1、 第六章第六章 除塵裝置除塵裝置- -濕式除濕式除塵器塵器 n3 Scrubbern一、概述一、概述n二、二、濕式除塵器的除塵機理濕式除塵器的除塵機理n三、噴淋塔洗滌器三、噴淋塔洗滌器n四、旋風洗滌器四、旋風洗滌器n五、文丘里洗滌器五、文丘里洗滌器n教學重點：碰撞參數；濕式除塵器的常見類型；教學重點：碰撞參數；濕式除塵器的常見類型；文丘里洗滌器。文丘里洗滌器。n教學難點教學難點：文丘里洗滌器的組成文丘里洗滌器的組成、原理濕式原理濕式除塵器除塵器 3 濕式除塵器濕式除塵器n一一、概述、概述n使含塵氣體與液體使含塵氣體與液體 （一般為水）密切接觸，利用水滴和塵（一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的

2、慣性碰撞及其它作用捕集塵粒或使粒徑增大的裝置粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵粒或使粒徑增大的裝置 n可以有效地除去直徑為可以有效地除去直徑為0.120m的液態或固態粒子，亦的液態或固態粒子，亦能脫除氣態污染物能脫除氣態污染物 n高能和低能濕式除塵器高能和低能濕式除塵器低能濕式除塵器的壓力損失為低能濕式除塵器的壓力損失為0.21.5kPa，對，對10m以以上粉塵的凈化效率可達上粉塵的凈化效率可達9095%高能濕式除塵器的壓力損失為高能濕式除塵器的壓力損失為2.59.0kPa，凈化效率可，凈化效率可達達99.5以上以上 濕式除塵器濕式除塵器 濕式除塵器濕式除塵器板式塔板式塔填料塔填料塔 濕式除塵器濕式

3、除塵器旋風水膜除塵旋風水膜除塵n根據濕式除塵器的凈化機理，大致分為根據濕式除塵器的凈化機理，大致分為重力噴霧洗滌器重力噴霧洗滌器旋風洗滌器旋風洗滌器自激噴霧洗滌器自激噴霧洗滌器板式洗滌器板式洗滌器填料洗滌器填料洗滌器文丘里洗滌器文丘里洗滌器機械誘導噴霧洗滌器機械誘導噴霧洗滌器 n主要濕式除塵裝置的性能和操作范圍主要濕式除塵裝置的性能和操作范圍裝置名稱裝置名稱氣體流速氣體流速/ms-1液氣比液氣比 /l m-3壓力損失壓力損失/Pa分割直徑分割直徑/m噴淋塔噴淋塔0.12231005003.0填料塔填料塔0.5123100025001.0旋風洗滌器旋風洗滌器15450.51.5120015001

4、.0轉筒洗滌器轉筒洗滌器（300750r/min）0.7250015000.2沖擊式洗滌器沖擊式洗滌器1020105001500.2文丘里洗滌器文丘里洗滌器60900.31.5300080000.1 濕式除塵器的優點濕式除塵器的優點 n在在耗用相同能耗時，耗用相同能耗時， 比干式機械除塵器高。高能耗濕式比干式機械除塵器高。高能耗濕式除塵器清除除塵器清除0.1 m以下粉塵粒子，仍有很高效率以下粉塵粒子，仍有很高效率n 可與靜電除塵器和布袋除塵器相比，而且還可適用于它可與靜電除塵器和布袋除塵器相比，而且還可適用于它們不能勝任的條件，如能夠處理高溫，高濕氣流，高比電們不能勝任的條件，如能夠處理高溫，

5、高濕氣流，高比電阻粉塵，及易燃易爆的含塵氣體阻粉塵，及易燃易爆的含塵氣體n在去除粉塵粒子的同時，還可去除氣體中的水蒸氣及某些在去除粉塵粒子的同時，還可去除氣體中的水蒸氣及某些氣態污染物。既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用氣態污染物。既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用 濕式除塵器的缺點濕式除塵器的缺點 n排排出的污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應重復回用出的污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應重復回用n 凈化含有腐蝕性的氣態污染物時，洗滌水具有一定凈化含有腐蝕性的氣態污染物時，洗滌水具有一定程度的腐蝕性，因此要特別注意設備和管道腐蝕問題程度的腐蝕性，因此要特別注意設備和管道腐蝕問題n不適用于凈化含

6、有憎水性和水硬性粉塵的氣體不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體n寒冷地區使用濕式除塵器，容易結凍，應采取防凍措寒冷地區使用濕式除塵器，容易結凍，應采取防凍措施施 二二、濕式除塵器的除塵機理濕式除塵器的除塵機理 Scrubbern濕式除塵機理涉及各種機理中的一種或幾種。主要是濕式除塵機理涉及各種機理中的一種或幾種。主要是慣性慣性碰撞、擴散效應、粘附、擴散漂移和熱漂移、凝聚碰撞、擴散效應、粘附、擴散漂移和熱漂移、凝聚等作用。等作用。 1.1.慣性碰撞參數與除塵效率慣性碰撞參數與除塵效率 氣體流線停滯流線Xd氣流方向d0vpoXs12345圖3.3 不同粒徑的球形顆粒在液滴上的捕獲示意圖 液滴

7、n(1)根據粉塵受力情況推導碰撞數根據粉塵受力情況推導碰撞數Nin推導過程如下推導過程如下: :n粉塵運動時主要受兩個力的作用：慣性力粉塵運動時主要受兩個力的作用：慣性力F FI I和阻力和阻力f fd d。n nF FI I=f=fd d時經過積分得時經過積分得x xs sn nV Vp0p0相對速度，即塵粒相對于液滴的速度；相對速度，即塵粒相對于液滴的速度；dtdVmFIpdVf31820pppsdVX二、濕式除塵器的除塵機理二、濕式除塵器的除塵機理n n dD液滴直徑。液滴直徑。DpppIddVN1820pDpVVV0二、濕式除塵器的除塵機理二、濕式除塵器的除塵機理 1.1.慣性碰撞參數

8、與除塵效率慣性碰撞參數與除塵效率n(2)慣性碰撞參數也可以用慣性碰撞參數也可以用Stokes準數表示。準數表示。對斯托克斯粒子對斯托克斯粒子up：粒子運動速度：粒子運動速度uD：液滴運動速度：液滴運動速度dD：液滴直徑：液滴直徑 DppDPItdduuNS9)(22 1.1.慣性碰撞參數與除塵效率慣性碰撞參數與除塵效率除塵效率：除塵效率：NI值越大，粒子慣性越大，則值越大，粒子慣性越大，則II越高越高對于勢流和粘性流，對于勢流和粘性流，II = =f f( (NI)有理論解，一般情有理論解，一般情況下，況下，John Stone等人的研究結果等人的研究結果 K K關聯系數，其值關聯系數，其值取

9、決于設備幾何結構取決于設備幾何結構和系統操作條件和系統操作條件L L液氣比，液氣比，L/1000mL/1000m3 3 I1exp()KLN 2.2.接觸功率與除塵效率接觸功率與除塵效率 接觸功率理論接觸功率理論：n假定洗滌器除塵效率僅是系統總能耗的函數，假定洗滌器除塵效率僅是系統總能耗的函數，與洗滌器除塵機理無關與洗滌器除塵機理無關 2.2.接觸功率與除塵效率接觸功率與除塵效率 n總能耗總能耗E Et t: :氣流通過洗滌器時的能量損失氣流通過洗滌器時的能量損失E EG G+ +霧化噴淋液體過程中的能量消耗霧化噴淋液體過程中的能量消耗E EL L PG: 氣體壓力損失，氣體壓力損失，Pa P

10、L: 液體入口壓力，液體入口壓力，PaQL,QG: 液體和氣體流量，液體和氣體流量，m3/s3LtGLGLG1()(kWh/1000m3600氣體）QEEEPPQ 2.2.接觸功率與除塵效率接觸功率與除塵效率n除塵效率除塵效率n其中，傳質單元數其中，傳質單元數 除塵器的特性參數（見下頁）除塵器的特性參數（見下頁） t1e NttNE、 粉塵和塵源類型粉塵和塵源類型1LD轉爐粉塵轉爐粉塵4.4500.46632滑石粉滑石粉3.6260.35063磷酸霧磷酸霧2.3240.63124化鐵爐粉塵化鐵爐粉塵2.2550.62105煉鋼平爐粉塵煉鋼平爐粉塵2.0000.56886滑石粉滑石粉2.0000

11、.65667從硅鋼爐升華的粉塵從硅鋼爐升華的粉塵1.2260.45008鼓風爐粉塵鼓風爐粉塵0.9550.89109石灰窯粉塵石灰窯粉塵3.5671.052910從黃銅熔爐排出的氧化鋅從黃銅熔爐排出的氧化鋅2.1800.531711從石灰窯排出的堿從石灰窯排出的堿2.2001.229512硫酸銅氣溶膠硫酸銅氣溶膠1.3501.067913肥皂生產排出的霧肥皂生產排出的霧1.1691.414614從吹氧平爐升華的粉塵從吹氧平爐升華的粉塵0.8801.619015沒有吹氧的平爐粉塵沒有吹氧的平爐粉塵0.7951.5940除塵器的特性參數除塵器的特性參數 3.3.分割粒徑與除塵效率分割粒徑與除塵效率

12、 n分割粒徑法：基于分割粒徑能全面表示從氣流中分割粒徑法：基于分割粒徑能全面表示從氣流中分離粒子的難易程度和洗滌器的性能分離粒子的難易程度和洗滌器的性能n多數慣性分離裝置的分級通過率可以表示為多數慣性分離裝置的分級通過率可以表示為da: 粒子的空氣動力學直徑粒子的空氣動力學直徑Ae，Be: 均為常數均為常數 對填充塔和篩板塔，對填充塔和篩板塔，Be=2； 離心式洗滌器，離心式洗滌器，Be=0.67； 文丘里洗滌器（當文丘里洗滌器（當NI=0.55），），Be=2eea1 exp()BiiPAd 三三、噴霧塔洗滌器噴霧塔洗滌器 假定假定所有液滴具有相所有液滴具有相同直徑同直徑液滴進入洗滌器液滴進

13、入洗滌器后立刻以終末速后立刻以終末速度沉降度沉降液滴在斷面上分液滴在斷面上分布均勻、無聚結布均勻、無聚結現象現象含塵氣體清潔氣體循環水含塵水 三三、噴霧塔洗滌器噴霧塔洗滌器 n則立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集粉塵的則立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集粉塵的效率可以用下式預估效率可以用下式預估ut 一液滴的終末沉降速度，一液滴的終末沉降速度，m/sVG空塔斷面氣速，空塔斷面氣速，m/sz氣液接觸的總塔高度，氣液接觸的總塔高度，m d單個液滴的碰撞效率單個液滴的碰撞效率LtdGDtg31 exp2() Q u zQ duV 三三、噴霧塔洗滌器噴霧塔洗滌器噴霧塔結構簡單、壓力損失小，操作穩定，噴霧塔結構簡單

14、、壓力損失小，操作穩定，經常與高效洗滌器聯用捕集粒徑較大的經常與高效洗滌器聯用捕集粒徑較大的粉塵粉塵n嚴格控制噴霧的過程，保證液滴大小均嚴格控制噴霧的過程，保證液滴大小均勻，對有效的操作是很有必要勻，對有效的操作是很有必要 四四、旋風洗滌器旋風洗滌器n干式旋風分離器內部以環形方干式旋風分離器內部以環形方式安裝一排噴嘴，就構成一種式安裝一排噴嘴，就構成一種最簡單的旋風洗滌器最簡單的旋風洗滌器n噴霧作用發生在外渦旋區，并噴霧作用發生在外渦旋區，并捕集塵粒，攜帶塵粒的液滴被捕集塵粒，攜帶塵粒的液滴被甩向旋風洗滌器的濕壁上，然甩向旋風洗滌器的濕壁上，然后沿壁面沉落到器底后沿壁面沉落到器底n在出口處通常

15、需要安裝除霧器在出口處通常需要安裝除霧器 四、旋風洗滌器旋風洗滌器 n噴霧沿切向噴向筒壁，噴霧沿切向噴向筒壁，使壁面形成一層很薄的使壁面形成一層很薄的不斷下流的水膜不斷下流的水膜n含塵氣流由筒體下部導含塵氣流由筒體下部導入，旋轉上升，靠離心入，旋轉上升，靠離心力甩向壁面的粉塵為水力甩向壁面的粉塵為水膜所粘附，沿壁面流下膜所粘附，沿壁面流下排走排走 四四、旋風洗滌器旋風洗滌器旋風洗滌器的壓力損失范圍一般為旋風洗滌器的壓力損失范圍一般為0.51.5kPa，可以下式進行估算可以下式進行估算 2L0LDG QPPuQ旋風洗滌器的壓力損失，旋風洗滌器的壓力損失，pa噴霧系統關閉時的壓力損失，噴霧系統關閉

16、時的壓力損失，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/s0PLDuP 四四、旋風洗滌器旋風洗滌器n離心洗滌器凈化離心洗滌器凈化dp5m的塵粒仍然有效的塵粒仍然有效n耗水量耗水量L/G=0.51.5L/m3n適用于處理煙氣量大，含塵濃度高的場合適用于處理煙氣量大，含塵濃度高的場合n可單獨使用，也可安裝在文丘里洗滌器之后可單獨使用，也可安裝在文丘里洗滌器之后作脫水器作脫水器n由于氣流的旋轉運動，使其帶水現象減弱由于氣流的旋轉運動，使其帶水現象減弱n可采用比噴霧塔更細的噴嘴可采用比噴霧塔更細的噴嘴 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n除塵器系統的構成除塵器系統的構成文丘

17、里洗滌器：收縮管，文丘里洗滌器：收縮管， 喉管，喉管， 擴散管擴散管除霧器除霧器沉淀池沉淀池加壓循環水泵加壓循環水泵 文丘里洗滌器文丘里洗滌器 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器 n1.1.除塵過程除塵過程 含塵氣體由進氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓含塵氣體由進氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸轉變為動能力能逐漸轉變為動能在喉管入口處，氣速達到最大，一般為在喉管入口處，氣速達到最大，一般為50180m/s洗滌液洗滌液 （一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進入，（一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進入，液滴被高速氣流霧化和加速液滴被高速氣流霧化和加速在漸擴管中，氣流速

18、度減小壓力回升，顆粒凝聚在漸擴管中，氣流速度減小壓力回升，顆粒凝聚充分的霧化是實現高效除塵的基本條件充分的霧化是實現高效除塵的基本條件 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器 n通常假定通常假定微細塵粒以氣流相同的速度進人喉管微細塵粒以氣流相同的速度進人喉管洗滌液滴的軸向初速度為零，由于氣流曳力在喉管部分洗滌液滴的軸向初速度為零，由于氣流曳力在喉管部分被逐漸加速。在液滴加速過程中，由于液滴與粒子之間被逐漸加速。在液滴加速過程中，由于液滴與粒子之間慣性碰撞，實現微細塵粒的捕集慣性碰撞，實現微細塵粒的捕集n碰撞捕集效率隨相對速度增加而增加，因此氣碰撞捕集效率隨相對速度增加而增加，因此氣流入口速度必須較高流

19、入口速度必須較高 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n2.2.幾何尺寸幾何尺寸進氣管直徑進氣管直徑D D1 1按與之相聯管道直徑確定按與之相聯管道直徑確定，管道中氣流速管道中氣流速度一般為度一般為16m/s16m/s22m/s22m/s收縮管的收縮角收縮管的收縮角1常取常取23o25o喉管直徑喉管直徑D DT按喉管氣速按喉管氣速vT確定，其截面積與進口管截面積確定，其截面積與進口管截面積之比的典型值為之比的典型值為1：4v vT的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學性質、的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學性質、對洗滌器效率和阻力的要求等因素對洗滌器效率和阻力的要求等因素D2L 1 1

20、2Converging sectionthroatDiverging sectionDTD1L 2 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n2.2.幾何尺寸（續）幾何尺寸（續）n擴散管的擴散角擴散管的擴散角2一般為一般為5o7o出口管的直徑出口管的直徑D2按與其相聯的除霧器要求的氣速確定按與其相聯的除霧器要求的氣速確定由于擴散管后面的直管還具有凝聚和恢復壓力的作用由于擴散管后面的直管還具有凝聚和恢復壓力的作用，一般設一般設12m長的連接長的連接管管，再接除霧器。，再接除霧器。收縮管和擴散管的長度收縮管和擴散管的長度L L1 1及及L L2 2由下式計算由下式計算：L 1 1 2Converging s

21、ectionthroatDiverging sectionDTD1L 21T1122DDLctg2T2222DDLctg喉管長度取喉管直徑的喉管長度取喉管直徑的0.81.5倍倍或或200500mm 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n3.3.壓力損失壓力損失高速氣流的動能要用于霧化和加速液滴，因高速氣流的動能要用于霧化和加速液滴，因而壓力損失大于其它濕式和干式除塵器而壓力損失大于其它濕式和干式除塵器卡爾弗特等人基于氣流損失的能量全部用于卡爾弗特等人基于氣流損失的能量全部用于在喉管內加速液滴的假定，發展了計算文丘在喉管內加速液滴的假定，發展了計算文丘里洗滌器壓力損失的數學模式里洗滌器壓力損失的數學模

22、式 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n3.3.壓力損失（續）壓力損失（續）卡爾弗壓力損失模式：卡爾弗壓力損失模式：n基于喉管內氣流方向上基于喉管內氣流方向上dx段的力平衡段的力平衡n令令x=0處（液體注入點）液滴在處（液體注入點）液滴在x方向的速度為零，方向的速度為零，積分得積分得LLgDGd()d QPvuQ2LLgDG() QPvuQ 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n3.3.壓力損失（續）壓力損失（續）n假定：假定：1.1.在喉管內氣流速度為常數；在喉管內氣流速度為常數；2.2.氣體流動為不可壓縮的絕熱過程；氣體流動為不可壓縮的絕熱過程；3.3.在任何斷面上液氣比不變；在任何斷面上液氣比不變

23、；4.4.液滴直徑為常數；液滴直徑為常數；5.5.液滴周圍壓力是對稱的，因而可以忽略液滴周圍壓力是對稱的，因而可以忽略n根據作用在液滴上的慣性力與阻力的平衡根據作用在液滴上的慣性力與阻力的平衡2DDLgDDDd1()d2umvuA CtmD液滴質量AD液滴在垂直于流動方向上的截面積CD阻力系數2DDLgDDDd1()d2umvuA CtmD液滴質量AD液滴在垂直于流動方向上的截面積CD阻力系數 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n3.3.壓力損失（續）壓力損失（續）n對于球形液滴對于球形液滴 n因為因為 ，所以，所以gD2DgDLD3d()d4CuvutdDDDdddduuutxgD2DgDLDD

24、3d()d4Cuvuxd u 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n3.3.壓力損失（續）壓力損失（續）n積分得積分得n或或n根據由多種型式文丘里洗滌器得到的實驗數據間根據由多種型式文丘里洗滌器得到的實驗數據間的關系，海斯凱茨（的關系，海斯凱茨（HeskethHesketh）提出了如下方程式）提出了如下方程式2LL TG() QPvQ32LTG1.03 10() QPvQ0.13320.78LgTG0.863( )()QPAvQ 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n液滴平均直徑的估算液滴平均直徑的估算拔山一彭澤的經驗公式估算液滴體積一表面積平拔山一彭澤的經驗公式估算液滴體積一表面積平均直徑均直徑 VT：

25、喉管氣流速度，：喉管氣流速度，m/s ：液體表面張力，：液體表面張力，N/m ：液體的粘度，：液體的粘度，Pa s L：液體的密度，：液體的密度，kg/m3QL/QG：同單位：同單位 0.451.50.53LLDTLGL586 1010001682QdVQ 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n4.4.除塵效率除塵效率 卡爾弗特等人作了一系列簡化后提出下式以計卡爾弗特等人作了一系列簡化后提出下式以計算文丘里洗滌器的通過率算文丘里洗滌器的通過率 922LPCp2g6.1 10exp()C d fPP 和和分分別別為為洗洗滌滌液液和和粉粉塵塵的的密密度度，g/cm3；氣氣體體粘粘度度，101Pa.s；文

26、文丘丘里里洗洗滌滌器器壓壓力力損損失失，cmH2O。粉粉塵塵粒粒徑徑，m；一一經經驗驗常常數數，在在該該表表達達式式中中為為0.10.4。LPgPpdf和和分分別別為為洗洗滌滌液液和和粉粉塵塵的的密密度度，g/cm3；氣氣體體粘粘度度，101Pa.s；文文丘丘里里洗洗滌滌器器壓壓力力損損失失，cmH2O。粉粉塵塵粒粒徑徑，m；一一經經驗驗常常數數，在在該該表表達達式式中中為為0.10.4。LPgPpdf 五五、文丘里洗滌器文丘里洗滌器n【例例6-6】：以液氣比為以液氣比為1.0L/m3的速率將水噴入文丘里洗滌的速率將水噴入文丘里洗滌器的喉部，氣體流速為器的喉部，氣體流速為122m/s，密度和粘

27、度分別為，密度和粘度分別為1.15kg/ m3和和 2.08105kg/ms-1 ，喉管橫斷面積為，喉管橫斷面積為0.08 m2，參數，參數f f取為取為0.25，對于粒徑為，對于粒徑為1.0m、密度為、密度為1.5g/ m3的粒子，試確定氣流的粒子，試確定氣流通過該洗滌器的壓力損失和粒子的通過率通過該洗滌器的壓力損失和粒子的通過率n解解:由式（由式（6 653） 現在運用海斯凱茨提出的式現在運用海斯凱茨提出的式 （6 65454），得），得 33221.0 101.03 10122001153.3 cmH O （） （）P30.13320.781.0 100.863 1.150.08122112567Pa （）（） （）P 五、文丘里洗滌器n【例6-6 】（續） 利用式利用式 （6 65555）估算粒子的通過率：）估算粒子的通過率：Cp0.17211.172 Cd093. 0)375. 2exp(1008. 23 .15325. 01172. 15 . 11101 . 6exp24229）（）（P 濕式除塵器的設計舉例濕式除塵器的設計舉例濕式除塵器的設計步驟一般為濕式除塵器的設計步驟一般為 (1)收集需處理的廢氣的有關資料，包括廢氣流量、廢氣溫收集需處理的廢氣的有關資料，包括廢氣流量、廢氣溫度、廢氣密度、廢氣中粉塵的濃度、粉塵的密度、粒塵的度、廢氣密