文丘里洗涤器除尘操作参数的优化设计与工程实践.pdf

环境工程
1999年10月第17卷第5期53

文丘里洗涤器除尘操作参数的优化
设计与工程实践3

胡金榜陈志强宗润宽王书肖田天王凤东
(天津大学化工学院,天津300072)

摘要通过理论分析,对工业文丘里洗涤器的操作参数进行了优化设计,推导出了最佳气速与液
气比的计算公式,并已应用于工业生产。
关键词文丘里洗涤器操作参数优化工业实践

1引言
近年来,随着我国经济的飞速发展,以煤
炭为主要构成的能源消耗持续增长,排放到

大气中的烟尘和SO2也日益增多。据统计,

1997年我国尘排放量达1873万t,SO2排放图1文丘里洗涤器的几何形状

量达2346万t。烟尘和SO2已造成了严重的在文丘里洗涤器中,捕尘体均为液滴和
大气污染,因此,必须采取经济有效的技术措液膜,气液两相接触表面是液滴和液膜表面。

施来控制烟尘和SO2等有害气体的排放量。用液滴捕集含尘气体中的粉尘粒子,实际上
湿式洗涤器是一类很重要的气体净化设涉及到惯性碰撞、拦截、扩散力、离心力和重
备,其中,文丘里洗涤器效率最高[1],可用以力等沉降捕尘机理,但对于粒径大于015μm
去除粒径小于011μm的粉尘粒子和气态污的粉尘粒子,在没有强电场力作用下,主要捕
染物,除尘效率可达9910%,脱硫效率可达尘机理是惯性碰撞[4]。液体在收缩段和喉
90%[2]。而且,它造价低廉,结构简单(无运管中雾化为细小的液滴,气体完全被液体所
动件),能处理潮湿和腐蚀性的气体[3]。但饱和,尘粒表面附着的气膜被冲破,使尘粒被
其对于细小粉尘和二氧化硫的高捕集率是以液体润湿,因此在尘粒与液滴或尘粒之间发
所提供的能量及气体压力损失为代价的,因生剧烈的碰撞、凝聚。在扩散段气体速度逐
此对其进行优化,尽可能降低能耗,对这种设渐降低和压力逐渐回升,液滴由于惯性影响
备的进一步推广使用是很有意义的。其速度可能高于气速,使这种以尘粒为凝结
2文丘里洗涤器除尘理论核的凝聚作用发生得更快。在文丘里管后必
文丘里洗涤器的几何形状如图1所示,须设置雾沫分离器,比如旋风分离器、百叶窗
主要由收缩段、喉管和扩散段3部分组成。除雾器等,从气流中除去含尘液滴。
除尘过程分为雾化、凝聚和除雾3个阶段。3文丘里洗涤器除尘操作参数优化
前两过程在文氏管内进行,后一过程在雾沫在一定的气体流量和捕集效率下,使压
分离器内完成[2]。力损失最小,或在一定压力损失下,获得最大

3天津市自然科学基金资助(项目编号963606411)和天津捕集效率,均称为文丘里洗涤器的优化。在
市科委“九五”攻关项目(编号963107911)
实际应用中,文丘里洗涤器的设计多采用经

©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net
环境工程
631999年10月第17卷第5期

验方法。Lapple和Kamack[5]发现对于一定1
F(KP0,f)=-0.7-KP0f+1.41n
的粉尘粒子,许多洗涤器的捕集效率是能量KP0
KP0f0.49
消耗,即压力损失的函数,几乎不受洗涤器设+1+
0.70.7+KP0f
计型式的影响。在此基础上,Semrau[6]根据
(5)
接触能理论,提出了一简单的除尘效率方程,
则文丘里洗涤器的传质单元数为NOG
b
η=1-exp(-aEt)(1)
2Q1υgρt1dd
=-F(KP0,f)(6)
式中η———洗涤器的总净化效率;55Qgμg
[8]
Et———洗涤器的总能耗;Cooper定义的洗涤器操作数为Np=
a、b———特性参数,取决被捕集的粉尘τΔΡ
μ(7)
特性。g
根据文献[9]ΔΡΔΡΔΡΔΡ
Calvert[7]发展了接触能理论,提出了“切,=1+2+3
割2功率”关系,给出了一些典型装置的切割(8)
直径同气相压降的关系曲线。本研究利用工式中ΔΡ1———摩擦压力损失;
ΔΡ
业实践中最常用的Calvert捕集效率方程来2———气液混合流动压力损失;
研究文丘里洗涤器的最佳操作性能。ΔΡ3———气体加速压力损失。
2
Calvert捕集效率方程为:fρtgυgtLH
ΔΡ1=(9)
2Qυρd2DHt
η1gttd
=1-expF(Kp0,f)(2)式中———文丘里洗涤器的总特征长度
55QgμgLHm;

3ft———Moody摩擦系数,ft=f(Re,ε/
式中Qg———气体体积流量m/h;

3DH),在完全湍流区内,ft只与相
Q1———液体体积流量m/h;

对粗糙度(ε/DH)有关,而与雷诺
υgt———喉管内气体速度m/s;
3准数无关;
ρ1———液体密度kg/m;
DHt———文氏管喉管直径m;
μg———气体粘度Pa/s