大气污染控制工程-第六章-颗粒物污染控制技术【环境工程系】

大气污染控制工程小袋子《大气污染控制工程》环境工程系第六章除尘装置(1)机械除尘器电除尘器湿式除尘器过滤式除尘器除尘器的选择与发展掌握各类除尘器的工作原理、结构及性能

能够进行简单除尘器的选择和设计

了解目前除尘器的研究和发展情况除尘装置从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置

湿式除尘装置

干式除尘装置

按分离原理分类：重力除尘装置（机械式除尘装置）

惯性力除尘装置（机械式除尘装置）离心力除尘装置（机械式除尘装置）洗涤式除尘装置过滤式除尘装置电除尘装置声波除尘装置

除尘装置：从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备类别除尘器类型阻力/Pa除尘效率/%初投资运行费用机械式除尘器重力除尘器50～15040～60少少惯性除尘器100～50050～70少少旋风除尘器400～130070～92少中多管旋风除尘器800～150080～95中中湿式除尘器喷淋除尘器100～30075～95中中文丘里除尘器5000～2000090～98少高自激式除尘器800～200085～98中较高水膜除尘器500～150085～98中较高过滤式除尘器袋式除尘器800～200085～99.9较高较高颗粒层除尘器800～200085～99较高较高电除尘器干式电除尘器100～20085～99高少湿式电除尘器125～50090～98高少各种除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率除尘器除尘粒径除尘器除尘粒径50μm5μm1μm50μm5μm1μm惯性除尘器95263干式电除尘器>999986中效旋风除尘器94278湿式电除尘器>999892高效旋风除尘器967327中能文丘里除尘器~100>9997冲击式湿式除尘器988538高能文丘里除尘器~100>9998自激式除尘器~1009340振打袋式除尘器>99>9999喷淋洗涤器999453反吹袋式除尘器~100>9999第一节机械除尘器机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器结构简单、造价低、便于维护、阻力小对大粒径粉尘的去除有较高的效率，而对小粒径粉尘的捕获率很低重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置

气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降

层流式和湍流式两种

层流式重力沉降室假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用在气流流动方向上尘粒和气流速度相等。纵剖面示意图宽度为W层流式重力沉降室沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q

气流在沉降室内的停留时间在t时间内粒子的沉降距离该粒子的除尘效率层流式重力沉降室对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?层流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度层流式重力沉降室多层沉降室：使沉降高度减少为原来的1/（n+1），其中n为水平隔板层数

考虑清灰的问题，一般隔板数在3以下多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板湍流式重力沉降室湍流模式1－横向混合模型，假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流方向的每个断面（横向截面）上粒子完全混合湍流式重力沉降室-模式1LHv0dh=usidtCiCi-dCidx=v0dtC1iC2i在dx距离dt时间内对dp颗粒的捕集率为：从沉降室进口（x＝0，Ci＝C1i到出口（x＝L，Ci＝C2i）对上式积分：分级效率：湍流式重力沉降室湍流模式2－完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合单位时间排出：（为除尘器内粒子浓度，均一）单位时间捕集：总分级效率湍流式重力沉降室三种模式的分级效率均可用归一化对Stokes颗粒，分级效率与dp成正比重力沉降室归一化的分级率曲线a层流－无混合b湍流－垂直混合c湍流－完全混合重力沉降室的设计沉降室的设计包括确定几何尺寸和除尘效率最小粒径dp*重力沉降速度us*平均气流速度v0高度H烟气流量QRe判定流动状态选择合适的效率计算公式作业设计一个锅炉烟气重力沉降室，要求能去除dp≥50μm的烟尘。已知烟气量Q＝2800m3/h，烟气温度ts＝150℃，烟气真密度ρp＝2100kg/m3（忽略气体密度），烟气粘度μg＝2.4×10-5Pa.s例用沉降室作为含石灰粉尘空气流的初级净化装置，粉尘真密度为2670kg/m3，浓度为28.9g/m3，粒径分布如表，常温常压下的空气流量为1800m3/h。试确定：（1）全部捕集40μm以上的颗粒时沉降室的尺寸；（2）分级除尘效率；（3）总除尘效率；（4）出口粉尘浓度。解：（1）确定沉降室尺寸计算40μm颗粒的重力沉降速度，常温常压下粒径范围（μm）0～55～2020～5050～100100～500>500质量频率g1（％）2.06.017283611选取气流速度v0＝0.3m/s，沉降室高度H=1.2m则沉降室长：沉降室宽度：(2)计算分级除尘效率沉降室流体雷诺数：处于湍流状态，采用湍流模式计算分级除尘效率分级号i粒径范围（μm）粒径中值dpi（μm）沉降速度（m/s）分级效率质量频率gi10～52.55.02×10-40.007810.00780.020.000225～2012.51.26×10-20.19540.17750.060.0107320～50359.85×10-21.5320.78390.170.1333450～100750.4527.0340.99910.280.27985100～500300--1.000.360.36006>500500--1.000.110.1100总计1.000.8940（3）总除尘效率（4）沉降室出口粉尘浓度重力沉降室重力沉降室的优点结构简单投资少压力损失小（一般为50～100Pa）维修管理容易缺点体积大效率低仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子惯性除尘器机理沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离

惯性除尘器结构形式冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子反转式－改变气流方向捕集较细粒子冲击式惯性除尘装置a单级型b多级型反转式惯性除尘装置a弯管型

b百叶窗型

c多层隔板型惯性除尘器的结构形式冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子气流冲击挡板的速度越大，流出装置净化后的气体的气流速度越低，粉尘的携带量就越小，捕集效率越高。冲击式惯性除尘装置a单级型b多级型反转式－改变气流方向捕集较细粒子适于安装在烟道上使用烟雾分离气流转换方向的曲率半径越小，转变次数越多，就越能分离细小尘粒反转式惯性除尘装置a弯管型

b百叶窗型

c多层隔板型百叶式惯性除尘器（1）除尘效率在百叶式除尘器与旋风除尘器配合使用情况下，除尘器效率：粒径/μm51015202530405060100除尘效率/%2547637686.591.394.896.597.7100（2）压力损失Q－通过百叶板缝隙的气量，m3/sF－百叶板缝隙的总面积，m2C－百叶板缝隙的收缩系数，取0.6～0.8惯性除尘器应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10～20µm以上的粗颗粒压力损失100～1000Pa旋风除尘器

旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成

气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋

少量气体沿径向运动到中心区域

旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋

气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度

旋风除尘器气流与尘粒的运动旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出底部的粉尘二次扬尘现象旋风除尘器旋风除尘器内颗粒分离过程一次分离：1号颗粒几乎是直线轨迹随气流进入，在1a位置上与器壁相碰撞。碰撞后沿器壁滑动，受重力下落进入收尘室。不能分离颗粒：3号和5号颗粒较小，在与器壁碰撞后反弹，在碰撞点将动能传给内壁，速度和离心力大大减小，在径向气流摩擦力的强烈作用下，返回气流后随之逸出。二次分离：2号和4号颗粒较大，进入后与器壁碰撞于2a和4a点，由于入射角较大，不能沿器壁滑动而反弹到气流中，较大2号在一次碰撞后所剩动能足以使其与器壁产生二次碰撞而被分离。较小4号可能排出，也可能发生二次分离旋风除尘器旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布

外涡旋的气流切向速度随与轴心的距离的减小而增大。内涡旋的气流切向速度随与轴心的距离的减小而降低。旋风除尘器内压强越接近轴心处越低，轴心处于负压状态。旋风除尘器切向速度外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方此处n

1，称为涡流指数

内涡旋的切向速度正比于半径

内外涡旋的界面上气流切向速度最大

交界圆柱面直径

dI=(0.6～1.0)de,de

为排气管直径

旋风除尘器径向速度

假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋平均径向速度

r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m

轴向速度外涡旋的轴向速度向下内涡旋的轴向速度向上在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值

旋风除尘器旋风除尘器的压力损失

：局部阻力系数

A：旋风除尘器进口面积

局部阻力系数旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ5.36.58.05.8压损的修正状态修正密度修正代表基准状态（t0=20℃，P0=1atm）下干气体压损例：某旋风除尘器局部阻力系数为9.8，进口流速为15m/s，试计算：（1）基准状态下的压力损失；（2）温度为120℃，静压为-340Pa时的压力损失。旋风除尘器影响旋风除尘器的压力损失的因素压损随进口速度的平方成正比，因而处理风量增加时，压损随之增加。相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变

含尘浓度增高，压力降明显下降除尘器内部有叶片、突起和支持物时，压力降减少操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa除尘效率和压损与入口速度的关系旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率计算分割直径是确定除尘效率的基础

在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD

若

FC>FD

，颗粒移向外壁若

FC<FD，颗粒进入内涡旋当

FC=FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%

旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率（续）对于球形Stokes粒子分割粒径dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率

另一种经验公式旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率－模型2将旋风除尘器视为利用离心力进行沉降的沉降室沉降室长度为NπD－－N为旋转圈数沉降室高度为b沉降速度＝径向速度Vr活塞流纵向湍流BLHDhbsD0旋风除尘器旋风除尘器分级效率曲线

旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素

二次效应－被捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）比例尺寸在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。锥体适当加长，对提高除尘效率有利排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D。特征长度（naturallength）-亚历山大公式旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。

旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）比例尺寸对性能的影响比例变化性能趋向投资趋向压力损失效率增大旋风除尘器直径降低降低提高加长筒体稍有降低提高提高增大入口面积（流量不变）降低降低——增大入口面积（速度不变）提高降低降低加长锥体稍有降低提高提高增大锥体的排出孔稍有降低提高或降低——减小锥体的排出孔稍有提高提高或降低——加长排出管伸入器内的长度提高提高或降低提高增大排气管管径降低降低提高旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）除尘器下部的严密性在不漏风的情况下进行正常排灰

锁气器(a)双翻板式(b)回转式

旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度

旋风除尘器影响旋风除尘器效率的因素（续）操作变量提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降效率最高时的入口速度

入口风速一般为12~20m/s结构形式－入口形式外壳类似三角形，下部与筒体相切，上部为螺旋线性气流外缘与除尘器筒体相切，形式简单，外形尺寸紧凑外壳为渐开线或对数螺线形，可以减少入口气流对筒体内气流的撞击和干扰。进口处理量大，压损小。气流从轴向进入，在螺旋叶的作用下，旋转进入筒体旋风除尘器结构形式（续）气流组织分

回流式、直流式、平旋式和旋流式

多管旋风除尘器

由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘器组常见的多管除尘器有回流式和直流式两种

回流式多管旋风除尘器

XLT/A型旋风分离器特点：有螺旋下倾顶盖的直入式进口，螺旋下倾角15o，筒体和锥体都较长。压力损失较低，除尘效率较高，一般为80～90％适用于干的非纤维性粉尘和烟尘等的中净化XLP型旋风分离器特点：进气管上缘距顶盖有一定的距离，180o涡壳式入口，筒体上带有螺旋线形粉尘旁路分离室，排出管插入深度在距进口上缘1/3处螺旋线形粉尘旁路分离室提高了分离细尘的能力，有助于消除上涡旋带尘的影响，除尘效率比XLT/A型略高，～95％XLP型旋风分离器XLK型旋风分离器特点：180o涡壳式入口，锥体倒置，锥体下部有一圆锥型反射屏，防止里面灰箱中粉尘再次被带走，除尘效率～90％倒置的锥体向下渐扩，磨损较轻，适合捕集非纤维型粉尘和矿物性粉尘，尤其适合于含尘浓度高和粉尘磨损性强的场合XLK型旋风分离器XZT型旋风分离器特点：180o涡壳式入口，锥体较长，筒体较短压力损失长锥体除尘器除尘效率较高，适用于捕集非黏性的金属、矿物、纤维性粉尘、刨花和木屑。对纤维性的棉尘的除尘效率几乎为100％。一般除尘效率为～90%XCX型旋风分离器特点：270o涡壳式入口并具有斜底板结构，入口体积较小，呈方形，锥体较长，排出管下端装有叶片式减阻器压力损失较低，有减阻器无减阻器，适合在高入口速度下运行除尘效率较高，>90％体形大，耗钢量大组合式多管旋风除尘器旋风除尘器的选型－原始数据

目标确定旋风除尘器类型、筒体直径和个数条件

气体的组成、压力、温度颗粒物的粒径分布（g1或G1）、浓度（C1）和其他特性气体流量（Q），一般取一稳定的平均值；要求达到的捕集性能压力损失大小旋风除尘器的设计选择除尘器的型式

根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素

根据允许的压力降确定进口气速，或取为12～25m/s确定入口截面A，入口宽度b和高度h

确定各部分几何尺寸

必要时按给定条件计算临界粒径和预期达到的除尘效率，判断是否符合捕集性能要求几种旋风除尘器的比较旋风除尘器的设计旋风除尘器的比例尺寸尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口宽度，b入口高度，h筒体直径，D上3.85b下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直径，de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直径，d10.296D0.43D0.3D0.145D进口速度为右值时的压力损失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）旋风除尘器的设计也可选择其它的结构，但应遵循以下原则

①为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插人深度；②为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2；③为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D；④为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o～8o；⑤为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4～0.5，（H+L）/de≈8～10；s/de≈1；新型旋风除尘器旋风除尘器在实际运行中普遍存在两个问题：旋风除尘器的磨损和二次扬尘；多管旋风除尘器的轴流旋风子效率较低和风压不平衡。新型旋风除尘器高效耐磨旋风除尘器母子式多管旋风除尘器高效耐磨旋风除尘器国内外对旋风除尘器磨损问题的解决方法主要有以下4种：耐磨材料（陶瓷或铸铁）作为旋风除尘器本体，这仅限于小直径旋风子耐磨材料内衬，这种方法工艺复杂、成本高，应用受到限制化学防磨涂料，价格高在易磨损的部位加耐磨衬块，这是目前最产业的方法，其耗资大，而且效果也有限。母子式多管旋风除尘器轴流旋风子效率较低，且存在各轴流旋风子进气量不等的可能。切向式入口旋风子母子式多管旋风分离器工作原理：含尘气流进入旋风母，经过一次分离后，进入旋风母出气管，出气管上端封死，在旋风母出气管四周均匀分布着旋风子进气管，从而保证了各旋风子分压平衡。一次净化后的气流进入各旋风子，气体经二次净化后，由旋风子排气管进入集气箱，然后由总排气管排出旋风除尘器。母子式多管旋风除尘器特点：效率高，结构紧凑，各旋风除尘器进气量警报相等，但阻力较大为降低母子式多管旋风除尘器的阻力，可采用捆绑式多管旋风除尘器。在总进气管四周均布旋风子，使其结构更加紧凑。惯性除尘器和旋风子的结合思考题1.在旋风除尘器中，何处（以径向位置表示）受到的离心力最大？为什么？2.某旋风除尘器切割直径为15µm，当处理气量增加一倍时，其切割直径应为多大？第六章除尘装置(2)第二节电除尘器旋风除尘器对于

dp<5μm的粒子效率低，必须借助外力（电场力等）捕集更小的粒子

使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上具有耗能小、气流阻力小的特点工作原理工作原理四个基本过程电晕放电－高压电场中气体电离悬浮粒子荷电－自由电子、正负离子与尘粒碰撞而吸附其上，使尘粒带电带电粒子在电场内迁移和捕集－带电粒子在电场中受库仑力的作用被驱往集尘极，放出所带电荷而沉积其上捕集物从集尘表面上清除－振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗电除尘器的工作原理电除尘器的分类（1）按集尘电极型式可分为管式和板式电除尘器管式：极线沿着垂直的管状集尘电极的中心线悬挂。板式：在互相平行的板式收尘电极的中间悬挂垂直的极线。（2）

按气流流动方式分为立式和卧式电除尘器在工业废气除尘中，卧式板式电除尘器是应用最广泛的一种。（3）按粉尘荷电区和分离区的空间布置不同分为单区和双区电除尘单区：粉尘荷电和分离沉降都在同一空间区域内进行。双区：现有一组电极使粉尘荷电，然后另一组电极供给静电力，使带电粒子沉降。（4）按沉集粉尘的清灰方式可分为湿式和干式电除尘器管式静电除尘器板式除尘器双区电除尘器单区电除尘器单区和双区电除尘器尘粒的荷电和捕集分离在同一电场内进行尘粒的荷电和捕集分离分别在两个不同的区域进行气体放电：气体在外界作用下由绝缘状态变为导电状态，因而有电流从气体中通过的现象。自由电子强电场高速中性气体分子新的自由电子和气体正离子电晕放电起始电离电压临界电晕电压临界击穿电压电晕放电阴极线上电场强度的分布与电荷的密度成正比当电压一定时，气体在阴极线附近的强电场作用下发生电离－雪崩过程远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获气体离子化区域－电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源电晕放电电晕放电形成电晕放电的基本条件：在两个电极上建立的电位差应能保证形成使气体电离、发生电晕放电的非均匀电场起始电晕电压－－开始产生电晕电流所施加的电压管式电除尘器内任一点的电场强度起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）

一空气的相对密度m－导线光滑修正系数，无因次，0.5<m<1.0，对清洁的光滑导线m＝1，对实际中遇到的导线可取m＝0.6～0.7在r=a时（电晕电极表面上），起始电晕电压电晕放电电晕放电r0V=VcV=0ab板式电除尘器c——两个电晕极之间的半径，m；a——电晕极半径，m；b——电晕极到集尘极的距离。电晕放电正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离－电场击穿；相应的电压－击穿电压在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极；空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低电晕放电电晕放电影响电晕特性的因素

电极的形状、电极间距离气体组成、压力、温度不同气体对电子的亲合力、迁移率不同气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电晕极和集尘极上的沉积

电压的波形

电晕放电粒子荷电两种机理电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电扩散荷电－离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场

粒子的主要荷电过程取决于粒径大于0.5m的微粒，以电场荷电为主小于0.15m的微粒，以扩散荷电为主介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。粒子荷电电荷累积粒子场强增加没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和电场荷电

影响电场荷电的因素

粒径dp和介电常数ε电场强度E0和离子密度N0

电场荷电

粒子获得的饱和电荷电场荷电电场荷电粒子刚进入电场时以较高的速度增加电荷，随着粒子上电荷的逐渐增加，荷电速率则逐渐降低。粒子荷电电量随时间变化的关系：Ki——离子迁移率，m2/V·s；e——电子的电量，1.60×10-19库仑；t0——时间常数(尘粒达饱和电荷值的50%时所需的时间。

其中中等离子密度（1014个/m3）的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动10～20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷扩散荷电与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（根据分子运动理论，不存在离子动能上限）

荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间

扩散荷电理论方程

则经典条件下,扩散荷电的粒子电荷数粒子直径dp（μm）荷电时间t（s）0.010.11.0100.123680.24812160.4111927351.034557696电场荷电和扩散荷电的综合作用处于中间范围

（0.15～0.5μm）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致例计算板式电除尘器中粒径为0.5μm的撤离在荷电时间分别为0.1、1.0和10s时的近似荷电量。已知条件：ε0＝5，E0＝3×105V/m，T＝300K，N0＝1014个/m3，离子质量m＝5.3×10-26kg解：0.5μm的尘粒，属于粒径的中间范围，取尘粒的总荷电量等于电场荷电量和扩散荷电量之和。首先确定荷电时间常数（按空气负离子的迁移率计算）：可见题中所给荷电时间都大于10t0，电场荷电量按饱和荷电公式计算。气体离子的平均速度尘粒总荷电量的近似计算公式因此：异常荷电现象沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,破坏正常电晕过程气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生

当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞

荷电粒子的运动和捕集驱进速度

荷电粒子同时受电场力和阻力作用t＝0时，

＝0，则最终得驱进速度

e的指数项是一个很大的数值。例如，密度为1g/cm3、直径为10μm的球状粉尘粒子，在空气中有若t>10－2s，完全可以忽略不计所以，驱进速度趋进速度是一个表征某种尘粒静电沉降特性的参数，趋进速度越大，说明该种颗粒越容易被静电除尘。驱进速度驱进速度与粒径和场强的关系当颗粒直径为2～50m时，与粒径成正比驱进速度驱进速度与粒径和场强的关系捕集效率捕集效率一德意希公式

德意希公式的假定:除尘器中气流为湍流状态在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布是均匀的粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响

捕集效率dt时间内长度为dx的空间所捕集的粉尘量为由dt＝dx/u积分最终得v,Q按除尘器长度区段计算的捕集效率沿除尘器长度方向运动状况的变化：温度可能降低；随着捕集过程的进行，粒子的尺寸和浓度逐渐减小；粒子的荷电量、空间电荷密度、荷电场强和集尘场强等电气特性随之变化；不同电场的板、线型式、供电电压和电流以及清灰方式等变化若沿除尘器长度方向分为N个区段，则在第j个区段上对第i级粒子的分级效率：有效驱进速度当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10％～20％时，德意希方程理论上才是成立的

作为除尘总效率的近似估算，ω应取某种形式的平均驱进速度有效驱进速度－实际中常常根据在一定的除尘器结构型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相应驱进速度值，以ωe表示按有效趋进速度表示的总捕集效率：有效驱进速度粉尘种类驱进速度/m∙s-1粉尘种类驱进速度/m∙s-1煤粉（飞灰）0.10～0.14冲天炉（铁－焦比＝10）0.03～0.04纸浆及造纸0.08水泥生产（干法）0.06～0.07平炉0.06水泥生产（湿法）0.10～0.11酸雾（H2SO4）0.06～0.08多层床式焙烧炉0.08酸雾（TiO2）0.06～0.08红磷0.03飘旋焙烧炉0.08石膏0.16～0.20催化剂粉尘0.08二级高炉（80％生铁）0.125被捕集粉尘的清除电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积

粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般方法采取振打清灰方式清除

从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰湿法清灰方式干法清灰方式被捕集粉尘的清除现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率常用的振打器有电磁型和挠臂锤型

集尘极板电晕框集尘极振打装置电晕极振打装置集尘器控制装置入口气流布风装置悬挂梁静电除尘器外形电除尘器结构－电晕电极电晕电极

主要包括电晕线、电晕框架、阴极吊挂装置等部分常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及螺旋线、芒刺线等

相邻电晕线之间的间距，对放电强度影响较大，间距太大会减弱放电强度，过小会因屏蔽作用使放电迁移都降低。一般电晕线间距为通道宽度的0.7～1电晕线的一般要求：电气性能良好起晕电压低、电晕电流大，电流密度分布均匀，平均电场强度大；机械强度高，不易断线，高温下不弯曲变形，耐腐蚀一根电极线的折断可能引起这个电场短路能维持准确的极距易清灰振打力传递均匀，有良好的清灰效果光圆线的放电强度随直径变化。螺旋形电晕线对大型电除尘器较适用星形电晕线四面带尖角，起晕电压低，放电强度高。断面积大有利于振打加速度的传递和积灰的振落，广泛使用芒刺形电晕形放电强度高，起晕电压最低，可以减弱和防止粉尘浓度大时出现的电晕封闭现象，适用于在含尘浓度大的场合，如多电场中的第一电场和第二电场电除尘器结构－电晕电极电晕电极

电晕线固定方式重锤悬吊式管框绷线式桅杆式电除尘器结构－集尘极集尘极：集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量

（约占总耗量的40％～50%）有很大影响性能良好的集尘极应满足下述基本要求良好的电气性能：极板面上的电场强度和电流分布均匀，火花电压高；有利于粉尘在板面上沉积，又能顺利落入灰斗，二次扬尘少；极板振打性能好，利于振打加速度均匀地传递到整个板面，清灰效果好；极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形形状简单，便于制造电除尘器结构－集尘极常用板式电除尘器集尘极进展－宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可比平常增加50％～100%，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有完全解释清楚电除尘器结构－气流分布板电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板对气流分布的具体要求是任何一点的流速不得超过该断面平均流速的40%在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差25%。上进气的进气口箱：垂直片偏转板式和垂直折板式水平中心进气的扩散进气箱：多孔板式一般气流分布板采用3～5mm钢板制作，开圆孔直径为40～60mm，开孔率为25～50％。（a）格板式；（b）多孔板式；（c）垂直片偏转板式（d）锯齿形；（e）X形孔板；（f）垂直折板式气流分布均匀性与除尘效率电除尘器结构－气流分布板气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV电除尘器结构－高压供电设备高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上通常高压供电设备的输出峰值电压为70～l00kV，电流为100～2000mA增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和投资两方面因素电除尘器结构－高压供电设备电除尘器的供电装置主要包括：升压变压器升压变压器应具有良好的绝缘性与适当的过载能力，以适应可能出现的异常工作状态整流装置将升压变压器输出的高压交流电整流为直流电控制装置电除尘器正常运行的最佳工作电压应维持在要击穿而又未击穿之前的电压，要维持这种状态，必须依靠电压自动调节装置来实现电除尘器的供电电除尘器只有在良好的供电情况下，才能获得较高的除尘效率。供电装置输出电压的高低、电压的波形和稳定性及供电分组等都是影响效率的因素。供电电压、电流和功率对电除尘器效率的影响可以归结为对粉尘驱进速度ω的影响对管式用直流供电的电除尘器：ω和电晕电流的关系：

i—电晕电流线密度，即单位长度电晕线上的电晕电流；当i较大时，2i/K>>c，i越大，驱进速度越大，除尘效率越高。对板式电除尘器：电流i加一修正系数α，当供电不是直流时，i可取电流的时间平均值iav。粉尘驱进速度ω与供电的关系可表示为粉尘驱进速度ω与供电电压的函数关系：

β——常数；

Vp——电压峰值；

Vai——电压平均值。此式表明，要得到高的除尘效率，可以提高峰值电压和平均电压。如采用脉冲等。静电除尘的影响因素粉尘比电阻最适宜电除尘器工作的粉尘比电阻为104～5×1010Ω.cm粉尘比电阻过高或过低都会使电除尘器效率明显下降粉尘比电阻位于104～5×1010Ω.cm的粉尘到达集成板后，会以正常的速度放出电荷，因而对这类粉尘（如锅炉飞灰、水泥尘、高炉粉尘、平炉粉尘、石灰石粉尘等），电除尘器一般都能获得较好的效果。影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据粉尘比电阻烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响a.飞灰b.水泥窑粉尘粉尘比电阻S含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity,Ω‧cm粉尘比电阻粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响粉尘比电阻粉尘比电阻对有效驱进速度的影响粉尘比电阻粉尘比电阻对场强分布的影响

粉尘比电阻高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响

比电阻>5×1010Ω.cm的粉尘称为高比电阻粉尘高比电阻粉尘到达集尘极后，电荷释放缓慢，将逐渐在集尘极表面集聚一层带负电荷的粉尘，随后的粉尘会因为相斥作用而很难黏附其上，除尘效率下降随着集尘极上沉积的粉尘不断增厚，粉尘层间形成微小电场，随着电压将的增加，会导致粉尘层空隙中的气体电离，产生明显反电晕反电晕现象会导致二次扬尘严重，除尘性能急剧下降。粉尘比电阻低比电阻粉尘对电除尘器性能的影响

如果尘粒的比电阻小于103～104Ω·cm，它到达集尘表面后立即丧失电荷，且由静电感应获得和收尘电极同极性的阳电荷，沉积的灰沉降离开收尘电极而重返气流。在气流中重荷电，回到集尘极－－跳动前进用电除尘器处理各种金属粉尘和石墨粉尘、炭黑粉尘都可以看到这一现象。克服高比电阻影响的方法

保持电极表面尽可能清洁改变供电方式如采用脉冲供电烟气调质增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3

改变烟气温度向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度发展新型电除尘器克服低比电阻影响的方法

在电除尘气后面串联旋风除尘器。携带不同电荷的粒子经过频繁的碰撞可能集成大的颗粒，能过在旋风除尘器中分离下来。喷雾加湿装置静电除尘的影响因素粉尘的黏附性粉尘的黏附性较强，沉积在集成板上的粉尘不易振打下来，使集尘极的导电性大大降低，导致电晕电流减小。如果黏附在电晕极线上，会使电晕线肥大，降低电晕放电效果，粉尘难以充分荷电，导致效率降低。含尘气体的温度、湿度含尘气体的温度不仅对比电阻有影响，还对发生电晕的起始电压、火花放电电压、处理烟气量等均产生一定影响。温度升高时，起晕电压降低，火花电压下降。静电除尘的影响因素烟气温度上升会导致烟气处理量增大，电场风速提高，从而引起除尘效率下降当烟气温度>300℃时，需采用耐高温材料，还要考虑电除尘器的热膨胀变形问题电除尘器的适用温度范围为100～250℃含尘气体中湿度对电气条件也产生很大影响，一般来说烟气中水分多些，除尘效率大，但水分过大，烟气温度达到露点，会对电除尘器壳体及电极系统产生腐蚀。静电除尘的影响因素含尘浓度

气体含尘浓度过高，电场内尘粒的空间电荷会很高，这将导致离子迁移率降低，以致使电晕电流急剧下降，严重时可能会趋近于零，出现电晕闭塞，除尘效果显著恶化。必须采取相应措施。如提高工作电压，采用放电强烈的芒刺型电晕极，增设预除尘器、降低烟尘浓度、或降低烟气流速等。一般，当气体含尘浓度超过30g／m3时，应增加预净化设备。电场风速含尘气体在静电除尘器内运动速度。风速低、除尘效率高，但处理同样风量时除尘器体积大、造价增加；风速过大，容易产生二次扬尘，使除尘效率降低。一般电场内断面风速取0.6～1.5m/s，除尘效率要求高的静电除尘器断面风速不宜超过1.0m/s。静电除尘的影响因素设备结构因素主要是电极的几何因素和气流分布。电极几何因素包括极板间距、电晕线的半径、电晕线的粗糙度等。极板间距、电晕线间距存在一个最佳值；减小电晕线半径则所需的起晕电压降低。为了使电除尘器获得最佳性能，每台供电装置所担负的极板面积不宜太多，即电场要有一定的分组数，电场的增多一般可以提高电除尘器总除尘效率。电除尘器内气流分布的均匀程度对除尘效率的影响作用非常突出，因此在结构设计时，要给予足够的重视，采取有效的措施保证气流分布均匀。

静电除尘的影响因素静电除尘的影响因素操作因素漏风负压运行密封不严冷风增大电场中风速，烟气温度下降而出现结露，引起极板清灰困难、电极腐蚀等，最终导致除尘效率下降灰斗漏风会造成二次扬尘气流旁路气流旁路指电除尘器内的气流不通过电场，而从集尘极板的顶部、底部和左右最外侧极板与壳体之间的间隙通过。阻流板二次扬尘粉尘比电阻过高或过低振打清灰频率过高电场风速分布不均匀或流速过高除尘效率高且运行稳定

静电除尘器具有模块组合性，可方便地通过加长电场长度或增加室数，达到所要求的除尘效率只要按最佳烟气参数进行设计。设备容量选择得当，供电稳定，操作正常，静电除尘效率可达99.9％烟气阻力小，压力损失小一般为200～500Pa，能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3，静电除尘器的能耗主要由烟气阻力损失、供电装置、电加热保温和振打电动机等的能耗组成。处理烟气量大，可达105～106m3/h静电除尘器易于模块化的结构特点使其很方便地实现除尘装置大型化电除尘器的特点电除尘器的特点除尘适应强，使用范围广静电除尘器对烟气的温度、捕集粒子的粒径和浓度有较广的适应性静电除尘器对烟气中粉尘的比电阻很敏感，通常适宜的比电阻范围是104～5×1010Ω.cm，否则静电除尘的正常收尘过程会受到干扰捕集的粉尘干燥，具有分离功能粉尘以干燥的形体被捕集，有利于粉尘的输送和利用，也没有二次污染一次性投资费用高，占地面积大设备庞大，占地面积多，结构复杂，金属耗量大，每个电场需配用一套高压电源及整流控制设备，价格较贵电除尘器的设计－原则（1）除尘效率要满足烟浓度排放标准的要求（2）力求命中有效驱进速度按所取的驱进速度值计算出来的各静电除尘器的结构参数恰好能达到所要求的除尘效率，即为设计命中了驱进速度。（3）静电除尘器各参数的匹配有效驱进速度有效驱进速度的影响因素很多，既与除尘器的结构型式有关，又与运行条件有关除尘效率为99％有效驱进速度在确定有效驱进速度以及由此而定的除尘器尺寸时，捕集效率起着重要作用。电除尘器捕集较大粒子很有效，所以若达到较低的捕集效率就足够时，则可采取较高的有效驱进速度值若所占比例很大的细粒子必须捕集下来，需要更高的捕集效率，因而需更大的集尘面积，则应选取更低的有效驱进速度值。有效驱进速度确定有效驱进速度的第二个主要因素是粒子比电阻。若粒子比电阻高，则容许的电晕电流密度值减小，导致荷电场强减弱，粒子的荷电量减少，荷电时间增加，则应选取较小的有效驱进速度值。通过实验曲线为跟定的效率范围选取有效驱进速度提供了合适的依据。质量中位粒径～10μm的飞灰中等效率（90～95％）有效驱进速度确定有效驱进速度的第三个主要因素是在某一粒径分布下有效驱进速度值随电晕功率的变化。在高比电阻情况下，输入的功率仍可能在正常范围内，但由于反电晕，除尘器的运行性能可能很差。中等效率的飞灰除尘器电除尘器的选择和设计

电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法

参数符号取值范围板间距S23～28cm驱进速度ω3～18cm/s比集尘极表面积A/Q300～2400m2（1000m3/min）气流速度v1～2m/s长高比L/H0.5～1.5比电晕功率Pc/Q1800～18000W/(1000m3/min)电晕电流密度Ic/A0.05～1.0A/m2平均气流速度

烟煤锅炉v1.1～1.6m/s褐煤锅炉v1.8～2.6m/s电除尘器的选择和设计比集尘表面积的确定

根据运行和设计经验，确定有效驱进速度ωe按德意希方程求得比集尘表面积A/Q长高比的确定集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰时二次扬尘的多少要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.0～1.5。电除尘器的选择和设计气流速度的确定通常由处理烟气量和电除尘器有效断面积，计算烟气的平均流速平均流速高于某一临界速度时，作用在粒子上的空气动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增加当捕集电站飞灰时，临界速度近似取为1.5～2.0m/s气体的含尘浓度如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高，易发生电晕闭塞应对措施－提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电晕极，电除尘器前增设预净化设备等内部尺寸的设计-平板式电除尘器

求出Ac，然后根据选定的集尘极的间距2b，高度h及长度L确定所需通道数n，再计算其它各项。通道数：

通道横截面积：处理气量：处理停留时间：于是平板型除尘器的效率公式为：

内部尺寸的设计-管式电除尘器

求出Ac，圆筒半径为R，长度为L，确定所需除尘器圆筒个数为n，再计算其它各项。圆筒个数：

通道横截面积：处理气量：处理停留时间：于是管式除尘器的效率公式为：

电除尘器的选择和设计计算临界电场强度E0计算临界电晕电压U0计算电晕电流密度i0计算电晕区电场强度Ec计算收尘区的电场强度Ep计算理论粒子趋进速度取趋进速度的1/2作为设计趋进速度计算收尘效率电除尘器的选择和设计电除尘器的辅助设计因素

电晕电极：支撑方式和方法集尘电极：类型、尺寸、装配、机械性能和空气动力学性能整流装置：额定功率、自动控制系统、总数、仪表和监测装置电晕电极和集尘电极的振打机构：类型、尺寸、频率范围和强度调整、总数和排列灰斗：几何形状、尺寸、容量、总数和位置输灰系统：类型、能力、预防空气泄漏和粉尘反吹壳体和灰斗的保温，电除尘器顶盖的防雨雪措施便于电除尘器内部检查和维修的检修门高强度框架的支撑体绝缘器：类型、数目、可靠性气体入口和出口管道的排列需要的建筑和地基获得均匀的低湍流气流分布的措施水泥窑炉电除尘系统的比较技术参数系统类别预热器烟气预热器烟气和增湿塔烟气混合烟气全部通过增湿塔烟气通过烘干兼磨粉机烟气量m3/h210000210000210000330000烟气温度330150120120烟气含尘浓度g/NM365656590净化后含尘浓度mg/NM3150150150150趋进速度cm/s4.578.58.5通过电场时间s17.911.79.359.75集尘板总面积179009400740010300电除尘器重量t524300240330新型电除尘器新型电除尘器的设计多在改进其结构，以便充分发挥静电收尘性能电晕极和集尘极的改进长芒刺静电除尘器电晕极采用长芒刺，芒刺长度占通道宽度的1/3~1/2新型电除尘器长芒刺静电除尘器的临界电压受到一定的限制，然而长芒刺放电时产生极为强烈的离子风，这会使粉尘向接地极的沉降速度大幅度提高，从而提高除尘效率。长芒刺电晕极能在较低电压下产生较高的电晕电流，且场强较高，这不仅有助于粉尘的荷电，而且也增强了对粉尘比电阻的适应性采用长芒刺电晕极，大幅度增加了通道的宽度，而且也减少了钢材的耗量实际运行情况表明，在通道宽度相同时，和一般电除尘器相比，长芒刺静电除尘器运行电压降低了1/3以上（运行节能也在1/3以上），高压电源费用减少了约1/2作业某厂电除尘器实测结果如下：进口含尘浓度26.8g/m3，出口含尘浓度0.133g/m3，进口烟气流量Q＝160000m3/h。该除尘器采用Z型极板和星形电晕线，断面面积为40m2，集尘板总面积为1982m2（两个电场）。试参考上述数据设计另一新建电除尘器，要求除尘效率99.8％，工艺设计给出的总烟气量为250000m3/h设计一电除尘器来处理某发电厂锅炉粉尘。若处理风量为150000m3/h，入口含尘浓度为3000mg/m3，要求出口含尘浓度降至400mg/m3.试计算该除尘器所需极板面积、电场断面面积、通道数和电场长度。第六章除尘装置(3)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0.1～20μm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10μm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湿式除尘过程不利于副产品的回收。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的除尘机理惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移与热漂移、凝聚等多种作用并存。惯性碰撞尘粒的惯性越大，气体流线曲率半径越小，尘粒脱离流线而被液滴捕集的可能性越大。当尘粒与颗粒碰撞时，尘粒若能被液体润湿，则进入液体内部若不能被润湿，则粘附在液体表面，其过程不受界面的张力支配所有接近液滴的尘粒，在直径d0的面积范围内将与液滴碰撞湿式除尘器的除尘机理扩散对于粒径<0.3μm的尘粒，扩散是一个很重要的捕集因素微粒象气体分子一样，作不规则的热运动，在运动过程中，尘粒和液体接触而被捕集扩散几率可用下式表示：δ为液滴周围气膜的有效厚度D为扩散系数湿式除尘器的除尘机理粘附当尘粒半径大于粉尘中心到液滴边缘的距离时，则粉尘被液滴粘附而被捕集扩散漂移和热漂移若气流中含有饱和蒸汽，当其与较冷液体接触时，饱和蒸气会在较冷的液滴表面上凝结，形成一个向液滴运动的附加气流此气流促使较小尘粒向液滴移动，并沉积在液滴表面而被捕集凝聚作用通过排烟系统排出的烟雾通常含有水蒸气，硫酸酐和气态有机物，当温度降低时，这些凝结成分就会被吸附在粉尘表面，使尘粒彼此凝聚成较大的二次粒子，易于被液滴捕集气液界面－－气泡表面含尘气流通过多孔板上的液体时，气体在孔眼处形成气泡并逐渐变大，随后上升通过液层气泡到达液层表面时，逐渐累积增多，在液面上形成气泡层气泡层顶部薄膜逐渐变薄，最后破裂释放出气体，同时溅起细小的飞沫在筛板上形成三个区域：鼓泡区气泡区（主要的尘粒捕集区）溅沫区泡沫式气体净化设备气液界面－－液体射流表面喷出的射流经一定距离后破碎为直径分布范围很广的液滴群载尘气体平行于射流运动，在射流破碎过程中，气体和液体发生强烈混合，在更远的下游，气液混合射流冲击储存器中的液体表面，储存器中的液体被部分分裂。由于尘粒和液滴相对速度较小，故此装置的捕集效率不是很高，但由于液体喷射的抽吸作用，气体不需引风设备气液界面－－液膜液体依靠其流动性、润湿性在固体表面铺展开，即形成液膜液膜的形状和面积主要取决于它们依附的固体表面的形状和面积由于气流几乎总是与液体平行，故各种的捕集作用都不太强气液界面－－液滴液滴的形成主要是利用机械力、惯性力以及摩擦力等使液体分散在大量气体中，从而形成液滴气液界面－－液滴利用惯性力形成液滴气液界面－－液滴利用摩擦力形成液滴气液界面－－液滴靠摩擦力来高效分散液体的文丘里湿式除尘器能在有效的容积内形成很好的界面分布，液滴的椭球面和伞形薄层有利于尘粒的惯性碰撞，而且液滴不断破碎，表面不断更新，故尘粒的捕集效率很高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

除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则η越高惯性碰撞参数与除尘效率

对于势流和粘性流，η=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ELΔPG:气体压力损失，Pa

PL: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，

－特性参数序号粉尘和尘源类型αβ序号粉尘和尘源类型αβ1L－D转炉粉尘4.4500.46639石灰窑粉尘3.5671.05292滑石粉3.6260.350610从黄铜熔炉排出的氧化锌2.1800.53173磷酸雾2.3240.631211从石灰窑排出的碱2.2001.22954化铁炉粉尘2.2550.621012硫酸铜气溶胶1.3501.06795炼钢平炉粉尘2.0000.568813肥皂生产排出的雾1.1690.41466滑石粉2.0000.656614从吹氧平炉升华的粉尘0.8801.61907从硅钢炉升华的粉尘1.2660.4515没有吹氧的平炉粉尘0.7951.59408鼓风炉粉尘0.9550.8910湿式除尘器的总效率与总能耗的关系分割粒径与除尘效率分割粒径法：基于分割粒径计算的除尘效率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各种型式的惯性分离装置的分级通过率可以表示为对任何一种类型的湿式除尘器，总通过率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）喷雾塔洗涤器优点：结构简单、阻力小且不易堵塞，较适合处理高湿、高热的含尘气体缺点：体积庞大、效率低、耗水量大且污水处理困难广泛用于净化粒径大于50μm的尘粒，对于粒径小于10μm的粉尘粒子的净化效率较低，很少用于脱除气态污染物，经常与高效洗涤器联用，起预净化降温和加湿等作用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ηd可用下式表示对于Stokes粒子，紊流过渡区，

牛顿区，

喷雾塔洗涤器对一定入口浓度的含尘气体，净化程度越深，耗水量越大错流式中，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湿式旋风洗涤器的捕集效率比干式旋风除尘器有明显提高。在旋风洗涤器中，采用比喷雾塔更细的喷雾。为增强捕集效果，采用较高的入口气流速度，一般为15～45m/s，并从逆向或横向对气流喷雾，使气液间的相对速度增大，惯性碰撞效率提高最佳水滴直径从理论上估算为100μm，在实际中采用的水滴直径范围为100～200μm。适于净化5μm以上的尘粒。在净化亚微米范围内的粉尘时，常用在文丘里洗涤器之后，作为脱除凝聚水滴。压力损失范围一般为0.25～1.0kPa，特别适合于处理气量大和含尘浓度高的场合。中心喷雾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主要的除尘机制：水滴的碰撞作用；旋转气流的离心作用；水滴甩向壁面后形成的水膜的黏附作用。入口气流速度一般为15～45m/s，压力损失0.5～2kPa，耗水量0.5～1.5L/m3。对于大于5μm的尘粒的净化效率可达95～98％常作为文丘里洗涤器的脱水器中心喷雾旋风洗涤器液滴直径范围中心喷雾旋风洗涤器与文丘里除尘器联用时，净化烟气时的性能立式旋风水膜除尘器

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

净化效率随气流入口速度增高和筒体直径减小而提高，但入口速度过高，可能破坏水膜层。入口速度一般为15～22m/s。净化效率比干式旋风除尘器高得多，且器壁磨损较轻。净化效率一般可保证在90％以上。耗水量为0.1～0.3L/m3麻石水膜除尘器优点：良好的耐腐蚀性和耐磨性，经久耐用；除尘效率高，一般可达90％左右钢材用料少，对于麻石产区可就地取材，节省投资和钢材缺点：采用安装环形喷嘴形成筒壁水膜，喷嘴易被烟尘堵塞；液气比大，含酸废水需处理后才能排放不宜处理急冷急热的除尘过程，处理烟气温度不超过100℃麻石水膜除尘器主要尺寸性能参数：入口速度：18m/s，直径大于2m的除尘器可采用22m/s内部上升气流速度：4.5～5m/s；L/g＝0.15～0.2L/m3压损＝600～1200Pa，锅炉除尘效率可达85～90％麻石水膜除尘器主要性能参数卧式旋风水膜除尘器构造由内筒、外壳、螺旋导流叶片、集尘水箱和排水设施等组成。工作原理水箱内水表面接触沉降外筒内壁和内筒外壁形成的水膜的捕集作用除尘效率可达85~92%通道内断面流速为8～18m/s，压力损失约为300～1000Pa液气比一般为0.06~0.15L/m3筒底水位高为80～150mm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管的结构形式是效率高低的关键文丘里洗涤器的几何尺寸圆形截面进气管直径D0按与之相联管道直径确定，1.收缩管进气端截面积。一般按与之相连的进气管道形状计算。u1－－进口管道中流速一般为16～22m/s.文丘里洗涤器的几何尺寸收缩管的收缩角β1：常取23o～30o。用于除尘时为23o～25o

，最大可达30o

。用于降温时，取23o～25o

。矩形截面收缩管进气端的高度和宽度b0×a0b2×a2L1LTL2收缩管长度的计算圆形收缩管：bT×aT矩形截面收缩管：取两者最大值文丘里洗涤器的几何尺寸2.喉管喉管截面积一般vT＝40～120m/s，净化亚微米粉尘，可取90～120m/s，甚至高达150m/s；净化较粗粉尘，可取60～90m/s，有时取35m/s也可满足要求；在气体吸收中，一般取20～23m/s。圆形喉管直径的计算：文丘里洗涤器的几何尺寸矩形喉管：对于小型矩形文丘里管，喉管的高宽比可取为对于通过大气量的喉管喉管长度的计算：文丘里洗涤器的几何尺寸3.扩散管出口端截面积：u2按其后连接的除雾器要求的气速确定，一般取18～22m/s。由于扩散管后面的直管段还有凝聚和压力恢复的作用，故最后设1～2m直管段，再接除雾器。圆形扩散管直径的计算：文丘里洗涤器的几何尺寸扩散管的扩散角β2一般为5o～7o矩形截面扩散管出气端的高度和宽度扩散管长度的计算圆形扩散管：矩形截面收缩管：取两者最大值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）提出了如下方程式或文丘里洗涤器除尘效率

:凝聚效率和脱水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的应用文丘里洗涤器对细粉尘具有很高的除尘效率，且对高温气体的降温效果也很好，因此广泛用于高温烟气的除尘、降温上－－炼铁高炉煤气、炼钢电炉烟气以及有色冶炼和化工生成中各种炉窑烟气净化当文丘里洗涤器用于高温烟气净化时，在进行结构设计、除尘效率和压力损失计算时，需进行温度校正。例以液气比为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，密度和粘度分别为1.15kg/m3和

2.08×10－5kg/m∙s-1