大气污染控制工程多媒体课件第06章 颗粒物污染控制技术2(改).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0.120m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0.21.5kPa，对10m以上粉尘的净化效率可达9095% 高能湿式除尘器的压力损失为2.59.0kPa，净化效率可达99.5以上,湿式除尘器的优点,高效、低能耗、去除颗粒小：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以上粉尘粒子，仍有很高效率，； 设备投资少，构造简单：无附加设备 可处理某些特殊气体和粉尘：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、非纤维性粉尘，及易燃易爆有害的含尘气体 多重作用：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,二次污染：排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用 腐蚀性：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 不适用的范围：不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体 防冻的要求：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,,,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 从公式看出:要提高Nt值,必须提高液气的相对运动速度和减小液滴的直径,up：粒子运动速度 uD：液滴运动速度 dD：液滴直径,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,,直接拦截,适用范围：若颗粒半径大于或等于流线与捕集体表面之间的距离，则颗粒便可被直接拦截 对于球状液滴，在势流情况下，其拦截的捕集效率为：,,扩散,对于粒径小于0.3的尘粒，扩散是一个重要的捕集因素 如某湍流塔的分级效率曲线图 当粒径为0.3 m时，效率仅为15%； 当粒径大于0.3 m时，效率随粒径的增加惯性作用增加，效率也随之提高； 当粒径小于0.3 m时，效率随粒径的增加布朗运动的加强，效率也随之提高；,,粘附：当粉尘粒径大于粉尘中心到水滴边缘的距离时，则粉尘因为被液滴粘附而被捕集。

凝聚：以微小尘粒为凝结核，使尘粒凝集而增大；或由于扩散漂移的综合作用，使尘粒向液滴移动凝集而增大，增大后的尘粒通过惯性作用而加以捕集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，Pa PL: 液体入口压力，Pa QL,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=0.55），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/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,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，,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,,湍球塔的使用情况,旋流板塔：是一种高效、低损、还可脱硫的除尘设备,冲击式除尘器,喷头（散流器）,气速高时，能有效地提高除尘效率 进气流速大于11m/s,出口气速取812m/s，内池横断面上气体上升速度（减去管口面积的净面积）不大于2m/s。

喷头的环形窄缝宽度为上端管径的四分之一，圆锥角为60 喷头的插入深度：,,结构：被净化的含尘气体在一定的液面深度以较大的气速冲击洗涤水，使其分散成大量的液滴和气泡含尘气体中的粉尘粒子被分散的液滴和气泡所捕获，并共同沉降于捕尘室的底部优点：结构简单紧凑，占地面积小，用水量小，便于施工管理 缺点：叶片要求高，安装要保证水平，压力损失较大，一般在11.6KPa 设计指标：进口气体速度一般不大于18m/s； 进口水沿离水面距离一般不小于0.51m； 通过S形通道的气体速度在1835m/s时或获得99%以上的除尘效率； 气体的上升速度一般不大于2.7m/s，档水板的断面气速不大于2.5m/s，挡水板下沿距水面的高度不小于0.5m,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,旋风洗涤器,离心洗涤器净化dp<5m的尘粒仍然有效 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， 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，但要防止阻塞的问题,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 耗水量L/G=0.51.5L/m3（此值偏高，0.20.5L/m3） 适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合，适用于含尘量低于2g/m3,否则要增加一级除尘器,,主要性能表,卧式旋风水膜除尘器,,适用的范围：能去除比10m还小的粉尘粒子，适用于常温和非腐蚀性的场合 关键：合理的横断面及各螺旋圈下部合适的水位，即合适的通道速度 设计参数：螺旋通道的额定气速为14.5m/s，一般为1116m/s，当流速低时，无法形成水膜,旋风水膜除尘器的图,麻石水膜除尘器,应用范围：解决钢制湿式除尘器的化学腐蚀问题，解决其防尘防腐问题,,,,优点： （1）抗腐蚀性好，耐磨性好，经久耐用 （2）能净化煤粉炉和沸腾炉中含浓度高的烟气 （3）除尘效率高达90% （4）对产麻石的地区，造价便宜 问题： （1）采用安装环形喷嘴形成筒壁水膜，喷嘴易被堵塞， （2）消耗水量大，废水中的酸需要处理才能排放；（3）不适宜需要急冷急热的除尘过程，处理烟气温度不超过100。

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 充分的雾化是实现高效除尘的基本条件,,,文丘里洗涤器,通常假定 微细尘粒以气流相同的速度进入喉管 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,文丘里洗涤器,几何尺寸（续） 扩散管的扩散角2一般为5o7o 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，Pa s L：液体的密度，kg/m3 QL/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,,卡尔弗特（Calvert）提出的分级效率为：,可由Nukiyama和Tanasawa提出的经验公式计算：,六、文丘里洗涤器,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、粉尘的粒径分布等；以及当地政府对该污染源下达的粉尘排放标准。

确定要达到的处理效率 根据废气和粉尘的特点、性质及需要达到的处理效率，选取恰当的湿式除尘设备七、湿式除尘器的设计,1. 湿式除尘器的设计步骤,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，直至达到要求为止计算设备的阻力降计算设备的其它结构参数根据工程经验，选取设备的有关参数七、湿式除尘器的设计,例 某厂外排废气的流量为40000 m3/h，废气温度为20 （与除尘水温一样），废气中尘粒浓度为3500 mg/mN3，尘粒密度为5103 kg/m3，尘粒粒度分布如表所示：,试设计一湿式除尘器，使废气处理后尘粒浓度达到出口浓度低于100mg/mN3的要求七、湿式除尘器的设计,七、湿式除尘器的设计,解：（1）要求的总除尘效率为: T=1-100/3500=97.1% （）由于废气。