第7章-4 湿式除尘装置

1、n使含尘气体与液体使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴（水膜、（一般为水）密切接触，利用水滴（水膜、 水气泡）和尘粒的水气泡）和尘粒的惯性碰撞惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大及其它作用捕集尘粒或使粒径增大 的装置的装置 n可以有效地除去直径为可以有效地除去直径为0.120m的液态或固态粒子，亦能脱的液态或固态粒子，亦能脱 除部分气态污染物除部分气态污染物 n湿式除尘器可分为湿式除尘器可分为高能高能和和低能低能两类：两类： 低能湿式除尘器的压力损失为低能湿式除尘器的压力损失为0.21.5kPa，对，对10m以上粉以上粉尘的净化效率可达尘的净化效率可达9095%（喷雾塔、旋风洗涤

2、器等）（喷雾塔、旋风洗涤器等） 高能湿式除尘器的压力损失为高能湿式除尘器的压力损失为2.59.0kPa，净化效率可达，净化效率可达99.5以上（文丘里除尘器对小于以上（文丘里除尘器对小于0.10.1微米的粉尘仍有很高微米的粉尘仍有很高的除尘效率）的除尘效率）1. 概述概述n 根据湿式除尘器的净化机理，大致分为七种：根据湿式除尘器的净化机理，大致分为七种： 重力喷雾洗涤器重力喷雾洗涤器 旋风洗涤器旋风洗涤器自激喷雾洗涤器（冲击式洗涤器自激喷雾洗涤器（冲击式洗涤器 ） 板式洗涤器板式洗涤器 填料洗涤器填料洗涤器 文丘里洗涤器文丘里洗涤器 机械诱导喷雾洗涤器机械诱导喷雾洗涤器 重力喷雾塔重力喷雾塔旋

3、风喷雾塔旋风喷雾塔填料洗涤器填料洗涤器板式洗涤器板式洗涤器文丘里洗涤器文丘里洗涤器主要湿式除尘装置的性能和操作范围主要湿式除尘装置的性能和操作范围装置名称装置名称气体流速气体流速/ms-1液气比液气比 /l m-3压力损失压力损失/Pa分割直径分割直径/m喷淋塔喷淋塔0.12231005003.0填料塔填料塔0.5123100025001.0旋风洗涤器旋风洗涤器15450.51.5120015001.0转筒洗涤器转筒洗涤器（300750r/min）0.7250015000.2冲击式洗涤器冲击式洗涤器1020105001500.2文丘里洗涤器文丘里洗涤器60900.31.5300080000.1

4、n在在耗用相同能耗时，耗用相同能耗时， 比干式机械除尘器高。高能耗比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除湿式除尘器清除0.1 m以下粉尘粒子，仍有很高效率以下粉尘粒子，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，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、净化某些气态污染物。既起除

5、尘作用，又起到冷却、净化的作用的作用n排排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用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度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题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，应采取防冻措施寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施 n 适用于各种含尘气体的细收尘或单级收尘，对有湿法工适用于各种含尘气体的细收尘或单级收尘，对有湿法工艺的

6、工厂或含有害气体的废气应优先选用艺的工厂或含有害气体的废气应优先选用I1exp()KLN式中，式中，K关联系数，其值取决于设备几何结构和系统操作条件关联系数，其值取决于设备几何结构和系统操作条件 L液气比，液气比，L/1000m3 （1 1）惯性碰撞参数与除尘效率）惯性碰撞参数与除尘效率 （2 2）接触功率与除尘效率）接触功率与除尘效率t1e NttNE其中，其中，Nt为传质单元数；为传质单元数；E Et t 为为总能耗，总能耗，Et = EG+EL为粉尘的特性参数（可查表）为粉尘的特性参数（可查表）、eea1BiA d exp()式中，式中，da: 粒子的空气动力学直径，当粒子的空气动力学直

7、径，当 dP 1m可用粒径可用粒径dP代替代替da Ae，Be: 均为常数均为常数 与除尘器类型有关与除尘器类型有关 幻灯片幻灯片21 （1 1）惯性碰撞参数）惯性碰撞参数 与除尘效率与除尘效率 简化模型简化模型 含尘气体与含尘气体与液滴液滴相遇，在液滴前相遇，在液滴前xd处开始绕过液滴流动，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流线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止停止距离距离xs，若，若xs大于大于xd；尘粒和液滴就会发生碰撞尘粒和液滴就会发生碰撞液滴液滴惯性

8、碰撞参数惯性碰撞参数NI：定义为停止定义为停止距离距离xs与液滴直径与液滴直径dD的比值的比值对斯托克斯粒子对斯托克斯粒子: :式中，式中，up：粒子运动速度，：粒子运动速度，m/s; uD：液滴运动速度，：液滴运动速度，m/s; dD：液滴直径，：液滴直径，m; C：坎宁汉修正系数（小于：坎宁汉修正系数（小于5.0微米时要考虑）微米时要考虑）2pppDsIDD()18duuCx CNdd除尘效率：除尘效率：NI 值越大，粒子惯性越大，则值越大，粒子惯性越大，则 越越高高当颗粒直径和密度确定后，当颗粒直径和密度确定后，减小液滴直径（雾化效果），减小液滴直径（雾化效果）， 增加气液相对速度，可提

9、高增加气液相对速度，可提高NI 值，捕集效率提高。值，捕集效率提高。 当颗粒直径和密度越大，效率越高。气体粘度越大，则当颗粒直径和密度越大，效率越高。气体粘度越大，则效率越低。效率越低。对于势流和粘性流，对于势流和粘性流， =f (NI)，约翰斯顿（，约翰斯顿（Johnstone）等人的研究结果：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，液气比，L/1000m3 I1exp()KLN2pppDsIDD()18duuCx CNdd注意：液滴直径与碰撞效率的关系图注意：液滴直径与碰撞效率的关系图可以看出，应有最佳液滴直径

10、可以看出，应有最佳液滴直径（2 2）接触功率与除尘效率）接触功率与除尘效率n根据根据接触功率接触功率理论理论（包括输送气体和雾化、喷淋液（包括输送气体和雾化、喷淋液体所需的功率）得到的经验公式，能够较好地关联体所需的功率）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湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系n接触功率理论接触功率理论：假定洗涤器除尘效率仅是系统总能：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耗的函数，与洗涤器除尘机理无关n除尘效率：除尘效率： 其中，其中，Nt为传质单元数：为传质单元数：ttNE、n 总能耗总能耗E Et t: :包括包括

11、气流通过洗涤器时的能量损失气流通过洗涤器时的能量损失E EG G与与雾化喷淋雾化喷淋 液体过程中的能量消耗液体过程中的能量消耗E EL L之和，即之和，即式中，式中，PG 气体压力损失，气体压力损失，Pa； PL 液体入口压力，液体入口压力，Pa； QL、QG 液体和气体流量，液体和气体流量，m3/s。3LtGLGLG1()(kWh/1000m3600气体）QEEEPPQt1 e N为粉尘的特性参数（见下页表）为粉尘的特性参数（见下页表） 粉尘和尘源类型粉尘和尘源类型1LD转炉粉尘转炉粉尘4.4500.46632滑石粉滑石粉3.6260.35063磷酸雾磷酸雾2.3240.63124化铁炉粉尘

12、化铁炉粉尘2.2550.62105炼钢平炉粉尘炼钢平炉粉尘2.0000.56886滑石粉滑石粉2.0000.65667从硅钢炉升华的粉尘从硅钢炉升华的粉尘1.2260.45008鼓风炉粉尘鼓风炉粉尘0.9550.89109石灰窑粉尘石灰窑粉尘3.5671.052910从黄铜熔炉排出的氧化锌从黄铜熔炉排出的氧化锌2.1800.531711从石灰窑排出的碱从石灰窑排出的碱2.2001.229512硫酸铜气溶胶硫酸铜气溶胶1.3501.067913肥皂生产排出的雾肥皂生产排出的雾1.1691.414614从吹氧平炉升华的粉尘从吹氧平炉升华的粉尘0.8801.619015没有吹氧的平炉粉尘没有吹氧的平

13、炉粉尘0.7951.5940不同粉尘的特性参数不同粉尘的特性参数n分割粒径法分割粒径法：基于分割粒径能全面表示从气流中分离：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粒子的难易程度和洗涤器的性能n多数惯性分离装置的多数惯性分离装置的分级效率分级效率可以表示为：可以表示为：da: 粒子的空气动力学直径，当粒子的空气动力学直径，当 dP 1m或粒径符合对数或粒径符合对数 正态分布时，可以用实际直径正态分布时，可以用实际直径dP代替代替daAe，Be: 均为常数均为常数 对填料塔和筛板塔，对填料塔和筛板塔，Be=2； 离心式洗涤器，离心式洗涤器，Be=0.67； 文丘里洗涤器（

14、当文丘里洗涤器（当NI=0.55），），Be=2eea1BiA d exp()式中，式中，通过率与分割粒径的正比关系通过率与分割粒径的正比关系分割直径与压力降的关系（分割功率关系）分割直径与压力降的关系（分割功率关系）若已知洗若已知洗涤器的压涤器的压力损失，力损失，可以根据可以根据该图估算该图估算洗涤器的洗涤器的性能性能n三点假定三点假定所有液滴具有相同直径所有液滴具有相同直径液滴进入洗涤器后立刻液滴进入洗涤器后立刻以终末速度沉降以终末速度沉降液滴在断面上分布均匀、液滴在断面上分布均匀、无聚结现象无聚结现象含尘气体清洁气体循环水含尘水n立式逆流喷雾塔立式逆流喷雾塔靠靠惯性碰撞惯性碰撞捕集粉尘的

15、效率捕集粉尘的效率 可用经验公式估算：可用经验公式估算：式中，式中，ut 一液滴的终末沉降速度，一液滴的终末沉降速度，m/s； Vg空塔断面气速，空塔断面气速，m/s； Z气液接触的总塔高度，气液接触的总塔高度，m； d单个液滴的碰撞效率。单个液滴的碰撞效率。LtdGDtg31 exp2() Q u zQ duVv 单液滴捕集效率单液滴捕集效率 d可用下式表示：可用下式表示：2tdt()0.7SS在错流式喷雾塔中，在错流式喷雾塔中，垂直方向气速为垂直方向气速为0 0，即：即：所以捕集效率简化所以捕集效率简化为：为：n错流式喷雾塔错流式喷雾塔n 喷雾塔特点：喷雾塔特点： 结构简单、压力损失小，操

16、作稳定，但捕集效率不高，结构简单、压力损失小，操作稳定，但捕集效率不高，经常与高效洗涤器联用，作为预收尘设备。严格控制喷雾的经常与高效洗涤器联用，作为预收尘设备。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的。过程，保证液滴大小均匀，对有效的操作是很有必要的。tgtuVuLdGD31exp()2Q ZQ d n干式旋风分离器内部以环形干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，就构成方式安装一排喷嘴，就构成一种最简单的旋风洗涤器一种最简单的旋风洗涤器n喷雾作用发生在外涡旋区，喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集尘粒，携带尘粒的液并捕集尘粒，携带尘粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁滴被甩向旋

17、风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面沉落到器底上，然后沿壁面沉落到器底n在出口处通常需要安装除雾在出口处通常需要安装除雾器器n 旋风洗涤器的压力损失范围一般为旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.51.5kPa，可以可以用下式进行估算：用下式进行估算： 旋风洗涤器的压力损失，旋风洗涤器的压力损失，pa喷雾系统关闭时的压力损失，喷雾系统关闭时的压力损失，Pa液滴密度，液滴密度，kg/m3液滴初始平均速度，液滴初始平均速度，m/s0PLDuP2L0LGDQPPuQ 式中，式中，LdGD31 exp()4TQ DQ d n 捕集效率也可以采用错流式喷雾塔公式估算（用其半径捕集效率也可以采用错流式喷雾塔公式估算（

18、用其半径 DT/2代替塔高代替塔高Z）：）：n喷雾沿切向喷向筒壁，使壁面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形成一层很薄的不断下流的水膜膜n含尘气流由筒体下部导入，旋含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，靠离心力甩向壁面的转上升，靠离心力甩向壁面的粉尘为水膜所粘附，沿壁面流粉尘为水膜所粘附，沿壁面流下排走下排走 旋风洗涤器的性能特点及应用：旋风洗涤器的性能特点及应用： 旋风洗涤器净化旋风洗涤器净化dp 5m的尘粒仍然有效的尘粒仍然有效, ,对各种粉尘的对各种粉尘的 净化效率可达净化效率可达95%95%98%98%， 洗涤器入口风速一般在洗涤器入口风速一般在15m/s以上，其内断面风

19、速一般为以上，其内断面风速一般为 1.22.4m/s, 由于气流的旋转运动，带水现象减弱由于气流的旋转运动，带水现象减弱，可采用比喷雾塔可采用比喷雾塔 更细的喷嘴，其耗水量更细的喷嘴，其耗水量L/G=0.51.5L/m3 适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合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可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器 n除尘器系统的构成除尘器系统的构成文丘里洗涤器文丘里洗涤器除雾器（旋风筒）除雾器（旋风筒）沉淀池沉淀池加压循环水泵加压循环水泵n 文丘里洗涤器文丘里洗涤器文丘里洗涤器组成：文丘里洗涤器组成： 收缩管，收缩管，

20、喉管，喉管， 扩散管，喷嘴扩散管，喷嘴就其断面形状分就其断面形状分圆形文丘里除尘器圆形文丘里除尘器矩形文丘里除尘器矩形文丘里除尘器n通常假定通常假定微细尘粒以气流相同的速度进人喉管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。分被逐渐加速。n碰撞捕集效率随相对速度增加而增加，因此气流入口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速度必须较高 n充分的雾化是实现高效除尘的基本条件充分的雾化是实现高效除尘的基本条件 1 1）除尘过程）除尘过程 （工作原理）（工作原理） 含尘气体由进气管进入收

21、缩管后，流速逐渐增大，气流的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，一般为在喉管入口处，气速达到最大，一般为 50180m/s 洗涤液洗涤液 （一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，（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液滴被高速气流雾化和加速 由于液滴与粒子之间由于液滴与粒子之间惯性碰撞惯性碰撞，实现微细尘粒的捕集，实现微细尘粒的捕集 在扩散管中，气速减小压力回升，在扩散管中，气速减小压力回升，含尘液滴凝聚被分离器捕集含尘液滴凝聚被分离器捕集 进气管直径进气管直径D1 1

22、按与按与 之相联管道直径确定之相联管道直径确定 收缩管的收缩角收缩管的收缩角1常取常取23o25o 喉管直径喉管直径DT按按喉管气速喉管气速vT确定，其截面积与进口管截面积之确定，其截面积与进口管截面积之比的典型值为比的典型值为1：4 vT的的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对选择要考虑到粉尘、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，洗涤器效率和阻力的要求等因素，一般为一般为50180m/s 喉管长度喉管长度一般为喉管直径的一般为喉管直径的0.81.5倍，或取倍，或取200500mm 扩散管的扩散角扩散管的扩散角2一般为一般为5o7oD2L 1 1 2Conv

23、erging sectionthroatDiverging sectionDTD1L 2 2 2）几何尺寸）几何尺寸 出口管的直径出口管的直径D2按与其相联的除雾器要求的气速确定按与其相联的除雾器要求的气速确定 收缩管和扩散管的长度收缩管和扩散管的长度L1和和L2由下式决定由下式决定L 1 1 2Converging sectionthroatDiverging sectionDTD1L 2D21T1122DDLc tg2T2222DDLc tg卡尔弗特压力损失模式卡尔弗特压力损失模式： 3 3）压力损失）压力损失 高速气流的动能要用于雾化和加速液滴，因而压力损高速气流的动能要用于雾化和加速液

24、滴，因而压力损 失大于其它湿式和干式除尘器失大于其它湿式和干式除尘器2LLTG() QPvQ32LTG1.0310() QPvQ或或,pv2T式 中的 单 位 是 cmH O，的 单 位 是 cm/s。 根据由多种型式文丘里洗涤器得到的实验数据间的关系，根据由多种型式文丘里洗涤器得到的实验数据间的关系， 海斯凯茨海斯凯茨（HeskethHesketh）提出了如下方程式：）提出了如下方程式：0.13320.78LgTG0.863( )()QPAvQ,pA2式中的单位是pa， 是喉管的横断面积（m ）。 4 4）除尘效率）除尘效率 卡尔弗特卡尔弗特等等人作了一系列简化后提出下面经验公式人作了一系列

25、简化后提出下面经验公式 计算文丘里洗涤器的计算文丘里洗涤器的通过率通过率 和和分分别别为为洗洗涤涤液液和和粉粉尘尘的的密密度度，g/cm3；气气体体粘粘度度，101Pa.s；文文丘丘里里洗洗涤涤器器压压力力损损失失，cmH2O。粉粉尘尘粒粒径径，m；一一经经验验常常数数，在在该该表表达达式式中中为为0.10.4。LPgPpdf和和分分别别为为洗洗涤涤液液和和粉粉尘尘的的密密度度，g/cm3；气气体体粘粘度度，101Pa.s；文文丘丘里里洗洗涤涤器器压压力力损损失失，cmH2O。粉粉尘尘粒粒径径，m；一一经经验验常常数数，在在该该表表达达式式中中为为0.10.4。LPgPpdf922LPCp2g

26、6.1 10exp()C d fPP 式中，式中，0.1721CCpCCd 坎宁汉修正系数， 例题：例题：以液气比为以液气比为1.0L/m3的速率将水喷入文丘里洗涤器的喉部，气体的速率将水喷入文丘里洗涤器的喉部，气体流速为流速为122m/s，密度和粘度分别为，密度和粘度分别为1.15kg/ m3和和 2.08105Pas，喉，喉管横断面积为管横断面积为0.08 m2，参数，参数f 取为取为0.25，对于粒径为，对于粒径为1.0m、密度为、密度为1.5g/ cm3的粒子，试确定气流通过该洗涤器的压力损失和粒子的通的粒子，试确定气流通过该洗涤器的压力损失和粒子的通过率过率 解解:由式（由式（6 6

27、53） 现在运用海斯凯茨提出的式现在运用海斯凯茨提出的式 （6 65454），得），得 33221.0 101.03 10122001153.3 cmH O （） （）P30.13320.781.0 100.863 1.150.08122112567Pa（）（） （）P32LTG1.03 10() QPvQ0.13320.78LgTG0.863( )()QPAvQ 即该洗涤器对即该洗涤器对1.0m的粒子收尘效率约为的粒子收尘效率约为91% ，也可看出文丘里，也可看出文丘里洗涤器气流速度高，因此压力损失比其他类型要大得多洗涤器气流速度高，因此压力损失比其他类型要大得多Cp0.17211.172C

28、d093. 0)375. 2exp(1008. 23 .15325. 01172. 15 . 11101 . 6exp24229）（）（P922LPCp2g6.1 10exp()C d fPP 利用式利用式 （6 65555）估算粒子的通过率：）估算粒子的通过率：1 1 湿式除尘器：湿式除尘器：使使含尘气体与液体含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用（一般为水）密切接触，利用 水滴（水膜、水气泡）和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘水滴（水膜、水气泡）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粒或使粒径增大的装置 2 2 根据湿式除尘器的净化机理分类：根据湿式除尘器的净化机理分类：重力喷雾洗涤器、旋风洗涤器、自激喷雾洗涤器、板式洗涤器、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、文丘里洗涤器填料洗涤器、文丘里洗涤器3 3 湿式除尘器的优缺点及应用湿式除尘器的优缺点及应用 优点：优点：本节小结本节小结n 在在耗用相同能耗时，耗用相同能耗时， 比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘 器清除器清除0.1 m以下粉尘粒