大气污染控制工程 第八章 湿式除尘器

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4、影响湿式除尘效率的因素:
(1)气液接触面积的大小、 (2)气液之间的相对运动速度
湿式除尘器的分类与性能
根据湿式除尘器的净化机制,可将其分为7类。
除尘器类型
捕尘体类型
✾ 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
7.4 文丘里洗涤器
卡尔弗特简化公式
11ex p6.11 09PG L 2dP2f2Pu C 海斯凯茨公式 (5μm以下粉尘粒子 )
1 4.5 3 P 1 2 .3 1 5 % 00
7.4 文丘里洗涤器 进口管管径一般按与之相连的管道大小确定,v1一般取16~22m/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18~22m/s。 喉管直径DT按喉管内气流速度vT确定,在除尘中,一般vT=40~120m/s;
第八章 湿式除尘器
• 1、概念:利用液体去捕集气体中的颗 粒物,达到 净化废气的目的,称为湿式除尘,所用的设备称为 湿式除尘器(或湿式洗涤器)。
• 2、优点; (1)除尘效率高,甚至对亚微米级的粉尘都有较高
的去除率;可以有效地将直径为0.1~20μm的液滴 或固体颗粒从气流中除去。 (2)结构简单,占地面积小,造价低,操作维护方 便; (3)能有效处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气 体; (4)能同时去除废气中的气态污染物。还能起到气 体降温的作用。
②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。
③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95%~97%。
7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器
– 给水装置和供水方式
带挡板的外水堰式
7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器
3. 卧式旋风水膜除尘器
• 捕尘机理:惯性碰撞、拦截 • 分类:按雾化方式不同,可分为
– 1、机械雾化:如喷雾塔、喷射式文丘里洗涤器 – 2、气体雾化:文丘里洗涤器、冲击式洗涤器。
8.2雾化接触型洗涤器
• 8.2.1喷雾塔(以重力喷雾塔为例) 1、工作过程:液体从塔顶经
雾化喷嘴喷出后,向塔底自由沉降; 含尘气体从塔底进入,流向塔顶, 气液两相逆向流动,在塔内接触, 通过惯性碰撞、拦截、扩散等作用, 雾滴将颗粒物捕集, 洗涤水从塔底流出, 干净气体从塔顶排出。
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1522m/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。
其优点是耐磨、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 60~70g/m3)的烟气;除尘效 率高达90%左右;耗钢少,造 价较低。
优点是在高含尘浓度时能维持高的气 流量,耗水量小,一般低于0.13L/m3, 压力损失0.5~4kPa,净化效率一般可达 85%~95%。
两种常见的自激式洗涤 器
1.冲击水浴洗涤器
含尘气流以8~12m/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。
C2——出洗涤器时的粉尘浓度, mg/m3。
8.1 湿式除尘原理
传质单元数与能耗的关系为
Nt=αETβ
式中:α,β——特性参数,取决于净化粉尘 的特性和洗涤器类型,可从资料查得
3、除尘效率
η=1–C2/C1=1–e–Nt
8、2雾化接触型洗涤器
• 概念:通过一定的装置把水破碎成小液滴, 利用这些小液滴去捕集颗粒物的洗涤器称为 雾化接触型洗涤器。
p0.863g(AT)0.133vT2L0.78
7.4 文丘里洗涤器
3. 文丘里洗涤器的除尘效率
1-exp2Q55LvQTGLGDL
F(St,
f
)
St dp2LvTCu /18GDL
DL
5000 vr
29L1.5
F(St,
f
)
1 2St
-0.7-2St
f
1.4ln2St0f.70.70.70.24S9t f
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。
7.3 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。
7.3 自激式洗涤器
水浴洗涤器阻力(Pa)计算
Ph0gv2 2 B v2 2 C
B 371.05A; a
C0.40.004A a
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。
7.3 自激式洗涤器
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1.2~ 2.4m/s,耗水量0.4~1.3L/m3。 对各种粉尘的净化效率可达95 %~98%,阻力0.5~1.5 kPa。
2. 立式旋风水膜除尘
(1) CLS型旋风水膜除尘器
设有3-6个喷嘴,喷水压力为 30-50kPa,耗水量为0.1-0.3lБайду номын сангаасm3, 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。
1—螺旋导流叶片;2—外壳 ;3—内筒 4—水槽;5—通道
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。
4、旋流板塔洗涤器
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。
净化亚微米的尘粒,vT=90~120 m/s,甚至150m/s;净化较粗尘粒时, vT=60~90 m/s。用于降温及除尘效率要求不高时,vT取40~60m/s。在气体吸 收中,vT一般取20~23m/s。对于处理气体量大的卧式矩形文丘里洗涤器,其
4喉、管宽文度不丘应大里于洗600m涤m,器而的喉管设的高计度h计T不受算限制。
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。
离心式洗涤器
把干式旋风除尘器的离心力原理应用于具 有喷淋或在器壁上形成液膜的湿式除尘器中,就
适宜净化非纤维性、非憎水性和不与水发 生化学反应的各种粉尘,尤其适宜净化高温、 易燃和易爆的含尘气体。
– 存在设备及管道的腐蚀、污水和污泥的处理、 因烟温降低而导致的烟气抬升减小及冬季排气产 生冷凝水雾等问题。在低温寒冷地区,湿式除尘 器容易结冻,要有必要的防冻措施。
3、缺点;
(1)存在二次污染; (2)设备腐蚀; (3)不宜净化纤维性粉尘、憎水性粉尘。
• 水浴洗涤器喷头的埋水深度一般为 0~30mm,喷射速度为8~14m/s,除尘效率 达85~95%,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
我国生产的冲激式除尘器 将通风机、洗涤除尘室、水位 控制装置和清理泥浆装置等组 成的冲激式除尘机组,结构紧 凑,占地小,便于安装和管理。
水器也叫除雾器,上端有排气管,
用于排出净化后的气体;下端有
排尘管道接沉淀池,用于排出泥
浆。
1-循环泵;2-文氏管;3-调节板 4-分离器;5-沉淀池
7.4 文丘里洗涤器
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(50~180m/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。
(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)
7.4 文丘里洗涤器
2、文丘里洗涤器的压力损失
文丘里洗涤器的压力损失包括文氏管和脱水器 的压力损失。
文氏管的压力损失推算经验公式
卡尔弗特经验式 海斯凯茨经验式
p1.03103vT2L
构成了离心式洗涤器。
➢ 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 。
➢ 适于净化5μm以上的粉尘。在净化亚微米范 围的粉尘时,常将它串接在文丘里洗涤器之后, 作为凝聚水滴的脱水器。
➢ 效率一般可达90%以上,压损为0.25~ 1.0kPa,特别适用于气量大和含尘浓度高的场 合。
几种常见的离心式洗涤器
8.1 湿式除尘原理
• 2、传质单元:就是用推动力作传质单位,以 计量浓度变化时,所得到的数值,也等于某 段的浓度变化对这一段的平均推动力的比值。 它是表示传质任务难易程度的一个量,传质 单元数越大,表示吸收的任务越艰巨,能耗 越大,所以传质单元数与能耗密切相关。其 定义式为
Nt=–ln(C2/C1) 式中:C1——进洗涤器时的粉尘浓度,mg/m3;
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
D0.018Q 8v
圆形截面
h 1 .5 ~ 2 .0 A 0 .02 ~ 0 .0 02 4 Q v 35
液滴 液滴或液膜
液滴 气泡和气体射流
液膜 液滴 液滴
8.1 湿式除尘原理
8.1.1气液接触界面
液滴 液膜
气泡
8.1.2湿式除尘 器的除尘机理
惯性碰撞(dp>1μm的粒子) 直接拦截 重力沉降 扩散沉降
8.1 湿式除尘原理
• 8.1.3湿式除尘器的能耗与效率的关系 1、接触能(ET)
ET=EG+EL=(ΔPG+ΔPL Ql/Qg)/3600 式中: ΔPG——气体通过洗涤器的压力损失,Pa; ΔPL ——加入液体的压力损失, Pa ; Ql,Qg——分别为液体和气体流量,m3/s。
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 径文氏管和喉头装有调节装置的调径文氏管;
• 按水雾化方式分:有预雾化和不预雾化两种;
• 按供水方式分:有径向内喷,径内外喷、轴 向喷雾和溢流供水。
确定文氏管几何尺寸的基本原则是保证净化 效率和减小流体阻力。尺寸包括收缩管、喉 管和扩散管的直径和长度,及收缩管和扩散 管的扩张角等。
其缺点是除尘效率仍不够高, 烟尘排放浓度难以达到国家标准; 耗水量大,且酸性废水需处理后 才能排放。
7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器
近年来所作结构方面的改进
①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;
这种洗涤器的特点是随着 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。缺点是,金属消耗量 大,阻力高,价格较贵。
7.4 文丘里洗涤器
1. 文丘里洗涤器的构造和原理
文丘里除尘器由文丘里管(简
称文氏管)和脱水器两部分组成。
文氏管由进气管、收缩管、喷嘴、
喉管、扩散管、连接管组成。脱
重力喷雾塔
喷淋除尘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。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。
重力喷雾塔 对各种粒径粒子除尘效率最高的液 滴直径范围是0.5~l.0mm。尤以
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