湿式除尘器的结构原理

接触功率理论：假定洗涤器除尘效率仅是系 统总能耗的函数，与洗涤器除尘机理无关
接触功率与除尘效率

总能耗Et:气流通过洗涤器时的能量损失EG+雾
化喷淋液体过程中的能量消耗EL
1 QL Et EG EL ( PG PL )(kWh /1000m3气体） 3600 QG
ΔPG: 气体压力损失，Pa PL: 液体入口压力，Pa QL,QG: 液体和气体流量，m3/s
vT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学
性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素
文丘里洗涤器

几何尺寸（续）
扩散管的扩散角α 2一般为5o～7o 出口管的直径Dz按与其相联的除雾器要求的气 速确定
D1 DT 1 L1 ctg 2 2
D2 DT 2 L2 ctg 2 2
牛顿区， utD d D0.5 di 1 / d D (反比)
5－83
Leabharlann Baidu
喷雾塔洗涤器

错流式喷雾塔
ut Vg ut ,所以 错流式中，垂直方向气速=0，
3QL Zd Pt exp( ) 2QG d D
喷雾塔洗涤器

喷雾塔结构简单、压力损失小，操作稳
定，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较 大的粉尘
文丘里洗涤器

压力损失（续）整个喉管内的压力损失
• 假定： –1.在喉管内气流速度为常数； –2.气体流动为不可压缩的绝热过程； –3.在任何断面上液气比不变； –4.液滴直径为常数； –5.液滴周围压力是对称的，因而可以忽略 • 根据作用在液滴上的惯性力与阻力的平衡
mD duD 1 L (vg uD )2 ADCD dt 2

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
四、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
旋风水膜除尘器
cyclone irrigated scrubber
mD－液滴质量 AD－液滴在垂直于流动方向上的截面积 CD－阻力系数
g
文丘里洗涤器

压力损失（续）
• 对于球形液滴
duD 3gCD (vg uD )2 dt 4 Ld D
duD duD • 因为 dt uD dx
，所以
3gCD duD (vg uD )2 dx 4 Ld DuD
第六章 除尘装置 湿式除尘器

概述 除尘机理：惯性碰撞参数 除尘效率与粒径 喷雾洗涤塔：除尘效率 旋风洗涤器 文丘里洗涤器：

掌握湿式除尘器的除尘机理 掌握各类湿式除尘器的工作原理、结构及性能 能够进行湿式除尘器的选择和设计
第三节 湿式除尘器

使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴 和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大 的装置
文丘里洗涤器（当NI=0.5～5），Be=2
分割粒径与除尘效率

通过率与分割粒径的关系 （dac/da50)Be和Beln(σ g) 5-23
Be=2时 和(dac/da50)、σ
g
分割粒径与除尘效率

压力降
dac
分割直径与压力降的关系（分割－功率关系）
三、喷雾塔洗涤器
清洁气体

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
接触功率与除尘效率

除尘效率
1 e

Nt
其中，传质单元数
N t Et
、

－除尘器的特性参数（见下页）
接触功率与除尘效率
除尘器的特性参数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 粉尘和尘源类型 L－D转炉粉尘 滑石粉 磷酸雾 化铁炉粉尘 炼钢平炉粉尘 滑石粉 从硅钢炉升华的粉尘 鼓风炉粉尘 石灰窑粉尘 从黄铜熔炉排出的氧化锌 从石灰窑排出的碱 硫酸铜气溶胶 肥皂生产排出的雾 从吹氧平炉升华的粉尘 没有吹氧的平炉粉尘
含尘气体
循环水 含尘水
喷雾塔洗涤器

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
3QLut zd 1 exp[ ] 2QG d D (ut Vg )
ut 一液滴的终末沉降速度，m/s Vg－空塔断面气速，m/s
z－气液接触的总塔高度，m
d－单个液滴的碰撞效率
喷雾塔洗涤器
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
五、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
就其断面形状
• 圆形文丘里除尘器 • 矩形文丘里除尘器
文丘里洗涤器

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50～180m/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
装置名称 喷淋塔 填料塔 旋风洗涤器 转筒洗涤器 冲击式洗涤 器 文丘里洗涤 器
60～90
0.3～1.5
3000～8000
0.1
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
于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气
定义惯性碰撞参数NI：停止距离xs与液滴直径 dD的比值 对斯托克斯粒子(<5μ m时,要坎宁汉修正)
St 2NI
2 xs
dD

d p (up uD )C
2 p
9d D
up：粒子运动速度 uD：液滴运动速度 dD：液滴直径
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η II越高
L1
L0
1 2
DT
L2
D1 Converging section
D2
throat
Diverging section
L0 0.8 ~ 1.5DT
文丘里洗涤器

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

可以有效地除去直径为0.1～20μ m的液态或固态粒子， 亦能脱除气态污染物

高能和低能湿式除尘器
低能湿式除尘器的压力损失为0.2～1.5kPa，对10μ m以上粉
尘的净化效率可达90％～95% 高能湿式除尘器的压力损失为2.5～9.0kPa，净化效率可达 99.5％以上
湿式除尘器
重力喷雾洗涤器
P0－喷雾系统关闭时的压力损失，Pa
L －液滴密度，kg/m3
u D －液滴初始平均速度，m/s
旋风洗涤器

离心洗涤器净化dp<5μ m的尘粒仍然有效 耗水量L/G=0.5～1.5L/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


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，因此要特别注意设备 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; 寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采 取防冻措施 。



二、湿式除尘器的除尘机理

1、惯性碰撞参数与除尘效率
xd
简化模型
xs
含尘气体与液滴相遇，在液滴前xd处开始绕 过液滴流动，惯性较大的尘粒继续保持原来
的直线运动。尘粒从脱离流线到惯性运动结
束时所移动的直线距离为粒子的停止距离xs，
若xs大于xd；尘粒和液滴就会发生碰撞
1、惯性碰撞参数与除尘效率
旋风洗涤器
湿式除尘器
文丘里洗涤器
冲击式
湿式除尘器

根据湿式除尘器的净化机理，大致分为
重力喷雾洗涤器 旋风洗涤器 自激喷雾洗涤器 板式洗涤器
低能
填料洗涤器
文丘里洗涤器
机械诱导喷雾洗涤器
湿式除尘器

主要湿式除尘装置的性能和操作范围
气体流速 /m∙s-1 0.1～2 0.5～1 15～45 （300～ 750r/min） 10～20 液气比 /l ∙ m-3 2～3 2～3 0.5～1.5 0.7～2 10～50 压力损失/Pa 100～500 1000～2500 1200～1500 500～1500 0～150 分割直径 /μ m 3.0 1.0 1.0 0.2 0.2
• 积分条件：x=0,uD=0；x=L, uD= uDL=vT=Vg
文丘里洗涤器

压力损失（续）
• 积分得
QL P v ( ) QG
2 L T
•或
2 P 1.03 103 vT (

单液滴捕集效率η d可用下式表示
St d ( )2 S t 0.7
2 xs 2 (uD uP ) 2 uD St 2 N I dD dD dD
2 u d D di d D (正比) 5－80 对于Stokes 粒子， tD
紊流过渡区，
utD d D di不随d D变化 5－82

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
旋风洗涤器

旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5～ 1.5kPa，可以下式进行估算
2 QL P P0 L uD QG
P －旋风洗涤器的压力损失，pa
文丘里洗涤器

除尘过程 －液体进入文丘里管及雾化情况：
文丘里洗涤器
气速、颗粒与液滴相对速度和捕集效率
文丘里洗涤器

通常假定
微细尘粒以气流相同的速度进入喉管
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
文丘里洗涤器
D1
L1
L0
1 2
DT throat
L2
D2

几何尺寸
Converging section
Diverging section
进气管直径D1按与之相联管道直径确定 收缩管的收缩角α 1常取23o～25o 喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面积与进口管
截面积之比的典型值为1：4
对于势流和粘性流， η
II
=f(NI) 有理论解，一般
情况下，John Stone等人的研究结果
1 exp( KL N I )
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
2、接触功率与除尘效率

根据接触功率理论得到的经验公式，能够较
好地关联湿式除尘器压力损失和除尘效率之 间的关系
3、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
P i exp( A d ) 1 i
Be e a
da: 粒子的空气动力学直径 离心式洗涤器，Be=0.67；
P PdG i 1
0
1
Ae，Be: 均为常数 对填充塔和筛板塔，Be=2；
里洗涤器压力损失的数学模式
文丘里洗涤器

压力损失（续）
卡尔弗压力损失模式：
• 基于喉管内气流方向上dx段的力平衡
QL dP Lvg ( )duD QG
动量定理
QG Fdt dpdt l Ql dtduD d mV vg
• 令x=0处（液体注入点）液滴在x方向的 速度为零，积分得 QL P Lvg ( )uD2 QG

4.450 3.626 2.324 2.255 2.000 2.000 1.226 0.955 3.567 2.180 2.200 1.350 1.169 0.880 0.795

0.4663 0.3506 0.6312 0.6210 0.5688 0.6566 0.4500 0.8910 1.0529 0.5317 1.2295 1.0679 1.4146 1.6190 1.5940