湿式除尘器课件

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湿式除尘器

（Scrubber

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湿式除尘器可有效除去气流中直径为0.1-20μm的液态或固态粒子，同时也能脱除气态污染物。*工程上使用的湿式除尘器总体分为低能和高能两类。低能:压力损失为0.2-1.5kPa(如喷雾塔和旋风洗涤器),对10μm以上粉尘的净化效率可达90-95%。高能：压力损失为2.5-9.0kPa，净化效率可达99.5％以上，如文丘里洗涤器等。*根据湿式除尘器的净化机理，可将其大致分为七类：

(1)重力喷雾洗涤器；

(2)旋风洗涤器；

(3)自激喷雾洗涤器；

(4)板式洗涤器；

(5)填料洗涤器；

(6)文丘里洗涤器；

(7)机械诱导喷雾洗涤器**一、湿式除尘器除尘机理在湿式除尘器中，直接捕集或促进捕集的作用主要有：①通过惯性碰撞、截留，尘粒与液滴发生接触；②微小尘粒通过扩散与液滴接触；③加湿的尘粒相互凝并；④蒸汽凝结，促进尘粒凝并。湿式除尘器在通常的工作条件下主要是液滴和尘粒之间的惯性碰撞及拦截作用。因此，与尘粒的惯性运动密切相关。

*1．惯性碰撞参数和除尘效率xsxdDc*定义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

xs/xd越大，碰撞越激烈。定义颗粒的停止距离xs与液滴直径Dc的比值为惯性碰撞参数NI，也称为斯托克斯准数。因此对斯托克斯粒子，其stokes准数为：对于粒径小于0.5微米的粒子，考虑坎宁汉修正。*当尘粒直径和密度确定以后，要增加碰撞效应，必须增大气液相对运动速度，减小液滴直径

对于给定尘粒的最大除尘效率应有一个最佳液滴直径。**捕集效率可以根据惯性碰撞参数NI进行计算。约翰斯通(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，1/1000m3气体。

*2．接触功率与除尘效率假定洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数，与除尘机理无关。设总能耗Et由两部分组成：气流通过洗涤器时的能量损失Eg和雾化喷淋液体过程中的能量消耗El。即*为了关联接触功率和除尘效率，经常以传质单元数Nt表示除尘效率，根据传质单元数的定义

对于给定的洗涤器和颗粒物，传质单元数和接触功率之间有明确的关系。可用如下系数方程表示其中α和β为特性参数，由被捕集粉尘的特性和洗涤器类型决定。*上节课小结一、静电除尘器：荷电粒子的运动捕集及清灰、结构型式、主要结构、简单设计二、湿式除尘器除尘机理惯性碰撞参数和除尘效率接触功率和除尘效率*3．分割粒径与除尘效率这种方法是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性能。多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为

Ae、Be-均为常数；对填料塔和筛板塔，Be的值为2；对离心式洗涤器，Be大约为0.67。文丘里洗涤器也服从上述关系，当喉管处惯性碰撞参数NI＝0.5-5时，Be近似为2。对于多种形式的对数正态分布，通过求解方程，所得如下图示：*以Be1n(σg)为参数，给出了总通过率Pt随的变化。图6-43普通情况下的通过率Be＝2时以σg为参数时的结果图6-44特殊情况下的通过率*为推算总通过率，必须首先确定洗涤器的分割粒径。卡尔弗特等人关联了洗涤器分割粒径与气相压力损失或输送给洗涤器的能量之间的关系。*筛板塔的孔径为0.32cm，泡沫密度为0.4；填料塔采用直径2.5cm的环形或鞍形填料。假定己知洗涤器操作的压力损失，就可根据该图预估洗涤器的性能。图6-35分割粒径与压力降的关系*例如，对于压力损失为33cm水柱的文丘里洗涤器，从图6-35可知，洗涤器的空气动力学分割粒径为0.63μm，假设粉尘粒径分布为dg50＝da50＝10μm，且σg＝3，根据图6-34，洗涤器的总通过率Pt＝1％，即总除尘效率为99％。*

二、湿式除尘器的特点

主要优点:

1)除尘效果好。

2)能同时清除废气中的可溶性气态污染物。

3)可直接处理高温、高湿和含粘性粉尘的废气。

4)操作灵活性较大。

5)安全性好

另外它还具有结构简单、造价低、占地面积小，操作及维修方便等优点。

*主要缺点:1)产生泥浆或废液，处理比较麻烦，容易造成二次污染。

2)可能存在严重的腐蚀，对有些设备容易发生堵塞。

3)不利于副产品的回收。

4)寒冷和缺水地区不宜采用。必须考虑在冬天设备可能冻结的问题。*三、喷雾塔洗涤器（重力喷雾洗涤器）广泛用于净化大于50μm粒径的粉尘粒子，对小于10μm粒径的粉尘粒子的净化效率较低，常与高效洗涤器联用，起预净化、降温和加湿等作用。

*图6-36喷雾塔洗涤器示意图**

假定所有液滴具有相同直径，且进入洗涤器后立刻以终末沉降速度沉降，液滴在整个过气断面上分布均匀、无聚结现象。基于这些假定，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—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；ηd—单个液滴的碰撞效率。

*对于错流型式的喷雾塔，粒子的总通过率。

喷雾塔具有结构简单、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。*旋风水膜除尘器中心喷雾的旋风洗涤器四、旋风洗涤器*旋风洗涤器气体入口速度为15-45m/s。净化5μm以下尘粒有效。中心喷雾旋风洗涤器捕集0.5μm以下粉尘效率达95％以上。旋风洗涤器的耗水量一般为0.5-1.5L/m3

。旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5-1.5kPa,估算:△P0——喷雾系统关闭时的压力损失，Pa；

ρL——液滴密度，kg/m3；*旋风洗涤器适合于处理烟气量大和含尘浓度高的场合。可以单独采用，也可以安装在文丘里洗涤器之后作为脱水器。

*****五、文丘里洗涤器

用在高温烟气降温和除尘上,由收缩管、喉管和扩散管组成。喉管入口处气速达到最大，一般为50-180m/s充分的雾化是实现高效除尘的基本条件。假定:(1)微细尘粒以气流相同的速度进入喉管；(2)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。*1．几何尺寸收缩管:直径D1按与之相接管道直径确定，收缩角α1常取为23°-25°。喉管：直径DT按喉管气速vT确定，截面积/进口管截面积=1:4，vT一般取60-90m/s。扩散管：扩散角α2为5°-7°,出口管的直径D2按与其相接的除雾器要求的气速确定。后面设1-2m直管道有利于凝聚和恢复压力。*收缩管和扩散管的长度Ll及L2由下面的式子决定：喉管长度一般取喉管直径的0.8-1.5倍，或取为200-500mm***2．压力损失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。为决定在整个喉管内的压力损失，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。*文丘里洗涤器喉管段的压力损失:或者△P：cmH20，vT：cm/s，QL与QG单位相同。

海斯凯茨(Hesketh)提出了如下方程式：△P：Pa；A为喉管的横断面积/m2

*3．除尘效率卡尔弗特等人提出如下计算文丘里洗涤器的通过率公式：

ρL和ρp—分别为洗涤液和粉尘的密度，g/cm3；△P—文丘里洗涤器压力损失，cmH20；

f—经验常数，在该表达式中为0.1-0.4。*§4-4袋式除尘器空气过滤器滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物*袋式除尘器纤维织物*一、袋式除尘器工作原理1.滤尘过程机械振动袋式除尘器*微粒与捕集物之间动力作用过程的主要机制可分为惯性碰撞、截留和扩散。*常用滤料由棉、毛、人造纤维等加工而成，滤料本身网孔一般为20-50μm，表面起绒的滤料为5-10μm，因而新鲜滤料的除尘效率较低。*粉尘初层是袋式除尘器的主要过滤层。滤布只不过起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用。除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰不能过分，即不应破坏粉尘初层。**滤袋在清洁状态和形成粉尘层后的除尘分级效率图

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一般用粉尘负荷m表示滤布表面粉尘层的厚度，它代表单位面积滤布上的积尘量。过滤速度：定义为烟气实际体积流量与滤布面积之比，所以也称为气布比。过滤速度是一个重要的技术经济指标。*选取过滤速度时还应当考虑欲捕集粉尘的粒径及其分布。一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降。另外，过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关。*丹尼斯(Dennis)和克莱姆(Klemm)提出了一系列方程，以预测袋式除尘器的粉尘出口浓度：v-表面过滤速度，m/min；W-粉尘负荷，g/m3;CR-脱落浓度(常数)，g/m3（丹尼斯和克莱姆采用0.5mg/m3

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2.除尘效率*二、袋式除尘器的压力损失

压力损失△P由通过清洁滤料的压力损失△Pf和通过粉尘层的压力损失△Pp组成。对于相对清洁的滤袋，△Pf大约为100-130Pa。当粉尘层形成后，压力损失为500-570Pa时，除尘效率达99％；当压力损失接近1000Pa，一般需要对滤袋清灰。假设通过滤袋和粉尘层的气流为粘滞流，△Pf和△Pp则均可以用达西(Darcy)方程表示。*K—粉尘或滤料的渗透率；x—粉尘层或滤料厚度。

则对于给定的操作条件(气体粘度和过滤速度)，△Pp主要由粉尘层渗透率K和厚度xp决定。进而，xp又直接是操作时间t的函数。达西方程的一般形式为*在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示为所以气流通过新沉积粉尘层的压力损失*令颗粒的比阻力系数则上式变为：

比阻力系数Rp主要由粉尘特征决定，应当由试验测定。*假如已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以利用丹尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算比阻力系数：式中μ——气体粘度，10-1Pa·s；

S0——比表面参数，

**二、袋式除尘器的滤料

1．对滤料的要求选择滤料时考虑含尘气体的特征，如粉尘和气体性质(温度、湿度，粒径和含尘浓度等)。容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低，使用寿命长，同时具备耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高等优点。表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高。表面起毛(绒)的滤料(如羊毛毡)容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰。*2．滤料种类按滤料材质分：天然纤维、无机纤维和合成纤维等；按滤料结构分：滤布和毛毡两类。棉毛织物属天然纤维，价格较低，适用于净化没有腐蚀性、温度在350-360K以下的含尘气体。无机纤维滤料(玻璃纤维滤料):具有过滤性能好、阻力低、化学稳定性好、价格便宜等优点，其表面光滑易于清灰，可在523K下长期使用。玻璃纤维较脆，经不起揉折和摩擦，使用上有一定局限性。*

新型滤料：尼龙织布的最高使用温度可达368K，耐酸性不如毛织物，但耐磨性很好，适合过滤磨损性很强的粉尘，如粘土、水泥熟料、石灰石等。奥纶的耐酸性好，耐磨性差、最高使用温度在423K。涤纶的耐热、耐酸性能较好，耐磨性能仅次于尼龙，可长期在413K下使用，涤纶绒布在我国是性能较好的一种滤料。*针刺呢：以涤纶、锦纶为原料织成底布，再在底布上针刺短纤维。这种滤料具有容尘量大、除尘效率高、阻力小、清灰效果好等优点。新型耐高温滤料：芳香族聚酰胺、聚四氟乙烯国外：金属纤维毡（耐高温720K以上），价格贵。**上节课小结一、文丘里洗涤器的结构及尺寸确定；压力损失及除尘效率的计算。二、袋式除尘器：除尘原理、压力损失、滤料要求及种类。

粉尘负荷、气布比、粉尘初层*三、袋式除尘器的清灰1.机械振动清灰*此除尘器过滤风速取l.0-2.0m/min、压力损失为800-1200Pa。该类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好。但滤袋常受机械力作用损坏较快，滤袋检修与更换工作量大。

*2．逆气流清灰：过滤风速一般为0.3-1.2m/min，压力损失控制范围为1000-1500Pa。

这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况***3．脉冲喷吹清灰这种清灰方法是利用4-7atm的压缩空气反吹，产生强度较大的清灰效果。这种清灰方法必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间(通常为0.1-0.2s)。每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s。

*毡制的滤袋常采用脉冲喷吹清灰，过滤速度由气体含尘浓度决定，一般为2-4m/min。脉冲喷吹耗用压缩空气量

n—滤袋总数，条；T—脉冲周期，min；α—安全系数，取α＝1.5；

V0—每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量***四、袋式除尘器的优缺点

优点：①净化效率高，一般可达99%以上；②可以捕集多种干粉尘，特别是高比电阻粉尘，比用电除尘器的净化效率高很多；③含尘气体浓度对袋式除尘器的除尘效率和阻力影响不大;*④可设计制造出适应不同气量的含尘气体的要求；特别适用于分散尘源的除尘；⑤袋式除尘器运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作，维护简单。*缺点：①受滤料的耐温和耐腐蚀等性能所影响。目前通常应用的滤料可耐250℃左右，如采用特别滤料处理高温含尘烟气，将会增大投资费用；②不适于净化含粘结和吸湿性强的含尘体。*

五、袋式除尘器的选择、设计和应用1．选择与设计

(1)选定除尘器型式、滤料及清灰方式：首先决定采用的除尘器型式。

其次根据含尘气体特性，选择合适的滤料如气体温度超过410K，但低于530K时，可选用玻璃纤维滤袋；对纤维状粉尘则应选用表面光滑的滤料，如平绸，尼龙等；对一般工业性粉尘，可采用涤纶布，棉绒布等。确定清灰方式。

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(2)计算过滤面积：确定过滤气速vF（m/min)，并算出总过滤面积。过滤气速是最重要的设计和操作指标之一。一般情况下的过滤气速：简易清灰：vF＝0.20-0.75m/min；机械振动清灰：vF＝1.0-2.0m/min；逆气流反吹清灰：vF＝0.5-2.0m/min；脉冲喷吹清灰：vF＝2.0-4.0m/min。*(3)除尘器设计

如果选择定型产品，则根据处理烟气量和总过滤面积、即可选定除尘器型号规格。若自行设计时，则：确定滤袋尺寸：直径d和高度l计算每条滤袋面积计算滤袋条数：n＝A/a滤袋条数多时，将滤袋分成若干组。

**2．应用表5-11给出在一些部门的使用情况问题：由于过滤速度较低，一般体积庞大，耗钢量大；滤袋材质差，寿命短；压力损失大，运行费用高等。*六、电袋除尘器

收尘效率99.9%以上，主要有串联式电袋除尘器和混合式电袋除尘器两种形式。烟气进口电除尘器袋式除尘器烟气出口分体式串联电贷除尘器*一体式串联电袋除尘器*

混合式电袋除尘器多孔收尘极板外侧收尘极板放电极滤袋*电袋除尘器的技术特点：（1）提高袋式除尘器的过滤速度，减少滤袋和配件数量；（2）提高了过滤效率，特别对0.15-0.5μm粒径，过滤效率大大提高。电袋除尘器除尘效率达99.99%以上；（3）降低了过滤阻力且易于清灰；（4）烟气经过袋式除尘后排放，可以回收高比电阻粉尘，且处理烟气量和粉尘负荷的波动对粉尘排放影响不大，运行稳定。*§4-5除尘器选择与发展一、除尘器的合理选择特别注意：1．选用的除尘器必须满