。 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粉塵為水膜所粘附，沿壁面流下排走。,旋風(fēng)洗滌器,旋風(fēng)洗滌器的壓力損失范圍一般為0.51.5kPa，可以下式進(jìn)行估算：,旋風(fēng)洗滌器的壓力損失，pa 噴霧系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)的壓力損失，Pa 液滴密度，kg/m3 液滴初始平均速度，m/s,旋風(fēng)洗滌器,離心洗滌器凈化dp5m的塵粒仍然有效； 耗水量L/G=0.51.5L/m3； 適用于處理煙氣量大，含塵濃度高的場(chǎng)合； 可單獨(dú)使用，也可安裝在文丘里洗滌器之后作脫水器； 由于氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使其帶水現(xiàn)象減弱； 可

9、采用比噴霧塔更細(xì)的噴嘴。,五、文丘里洗滌器,除塵器系統(tǒng)的構(gòu)成： 文丘里洗滌器 除霧器 沉淀池 加壓循環(huán)水泵 除塵過(guò)程： 文丘里除塵器： 收縮管， 喉管， 擴(kuò)散管 就其斷面形狀 圓形文丘里除塵器 矩形文丘里除塵器,文丘里洗滌器,除塵過(guò)程 含塵氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能； 在喉管入口處，氣速達(dá)到最大，一般為50180m/s； 洗滌液 （一般為水）通過(guò)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； 充分的霧化是實(shí)現(xiàn)高效除塵的基本條件。,文丘里洗滌器,通常假定 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分被逐漸加

10、速。在液滴加速過(guò)程中，由于液滴與粒子之間慣性碰撞，實(shí)現(xiàn)微細(xì)塵粒的捕集。 碰撞捕集效率隨相對(duì)速度增加而增加，因此氣流入口速度必須較高。,文丘里洗滌器,幾何尺寸 進(jìn)氣管直徑D1按與之相聯(lián)管道直徑確定 收縮管的收縮角1常取23o25o 喉管直徑DT按喉管氣速vT確定，其截面積與進(jìn)口管截面積之比的典型值為1:4 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)、對(duì)洗滌器效率和阻力的要求等因素,D2,文丘里洗滌器,幾何尺寸（續(xù)） 擴(kuò)散管的擴(kuò)散角2一般為5o7o 出口管的直徑Dz按與其相聯(lián)的除霧器要求的氣速確定,文丘里洗滌器,壓力損失 高速氣流的動(dòng)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

11、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)加速液滴的假定，發(fā)展了計(jì)算文丘里洗滌器壓力損失的數(shù)學(xué)模式,文丘里洗滌器,壓力損失（續(xù)） 卡爾弗特壓力損失模式： 基于喉管內(nèi)氣流方向上dx段的力平衡 令x=0處（液體注入點(diǎn)）液滴在x方向的速度為零，積分得,文丘里洗滌器,壓力損失（續(xù)） 為了決定在整個(gè)喉管內(nèi)的壓力損失，假定： 1.在喉管內(nèi)氣流速度為常數(shù)； 2.氣體流動(dòng)為不可壓縮的絕熱過(guò)程； 3.在任何斷面上液氣比不變； 4.液滴直徑為常數(shù)； 5.液滴周圍壓力是對(duì)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：,文丘里洗滌器,壓力損失（續(xù)） 對(duì)于球形液滴得如下公式 或 根據(jù)由多種型式文丘里洗滌器得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間的關(guān)系，海斯凱茨（Hesketh）提出了如下方程式：,文丘里洗滌器,液滴平均直徑的估算 拔山一彭澤的經(jīng)驗(yàn)公式估算液滴體積表面積平均直徑,VT：喉管氣流速度，m/s ：液體表面張力，N/m ：液體的粘度，Pa s L：液體的密度，kg/m3 QL/QG：同單位,文丘里洗滌器,除塵效率 卡爾弗特等人作了一系列簡(jiǎn)化后提出下式以計(jì)算文丘里洗滌器的通過(guò)率：,文丘里洗滌器,例題：以液氣比為1.0L/m3的速率將水噴入文丘里洗滌器的喉部，氣