湿式除尘器

湿式除尘器一、概述•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•可以有效地除去直径为0.1～20μm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10μm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％以上气体流线停滞流线Xd气流方向d0vpoXs12345不同粒径的球形颗粒在液滴上的捕获示意图液滴常见湿式除尘器一重力喷雾洗涤器•通过喷雾洗涤器的水流速度与气流速度之比大致为0.015～0.075。气体入口速度范围一般为0.6～1.2m/s。耗水量为0.4～1.35L/m3。•喷雾洗涤器的压力损失较小，一般在250Pa以下。•重力喷雾洗涤器具有结构简单、阻力小、操作方便等特点，但耗水量大，设备庞大，占地面积大，除尘效率低。重力喷雾洗涤器含尘气体清洁气体循环水含尘水假定–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•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常见湿式除尘器二旋风洗涤除尘器•旋风洗涤器含尘气体入口气速约为15～20m/s，气流压力损失约为250～1000Pa,除尘效率一般可以达90%以上。•旋风洗涤器适用于净化大于5μm的粉尘。在净化亚微米范围的粉尘时，常将其串联在文丘里洗涤器之后，作为凝聚水滴的脱水器。旋风除尘器也用于吸收某些气态污染物。常见湿式除尘器立式旋风水膜除尘器卧式旋风水膜除尘器中心喷雾旋风除尘器旋风水膜除尘•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•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–旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5～1.5kPa，可以下式进行估算2L0LDGQPPuQ－旋风洗涤器的压力损失，pa－喷雾系统关闭时的压力损失，Pa－液滴密度，kg/m3－液滴初始平均速度，m/s0PLDuP•离心洗涤器净化dp5μm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•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常见湿式除尘器三自激喷雾除尘器•自激式除尘器入口风速一般取15～20m/s，进气室的下降流速3～4m/s，S通道内的气流速度18～35m/s，除尘效率可达95%,设备阻力1000～1600Pa,耗水量0.04L/m3。•自激式除尘器结构紧凑，占地面积小，施工安装方便，负荷适应性好，耗水量少。缺点是价格较贵，压力损失大。自激式除尘器示意图四文丘里除尘器1、除尘器系统的构成–文丘里洗涤器:收缩管，喉管，扩散管–除雾器–沉淀池–加压循环水泵•除尘过程雾化、凝聚、脱水常见湿式除尘器除尘过程–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•通常假定–微细尘粒以气流相同的速度进人喉管–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2.文丘里除尘器的设计与计算(1)净化气体量Q的确定根据生产工艺物料平衡和燃烧装置的燃烧计算，也可采用直接测定烟气量。(2)文丘里管几何尺寸的确定①收缩管进气端截面积•进气管：F1=Qt1/3600u1•圆形收缩管：•矩形收缩管：11128.1Fd)0118.0~0136.0(0.2~5.1)0235.0~0204.0()0.2~5.1(11111111uQFbuQFatt②扩张管出气端截面积•F2=Qt2/3600u2•圆形扩张管：•矩形扩张管：22128.1Fd)0118.0~0136.0(0.2~5.1)0235.0~0204.0()0.2~5.1(22222222uQFbuQFatt③喉管的截面积计算式•F0=Qt/3600u0•圆形喉管直径计算方法同前。对于小矩形文丘里管洗涤器喉管高宽比可取a0/b=1.2—2.0。但对于卧式且通气量大的喉管宽度b0不应大于600mm，而喉管的高度a0不受限制。④收缩和扩张角的确定•收缩角α1：用于降温时，α=取23o—25o•用于除尘时，α=取25o—28o，最大可达30o•扩张角α2：α2一般取6o—7°⑤收缩管和扩张管长度的计算圆形：矩形：222220211011ctnddLctnddL222222222022202210211011ctnbbLctnaaLctnbbLctnaaLbaba⑥喉管长度的确定•一般情况下，喉管长度，为喉管的当量直径。圆形：矩形：•一般来说，L=200～300mm，Lmax=500mm。0030.0~15.0dL0d00ddqFd004式中：q为喉管的周长；3.文丘里除尘器的应用•由于文丘里洗涤器对细粉尘有很高的除尘效率，而且对高温气体有良好的降温效果。因此，常用于高温烟气的降温和除尘，如炼铁高炉，炼钢电炉烟气以及有色冶炼和化工生产中的各种炉窑烟气的净化方面都常使用。•文丘里洗涤器结构简单，体积小，布置灵活，投资费用低，缺点是压力损失大。湿式除尘器板式塔填料塔填充塔除尘器•工程上使用的湿式除尘器型式很多，大体分为低能、高能两类。低能压力损失0.2-1.5Kpa，包括喷雾塔、旋风洗涤器等。一般耗水量（L/G比）0.5-3.0l/m3，对10μm以上的η可达90-95%,常用于焚烧炉、化肥制造、石灰窑的除尘;高能湿式除尘器ΔP=2.5-9.0Kpa，η可达95%以上,如文丘里洗涤器。•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–填料洗涤器–文丘里洗涤器–机械诱导喷雾洗涤器•主要湿式除尘装置的性能和操作范围装置名称气体流速/m∙s-1液气比/l∙m-3压力损失/Pa分割直径/μm喷淋塔0.1～22～3100～5003.0填料塔0.5～12～31000～25001.0旋风洗涤器15～450.5～1.51200～15001.0转筒洗涤器（300～750r/min）0.7～2500～15000.2冲击式洗涤器10～2010～500～1500.2文丘里洗涤器60～900.3～1.53000～80000.1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0.1m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，应采取防冻措施湿式除尘器的设计步骤一般为(1)收集需处理的废气的有关资料，包括废气流量、废气温度、废气密度、废气中粉尘的浓度、粉尘的密度、粒尘的粒径分布等;当地政府对该污染源下达的粉尘排放标准。(2)确定要达到的处理效率。(3)根据废气和粉尘的特点、性质及需要达到的处理效率，选取恰当的湿式除尘设备。(4)根据工程经验，选取设备的有关参数。(5)计算各种粒径的粉尘的分级效率，由此得到总去除率，并与要求的除尘效率比较，如达到要求，则继续向下计算，如达不到要求，则重新选择设备参数，再计算分级效率和总除尘效率，直至达到要求为止。(6)计算设备的其它结构参数。(7)计算设备的阻力降。