第六章 除尘装置(湿式、过滤).ppt

第三节湿式除尘器wetseparator一、概述conspectus湿式除尘器是使含尘气体与液体密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使粒径增大的装置。湿式除尘器可将直径为0.1~20μm的粒子除去。具有结构简单、造价低、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点，能够处理高温、高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低。采用湿式除尘器要特别注意设备和管道腐蚀以及污水和污泥的处理等问题。如果设备安装在室外，还必须考虑在冬天设备可能冻结的问题。在工程上使用的湿式除尘器型式很多。总体上可分为低能和高能两类。低能湿式除尘器的压力损失为0.2~1.5kPa，包括喷雾塔和旋风洗涤器等，在一般运行条件下的耗水量（液气比）为0.5~3.0L/m3，对10μm以上颗粒的净化效率可达90%-95%，高能湿式除尘器的压力损失为2.5~9.0kPa，净化效率可达99.5%以上，如文丘里洗涤器等。根据湿式除尘器的净化机理，可以将其大致分成七类；①重力喷雾洗涤器；②旋风洗涤器；③自激喷雾洗涤器；④板式洗涤器；⑤填料洗涤器；⑥文丘里洗涤器；⑦机械诱导喷雾洗涤器。二、湿式除尘器的除尘机理Removaldusttheoryofwetseparator1、惯性碰撞参数和除尘效率在湿式除尘设备中可以采用第五章讨论的几种或全部的除尘机理，但任何此类装置的除尘机理主要是液滴和颗粒之间的惯性碰撞和拦截作用。因此，讨论颗粒、液滴和气流性质对碰撞的影响成为一个重要问题。含尘气体在运动中与液滴相遇，在液滴前xd处气流开始改变方向，绕过液滴流动，而惯性较大的颗粒将继续保持其原来直线运动的趋势。颗粒运动主要受两个力支配，即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。定义颗粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离xs，若xs大于粒子开始偏离流线那一点至液滴的距离xd，颗粒和液滴就会发生碰撞。定义xs与液滴直径Dc的比值为惯性碰撞参数NI，对斯托克斯粒子，根据式（5-92）有：式中：uD——液滴的速度,m/s;up——在流动方向上粒子的速度,m/s;对于粒径小于5.0μm的粒子，必须考虑坎宁汉校正系数C。颗粒和液滴之间的碰撞几率，即颗粒从气流中除去的效率与该碰撞参数密切相关。这一点已被实验和理论所证实。可以看出，当颗粒直径和密度确定以后，碰撞系数与液滴之间的相对速度成正比，而与液滴直径成反比。所以对于给定的烟气系统，要提高NI值，必须提高液气相对运动速度和减小液滴直径。目前工程上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这两个因素发展起来的。但液滴直径也不是愈小愈好，直径过小的液滴容易随气流一起运动，减小了液气相对运动速度。对于给定颗粒,为获得最大除尘效率，应有一个最佳液滴直径。用图6-32可加以说明，此图系根据密度为2g/m3的颗粒在重力喷雾塔中的碰撞效率做出的。根据碰撞参数的物理意义可以想象，N1值越大，则粒子惯性越大，则碰撞捕集效率越高。理论上讲，针对势流和粘性流，捕集效率可以根据惯性碰撞参数N1进行计算。约翰斯顿等人的研究结果是：2、接触功率与除尘效率根据接触功率（包括输送气体和雾化、喷淋液体功率）理论得到的经验公式，能够较好地关联湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系，被工业界广泛接受。最初，莱普（Lapple）和卡马克（Kamarck）观察到喷淋洗涤器的除尘效率主要由气体压力与雾化液体所消耗能量之和决定。接触功率理论推广了该结果，并假定洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数，与洗涤器除尘机理无关。设总能耗Et由两部分组成：气流通过洗涤器时的能量损失Eg和雾化喷淋液体过程中的能量消耗E1。（kWh/1000m3气体）式中：Δpg——气体通过洗涤器的压力损失，pa;p1——液体入口压力，pa;Q和Qg——分别为液体和气体的流量，m3/s。为了关联接触功率和除尘效率，经常以传质单元数Nt表示后者，根据传质单元数的定义：对于给定的洗涤器和颗粒物，传质单元数和接触功率之间有明确的关联:其中，α和β为特性参数，由被捕集粉尘的特性和洗涤器类型决定。3、分割粒径与除尘效率预测洗涤器除尘性能的另一种方法是分割粒径法。这种方法是基于分割粒径能全面表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能。对于多分散气溶胶体系，控制装置的总除尘效率将取决于颗粒的粒径分布和对这种粉尘的分级效率。任何湿式除尘器对给定粉尘的总通过率可以表示为：式中：Pi—粒径为dpi的粒子分级通过率：m—含尘总质量；G1—入口粉尘累积频率分布；q1—入口粉尘的频度分布。多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为式中：Ae、Be—均为常数；da—粒子的空气动力学直径.在粒径dp大于1μm或粒径分布服从对数正态分布的特殊情况下，作为近似推算，式（6-43）中空气动力学直径da可以用实际直径dp代替。填料塔、离心式洗涤器和