濕式除塵器課件

濕式除塵器Scrubberscrubber重點(diǎn)：碰撞參數(shù)；濕式除塵器的常見類型；文丘里洗滌器。濕式除塵是利用洗滌液來捕集粉塵，利用粉塵與液滴的碰撞及其它作用來使氣體凈化的方法。工程上使用的濕式除塵器型式很多，大體分為低能、高能兩類。低能壓力損失0.2-1.5Kpa，包括噴霧塔、旋風(fēng)洗滌器等。一般耗水量（L/G比）0.5-3.0l/m3，對10μm以上的η可達(dá)90-95%,常用于焚燒爐、化肥制造、石灰窯的除塵;高能濕式除塵器ΔP=2.5-9.0Kpa，η可達(dá)95%以上,如文丘里洗滌器。Scrubber特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）：①

不僅可以除去粉塵，還可凈化氣體；②

效率較高，可去除的粉塵粒徑較??；③

體積小，占地面積??；④

能處理高溫、高濕的氣流。缺點(diǎn)：①

有泥渣；②

防凍設(shè)備（冬天）；③

易腐蝕設(shè)備；④

動(dòng)力消耗大。一、濕式除塵機(jī)理

Scrubber濕式除塵機(jī)理涉及各種機(jī)理中的一種或幾種。主要是慣性碰撞、擴(kuò)散效應(yīng)、粘附、擴(kuò)散漂移和熱漂移、凝聚等作用。1．慣性碰撞慣性碰撞是濕式除塵的一個(gè)主要機(jī)理?，F(xiàn)討論塵粒、液滴和氣流性質(zhì)對碰撞的影響問題，為簡化起見，現(xiàn)考慮下述模型：含塵氣流在運(yùn)動(dòng)過程中同液滴相遇，在液滴前xd處氣流開始改變方向，繞過液滴運(yùn)動(dòng)，而慣性較大的塵粒有繼續(xù)保持其原來直線運(yùn)動(dòng)的趨勢。塵粒運(yùn)動(dòng)主要受兩個(gè)力支配，即其本身的慣性力以及周圍氣體對它的阻力。Scrubber定義：塵粒從脫離流線到慣性運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)所移動(dòng)的直線距離稱為粒子的停止距離xs;xd為原始距離，即氣流改變方向時(shí)，液滴距塵粒的距離。若xs≥xd時(shí)發(fā)生碰撞,一般用碰撞參數(shù)φ=xs/xd來反映除塵效率的大小。碰撞參數(shù)受到多種因素的影響,在上述簡化模型的前提下，現(xiàn)以液滴直徑dD代替xd(液滴直徑dD大，流線拐彎處的距離越大，xd越大)。并用慣性碰撞數(shù)Ni來表示碰撞參數(shù)φ的大小。將xs與dD(液滴直徑)的比值稱為碰撞數(shù)Ni。塵粒與液滴間的碰撞率，即塵粒從氣流中除去的效率與此碰撞數(shù)有關(guān)。Scrubber(1)根據(jù)粉塵受力情況推導(dǎo)碰撞數(shù)Ni推導(dǎo)過程如下:粉塵運(yùn)動(dòng)時(shí)主要受兩個(gè)力的作用：慣性力FI和阻力fd。

FI=fd時(shí)經(jīng)過積分得xs

Vp0——相對速度，即塵粒相對于液滴的速度；Scrubber

dD——液滴直徑。碰撞數(shù)的影響因素：①Vp0：Vp0增大，Ni增大，則效率增大。②dD：dD增大，Ni減小，則效率減小。Scrubber但太小，相對速度會(huì)變得太小，粉塵跟液滴碰撞不上。一般dD>100μm(據(jù)stokes公式可推算出來)

dp?。?μm）dp大（5-10μm）Scrubber(2)慣性碰撞參數(shù)也可以用Stokes準(zhǔn)數(shù)表示。定義xs與液滴直徑dL的比值為Stokes準(zhǔn)數(shù)(即慣性碰撞數(shù)Ni)，對Stokes粒子的除塵效率有：

Vp——在流動(dòng)方向上粒子的速度，m/s；VL——液滴的速度，m/s；C——肯爾漢校正系數(shù)，<5μm的粒子必須考慮修正。Scrubber由上式可見，當(dāng)塵塵粒直徑和密度確確定以后，碰撞參參數(shù)φ與粒子和液滴之間間的相對速度成正正比，而與液滴直直徑成反比。所以以對于給定的煙氣氣系統(tǒng)，要提高φ值，必須提高氣液液相對運(yùn)動(dòng)速度和和減小液滴直徑。。目前，工業(yè)上常常用的各種濕式除除塵器基本上是圍圍繞這兩個(gè)因素發(fā)發(fā)展起來的。但液液滴直徑并非愈小小愈好，直徑過小小，液滴容易隨氣氣流一起運(yùn)動(dòng)，減減小了氣液相對運(yùn)運(yùn)動(dòng)速度。氣體的的粘度越大則效率率愈低。Scrubber(3)另一種解釋方法：圖（a）Scrubber圖（b）Scrubber圖（c）Scrubber圖（d）Scrubber塵粒的慣性越大，，氣體流線曲率半半徑越小，塵粒脫脫離流線而被液滴滴捕集的可能性越越大。如圖a，當(dāng)塵粒與液滴碰撞撞時(shí)，塵粒若能被被該液體潤濕，則則進(jìn)入液體內(nèi)部（（b），若不能被潤濕，則則粘附在液滴表面面。所有接近液滴滴的塵粒，在直徑徑d0的面積范圍內(nèi)將與與液滴碰撞(c)。通常把氣流中有可可能被分離的垂直直斷面面積與液滴滴在氣流方向上的的投影面積之比叫叫做碰撞效率ηtScrubber從捕集角度來看，，希望ηt接近于1，ηt與慣性參數(shù)φ的關(guān)系為：2．?dāng)U散效應(yīng)、粘粘附、擴(kuò)散漂移和和熱漂移擴(kuò)散幾率：δ為液滴周圍氣膜的的有效厚度。D為擴(kuò)散系數(shù)。Vs=Vp—VL若氣流中含有飽和和蒸汽，當(dāng)其與較較冷液滴接觸時(shí)，，飽和蒸汽會(huì)在較較冷的液滴表面上上凝結(jié)，形成一個(gè)個(gè)向液滴運(yùn)動(dòng)的附附加氣流，這就是是所謂的熱漂移和和擴(kuò)散漂移，這種種氣流促使較小塵塵粒向液滴移動(dòng)，，并沉積在液滴表表面而被捕集。1）擴(kuò)散泳力沉降降氣體介質(zhì)中如果有有濃度梯度存在，，某一方向的物質(zhì)質(zhì)擴(kuò)散速度明顯大大于其他方向。微微粒在擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)分分子的撞擊下，也也會(huì)產(chǎn)生與擴(kuò)散方方向相同的運(yùn)動(dòng)，，這種現(xiàn)象稱為擴(kuò)擴(kuò)散泳。在冷凝與與蒸發(fā)過程中，擴(kuò)擴(kuò)散泳表現(xiàn)得十分分明顯。圖5.4為蒸發(fā)過過程中擴(kuò)散泳的示示意圖。當(dāng)液滴（或液膜））表面進(jìn)行蒸發(fā)時(shí)時(shí)，在液滴或液膜膜表面上會(huì)產(chǎn)生蒸蒸氣組分的濃度梯梯度，但當(dāng)氣體總總壓不變時(shí)，氣態(tài)態(tài)混合物就會(huì)發(fā)生生垂直于液滴表面面的流動(dòng)，并向這這個(gè)表面擴(kuò)散，這這種氣體流動(dòng)稱為為斯蒂芬流。斯蒂蒂芬流對粒子的沉沉降影響很大，例例如用噴水霧清除除粉塵粒子時(shí)，斯斯蒂芬流有助于液液滴捕獲粉塵粒子子。3熱泳在氣體介質(zhì)中，如如果有溫度梯度存存在，微粒就會(huì)受受到由熱側(cè)指向冷冷側(cè)的力的作用，這種力是粒子熱熱側(cè)和冷側(cè)之間的的分子碰撞差異而而產(chǎn)生的結(jié)果。熱區(qū)介質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)劇烈，單位時(shí)間間碰撞微粒的次數(shù)數(shù)較多，而冷區(qū)介介質(zhì)分子碰撞微粒粒次數(shù)較少，兩側(cè)側(cè)分子碰撞次數(shù)和和能量傳遞的差異異，就會(huì)使微粒產(chǎn)產(chǎn)生由高溫區(qū)向低低溫區(qū)的運(yùn)動(dòng)。這這一現(xiàn)象稱為熱泳泳或溫差泳，如圖所示。Scrubber4．凝聚作用排煙中常含有水蒸蒸汽、氣態(tài)有機(jī)物物等。隨著溫度降降低，這些凝結(jié)成成分就會(huì)被吸附在在粉塵表面，使塵塵粒彼此凝聚成較較大的二次粒子，，易于被液滴捕集集。5.靜電Scrubber二、氣液界面及除除塵器的型式(一)氣液界面面用液體來洗滌和捕捕集氣體中微粒，，大體要在四種氣氣—液交界面上進(jìn)進(jìn)行。即氣泡表面面、液體噴射表面面、液膜表面以及及液滴表面。Scrubber1．氣泡表面含塵氣流通過多孔孔板上的液體時(shí)，，氣體在孔眼處形形成氣泡，并逐漸漸變大，隨后上升升通過液層，篩板板可分為三個(gè)區(qū)域域：最下層是鼓泡泡區(qū)，主要為液體體；中間層是運(yùn)動(dòng)動(dòng)的氣泡層，主要要是氣體，液體是是以氣泡膜的形式式存在；上層是濺濺沫區(qū)，液體變成成了不連續(xù)的濺沫沫。氣流中的塵粒主要要在氣泡區(qū)被捕集集。ScrubberScrubber2．液體射流表面面表示一個(gè)壓力噴咀咀形成的射流。噴噴出的射流經(jīng)一定定距離后破碎為直直徑分布范圍很廣廣的液滴群。氣體體和液體發(fā)生強(qiáng)烈烈混合，常見的除除塵器是引射式文文丘里洗滌器，由由于塵粒和液滴相相對速度較小，故故此裝置的捕集效效率不很高，但由由于液體噴射的抽抽吸作用，氣體不不需引風(fēng)設(shè)備。3．液膜液體依靠其流動(dòng)性性、潤濕性在固體體表面鋪展開來，，即形成液膜，如如洗滌塔，內(nèi)裝填填料，在填料表面面形成液膜。4．液滴靠機(jī)械力、慣性力力以及摩擦力等使使液體分散在大量量氣體中，從而形形成液滴。Scrubber(二)除塵器的形形式按氣液流動(dòng)形式分分為:1.collectionofparticlesincrossflowscrubber(氣液垂直)2.collectionofparticlesincounterflowscrubber(氣液逆向)3.collectionofparticlesinco-flowscrubber(氣液同向)Scrubber三、捕集效率因濕式除塵器捕集集塵粒的交界面的的形狀，大小及位位置時(shí)刻在變化著著，故很難微觀地地將其與捕集效率率關(guān)聯(lián)起來，但對對噴霧式、文丘里里研究較多（液滴滴為主的）。（一）

液滴滴群捕集效率（二）

噴淋淋式洗滌器（三）

中心心噴霧旋風(fēng)（四）

文丘丘里洗滌器。Scrubber捕集機(jī)理以慣性碰碰撞為主的濕式除除塵器，其凈化粉粉塵分布遵從對數(shù)數(shù)正態(tài)分布時(shí)，對對某一粒徑的分級級通過率可用下式式表示:Pd=1-ηd=exp(AdaB)A,B—常數(shù),隨隨除塵器的類型及及粉塵的粒徑分布布的不同而不同。。Da----粉塵粒子的空氣動(dòng)動(dòng)力學(xué)直徑，μm。Scrubber除塵器的總除塵效效率可用氣相總傳傳質(zhì)單元數(shù)NoG或除塵器的總能耗耗Ei表示:ηd=1-exp(-aEiβ)=1-exp(-NoG)除塵器的總能耗Ei:Ei=(ΔPG+ΔPL·L×10-3)/3600式中:L—液氣比,單位L/m3。ΔPG—?dú)怏w通過除塵器的的壓力損失,Pa；ΔPL—加入液體—?dú)怏w通通過除塵器的壓力力損失,Pa；的壓力損失,Pa。四、典型除塵器Scrubber文丘里除塵器(Venturiscrubber)：文丘里除塵器（可可除去1μm以下的塵粒）由收收縮管、喉管、擴(kuò)擴(kuò)散管組成。水從從喉管周邊均勻分分布的若干小孔進(jìn)進(jìn)入，在被通過這這里的高速含塵氣氣流撞擊成霧狀液液滴，氣體中的塵塵粒與液滴凝聚成成較大顆粒隨氣流流進(jìn)入旋風(fēng)器和氣氣體分離。在旋風(fēng)風(fēng)分離器中，含塵塵的水滴與氣流分分離。ScrubberVenturiScrubberDirtygasMixedgasCleangasAndliquidDirtyliquidCleanliquidLiquidrecirculatingpumpCollectedsolidFIGURESchematicofventuriscrubberGas-liquidContactor(scrubber)Gas-liquidSeparator(cyclone)Solid-liquidseparatorScrubber喉管速度（氣速））要求大一些好（（50-180m/s），若小于40m/s，效率會(huì)大大降低。。最佳的速度為50m/s，喉管直徑長長度不能把水打成霧狀狀。為什麼要有擴(kuò)大部部分的原因是擴(kuò)大大部分可以減小阻阻力，加強(qiáng)分離。。擴(kuò)散管的角度一一般為6-7?，，進(jìn)口的角度為25-30?，A1=4A2,喉管要有一定的長長度，一般大于200mm，過長阻力會(huì)增大，，水量太小，形不不成水簾子，太大大，會(huì)反方向跑掉掉，也不能完全噴噴成霧狀，一般控控制的水氣比為0.5-1L/m3。特點(diǎn)：體積小、構(gòu)構(gòu)造簡單，效率增增大，壓力損失大大。Scrubber壓損公式：Vgt——喉部氣速，cm/sL——液氣體積比，l/m3F——實(shí)驗(yàn)系數(shù)，0.1-0.4穿透率的公式：f——實(shí)驗(yàn)系數(shù)，0.1-0.4穿透率小，壓力損損失大。Scrubber文丘里除塵器的設(shè)設(shè)計(jì)與計(jì)算文丘里除塵器的尺尺寸包括收縮管、、喉管、擴(kuò)散管的的直徑和長度，擴(kuò)擴(kuò)張角。①

收縮縮管：入口風(fēng)速V1,進(jìn)氣端截面積Qt1——溫度為t1時(shí)的進(jìn)氣流量，m3/h；u