《湿式除尘器》PPT课件.ppt
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1、第7章 湿式除尘器7.1湿式除尘器的分类与性能湿式除尘器的分类与性能7.2重力喷雾塔与离心式洗涤器重力喷雾塔与离心式洗涤器7.3自激式洗涤器自激式洗涤器7.4文丘里洗涤器文丘里洗涤器 第7章 湿式除尘器学习要点学习要点掌握掌握湿式除尘器的分类与性能湿式除尘器的分类与性能了解重力喷雾塔与离心式洗涤器结构形式了解重力喷雾塔与离心式洗涤器结构形式了解自激式洗涤器结构形式了解自激式洗涤器结构形式掌握文丘里洗涤器除尘原理掌握文丘里洗涤器除尘原理7.1湿式除尘器的分类与性能湿式除尘器的分类与性能7.1.1湿式除尘器的分类湿式除尘器的分类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、
2、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。根据能耗可以分为低、中、高能耗3类。低能耗低能耗,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1.5 2.5kPa;高能耗,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2.5 9.0kPa,排烟中的尘粒粒径可小于0.25m。7.1湿式除尘器的分类与性能湿式除尘器的分类与性能根据湿式除尘器的净化机制净化机制,可将其分为7类。(湿式除尘器运行中气液接触表面及捕尘体的形式和大(湿
3、式除尘器运行中气液接触表面及捕尘体的形式和大小,取决于一相进入另一相的方法不同小,取决于一相进入另一相的方法不同)重力喷雾洗涤器重力喷雾洗涤器 离心离心或旋风或旋风洗涤器洗涤器 冲击水浴除尘器冲击水浴除尘器 泡沫除尘器(板式塔)泡沫除尘器(板式塔)填料塔填料塔 文丘里洗涤器文丘里洗涤器 机械诱导喷雾洗涤器机械诱导喷雾洗涤器 捕尘体类型捕尘体类型除尘器类型除尘器类型液滴液滴液滴或液滴或液膜液膜液滴液滴气泡和气体射流气泡和气体射流液膜液膜液滴液滴液滴液滴图7-1 湿式除尘器示意图(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
4、器;(g)机械诱导喷雾洗涤器用液体来洗涤和捕集气体中微粒,大体要在四种气液交界面上进行。气泡表面 液体喷射表面 液膜表面 液滴表面 1)气泡表面(筛板塔)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,筛板可分为三个区域:最下层是鼓泡区,主要为液体;中间层是运动的气泡层,主要是气体,液体是以气泡膜的形式存在;上层是溅沫区,液体变成了不连续的溅沫。气流中的尘粒主要在气泡区被捕集2)液体射流表面载尘气体平行于射流运动,在射流破碎的过程中,气体和液体发生强烈混合。常见的除尘器是引射式文丘里洗涤器,由于尘粒和液滴相对速度较小,故此装置的捕集效率不很高,但由于液体喷射的
5、抽吸作用,气体不需引风设备。图图6-41(a)表示一个压力喷嘴形成的)表示一个压力喷嘴形成的射流。喷出的射流经一定距离后破碎射流。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。为直径分布范围很广的液滴群。3)液膜(填料塔)液体依靠其流动性、润湿性在固体表面铺展开来,即形成液膜,如洗涤塔,内装填料,在填料表面形成液膜 塔内填料层作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔底部装有填料支承板,填料以乱堆方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。喷淋液从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在
6、填料表面上,气液两相密切接触进行传质。4)液滴(喷雾塔)靠机械力、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。图6-43(b)是中心喷雾旋风洗涤器。含尘气流由筒体下部导入,旋转上升,水通过轴上安装的多头喷嘴喷出形成水雾与螺旋旋转气流相碰,使尘粒被捕集下来。(粗颗粒由离心力甩向器壁被液膜捕集,细颗粒在中心区与液滴碰撞而捕集。)图6-43(a)为机械喷雾塔,表示用机械力使液体通过一组多孔喷嘴分散成多液滴群的现象。在塔中液滴靠重力向下运动,含尘气流逆向流过液滴群,使尘粒被液滴捕集。根据此原理设计出的冲击式除尘器如图(b)所示,含尘气流进入后转弯向下冲击液面,粗尘粒被液体捕获,细尘粒随气流
7、进入两叶之间的“s”型净化室,由于高速气流冲击水面激起的液滴碰撞及离心作用,使细尘粒被捕集下来。6-44(a)是利用惯性力的湿式除尘器,它使含尘气流直接冲击液面并急剧改变方向,粗尘粒靠惯性力与液体碰撞而被捕获,接着气流以细流方式穿过水层,激发出大量的液滴,受到二次净化。图6-45表示靠摩擦力来分散液体的一种情况。液滴是被平行于液体表面流入的高速气流从大量的液体中分离出来的。气体和液滴通过一个旋涡室,在旋涡室里整个流动方向发生改变,从而产生了必要的尘粒和液滴的相对运动,成为一种有效的除尘过程。离开旋涡室后,含尘液滴和净化后的气体发生分离。由于受气流速度的限制,故液滴较大,限制了除尘效率。靠摩擦力
8、来高效分散液体的是文丘里湿式除尘器。首先,大液滴由设置在喉口处的压力喷嘴垂直于气流方向引入,由于喉口处高速气流的摩擦力作用,使大颗粒液滴分裂成许多小的球形液滴(图a);然后,球面液滴在垂直气流的作用下变成椭球面液滴(图b);再然后,在含尘气流的继续作用下,椭球面液滴进一步变成降落伞型薄层(图c);最后,由于气流的惯性力,伞形薄层的环形圆曲面将脱离薄层破碎,并分裂成为许多很小的液滴。这个过程重复出现,直到最新的液滴分裂成为很多小的含尘液滴为止。这种方式能在有效的容积内造成很好的界面分布,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。主要湿式除尘
9、装置的性能和操作范围主要湿式除尘装置的性能和操作范围装置名称装置名称气体流速气体流速(m/s)液气比液气比(l/m3)压力损失压力损失(Pa)分割直径分割直径(m)喷淋塔喷淋塔0.12231005003.0填料塔填料塔0.5123100025001.0旋风洗涤器旋风洗涤器15450.51.5120015001.0转筒洗涤器转筒洗涤器(300750r/min)0.7250015000.2冲击式洗涤器冲击式洗涤器1020105001500.2文丘里洗涤器文丘里洗涤器60900.31.5300080000.17.1.2湿式除尘器的特点(优点)湿式除尘器的特点(优点)结构简单、造价低,结构简单、造价低
10、,可以有效去除可以有效去除0.1-20m的液滴或固体的液滴或固体颗粒颗粒;在耗用相同能耗时,效率比干式机械除尘器高。高能耗湿在耗用相同能耗时,效率比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除式除尘器清除0.1m以下粉尘粒子,仍有很高效率以下粉尘粒子,仍有很高效率;除尘效率可与静电除尘器和布袋除尘器相比,而且还可适除尘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,如能够处理用于它们不能胜任的条件,如能够处理高温、高湿气流,高高温、高湿气流,高比电阻粉尘,及易燃易爆的含尘气体比电阻粉尘,及易燃易爆的含尘气体;在去除粉尘粒子的同时,还在去除粉尘粒子的同时,还可去除气体中的水蒸气及
11、某些可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物气态污染物。既起除尘作用,又起到冷却、净化的作用。既起除尘作用,又起到冷却、净化的作用。7.1湿式除尘器的分类与性能湿式除尘器的分类与性能7.1.2湿式除尘器的特点(缺点)湿式除尘器的特点(缺点)排出的污水污泥需要处理排出的污水污泥需要处理,澄清的洗涤水应重复回用;,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,因此的腐蚀性,因此要特别注意设备和管道腐蚀问题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不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体;寒冷
12、地区使用湿式除尘器,寒冷地区使用湿式除尘器,容易结冻容易结冻,应采取防冻措施。,应采取防冻措施。7.1湿式除尘器的分类与性能湿式除尘器的分类与性能7.1.3湿式除尘器的除尘效率湿式除尘器的除尘效率总除尘效率与气液两相的接触方式、形成的捕尘体类型、捕尘体的流体力学状态以及粉尘粒子的粒径分布等因素有关。影响因素众多,过程复杂,多采用实验测定或经验公式计算。常用的计算方法有两种。1.卡尔弗特法推算除尘效率对于大多数遵从对数正态分布的工业粉尘,在以惯性碰撞为主的湿式除尘器中,分级通过率分级通过率为:7.1湿式除尘器的分类与性能湿式除尘器的分类与性能da空气动力粒径空气动力粒径(mA);A,B常数常数(
13、填料床填料床,B=2;,B=2;文丘里文丘里,B=2;.),B=2;.);Rd为粒径为为粒径为d的粉尘的筛上累积分布。的粉尘的筛上累积分布。参数B为不同值时,P与(dac/dg)B的关系曲线参数B=2时,P与(dac/dg)的关系曲线例例7-1设粉尘的几何平均粒径dg=da50=10m(da50为空气动力中粒径),p=3g/cm3,几何标准差g=3,要求总通过率P=2%。如果使用B=2的填料塔、筛板塔或文丘里洗涤器之类的湿式除尘器,在293K和1.1013105Pa状态下,求其分割粒径。2.根据除尘器的能量消耗计算除尘效率7.1湿式除尘器的分类与性能湿式除尘器的分类与性能,特性参数,取决于粉尘
14、的特性和洗涤器的形式,典型值见下页。PG气体通过洗涤器的压力损失(Pa);PL加入液体的压力损失(Pa);QL,QG分别为液体和气体的体积流量(m3/s)传质单元数NOG和洗涤器总能耗Et 特性参数特性参数粉尘和尘源类型粉尘和尘源类型1LD转炉粉尘转炉粉尘4.4500.46632滑石粉滑石粉3.6260.35063磷酸雾磷酸雾2.3240.63124化铁炉粉尘化铁炉粉尘2.2550.62105炼钢平炉粉尘炼钢平炉粉尘2.0000.56886滑石粉滑石粉2.0000.65667从硅钢炉升华的粉尘从硅钢炉升华的粉尘1.2260.45008鼓风炉粉尘鼓风炉粉尘0.9550.89109石灰窑粉尘石灰窑
15、粉尘3.5671.052910从黄铜熔炉排出的氧化锌从黄铜熔炉排出的氧化锌2.1800.531711从石灰窑排出的碱从石灰窑排出的碱2.2001.229512硫酸铜气溶胶硫酸铜气溶胶1.3501.067913肥皂生产排出的雾肥皂生产排出的雾1.1691.414614从吹氧平炉升华的粉尘从吹氧平炉升华的粉尘0.8801.619015没有吹氧的平炉粉尘没有吹氧的平炉粉尘0.7951.5940图7-4 洗涤器的总除尘效率与总能耗的关系虽然影响湿式除尘器除尘效率的因素比较复杂,但虽然影响湿式除尘器除尘效率的因素比较复杂,但目前工业上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这目前工业上常用的各种湿式除尘器基本上
16、是围绕这两个因素发展起来的。两个因素发展起来的。提高气流和液滴的相对速度提高气流和液滴的相对速度V Vs s减小液滴直径减小液滴直径d dL L。请思考:液滴直径越小越好吗?请思考:液滴直径越小越好吗?n液滴直径不是越小越好液滴直径不是越小越好,直径过小的液滴容易随气流一起,直径过小的液滴容易随气流一起运动,减少了液气相对运动速度。运动,减少了液气相对运动速度。例如例如:在文丘里洗涤器中,气流处于高速运动,小液滴比大液滴在文丘里洗涤器中,气流处于高速运动,小液滴比大液滴更容易被加速到载气速度。更容易被加速到载气速度。又如又如:在喷雾塔中,气体速度虽然不影响液体速度,但是重力影在喷雾塔中,气体速
17、度虽然不影响液体速度,但是重力影响液滴速度,因此对于给定颗粒为获得最大除尘效率,应有一个最佳响液滴速度,因此对于给定颗粒为获得最大除尘效率,应有一个最佳的液滴直径。的液滴直径。n一般认为,液滴直径为捕集粉尘粒径的一般认为,液滴直径为捕集粉尘粒径的150150倍左右较好倍左右较好。斯台尔曼(Stairmand)研究了尘粒和水滴尺寸对喷雾塔除尘效率的影响。根据斯台尔曼对逆流喷雾洗涤器的实验,当尘粒密度为2kg/m3时,不同液滴捕集尘粒的效率如图7-7所示。从图中可以看出:从图中可以看出:当液滴直径为当液滴直径为0.8mm左右时,对尘粒的捕集效左右时,对尘粒的捕集效率最高率最高。这是综合了惯性碰撞和
18、拦截这是综合了惯性碰撞和拦截作用两种除尘机理的结果。作用两种除尘机理的结果。7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器7.2.1 重力喷雾塔又称喷雾洗涤器,是湿式除尘器中最简单的一种。具有结构简单、压力损失小(一般小于0.25kPa)、操作稳定方便等持点,但净化效率低,耗水量及占地面积大。常用于净化50m以上的粉尘,对于小于10m的尘粒效果较差。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。根据含尘气流与洗涤液运动方向的不同,重力喷雾塔可以分为逆流、错流和并流三种形式。实际应用中,以气液逆流型为主,错流型较少,并流型主要用于气体降温和加湿等过程。立式逆流洗涤器靠惯性碰撞
19、捕集粉尘的效率立式逆流洗涤器靠惯性碰撞捕集粉尘的效率 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器错流式喷雾塔中粒子的惯性捕集效率错流式喷雾塔中粒子的惯性捕集效率7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器(1)随着H增加,dac减小,提高;(2)一定范围内,随着DL增大,dac增大,降低;(3)随着空塔气速vG升高,气液相对速度v0增加,St变大,降低;7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 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。对各种粒径粒子对各种粒径
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