第三節(jié)濕式除塵器 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?；蚴沽皆龃蟮难b置可以有效地除去直徑為0 1 20 m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 2 1 5kPa 對(duì)10 m以上粉塵的凈化效率可達(dá)90 95 高能濕式除塵器的壓力損失為2 5 9 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 1 m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)凍 應(yīng)采取防凍措施 濕式除塵器的除塵機(jī)理 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(kāi)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(xiàn)運(yùn)動(dòng) 塵粒從脫離流線(xiàn)到慣性運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)所移動(dòng)的直線(xiàn)距離為粒子的停止距離xs 若xs大于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dD的比值對(duì)斯托克斯粒子 up 粒子運(yùn)動(dòng)速度uD 液滴運(yùn)動(dòng)速度dD 液滴直徑 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 II越高對(duì)于勢(shì)流和粘性流 II f NI 有理論解 一般情況下 JohnStone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 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) 與洗滌器除塵機(jī)理無(wú)關(guān) 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 PaPL 液體入口壓力 PaQL QG 液體和氣體流量 m3 s 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(jiàn)下頁(yè) 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 Be 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 5 5 Be 2 分割粒徑與除塵效率 通過(guò)率與分割粒徑的關(guān)系 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 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 sVG 空塔斷面氣速 m sz 氣液接觸的總塔高度 m d 單個(gè)液滴的碰撞效率 噴霧塔洗滌器 單液滴捕集效率 d可用下式表示 對(duì)于Stokes粒子 紊流過(guò)渡區(qū) 牛頓區(qū) 錯(cuò)流式中 垂直方向氣速 0 所以 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 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 5 1 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dp 5 m的塵粒仍然有效耗水量L G 0 5 1 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)象減弱可采用比噴霧塔更細(xì)的噴嘴 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50 180m 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 氣速 液滴速度和捕集效率 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)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分被逐漸加速 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23o 25o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 4vT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5o 7o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) 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?chē)鷫毫κ菍?duì)稱(chēng)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 文丘里洗滌器 壓力損失 續(xù) 對(duì)于球形液滴因?yàn)?所以 文丘里洗滌器 壓力損失 續(xù) 積分得或根據(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)公式估算液滴體積一表面積平均直徑 VT 喉管氣流速度 m s 液體表面張力 N m 液體的粘度 Pas L 液體的密度 kg m3QL 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 文丘里洗滌器性能氣流速度 液氣比之間的關(guān)系 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 氣體流速為122m s 密度和