湿式除尘器课件

湿式除尘器Scrubberscrubber重点：碰撞参数；湿式除尘器的常见类型；文丘里洗涤器。湿式除尘是利用洗涤液来捕集粉尘，利用粉尘与液滴的碰撞及其它作用来使气体净化的方法。工程上使用的湿式除尘器型式很多，大体分为低能、高能两类。低能压力损失0.2-1.5Kpa，包括喷雾塔、旋风洗涤器等。一般耗水量（L/G比）0.5-3.0l/m3，对10μm以上的η可达90-95%,常用于焚烧炉、化肥制造、石灰窑的除尘;高能湿式除尘器ΔP=2.5-9.0Kpa，η可达95%以上,如文丘里洗涤器。Scrubber特点（优点）：①

不仅可以除去粉尘，还可净化气体；②

效率较高，可去除的粉尘粒径较小；③

体积小，占地面积小；④

能处理高温、高湿的气流。缺点：①

有泥渣；②

防冻设备（冬天）；③

易腐蚀设备；④

动力消耗大。一、湿式除尘机理

Scrubber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．惯性碰撞惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。现讨论尘粒、液滴和气流性质对碰撞的影响问题，为简化起见，现考虑下述模型：含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前xd处气流开始改变方向，绕过液滴运动，而惯性较大的尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势。尘粒运动主要受两个力支配，即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。Scrubber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称为粒子的停止距离xs;xd为原始距离，即气流改变方向时，液滴距尘粒的距离。若xs≥xd时发生碰撞,一般用碰撞参数φ=xs/xd来反映除尘效率的大小。碰撞参数受到多种因素的影响,在上述简化模型的前提下，现以液滴直径dD代替xd(液滴直径dD大，流线拐弯处的距离越大，xd越大)。并用惯性碰撞数Ni来表示碰撞参数φ的大小。将xs与dD(液滴直径)的比值称为碰撞数Ni。尘粒与液滴间的碰撞率，即尘粒从气流中除去的效率与此碰撞数有关。Scrubber(1)根据粉尘受力情况推导碰撞数Ni推导过程如下:粉尘运动时主要受两个力的作用：惯性力FI和阻力fd。

FI=fd时经过积分得xs

Vp0——相对速度，即尘粒相对于液滴的速度；Scrubber

dD——液滴直径。碰撞数的影响因素：①Vp0：Vp0增大，Ni增大，则效率增大。②dD：dD增大，Ni减小，则效率减小。Scrubber但太小，相对速度会变得太小，粉尘跟液滴碰撞不上。一般dD>100μm(据stokes公式可推算出来)

dp小（1μm）dp大（5-10μm）Scrubber(2)惯性碰撞参数也可以用Stokes准数表示。定义xs与液滴直径dL的比值为Stokes准数(即惯性碰撞数Ni)，对Stokes粒子的除尘效率有：

Vp——在流动方向上粒子的速度，m/s；VL——液滴的速度，m/s；C——肯尔汉校正系数，<5μm的粒子必须考虑修正。Scrubber由上式可见，当尘尘粒直径和密度确确定以后，碰撞参参数φ与粒子和液滴之间间的相对速度成正正比，而与液滴直直径成反比。所以以对于给定的烟气气系统，要提高φ值，必须提高气液液相对运动速度和和减小液滴直径。。目前，工业上常常用的各种湿式除除尘器基本上是围围绕这两个因素发发展起来的。但液液滴直径并非愈小小愈好，直径过小小，液滴容易随气气流一起运动，减减小了气液相对运运动速度。气体的的粘度越大则效率率愈低。Scrubber(3)另一种解释方法：图（a）Scrubber图（b）Scrubber图（c）Scrubber图（d）Scrubber尘粒的惯性越大，，气体流线曲率半半径越小，尘粒脱脱离流线而被液滴滴捕集的可能性越越大。如图a，当尘粒与液滴碰撞撞时，尘粒若能被被该液体润湿，则则进入液体内部（（b），若不能被润湿，则则粘附在液滴表面面。所有接近液滴滴的尘粒，在直径径d0的面积范围内将与与液滴碰撞(c)。通常把气流中有可可能被分离的垂直直断面面积与液滴滴在气流方向上的的投影面积之比叫叫做碰撞效率ηtScrubber从捕集角度来看，，希望ηt接近于1，ηt与惯性参数φ的关系为：2．扩散效应、粘粘附、扩散漂移和和热漂移扩散几率：δ为液滴周围气膜的的有效厚度。D为扩散系数。Vs=Vp—VL若气流中含有饱和和蒸汽，当其与较较冷液滴接触时，，饱和蒸汽会在较较冷的液滴表面上上凝结，形成一个个向液滴运动的附附加气流，这就是是所谓的热漂移和和扩散漂移，这种种气流促使较小尘尘粒向液滴移动，，并沉积在液滴表表面而被捕集。1）扩散泳力沉降降气体介质中如果有有浓度梯度存在，，某一方向的物质质扩散速度明显大大于其他方向。微微粒在扩散运动分分子的撞击下，也也会产生与扩散方方向相同的运动，，这种现象称为扩扩散泳。在冷凝与与蒸发过程中，扩扩散泳表现得十分分明显。图5.4为蒸发过过程中扩散泳的示示意图。当液滴（或液膜））表面进行蒸发时时，在液滴或液膜膜表面上会产生蒸蒸气组分的浓度梯梯度，但当气体总总压不变时，气态态混合物就会发生生垂直于液滴表面面的流动，并向这这个表面扩散，这这种气体流动称为为斯蒂芬流。斯蒂蒂芬流对粒子的沉沉降影响很大，例例如用喷水雾清除除粉尘粒子时，斯斯蒂芬流有助于液液滴捕获粉尘粒子子。3热泳在气体介质中，如如果有温度梯度存存在，微粒就会受受到由热侧指向冷冷侧的力的作用，这种力是粒子热热侧和冷侧之间的的分子碰撞差异而而产生的结果。热区介质分子运动动剧烈，单位时间间碰撞微粒的次数数较多，而冷区介介质分子碰撞微粒粒次数较少，两侧侧分子碰撞次数和和能量传递的差异异，就会使微粒产产生由高温区向低低温区的运动。这这一现象称为热泳泳或温差泳，如图所示。Scrubber4．凝聚作用排烟中常含有水蒸蒸汽、气态有机物物等。随着温度降降低，这些凝结成成分就会被吸附在在粉尘表面，使尘尘粒彼此凝聚成较较大的二次粒子，，易于被液滴捕集集。5.静电Scrubber二、气液界面及除除尘器的型式(一)气液界面面用液体来洗涤和捕捕集气体中微粒，，大体要在四种气气—液交界面上进进行。即气泡表面面、液体喷射表面面、液膜表面以及及液滴表面。Scrubber1．气泡表面含尘气流通过多孔孔板上的液体时，，气体在孔眼处形形成气泡，并逐渐渐变大，随后上升升通过液层，筛板板可分为三个区域域：最下层是鼓泡泡区，主要为液体体；中间层是运动动的气泡层，主要要是气体，液体是是以气泡膜的形式式存在；上层是溅溅沫区，液体变成成了不连续的溅沫沫。气流中的尘粒主要要在气泡区被捕集集。ScrubberScrubber2．液体射流表面面表示一个压力喷咀咀形成的射流。喷喷出的射流经一定定距离后破碎为直直径分布范围很广广的液滴群。气体体和液体发生强烈烈混合，常见的除除尘器是引射式文文丘里洗涤器，由由于尘粒和液滴相相对速度较小，故故此装置的捕集效效率不很高，但由由于液体喷射的抽抽吸作用，气体不不需引风设备。3．液膜液体依靠其流动性性、润湿性在固体体表面铺展开来，，即形成液膜，如如洗涤塔，内装填填料，在填料表面面形成液膜。4．液滴靠机械力、惯性力力以及摩擦力等使使液体分散在大量量气体中，从而形形成液滴。Scrubber(二)除尘器的形形式按气液流动形式分分为:1.collectionofparticlesincrossflowscrubber(气液垂直)2.collectionofparticlesincounterflowscrubber(气液逆向)3.collectionofparticlesinco-flowscrubber(气液同向)Scrubber三、捕集效率因湿式除尘器捕集集尘粒的交界面的的形状，大小及位位置时刻在变化着着，故很难微观地地将其与捕集效率率关联起来，但对对喷雾式、文丘里里研究较多（液滴滴为主的）。（一）

液滴滴群捕集效率（二）

喷淋淋式洗涤器（三）

中心心喷雾旋风（四）

文丘丘里洗涤器。Scrubber捕集机理以惯性碰碰撞为主的湿式除除尘器，其净化粉粉尘分布遵从对数数正态分布时，对对某一粒径的分级级通过率可用下式式表示:Pd=1-ηd=exp(AdaB)A,B—常数,随随除尘器的类型及及粉尘的粒径分布布的不同而不同。。Da----粉尘粒子的空气动动力学直径，μm。Scrubber除尘器的总除尘效效率可用气相总传传质单元数NoG或除尘器的总能耗耗Ei表示:ηd=1-exp(-aEiβ)=1-exp(-NoG)除尘器的总能耗Ei:Ei=(ΔPG+ΔPL·L×10-3)/3600式中:L—液气比,单位L/m3。ΔPG—气体通过除尘器的的压力损失,Pa；ΔPL—加入液体—气体通通过除尘器的压力力损失,Pa；的压力损失,Pa。四、典型除尘器Scrubber文丘里除尘器(Venturiscrubber)：文丘里除尘器（可可除去1μm以下的尘粒）由收收缩管、喉管、扩扩散管组成。水从从喉管周边均匀分分布的若干小孔进进入，在被通过这这里的高速含尘气气流撞击成雾状液液滴，气体中的尘尘粒与液滴凝聚成成较大颗粒随气流流进入旋风器和气气体分离。在旋风风分离器中，含尘尘的水滴与气流分分离。ScrubberVenturiScrubberDirtygasMixedgasCleangasAndliquidDirtyliquidCleanliquidLiquidrecirculatingpumpCollectedsolidFIGURESchematicofventuriscrubberGas-liquidContactor(scrubber)Gas-liquidSeparator(cyclone)Solid-liquidseparatorScrubber喉管速度（气速））要求大一些好（（50-180m/s），若小于40m/s，效率会大大降低。。最佳的速度为50m/s，喉管直径长长度不能把水打成雾状状。为什麽要有扩大部部分的原因是扩大大部分可以减小阻阻力，加强分离。。扩散管的角度一一般为6-7˚，，进口的角度为25-30˚，A1=4A2,喉管要有一定的长长度，一般大于200mm，过长阻力会增大，，水量太小，形不不成水帘子，太大大，会反方向跑掉掉，也不能完全喷喷成雾状，一般控控制的水气比为0.5-1L/m3。特点：体积小、构构造简单，效率增增大，压力损失大大。Scrubber压损公式：Vgt——喉部气速，cm/sL——液气体积比，l/m3F——实验系数，0.1-0.4穿透率的公式：f——实验系数，0.1-0.4穿透率小，压力损损失大。Scrubber文丘里除尘器的设设计与计算文丘里除尘器的尺尺寸包括收缩管、、喉管、扩散管的的直径和长度，扩扩张角。①

收缩缩管：入口风速V1,进气端截面积Qt1——温度为t1时的进气流量，m3/h；u