第06章 颗粒物污染控制技术3.ppt

第三节湿式除尘器 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可以有效地除去直径为0 1 20 m的液态或固态粒子 亦能脱除气态污染物高能和低能湿式除尘器低能湿式除尘器的压力损失为0 2 1 5kPa 对10 m以上粉尘的净化效率可达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 湿式除尘器 湿式除尘器 湿式除尘器 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 湿式除尘器 主要湿式除尘装置的性能和操作范围 湿式除尘器的优点 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 1 m以下粉尘粒子 仍有很高效率 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 排出的污水污泥需要处理 澄清的洗涤水应重复回用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 因此要特别注意设备和管道腐蚀问题不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体寒冷地区使用湿式除尘器 容易结冻 应采取防冻措施 湿式除尘器的除尘机理 惯性碰撞参数与除尘效率简化模型含尘气体与液滴相遇 在液滴前xd处开始绕过液滴流动 惯性较大的尘粒继续保持原来的直线运动 尘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xd 尘粒和液滴就会发生碰撞 惯性碰撞参数与除尘效率 定义惯性碰撞参数NI 停止距离xs与液滴直径dD的比值对斯托克斯粒子 up 粒子运动速度uD 液滴运动速度dD 液滴直径 2 2 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 JohnStone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 接触功率与除尘效率 根据接触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接触功率理论 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 接触功率与除尘效率 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 气体压力损失 PaPL 液体入口压力 PaQL QG 液体和气体流量 m3 s 接触功率与除尘效率 除尘效率其中 传质单元数 除尘器的特性参数 见下页 接触功率与除尘效率 除尘器的特性参数 分割粒径与除尘效率 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 5 5 Be 2 分割粒径与除尘效率 通过率与分割粒径的关系 分割粒径与除尘效率 分割直径与压力降的关系 分割 功率关系 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在断面上分布均匀 无聚结现象 喷雾塔洗涤器 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 sVG 空塔断面气速 m sz 气液接触的总塔高度 m d 单个液滴的碰撞效率 喷雾塔洗涤器 单液滴捕集效率 d可用下式表示 对于Stokes粒子 紊流过渡区 牛顿区 错流式中 垂直方向气速 0 所以 喷雾塔洗涤器 错流式喷雾塔 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 旋风洗涤器 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 然后沿壁面沉落到器底在出口处通常需要安装除雾器 旋风水膜除尘器 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 旋风洗涤器 旋风洗涤器的压力损失范围一般为0 5 1 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 旋风洗涤器 离心洗涤器净化dp 5 m的尘粒仍然有效耗水量L G 0 5 1 5L m3适用于处理烟气量大 含尘浓度高的场合可单独使用 也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器由于气流的旋转运动 使其带水现象减弱可采用比喷雾塔更细的喷嘴 文丘里洗涤器 除尘器系统的构成文丘里洗涤器除雾器沉淀池加压循环水泵除尘过程文丘里除尘器 收缩管 喉管 扩散管就其断面形状圆形文丘里除尘器矩形文丘里除尘器 文丘里洗涤器 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50 180m 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充分的雾化是实现高效除尘的基本条件 文丘里洗涤器 气速 液滴速度和捕集效率 文丘里洗涤器 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 文丘里洗涤器 几何尺寸进气管直径D1按与之相联管道直径确定收缩管的收缩角 1常取23o 25o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 4vT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 文丘里洗涤器 几何尺寸 续 扩散管的扩散角 2一般为5o 7o出口管的直径Dz按与其相联的除雾器要求的气速确定 文丘里洗涤器 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 文丘里洗涤器 压力损失 续 卡尔弗压力损失模式 基于喉管内气流方向上dx段的力平衡令x 0处 液体注入点 液滴在x方向的速度为零 积分得 文丘里洗涤器 压力损失 续 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 因而可以忽略根据作用在液滴上的惯性力与阻力的平衡 文丘里洗涤器 压力损失 续 对于球形液滴因为 所以 文丘里洗涤器 压力损失 续 积分得或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 文丘里洗涤器 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 Pas L 液体的密度 kg m3QL QG 同单位 文丘里洗涤器 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 文丘里洗涤器 文丘里洗涤器性能气流速度 液气比之间的关系 文丘里洗涤器 例题 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