湿式除尘器分析ppt课件.ppt

湿式除尘器 Scrubber,一、概述 二、湿式除尘器的除尘机理 三、喷淋塔洗涤器 四、旋风洗涤器（离心式洗涤器）五、自激式洗涤器 六、文丘里洗涤器,一、概述：湿式除尘器是使含尘气体与液体（通常用水）密切接触，利用重力、惯性碰撞、拦截、扩散、静电力等作用捕集颗粒或使粒径增大的装置，又称湿式气体洗涤器。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,分类：根据湿式除尘器的净化机制，可将其分为7类:重力喷雾洗涤器 离心洗涤器 冲击水浴除尘器 泡沫除尘器（板式塔）填料塔 文丘里洗涤器 机械诱导喷雾洗涤器,捕尘体类型,除尘器类型,液滴液滴或液膜液滴气泡和气体射流液膜液滴液滴,（a）重力喷雾洗涤器；,（b）离心洗涤器；,（c）冲击水浴除尘器；,（d）泡沫除尘器（板式塔）,（e）填料塔,（f）文丘里洗涤器,主要湿式除尘装置的性能和操作范围,分类：根据能耗可以分为低、中、高能耗3类：低能耗，如喷雾塔和旋风洗涤器等，压力损失为0.25 1.5kPa，对10m以上尘粒的净化效率可达90%左右；中能耗，如冲击水浴除尘器、机械诱导喷雾洗涤器等，压力损失为1.52.5kPa；高能耗，如文丘里洗涤器、喷射洗涤器等，除尘效率可达99.5%以上，压力损失为2.59.0kPa。,二、湿式除尘器的除尘机理,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、拦截作用、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。,一、惯性碰撞参数与除尘效率惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。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。,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xsxd时发生碰撞,一般用碰撞参数=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,简化模型中以液滴直径dD代替xd(液滴直径dD大，流线拐弯处的距离越大，xd越大)。将xs与dD(液滴直径)的比值称为碰撞数Ni。用惯性碰撞数Ni来表示碰撞参数的大小。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。,(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；,dD液滴直径。碰撞数的影响因素：Vp0：Vp0增大，Ni增大，则效率增大。dD：dD增大，Ni减小，则效率减小。,二、湿式除尘器的除尘机理,(2)惯性碰撞参数也可以用Stokes准数表示。定义xs与液滴直径dD的比值为Stokes准数(即惯性碰撞数Ni)，对Stokes粒子的除尘效率有：,up：粒子运动速度uD：液滴运动速度dD：液滴直径,可见，尘粒直径和密度确定以后，碰撞参数NI与粒子和液滴之间的相对速度成正比，而与液滴直径成反比。所以对于给定的烟气系统，要提高NI值，必须提高气液相对运动速度和减小液滴直径。目前，工业上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这两个因素发展起来的。但液滴直径并非愈小愈好，直径过小，液滴容易随气流一起运动，减小了气液相对运动速度。气体的粘度越大则效率愈低。,1.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：,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,对各种粒径粒子除尘效率最高的液滴直径范围是0.5l.0mm。尤以0.8mm左右为最佳。根据惯性碰撞和拦截机理，减小水滴直径DL将使惯性碰撞与拦截作用增强，但DL过小时，水滴的自由沉降速度缓慢，甚至被气流托起或带走，相对速度大大降低，碰撞参数St反而减小，效率降低。因此存在一个最佳水滴直径范围。,2.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,3.喷淋塔,喷淋除尘器是湿式除尘器中最简单的一种分类：立式逆流洗涤器错流式喷雾塔,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,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/sVG空塔断面气速，m/sz气液接触的总塔高度，md单个液滴的碰撞效率,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，,立式逆流洗涤器靠惯性碰撞捕集粉尘的效率,错流式喷雾塔中粒子的惯性捕集效率,优点：结构简单、压力损失小(一般小于0.25kPa)、操作稳定方便缺点：净化效率低，耗水量及占地面积大。它一般不用作单独除尘。该除尘器通常与高效除尘器联用，可起预净化、降温和加湿作用。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,4、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,几种常见的离心式洗涤器1）.中心喷水切向进气离心式洗涤器 2）.立式旋风水膜除尘 CLS型旋风水膜除尘器 麻石水膜除尘器3）.卧式旋风水膜除尘器 4）.旋流板塔洗涤器,1）.中心喷水切向进气离心式洗涤器 入口气速一般在15m/s以上，器内断面气速一般为1.22.4m/s，耗水量0.41.3L/m3。对各种粉尘的净化效率可达9598，阻力0.51.5 kPa。,2）.立式旋风水膜除尘(1)CLS型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,设有3-6个喷嘴，喷水压力为30-50kPa，耗水量为0.1-0.3l/m3，压力损失为500-750Pa。效率达90以上。最高允许进口含尘浓度为2g/m3。净化效率取决于两个因素：气流入口速度和筒体直径。气流入口速度一般范围为15-22m/s。,(2)麻石水膜除尘器其外壳由耐磨耐腐蚀的麻石（花岗岩）砌筑而成，下流水膜一般用溢水槽形成。优点：耐磨、耐腐蚀，寿命达20年以上；能净化沸腾炉、煤粉炉等含尘浓度很高（最高达6070g/m3）的烟气；除尘效率高达90左右；耗钢少，造价较低。缺点：除尘效率仍不够高，烟尘排放浓度难以达到国家标准；耗水量大，且酸性灰水需处理后才能排放。,结构方面的改进：在水膜除尘器主筒（塔）之后增设了副筒（塔），烟气经二筒上部之间的水平烟道进入副筒，并从副筒下部经引风机和烟囱排放，副筒除作为烟管外，还有一定的脱水作用；主筒直接从混凝土基础上砌筑，底部设有灰水出口和溢流堰以实现水封。为提高除尘效率，在主筒前增设卧式麻石低阻文丘里洗涤器，将文丘里-水膜除尘器的总除尘效率提高到9597。,3）.卧式旋风水膜除尘器,卧式旋风水膜除尘器由内筒、外壳、螺旋导流叶片、集尘水箱和排水设施等组成。横截面为倒梨形，以三个螺旋圈为多，应注意入口风速和筒底水面的控制。脱水方式有堰板脱水和旋风脱水两种。,1螺旋导流叶片；2外壳；3内筒 4水槽；5通道,4）、旋流板塔洗涤器 旋流塔板形状如固定的风车叶片。气流通过叶片时产生旋转和离心运动。负荷较高，处理能力较大，操作弹性亦较大。但由于板上气液接触时间短，效率一般较低，除尘、除雾的单板效率为90左右。旋流板塔洗涤器有较高的除尘效果和良好的传质性能，国内很多中小型锅炉用它同时除尘和脱硫。,旋风洗涤器性能,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,旋风洗涤器特点,离心洗涤器净化dp5m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与旋风除尘器相比，除尘效率明显提高，有效地防止了二次扬尘。效率一般可达90以上，压损为0.251.0kPa,自激式洗涤器,自激式洗涤器是将具有一定动能的含尘气流直接冲击液面以形成雾滴，使尘粒从气流中分离，达到除尘的目的。,两种常见的自激式洗涤器1）.冲击水浴洗涤器 2）.冲激式洗涤器,1）.冲击水浴洗涤器 含尘气流以812m/s的速度经喷头高速喷出，冲击水面并急剧地改变流向，粗尘粒靠惯性与水碰撞而被捕获；接着气流以细流方式穿过水层，激发出大量泡沫和水花，细小的尘粒在上部空间和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而被捕集。,水浴洗涤器阻力（Pa）计算,影响冲击水浴洗涤器效率和压损的主要因素有：气体经喷头的喷射速度，喷头被水淹没的深度，喷头与水面接触的周长S与气流量Q之比值S/Q等。,水浴洗涤器喷头的埋水深度一般为030mm，喷射速度为814m/s，除尘效率达8595%，压力损失约为1.5kPa。水浴洗涤器可在现场用砖或钢筋混凝土构造，适合中小型工厂采用。它的缺点是泥浆清理比较困难。,2）、冲激式洗涤器 冲激式除尘器由通风机、洗涤除尘室、水位控制装置和清理泥浆装置等组成。结构紧凑，占地小，便于安装管理。特点：随着入口含尘浓度增大，除尘效率有所提高，处理气量变化在20%时，对除尘效率几乎没有影响。缺点：金属消耗量大，阻力高，价格较贵。,5、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,1循环泵；2文氏管；3调节板4分离器；5沉淀池,结构型式按形状分：矩形和圆形；按喉管构造分：有喉口部分无调节装置的定径文氏管 喉头装有调节装置的调径文氏管；按水雾化方式分：有预雾化 不预雾化两种；按供水方式分：有径向内喷，径内外喷、轴向喷雾和溢流供水。,(a)-(c)圆形定径；(d)矩形定径；(e)(f）重砣式定径(倒装和正装)；(g)-(j)矩形调径（翼板式、滑块式、米粒式）,除尘原理 文丘里洗涤器的除尘过程，分为雾化、凝聚和脱水三个过程，前两个过程在文氏管内进行，后一个过程在脱水器内完成。含尘气体进入收缩管后，气速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能，在喉管处气速达到最大（50180m/s），气液相对速度很高。在高速气流冲击下，从喷嘴喷出的水滴被高度雾化。喉管处的高速低压使气体湿度达到过饱和状态，尘粒表面附着的气膜被冲破，尘粒被水湿润。在尘粒与液滴或尘粒之间发生着激烈的惯性碰撞和凝聚。进入扩散管后，气速减小，压力回升，以尘粒为凝结核的过饱和蒸汽的凝聚作用加快。凝聚有水分的颗粒继续碰撞和凝聚，小颗粒凝并成大颗粒，易于被其它除尘器或脱水器捕集，使气体得到净化。,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,通常假定微细尘粒以气流相同的速度进人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,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,压力损失或海斯凯茨（Hesketh）方程式,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,文丘里洗涤器性能气流速度、液气比之间的关系,文丘里洗涤器的设计计算 文丘里洗涤器设计计算的内容为文丘里管收缩管、喉管和扩散管的直径和长度，以及收缩管和扩散管的张角等主要尺寸的确定。（1）文氏管进、出口管和喉管的管径或高度宽度计算,矩形截面,圆形截面,进口管管径一般按与之相连的管道大小确定，v1一般取1622m/s。出口管管径一般按其后相连的脱水器要求的气速确定，v2一般为1822m/s。喉管直径DT按喉管内气流速度vT确定，在除尘中，一般vT=40120m/s；净化亚微米的尘粒，vT=90120 m/s，甚至150m/s；净化较粗尘粒时，vT=6090 m/s。用于降温及除尘效率要求不高时，vT取4060m/s。在气体吸收中，vT一般取2023m/s。对于处理气体量大的卧式矩形文丘里洗涤器，其喉管宽度不应大于600mm，而喉管的高度hT不受限制。,（2）收缩管和扩张管长度 圆形文丘里收缩管和扩张管的长度,通常取12330度。当文丘里洗涤器用于气体降温时，取1 2325度；用于除尘时，取12328度，最大可达30度。,收缩管的长度：,扩张管的长度：,扩张管的扩张角2的取值一般与v2有关。v2越大，2越小；反之亦然。一般取2=67。,矩形文丘里收缩管和扩张管的长度,取较大值,收缩管的长度：,扩张管的长度：,取较大值,（3）喉管长度 喉管长度取=(0.81.5)（为喉管的当量直径）。喉管截面为矩形时，喉管的当量直径按下式计算 d0T4AT/q 式中，AT为喉管的截面积（m2），q为喉管的周长（m）。通常喉管长度为200350mm，最长不超过500mm。,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 2.08105kg/ms-1，喉管横断面积为0.08 m2，参数f取为0.25，对于粒径为1.0m、密度为1.5g/m3的粒子，试确定气流通过该洗涤器的压力损失和粒子的通过率解:由式（653）现在运用海斯凯茨提出的式（654），得,【例6-6】（续）利用式（655）估算粒子的通过率：,湿式除尘的脱水装置,1.圆柱形旋风脱水装置这种旋风筒可以除去较小的液滴，常设在文氏管的后面。气流进入旋风筒的切向进口气速一般为2022m/s，气体在筒横截面的上升速度一殷不超过4.5m/s，筒体直径与筒高的关系见下表：,2.旋流板除雾器,用作脱水、除雾的旋流板塔段的高度按经验可取(0.8-1)D，去除液滴的效率可达90以上。旋流板可以直接装在洗涤器的顶部或管道内，由于不占地、效率高、阻力低，在用湿法治理烟尘和有害气体时常用它作为洗涤器后的脱水、除雾装置。,湿式除尘器的设计步骤：(1)收集需处理的气体的有关资料，包括气体流量、气体温度、气体密度、气体中粉尘的浓度、粉尘的密度、粒尘的粒径分布等以及粉尘排放标准。(2)确定要达到的处理效率。(3)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。,(4)根据经验，选取设备的有关参数。(5)计算各种粒径的粉尘的分级效率，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。(6)计算设备的其它结构参数。(7)计算设备的阻力降。,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0.1m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，要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。寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施。,