濕式除塵器課件

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濕式除塵器

（Scrubber

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濕式除塵器可有效除去氣流中直徑為0.1-20μm的液態(tài)或固態(tài)粒子，同時(shí)也能脫除氣態(tài)污染物。*工程上使用的濕式除塵器總體分為低能和高能兩類。低能:壓力損失為0.2-1.5kPa(如噴霧塔和旋風(fēng)洗滌器),對10μm以上粉塵的凈化效率可達(dá)90-95%。高能：壓力損失為2.5-9.0kPa，凈化效率可達(dá)99.5％以上，如文丘里洗滌器等。*根據(jù)濕式除塵器的凈化機(jī)理，可將其大致分為七類：

(1)重力噴霧洗滌器；

(2)旋風(fēng)洗滌器；

(3)自激噴霧洗滌器；

(4)板式洗滌器；

(5)填料洗滌器；

(6)文丘里洗滌器；

(7)機(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器**一、濕式除塵器除塵機(jī)理在濕式除塵器中，直接捕集或促進(jìn)捕集的作用主要有：①通過慣性碰撞、截留，塵粒與液滴發(fā)生接觸；②微小塵粒通過擴(kuò)散與液滴接觸；③加濕的塵粒相互凝并；④蒸汽凝結(jié)，促進(jìn)塵粒凝并。濕式除塵器在通常的工作條件下主要是液滴和塵粒之間的慣性碰撞及攔截作用。因此，與塵粒的慣性運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。

*1．慣性碰撞參數(shù)和除塵效率xsxdDc*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)的直線距離為粒子的停止距離xs

xs/xd越大，碰撞越激烈。定義顆粒的停止距離xs與液滴直徑Dc的比值為慣性碰撞參數(shù)NI，也稱為斯托克斯準(zhǔn)數(shù)。因此對斯托克斯粒子，其stokes準(zhǔn)數(shù)為：對于粒徑小于0.5微米的粒子，考慮坎寧漢修正。*當(dāng)塵粒直徑和密度確定以后，要增加碰撞效應(yīng)，必須增大氣液相對運(yùn)動(dòng)速度，減小液滴直徑

對于給定塵粒的最大除塵效率應(yīng)有一個(gè)最佳液滴直徑。**捕集效率可以根據(jù)慣性碰撞參數(shù)NI進(jìn)行計(jì)算。約翰斯通(Johnstone)等人的研究結(jié)果：K—關(guān)聯(lián)系數(shù)，其值取決于設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)操作條件；L—液氣比，1/1000m3氣體。

*2．接觸功率與除塵效率假定洗滌器除塵效率僅是系統(tǒng)總能耗的函數(shù)，與除塵機(jī)理無關(guān)。設(shè)總能耗Et由兩部分組成：氣流通過洗滌器時(shí)的能量損失Eg和霧化噴淋液體過程中的能量消耗El。即*為了關(guān)聯(lián)接觸功率和除塵效率，經(jīng)常以傳質(zhì)單元數(shù)Nt表示除塵效率，根據(jù)傳質(zhì)單元數(shù)的定義

對于給定的洗滌器和顆粒物，傳質(zhì)單元數(shù)和接觸功率之間有明確的關(guān)系?？捎萌缦孪禂?shù)方程表示其中α和β為特性參數(shù)，由被捕集粉塵的特性和洗滌器類型決定。*上節(jié)課小結(jié)一、靜電除塵器：荷電粒子的運(yùn)動(dòng)捕集及清灰、結(jié)構(gòu)型式、主要結(jié)構(gòu)、簡單設(shè)計(jì)二、濕式除塵器除塵機(jī)理慣性碰撞參數(shù)和除塵效率接觸功率和除塵效率*3．分割粒徑與除塵效率這種方法是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性能。多數(shù)慣性分離裝置的分級通過率可以表示為

Ae、Be-均為常數(shù)；對填料塔和篩板塔，Be的值為2；對離心式洗滌器，Be大約為0.67。文丘里洗滌器也服從上述關(guān)系，當(dāng)喉管處慣性碰撞參數(shù)NI＝0.5-5時(shí)，Be近似為2。對于多種形式的對數(shù)正態(tài)分布，通過求解方程，所得如下圖示：*以Be1n(σg)為參數(shù)，給出了總通過率Pt隨的變化。圖6-43普通情況下的通過率Be＝2時(shí)以σg為參數(shù)時(shí)的結(jié)果圖6-44特殊情況下的通過率*為推算總通過率，必須首先確定洗滌器的分割粒徑?？柛ヌ氐热岁P(guān)聯(lián)了洗滌器分割粒徑與氣相壓力損失或輸送給洗滌器的能量之間的關(guān)系。*篩板塔的孔徑為0.32cm，泡沫密度為0.4；填料塔采用直徑2.5cm的環(huán)形或鞍形填料。假定己知洗滌器操作的壓力損失，就可根據(jù)該圖預(yù)估洗滌器的性能。圖6-35分割粒徑與壓力降的關(guān)系*例如，對于壓力損失為33cm水柱的文丘里洗滌器，從圖6-35可知，洗滌器的空氣動(dòng)力學(xué)分割粒徑為0.63μm，假設(shè)粉塵粒徑分布為dg50＝da50＝10μm，且σg＝3，根據(jù)圖6-34，洗滌器的總通過率Pt＝1％，即總除塵效率為99％。*

二、濕式除塵器的特點(diǎn)

主要優(yōu)點(diǎn):

1)除塵效果好。

2)能同時(shí)清除廢氣中的可溶性氣態(tài)污染物。

3)可直接處理高溫、高濕和含粘性粉塵的廢氣。

4)操作靈活性較大。

5)安全性好

另外它還具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、占地面積小，操作及維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

*主要缺點(diǎn):1)產(chǎn)生泥漿或廢液，處理比較麻煩，容易造成二次污染。

2)可能存在嚴(yán)重的腐蝕，對有些設(shè)備容易發(fā)生堵塞。

3)不利于副產(chǎn)品的回收。

4)寒冷和缺水地區(qū)不宜采用。必須考慮在冬天設(shè)備可能凍結(jié)的問題。*三、噴霧塔洗滌器（重力噴霧洗滌器）廣泛用于凈化大于50μm粒徑的粉塵粒子，對小于10μm粒徑的粉塵粒子的凈化效率較低，常與高效洗滌器聯(lián)用，起預(yù)凈化、降溫和加濕等作用。

*圖6-36噴霧塔洗滌器示意圖**

假定所有液滴具有相同直徑，且進(jìn)入洗滌器后立刻以終末沉降速度沉降，液滴在整個(gè)過氣斷面上分布均勻、無聚結(jié)現(xiàn)象。基于這些假定，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(yù)估：

ut—液滴的終末沉降速度，m/s；vg—空塔斷面氣速，m/s；z—?dú)庖航佑|的總塔高度，m；ηd—單個(gè)液滴的碰撞效率。

*對于錯(cuò)流型式的噴霧塔，粒子的總通過率。

噴霧塔具有結(jié)構(gòu)簡單、壓力損失小，操作穩(wěn)定，經(jīng)常與高效洗滌器聯(lián)用捕集粒徑較大的粉塵。*旋風(fēng)水膜除塵器中心噴霧的旋風(fēng)洗滌器四、旋風(fēng)洗滌器*旋風(fēng)洗滌器氣體入口速度為15-45m/s。凈化5μm以下塵粒有效。中心噴霧旋風(fēng)洗滌器捕集0.5μm以下粉塵效率達(dá)95％以上。旋風(fēng)洗滌器的耗水量一般為0.5-1.5L/m3

。旋風(fēng)洗滌器的壓力損失范圍一般為0.5-1.5kPa,估算:△P0——噴霧系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)的壓力損失，Pa；

ρL——液滴密度，kg/m3；*旋風(fēng)洗滌器適合于處理煙氣量大和含塵濃度高的場合?？梢詥为?dú)采用，也可以安裝在文丘里洗滌器之后作為脫水器。

*****五、文丘里洗滌器

用在高溫?zé)煔饨禍睾统龎m上,由收縮管、喉管和擴(kuò)散管組成。喉管入口處氣速達(dá)到最大，一般為50-180m/s充分的霧化是實(shí)現(xiàn)高效除塵的基本條件。假定:(1)微細(xì)塵粒以氣流相同的速度進(jìn)入喉管；(2)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。*1．幾何尺寸收縮管:直徑D1按與之相接管道直徑確定，收縮角α1常取為23°-25°。喉管：直徑DT按喉管氣速vT確定，截面積/進(jìn)口管截面積=1:4，vT一般取60-90m/s。擴(kuò)散管：擴(kuò)散角α2為5°-7°,出口管的直徑D2按與其相接的除霧器要求的氣速確定。后面設(shè)1-2m直管道有利于凝聚和恢復(fù)壓力。*收縮管和擴(kuò)散管的長度Ll及L2由下面的式子決定：喉管長度一般取喉管直徑的0.8-1.5倍，或取為200-500mm***2．壓力損失卡爾弗特等人基于氣流損失的能量全部用于在喉管內(nèi)加速液滴的假定，發(fā)展了計(jì)算文丘里洗滌器壓力損失的數(shù)學(xué)模式。為決定在整個(gè)喉管內(nèi)的壓力損失，假定：①在喉管內(nèi)氣流速度為常數(shù)；②氣體流動(dòng)為不可壓縮的絕熱過程；③在任何斷面上液氣比不變；④液滴直徑為常數(shù)；⑤液滴周圍壓力是對稱的，因而可以忽略。*文丘里洗滌器喉管段的壓力損失:或者△P：cmH20，vT：cm/s，QL與QG單位相同。

海斯凱茨(Hesketh)提出了如下方程式：△P：Pa；A為喉管的橫斷面積/m2

*3．除塵效率卡爾弗特等人提出如下計(jì)算文丘里洗滌器的通過率公式：

ρL和ρp—分別為洗滌液和粉塵的密度，g/cm3；△P—文丘里洗滌器壓力損失，cmH20；

f—經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，在該表達(dá)式中為0.1-0.4。*§4-4袋式除塵器空氣過濾器濾紙或玻璃纖維顆粒層除塵器砂、礫、焦炭等顆粒物*袋式除塵器纖維織物*一、袋式除塵器工作原理1.濾塵過程機(jī)械振動(dòng)袋式除塵器*微粒與捕集物之間動(dòng)力作用過程的主要機(jī)制可分為慣性碰撞、截留和擴(kuò)散。*常用濾料由棉、毛、人造纖維等加工而成，濾料本身網(wǎng)孔一般為20-50μm，表面起絨的濾料為5-10μm，因而新鮮濾料的除塵效率較低。*粉塵初層是袋式除塵器的主要過濾層。濾布只不過起著形成粉塵初層和支撐它的骨架作用。除塵器阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰。清灰不能過分，即不應(yīng)破壞粉塵初層。**濾袋在清潔狀態(tài)和形成粉塵層后的除塵分級效率圖

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一般用粉塵負(fù)荷m表示濾布表面粉塵層的厚度，它代表單位面積濾布上的積塵量。過濾速度：定義為煙氣實(shí)際體積流量與濾布面積之比，所以也稱為氣布比。過濾速度是一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。*選取過濾速度時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮欲捕集粉塵的粒徑及其分布。一般來講，除塵效率隨過濾速度增加而下降。另外，過濾速度的選取還與濾料種類和清灰方式有關(guān)。*丹尼斯(Dennis)和克萊姆(Klemm)提出了一系列方程，以預(yù)測袋式除塵器的粉塵出口濃度：v-表面過濾速度，m/min；W-粉塵負(fù)荷，g/m3;CR-脫落濃度(常數(shù))，g/m3（丹尼斯和克萊姆采用0.5mg/m3

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2.除塵效率*二、袋式除塵器的壓力損失

壓力損失△P由通過清潔濾料的壓力損失△Pf和通過粉塵層的壓力損失△Pp組成。對于相對清潔的濾袋，△Pf大約為100-130Pa。當(dāng)粉塵層形成后，壓力損失為500-570Pa時(shí)，除塵效率達(dá)99％；當(dāng)壓力損失接近1000Pa，一般需要對濾袋清灰。假設(shè)通過濾袋和粉塵層的氣流為粘滯流，△Pf和△Pp則均可以用達(dá)西(Darcy)方程表示。*K—粉塵或?yàn)V料的滲透率；x—粉塵層或?yàn)V料厚度。

則對于給定的操作條件(氣體粘度和過濾速度)，△Pp主要由粉塵層滲透率K和厚度xp決定。進(jìn)而，xp又直接是操作時(shí)間t的函數(shù)。達(dá)西方程的一般形式為*在時(shí)間t內(nèi)，沉積在濾袋上的粉塵質(zhì)量m可以表示為所以氣流通過新沉積粉塵層的壓力損失*令顆粒的比阻力系數(shù)則上式變?yōu)椋?/p>

比阻力系數(shù)Rp主要由粉塵特征決定，應(yīng)當(dāng)由試驗(yàn)測定。*假如已知粉塵的粒徑分布、堆積密度和真密度，可以利用丹尼斯和克萊姆提出的下述方程式估算比阻力系數(shù)：式中μ——?dú)怏w粘度，10-1Pa·s；

S0——比表面參數(shù)，

**二、袋式除塵器的濾料

1．對濾料的要求選擇濾料時(shí)考慮含塵氣體的特征，如粉塵和氣體性質(zhì)(溫度、濕度，粒徑和含塵濃度等)。容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低，使用壽命長，同時(shí)具備耐溫、耐磨、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。表面光滑的濾料容塵量小，清灰方便，適用于含塵濃度低、粘性大的粉塵，采用的過濾速度不宜過高。表面起毛(絨)的濾料(如羊毛氈)容塵量大，粉塵能深入濾料內(nèi)部，可以采用較高的過濾速度，但必須及時(shí)清灰。*2．濾料種類按濾料材質(zhì)分：天然纖維、無機(jī)纖維和合成纖維等；按濾料結(jié)構(gòu)分：濾布和毛氈兩類。棉毛織物屬天然纖維，價(jià)格較低，適用于凈化沒有腐蝕性、溫度在350-360K以下的含塵氣體。無機(jī)纖維濾料(玻璃纖維濾料):具有過濾性能好、阻力低、化學(xué)穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，其表面光滑易于清灰，可在523K下長期使用。玻璃纖維較脆，經(jīng)不起揉折和摩擦，使用上有一定局限性。*

新型濾料：尼龍織布的最高使用溫度可達(dá)368K，耐酸性不如毛織物，但耐磨性很好，適合過濾磨損性很強(qiáng)的粉塵，如粘土、水泥熟料、石灰石等。奧綸的耐酸性好，耐磨性差、最高使用溫度在423K。滌綸的耐熱、耐酸性能較好，耐磨性能僅次于尼龍，可長期在413K下使用，滌綸絨布在我國是性能較好的一種濾料。*針刺呢：以滌綸、錦綸為原料織成底布，再在底布上針刺短纖維。這種濾料具有容塵量大、除塵效率高、阻力小、清灰效果好等優(yōu)點(diǎn)。新型耐高溫濾料：芳香族聚酰胺、聚四氟乙烯國外：金屬纖維氈（耐高溫720K以上），價(jià)格貴。**上節(jié)課小結(jié)一、文丘里洗滌器的結(jié)構(gòu)及尺寸確定；壓力損失及除塵效率的計(jì)算。二、袋式除塵器：除塵原理、壓力損失、濾料要求及種類。

粉塵負(fù)荷、氣布比、粉塵初層*三、袋式除塵器的清灰1.機(jī)械振動(dòng)清灰*此除塵器過濾風(fēng)速取l.0-2.0m/min、壓力損失為800-1200Pa。該類型袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn)是工作性能穩(wěn)定，清灰效果較好。但濾袋常受機(jī)械力作用損壞較快，濾袋檢修與更換工作量大。

*2．逆氣流清灰：過濾風(fēng)速一般為0.3-1.2m/min，壓力損失控制范圍為1000-1500Pa。

這種清灰方式的除塵器結(jié)構(gòu)簡單，清灰效果好，濾袋磨損少，特別適用于粉塵粘性小，玻璃纖維濾袋的情況***3．脈沖噴吹清灰這種清灰方法是利用4-7atm的壓縮空氣反吹，產(chǎn)生強(qiáng)度較大的清灰效果。這種清灰方法必須選擇適當(dāng)壓力的壓縮空氣和適當(dāng)?shù)拿}沖持續(xù)時(shí)間(通常為0.1-0.2s)。每清灰一次，叫做一個(gè)脈沖，全部濾袋完成一個(gè)清灰循環(huán)的時(shí)間稱為脈沖周期，通常為60s。

*氈制的濾袋常采用脈沖噴吹清灰，過濾速度由氣體含塵濃度決定，一般為2-4m/min。脈沖噴吹耗用壓縮空氣量

n—濾袋總數(shù)，條；T—脈沖周期，min；α—安全系數(shù)，取α＝1.5；

V0—每條濾袋噴吹一次耗用的壓縮空氣量***四、袋式除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①凈化效率高，一般可達(dá)99%以上；②可以捕集多種干粉塵，特別是高比電阻粉塵，比用電除塵器的凈化效率高很多；③含塵氣體濃度對袋式除塵器的除塵效率和阻力影響不大;*④可設(shè)計(jì)制造出適應(yīng)不同氣量的含塵氣體的要求；特別適用于分散塵源的除塵；⑤袋式除塵器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，沒有污泥處理和腐蝕等問題，操作，維護(hù)簡單。*缺點(diǎn)：①受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能所影響。目前通常應(yīng)用的濾料可耐250℃左右，如采用特別濾料處理高溫含塵煙氣，將會(huì)增大投資費(fèi)用；②不適于凈化含粘結(jié)和吸濕性強(qiáng)的含塵體。*

五、袋式除塵器的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用1．選擇與設(shè)計(jì)

(1)選定除塵器型式、濾料及清灰方式：首先決定采用的除塵器型式。

其次根據(jù)含塵氣體特性，選擇合適的濾料如氣體溫度超過410K，但低于530K時(shí)，可選用玻璃纖維濾袋；對纖維狀粉塵則應(yīng)選用表面光滑的濾料，如平綢，尼龍等；對一般工業(yè)性粉塵，可采用滌綸布，棉絨布等。確定清灰方式。

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(2)計(jì)算過濾面積：確定過濾氣速vF（m/min)，并算出總過濾面積。過濾氣速是最重要的設(shè)計(jì)和操作指標(biāo)之一。一般情況下的過濾氣速：簡易清灰：vF＝0.20-0.75m/min；機(jī)械振動(dòng)清灰：vF＝1.0-2.0m/min；逆氣流反吹清灰：vF＝0.5-2.0m/min；脈沖噴吹清灰：vF＝2.0-4.0m/min。*(3)除塵器設(shè)計(jì)

如果選擇定型產(chǎn)品，則根據(jù)處理煙氣量和總過濾面積、即可選定除塵器型號(hào)規(guī)格。若自行設(shè)計(jì)時(shí)，則：確定濾袋尺寸：直徑d和高度l計(jì)算每條濾袋面積計(jì)算濾袋條數(shù)：n＝A/a濾袋條數(shù)多時(shí)，將濾袋分成若干組。

**2．應(yīng)用表5-11給出在一些部門的使用情況問題：由于過濾速度較低，一般體積龐大，耗鋼量大；濾袋材質(zhì)差，壽命短；壓力損失大，運(yùn)行費(fèi)用高等。*六、電袋除塵器

收塵效率99.9%以上，主要有串聯(lián)式電袋除塵器和混合式電袋除塵器兩種形式。煙氣進(jìn)口電除塵器袋式除塵器煙氣出口分體式串聯(lián)電貸除塵器*一體式串聯(lián)電袋除塵器*

混合式電袋除塵器多孔收塵極板外側(cè)收塵極板放電極濾袋*電袋除塵器的技術(shù)特點(diǎn)：（1）提高袋式除塵器的過濾速度，減少濾袋和配件數(shù)量；（2）提高了過濾效率，特別對0.15-0.5μm粒徑，過濾效率大大提高。電袋除塵器除塵效率達(dá)99.99%以上；（3）降低了過濾阻力且易于清灰；（4）煙氣經(jīng)過袋式除塵后排放，可以回收高比電阻粉塵，且處理煙氣量和粉塵負(fù)荷的波動(dòng)對粉塵排放影響不大，運(yùn)行穩(wěn)定。*§4-5除塵器選擇與發(fā)展一、除塵器的合理選擇特別注意：1．選用的除塵器必須滿