自激式水幕除尘.doc

2自激式水幕除尘机理研究
2Self-excitationwatercurtaindustremoval
2.1湿式除尘(Wetdustremoval)
湿式除尘[1]也叫洗涤式除尘，是利用水(或其他液体)与含尘气体相互接触,伴随有热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体分离的一种除尘方法。早在19世纪末钢铁行业中就已经采用这种方法来去除大颗粒粉尘了。湿式除尘与干式除尘各自的优缺点[2]见表2-1。
表2-1湿式除尘与干式除尘比较表
Table2-1Comparisonbetweenwetdustremovalanddrydustremoval
湿式除尘干式除尘优点：
1.可同时捕集气体与粉尘
2.回收到的可溶解物质可泵送到另一设备
进行下一步处理
3.可冷却和洗涤高温气体
4.可回收及中和有腐蚀性气体及液珠
5.用水作洗涤液可防止火灾及爆炸
6.设备投资少，构造比较简单，体较小
缺点：
1.要消耗一定量的水（或其他液体），除尘
后需对污水进行处理，防止二次污染
2.粉尘回收困难
3.黏性粉尘易发生堵塞及挂灰现象
4.冬季需考虑防冻问题
5.洗涤后排气湿度高露点低
6.超微颗粒不易润湿，能穿越洗涤器优点：
1.回收到的干料不需要进行再处理
2.绝大多数情况下可避免腐蚀作用
3.可生产出高效除尘器
4.有放射性的粉尘可用可燃烧的滤料

缺点：
1.吸湿性物质会结饼难于清除
2.设备维修与下粉尘的处置会危及运
转
3.高温可能限制除尘方法
4.对于某些除尘器（如滤袋除尘器）因
有腐蚀性液珠使用上受到限制
5.处置捕集到的粉尘时会遇到再造尘
的问题2.1.1湿式除尘机理
湿式除尘中的捕集物是水或其他液体，根据其在捕集粉尘颗粒时的不同形态[3]：液滴、液膜、液层，湿式除尘又可相应地分为三种。其中以液滴作为粉尘捕集物的除尘方式应用最为广泛，且由于产生液滴的方式不同，又可细分为若干种类。
1）液滴湿式除尘
液滴湿式除尘主要是靠含尘气体与均匀散开的液滴在一封闭空间内充分接触，通过惯性碰撞、拦截、扩散、重力、静电力等效应实现液滴对粉尘颗粒的捕集，如图2-1所示。
下面将分述其中基本的惯性碰撞、拦截和扩散效应[4-9]。假定粉尘粒子一接触捕集体即被捕集。

图2-1液滴捕尘机理
Figure2-1Mechanismofdropletremovingdust
（1）惯性碰撞

图2-2惯性碰撞效应示意
Figure2-2Inertialcollisioneffect
惯性碰撞是湿式除尘中最常见的除尘作用，惯性碰撞效应只考虑粉尘粒子质量而不考虑其体积。
如图2-2所示，含尘气流前方有一液滴，气流流线在液滴前方发生偏转，流线偏转状况随气流速度的大小而不同，速度较高时，流线要贴近液滴表面前端才发生偏转绕过捕集体，而速度较低时，流线在离捕集体较远处就会发生偏转。气流中的粉尘颗粒由于密度比气体密度大得多，因此其在惯性力的作用下运动轨迹偏离气流流线而向靠近捕集体的方向运动，图中m粒子所在轨迹为偏离流线后与捕集体发生碰撞的最远轨迹，称为极限轨迹，在图中所示b范围内，所有质量不小于m粒子的粉尘颗粒均会因与捕集体发生惯性碰撞而被捕集。
（2.1）
定义惯性碰撞因数为：
碰撞因数φ在0~1之间变化，碰撞因数越大，则粉尘因惯性碰撞而被捕集的几率就越大。惯性参数Ψ，也叫斯托克斯数，其定义为：

（2.2）
式中：C—库宁汉滑动修正系数
v0—尘粒与液滴的相对速度，m/s；
ρp—尘粒密度，kg/m3；
dp—尘粒直径，μm；
μg—气体动力黏度，Pa·s；

图2-3碰撞因数φ与惯性参数Ψ和参变数雷诺数Rer的关系曲线
Figure2-3RelationshipcurvebetweencollisionfactorφandinertialparameterΨ
aboutreynoldsnumberRer
dl—液滴直径，μm。
（2.3）
由图2-3所示可以看出，碰撞因数φ对惯性参数Ψ有依赖关系，参变数Rer是雷诺数。
以上定义中，ρg是气体密度，kg/m3。
因此，随着尘粒与液滴之间相对速度v0、尘粒密度ρp、尘粒直径dp的增加，由于惯性作用，碰撞因数将增大，粉尘被捕集的几率增大；而当气体黏度μg液滴直径dl增大时，碰撞力和摩擦力占支配地位，粉尘将绕过液滴而不被捕集。
对于单个液滴，定义其惯性碰撞捕集效率为与液滴发生惯性碰撞的尘粒颗粒数占经过液滴周围的含尘气流中最初的尘粒颗粒数的百分比。国内外许多学者都研究过单个液滴惯性碰撞的捕集效率。
(2.4)
Wong和Johnstone[10-11]，对于势流和惯性参数Ψ>0.2的状况提出了单个液滴惯性碰撞捕集效率为：
许多人的研究结果表明，式（2.4）与实验结果吻合很好。

图2-4惯性碰撞捕集效率与惯性参数关系
Figure