六湿法除尘.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,第五章 湿式除尘,一,.,湿式除尘机理,-,除尘效率,（碰撞数）,二,.,几种常见的洗涤式除尘器,三,.,除尘过程中的气液界面,四,.,文丘里洗涤器,-,除尘机理,+,压力损失计算,+,尺寸设计计算,1,.,Scrubber,特点（优点）：,不仅可以除去粉尘，还可净化气体；,效率较高，可去除的粉尘粒径较小,0.1-20,微米；,体积小，占地面积小；,能处理高温、易燃、易爆的气流。,缺点：,有泥渣；,防冻设备（冬天易腐蚀设备；,动力消耗大,低能耗,250-1500,，高能耗,2500-9000Pa,。,2,.,一、湿式除尘机理,洗涤式除尘器的除尘机理主要有,：,1,）液体介质与尘粒之间的,惯性碰撞,和截留,2,）微细尘粒,(0.3,微米以下,),与液滴之间的扩散接触,-,布朗运动,3,）加湿的尘粒相互凝聚,-,凝聚在尘粒上,4,）扩散漂移和热漂移,-,凝聚在液滴上,5,）扩散泳,-,浓度梯度,6,）热泳,-,温度梯度,3,.,1.,含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前,xd,处气流开始改变方向，绕过液滴运动，而,惯性较大的尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势,。,2.,脱离后的尘粒运动主要受两个力支配，即其本身的,惯性力,以及周围气体对它的,阻力,。,3.,在阻力的作用下，尘粒最终将停止运动，将从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离称为粒子的,停止距离,xs,;,1.1,惯性碰撞机理,4,.,Scrubber,若,x,s,x,d,时发生碰撞,一般用碰撞参数,=x,s,/x,d,来反映除尘效率的大小。,碰撞参数受到多种因素的影响,在上述简化模型的前提下，现,以液滴直径,d,D,代替,x,d,(,液滴直径,d,D,大，流线拐弯处的距离越大，,x,d,越大)。,并用惯性碰撞数,Ni,来表示碰撞参数,的大小。,将,x,s,与,d,D,(,液滴直径)的比值称为,碰撞数,Ni,。,尘粒与液滴间的碰撞率，即尘粒从气流中除去的效率与此碰撞数有关。,5,.,碰撞产生的结果,当尘粒与液滴碰撞时，尘粒若能被该液体润湿，则进入液体内部（左图,），,若不能被润湿，则粘附在液滴表面,(,右图,),6,.,推导过程如下:,粉尘运动时主要受两个力的作用：惯性力,F,I,和阻力,F,d,。,F,I,=F,d,时经过积分得,t,V,p0,相对速度，即尘粒相对于液滴的速度；,Vpm-,尘粒相对于液滴的平均速度,1.2,根据粉尘受力情况推导碰撞数,7,.,Scrubber,d,D,液滴直径。,碰撞数的影响因素：,V,p0,：,V,p0,增大，,N,i,增大，则效率增大。,d,D,：,d,D,减小，,N,i,增大，则效率增大。,8,.,Scrubber,当尘粒直径和密度确定以后，碰撞数与粒子和液滴之间的,相对速度成正比,，而与,液滴直径成反比,。所以对于给定的烟气系统，要提高,Ni,值，必须提高气液相对运动速度和减小液滴直径。目前，工业上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这两个因素发展起来的。,9,.,1.3,关于,d,D,最佳值的确定,液滴直径太小，导致液滴随气流一起运动，液滴和气流的相对速度减小，不利于碰撞数的增加，存在一个最佳粒径，,5001000,微米,或者通过以下经验公式确定：,dp,小（1,m）dp,大（5-10,m）,10,.,2.,扩散,-,粒径小于,0.3,微米以下的尘粒,在气体分子的撞击下，微粒做复杂的布朗运动，运动过程中，微粒与液滴接触而被捕集,尘粒粒径越小，由于扩散而引起与液滴的接触越多。,扩散程度与粉尘浓度，气液相对速度成正比，与气体粘度成反比。,11,.,3.,加湿的尘粒相互凝聚,排烟中常含有水蒸汽、气态有机物等。随着温度降低，这些,凝结成分就会被吸附在粉尘表面,，使尘粒彼此凝聚成较大的二次粒子，易于被液滴捕集。,12,.,4.,扩散漂移和热漂移,若气流中含有,饱和态高温蒸汽,，当其与较冷液滴接触时，饱和蒸汽会在较冷的液滴表面上,凝结,，形成一个,向液滴运动的附加气流,，这就是所谓的热漂移和扩散漂移，由于扩散漂移和热漂移的综合作用，使,尘粒向液滴移动并沉积在液滴表面凝聚增大,，增大后的粉尘可通过惯性作用加以捕集。,13,.,5.,扩散泳,气体介质中如果有,浓度梯度,存在，则在该方向的物质扩散速度明显大于其他方向。,微粒在扩散运动分子的撞击,下，也会产生与扩散方向相同的运动，这种现象称为扩散泳。在冷凝与蒸发过程中，扩散泳表现得十分明显。,14,.,下图为,蒸发过程中扩散泳,的示意图。,当液滴（或液膜）表面进行蒸发时，在液滴或液膜表面上会产生,蒸气组分的浓度梯度,，但当气体总压不变时，气态混合物就会发生垂直于液滴表面的流动，并向这个表面扩散，这种气体流动称为斯蒂芬流。斯蒂芬流对粒子的沉降影响很大，例如用喷水雾清除粉尘粒子时，斯蒂芬流有助于液滴捕获粉尘粒子。,15,.,6.,热泳,在气体介质中，如果有,温度梯度,存在，微粒就会受到由热侧指向冷侧的力的作用,，这种力是,粒子热侧和冷侧之间的分子碰撞差异,而产生的结果。,热区介质分子运动剧烈，单位时间碰撞微粒的次数较多，而冷区介质分子碰撞微粒次数较少，两侧分子碰撞次数和能量传递的差异，就会使,微粒产生由高温区向低温区的运动,。这一现象称为热泳,。,16,.,二,.,几种常见的洗涤式除尘器,按照气液接触方式，洗涤式除尘器分为两大类：,1,）,粉尘随气流一起冲入液体内部,，粉尘加湿后被捕集，特征是,液体洗涤含尘气体,，水浴除尘器、冲激式除尘器、旋风水膜除尘器、卧式旋风水膜除尘器、泡沫除尘器,2,）,通过各种方式向气流中喷入水雾,，,使粉尘与液滴、液膜发生碰撞,，有重力喷雾洗涤器、旋风洗涤器，填料塔洗涤器，,文丘里除尘器,17,.,粉尘随气流一起冲入液体内部,2.1,水浴除尘器,含尘气体,-,喷头出高速喷出,-,激起大量水花和雾滴，粗大尘粒岁气流冲入水中捕集，较细尘粒，随气流,180,反转向上，通过与水花和液滴接触而捕集。,效率和阻力的影响因素,-,气流冲击速度,和,喷头插入深度,，冲击速度存在最佳值，,8-14m/s,，对细微尘粒处理效率不高。,18,.,2.2冲激式除尘器,含尘气体进入除尘器后，冲击水面，粗大的尘粒直接沉降，未被捕集的细微尘粒随气流通过,S,通道，激起大量水花和雾滴，,通过惯性碰撞，离心力分离,等作用去除。,19,.,2.3泡沫除尘器,含尘气体经过除尘器下部空间时，一部分,粗大尘粒，由于重力作用和筛板漏下的水的喷淋作用，得到初步净化,，而后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，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。,为防止筛板堵塞，经常用来处理含尘浓度不高的烟气。,20,.,2.4旋风水膜除尘器,筒壁上部设置切向喷嘴，水雾喷向壁面，使内壁形成一层很薄的不断下流的水膜，含尘气体由筒体下部切向导入旋转上升，,靠离心力降尘粒甩向壁面，尘粒被水膜粘附，沿着器壁向下排出,，由于采用离心力作为除尘作用力，因此增加气速，减小筒体直径会提高除尘效率。,21,.,2.5卧式旋风水膜除尘器,工作过程,-,具有旋风、水浴、水膜除尘机理，,含尘气体以切线方向导入，沿着螺旋形通道流动，当气流以较高速度冲击集尘水箱水面时，部分尘粒被水吸收，同时激起水花，,气流夹带着水滴继续前进，在离心力的作用下把水滴和尘粒甩向壁面，并在其上形成一层厚度为,3-5mm,的水膜,，尘粒被水膜所捕集。,其外筒内壁的水膜不是由喷嘴形成，而是,依靠气体冲击水面激溅起的水花形成,。,影响除尘效率的因素：,水位,1,）,除尘器内水位过高时，气流通过水面到内管的底面之间通道缩小，卷起水花过多，形成水膜过大，使除尘器阻力增加，处理风量减少。,2,）水位过低，通道过大，水膜形成不完全。除尘效率降低。,22,.,向气体中喷入水雾,2.6,重力喷雾洗涤器（洗涤、喷雾塔）,含尘气体通过喷淋液体形成液滴空间时，由于,尘粒与液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用,，较大颗粒依靠重力沉降，与洗涤液一起排走，较小的尘粒与液滴在顶部安装的,除沫器,作用下去除。,逆流式（？,相对速度大,），并流式，横流式,压力损失小，,250Pa,，用于净化,50,微米以上尘粒，液滴最佳直径,800,微米。,多与高效除尘器并用，用于预净化，,降温加湿,。如可用于静电除尘器前的烟气调质，增加比电阻,含尘气体,清洁气体,循环水,含尘水,23,.,2.7旋风洗涤器,与干式旋风除尘器相比：,增加了水滴的捕集作用,，除尘效率增加,除尘过程：在旋风除尘器中，,逆向或者横向对旋转气流进行喷雾,，尘粒与液滴碰撞拦截，气体螺旋运动,产生离心力把和尘粒水滴甩向壁面,，为了提捕集及效率，增加气体流速,15-45m/s,和减小雾滴粒径，,100,微米最佳,适用于去除,5,微米以上粉尘，压力损失为,250-1000Pa,分为环形喷液旋风洗涤器，中心喷雾式旋风除尘器,24,.,2.8,填料塔洗涤器,-,重力喷雾洗涤器,+,填料,在洗涤器内部充填填料，形成填料层，,由塔顶喷淋的洗涤液在填料表面形成液膜,，含尘气体通过填料层时，尘粒被捕集，气体中的有害成分被吸收,适用于伴有气体冷却和有害气体吸收的除尘过程,设备外形与喷雾洗涤器相近，只是塔内设置填料层,除尘效率和阻力的影响因素：填料性能,25,.,填料层常用的几种填料,常用的有拉西环、十字环、鲍尔环、鞍形环、阶梯环,填料的主要参数：比表面积、空隙率,1,）从增大气夜两相的接触面积考虑，比表面积越大越好，空隙率越小越好,2,）从阻力动力消耗以及防止堵塞考虑，比表面积和空隙率存在最佳值,26,.,液滴分离器,气流在洗涤器中接触液体后，不可直接进入通风系统,-,液滴分离器,重力式,依靠液滴重力从气流中分离,-,粗大液滴，气流上升速度,0.3m/s,撞击式,通过液滴同挡板或纱网撞击分离,离心式,利用惯性力使液滴分离，在洗涤器内设置螺旋叶片,27,.,三、气液界面,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。即,气泡表面,、,液体喷射表面,、,液膜表面,以及,液滴表面,。,1气泡表面,-,泡沫除尘器,28,.,Scrubber,2液体射流表面,-,文丘里除尘器，重力喷雾洗涤器,表示一个压力喷咀形成的射流。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。气体和液体发生强烈混合。,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，如填料塔，内装填料，在填料表面形成液膜。,4液滴,-,旋风洗涤器,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,29,.,四 文丘里洗涤器,除尘器系统的构成,文丘里管,除雾器,沉淀池,加压循环水泵,文丘里除尘器：,渐缩,管，,喉管，,渐扩,管,就其断面形状,圆形文丘里除尘器,矩形文丘里除尘器,30,.,4.1,文丘里洗涤器除尘过程,含尘气体由迸气管进入收缩管后，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,50,80m/s,洗涤液,（一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，被高速的含尘气流撞击成雾状液滴，气体中的尘粒与液滴凝聚成较大颗粒，随气流进入旋风分离器中与气体分离。,31,.文丘里管的工作条件,充分的雾化,是实现高效除尘的基本条件,-,喉管气速,+,洗涤液速度,1,）,要提高尘粒与水滴的碰撞速率，喉管气体速度必须较大，,50-80m/s,。,2,）洗涤液的喷射速度控制在,6m/s,，喷射速度过低时，会被分散成细粒而被气流带走；过高导致气液相对速度过小，除尘效率较低。同时洗涤液不能很好的被分散成小液滴，散落在渐扩管壁上,3,）除尘效率还与水气比有关。一般为,0.5-1L/m,3,32,.,4.2,文丘里洗涤器压力损失的计算前提,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。,气流的全部能量损失用在喉管将液滴加速到气流速度,33,.,文丘里管压力损失计算,式,中,-,文丘里洗涤器的气体压力损失,cmH,2,0,L-,液气体积比,L/m,3,-,喉部气体速度,cm/s,34,.,4.3,文丘里管几何尺寸的设计计算,-,由,Q,V,确定,D,进气管直径,D,1,按与之相联管道直径确定,管道中气体流速,v,1,为,16-22m/s,喉管直径,D,r,按喉管气速,v,r,确定，,其截面积与进口管截面积之比的典型值为,1,：,4,出口管直径,D,2,按文丘里出口气速,v,2,确定，出口气速为,18-22m/s,L,1,1,2,Converging,section,throat,Diverging,section,D,r,D,1,D,2,L,2,L,r,35,.,文丘里管的进口、喉管、出口处管径可按下式计算,Q-,气体流量,m,3,/h,V-,气体通过计算管段流速,m/s,36,.,文丘里管几何尺寸的设计计算,-,由,D,确定,L,收缩管的收缩角,1,常取,23,o,25,o,扩散管的扩散角,2,一般为,6,o,一,7,o,收缩管长,L,1,和扩散管长,L,1,由下式确定,喉管长度,L,r,由确定,Dr L,r,/Dr=0.8-1.5,L,1,1,2,Converging,section,throat,Diverging,section,D,r,L,r,L,2,37,.,