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1、 第六章 除尘装置-湿式除 尘器 n3 Scrubber n一、概述 n二、湿式除尘器的除尘机理 n三、喷淋塔洗涤器 n四、旋风洗涤器 n五、文丘里洗涤器 n教学重点：碰撞参数；湿式除尘器的常见类型 ；文丘里洗涤器。 n教学难点：文丘里洗涤器的组成、原理湿式 除尘器 3 湿式除尘器 n一、概述 n使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴和尘 粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置 n可以有效地除去直径为0.120m的液态或固态粒子，亦 能脱除气态污染物 n高能和低能湿式除尘器 低能湿式除尘器的压力损失为0.21.5kPa，对10m以 上粉尘的净化效率可达9095% 高能湿式除
2、尘器的压力损失为2.59.0kPa，净化效率可 达99.5以上 湿式除尘器 湿式除尘器 板式塔 填料塔 湿式除尘器 旋风水膜除尘 n根据湿式除尘器的净化机理，大致分为 重力喷雾洗涤器 旋风洗涤器 自激喷雾洗涤器 板式洗涤器 填料洗涤器 文丘里洗涤器 机械诱导喷雾洗涤器 n主要湿式除尘装置的性能和操作范围 装置名称 气体流速 /ms-1 液气比 /l m-3 压力损失/Pa 分割直径 /m 喷淋塔0.12231005003.0 填料塔0.5123100025001.0 旋风洗涤器15450.51.5120015001.0 转筒洗涤器 （300750r/min ） 0.7250015000.2 冲
3、击式洗涤器1020105001500.2 文丘里洗涤器60900.31.5300080000.1 湿式除尘器的优点 n在耗用相同能耗时，比干式机械除尘器高。高能耗湿式 除尘器清除0.1m以下粉尘粒子，仍有很高效率 n可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它 们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电 阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体 n在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些 气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用 湿式除尘器的缺点 n排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用 n 净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程 度的腐蚀性，因此要特别注意设
4、备和管道腐蚀问题 n不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体 n寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措 施 二、湿式除尘器的除尘机理 Scrubber n湿式除尘机理涉及各种机理中的一种或几种。主要是惯性碰 撞、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。 1.惯性碰撞参数与除尘效率 n(1)根据粉尘受力情况推导碰撞数Ni n推导过程如下: n粉尘运动时主要受两个力的作用：惯性力FI和阻力fd 。 n nFI=fd时经过积分得xs n nVp0相对速度，即尘粒相对于液滴的速度； 二、湿式除尘器的除尘机理 n n dD液滴直径。 二、湿式除尘器的除尘机理 1.惯性碰撞参数与除尘效率 n
5、(2)惯性碰撞参数也可以用Stokes准数表示。 对斯托克斯粒子 up：粒子运动速度 uD：液滴运动速度 dD：液滴直径 1.惯性碰撞参数与除尘效率 除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则II越高 对于势流和粘性流，II =f(NI)有理论解，一般情 况下，John Stone等人的研究结果 K关联系数，其值 取决于设备几何结构 和系统操作条件 L液气比， L/1000m3 2.接触功率与除尘效率 接触功率理论： n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 2.接触功率与除尘效率 n总能耗Et:气流通过洗涤器时的能量损失EG+ 雾化喷淋液体过程中的能量消耗EL PG: 气
6、体压力损失，Pa PL: 液体入口压力，Pa QL,QG: 液体和气体流量，m3/s 2.接触功率与除尘效率 n除尘效率 n其中，传质单元数 除尘器的特性参数（见下页 ） 粉尘和尘源类型 1LD转炉粉尘4.4500.4663 2滑石粉3.6260.3506 3磷酸雾2.3240.6312 4化铁炉粉尘2.2550.6210 5炼钢平炉粉尘2.0000.5688 6滑石粉2.0000.6566 7从硅钢炉升华的粉尘1.2260.4500 8鼓风炉粉尘0.9550.8910 9石灰窑粉尘3.5671.0529 10从黄铜熔炉排出的氧化锌2.1800.5317 11从石灰窑排出的碱2.2001.22
7、95 12硫酸铜气溶胶1.3501.0679 13肥皂生产排出的雾1.1691.4146 14从吹氧平炉升华的粉尘0.8801.6190 15没有吹氧的平炉粉尘0.7951.5940 除尘器的特性参数 3.分割粒径与除尘效率 n分割粒径法：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 n多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为 da: 粒子的空气动力学直径 Ae，Be: 均为常数 对填充塔和筛板塔，Be=2； 离心式洗涤器，Be=0.67； 文丘里洗涤器（当NI=0.55），Be=2 三、喷雾塔洗涤器 假定 所有液滴具有相 同直径 液滴进入洗涤器 后立刻以终末速 度沉降 液滴
8、在断面上分 布均匀、无聚结 现象 含尘气体 清洁气体 循环水 含尘水 三、喷雾塔洗涤器 n则立式逆流喷雾塔靠惯性碰撞捕集粉尘的 效率可以用下式预估 ut 一液滴的终末沉降速度，m/s VG空塔断面气速，m/s z气液接触的总塔高度，m d单个液滴的碰撞效率 三、喷雾塔洗涤器 喷雾塔结构简单、压力损失小，操作稳定 ，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大 的粉尘 n严格控制喷雾的过程，保证液滴大小均 匀，对有效的操作是很有必要 四、旋风洗涤器 n干式旋风分离器内部以环形方 式安装一排喷嘴，就构成一种 最简单的旋风洗涤器 n喷雾作用发生在外涡旋区，并 捕集尘粒，携带尘粒的液滴被 甩向旋风洗涤器的湿壁上，
9、然 后沿壁面沉落到器底 n在出口处通常需要安装除雾器 四、旋风洗涤器 n喷雾沿切向喷向筒壁， 使壁面形成一层很薄的 不断下流的水膜 n含尘气流由筒体下部导 入，旋转上升，靠离心 力甩向壁面的粉尘为水 膜所粘附，沿壁面流下 排走 四、旋风洗涤器 旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.51.5kPa ，可以下式进行估算 旋风洗涤器的压力损失，pa 喷雾系统关闭时的压力损失，Pa 液滴密度，kg/m3 液滴初始平均速度，m/s 四、旋风洗涤器 n离心洗涤器净化dp5m的尘粒仍然有效 n耗水量L/G=0.51.5L/m3 n适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合 n可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后 作
10、脱水器 n由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱 n可采用比喷雾塔更细的喷嘴 五、文丘里洗涤器 n除尘器系统的构成 文丘里洗涤器：收缩管， 喉管， 扩散管 除雾器 沉淀池 加压循环水泵 文丘里洗涤器 五、文丘里洗涤器 n1.除尘过程 含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压 力能逐渐转变为动能 在喉管入口处，气速达到最大，一般为50180m/s 洗涤液 （一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入 ，液滴被高速气流雾化和加速 在渐扩管中，气流速度减小压力回升，颗粒凝聚 充分的雾化是实现高效除尘的基本条件 五、文丘里洗涤器 n通常假定 微细尘粒以气流相同的速度进人喉管 洗涤液滴的轴向初
11、速度为零，由于气流曳力在喉管部分 被逐渐加速。在液滴加速过程中，由于液滴与粒子之间 惯性碰撞，实现微细尘粒的捕集 n碰撞捕集效率随相对速度增加而增加，因此气 流入口速度必须较高 五、文丘里洗涤器 n2.几何尺寸 进气管直径D1按与之相联管道直径确定，管道中气流速度 一般为16m/s22m/s 收缩管的收缩角1常取23o25o 喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面积与进口管截面积 之比的典型值为1：4 vT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质 、对洗涤器效率和阻力的要求等因素 D2 L 1 1 2 Converging section throatDiverging section
12、DT D1 L 2 五、文丘里洗涤器 n2.几何尺寸（续） n扩散管的扩散角2一般为5o7o 出口管的直径D2按与其相联的除雾器要求的气速确定 由于扩散管后面的直管还具有凝聚和恢复压力的作用 ，一般设12m长的连接管，再接除雾器。 收缩管和扩散管的长度L1及L2由下式计算： L 1 1 2 Converging section throatDiverging section DT D1 L 2 喉管长度取喉管直径的0.81.5倍 或200500mm 五、文丘里洗涤器 n3.压力损失 高速气流的动能要用于雾化和加速液滴，因 而压力损失大于其它湿式和干式除尘器 卡尔弗特等人基于气流损失的能量全部用
13、于 在喉管内加速液滴的假定，发展了计算文丘 里洗涤器压力损失的数学模式 五、文丘里洗涤器 n3.压力损失（续） 卡尔弗压力损失模式： n基于喉管内气流方向上dx段的力平衡 n令x=0处（液体注入点）液滴在x方向的速度为零 ，积分得 五、文丘里洗涤器 n3.压力损失（续） n假定： 1.在喉管内气流速度为常数； 2.气体流动为不可压缩的绝热过程； 3.在任何断面上液气比不变； 4.液滴直径为常数； 5.液滴周围压力是对称的，因而可以忽略 n根据作用在液滴上的惯性力与阻力的平衡 五、文丘里洗涤器 n3.压力损失（续） n对于球形液滴 n因为 ，所以 五、文丘里洗涤器 n3.压力损失（续） n积分得
14、 n或 n根据由多种型式文丘里洗涤器得到的实验数据间 的关系，海斯凯茨（Hesketh）提出了如下方程式 五、文丘里洗涤器 n液滴平均直径的估算 拔山一彭泽的经验公式估算液滴体积一表面积平均 直径 VT：喉管气流速度，m/s ：液体表面张力，N/m ：液体的粘度，Pa s L：液体的密度，kg/m3 QL/QG：同单位 五、文丘里洗涤器 n4.除尘效率 卡尔弗特等人作了一系列简化后提出下式以计 算文丘里洗涤器的通过率 五、文丘里洗涤器 n【例6-6】：以液气比为1.0L/m3的速率将水喷入文丘里洗涤 器的喉部，气体流速为122m/s，密度和粘度分别为1.15kg/ m3和 2.08105kg/
15、ms-1 ，喉管横断面积为0.08 m2，参数f取为0.25 ，对于粒径为1.0m、密度为1.5g/ m3的粒子，试确定气流通过 该洗涤器的压力损失和粒子的通过率 n解:由式（653） 现在运用海斯凯茨提出的式 （654），得 五、文丘里洗涤器 n【例6-6 】（续） 利用式 （655）估算粒子的通过率： 湿式除尘器的设计举例 湿式除尘器的设计步骤一般为 (1)收集需处理的废气的有关资料，包括废气流量、废气温 度、废气密度、废气中粉尘的浓度、粉尘的密度、粒尘的 粒径分布等;当地政府对该污染源下达的粉尘排放标准。 (2)确定要达到的处理效率。 (3)根据废气和粉尘的特点、性质及需要达到的处理效率
16、， 选取恰当的湿式除尘设备。 (4)根据工程经验，选取设备的有关参数。 (5)计算各种粒径的粉尘的分级效率，由此得到总去除率， 并与要求的除尘效率比较，如达到要求，则继续向下计算 ，如达不到要求，则重新选择设备参数，再计算分级效率 和总除尘效率，直至达到要求为止。 (6)计算设备的其它结构参数。 (7)计算设备的阻力降。 【例 某炼 钢厂，吹氧平炉 排放 的烟气 经冷 却 处理后，烟气 流量 为40 000m3/h，烟气温 度为200C (与除尘水温一样)，烟气中烟尘浓度 为6.5g/m3，烟尘密度为5 x 103kg/m3，烟尘 粒度分布为 试设计一湿式除尘器，使烟气处理后烟尘浓度达到国家 规定的排放标准 (即 C出100mg/m3)。 n解 :(1)要求的总除尘效率 n
