大气污染控制工程课件:6 除尘装置-part4-20140409-396503579.ppt
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- 大气污染控制工程课件:6 除尘装置-part4-20140409_396503579 大气污染 控制工程 课件 除尘 装置 part4 20140409 _396503579
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1、第六章 除尘装置机械除尘器机械除尘器电除尘器电除尘器袋式除尘器袋式除尘器湿式除尘器湿式除尘器除尘器的选择与发展除尘器的选择与发展本章主要内容本章主要内容21. 概述概述 湿式除尘器:使含尘气体与湿式除尘器:使含尘气体与液体液体密切接触,利用水滴和尘密切接触,利用水滴和尘粒的粒的惯性碰撞及其它作用惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置捕集尘粒或使粒径增大的装置四、湿式除尘器四、湿式除尘器3 湿式除尘器的分类湿式除尘器的分类 根据除尘器的净化机理分为根据除尘器的净化机理分为 喷雾塔洗涤器喷雾塔洗涤器 旋风洗涤器旋风洗涤器 文丘里洗涤器文丘里洗涤器 自激喷雾洗涤器自激喷雾洗涤器 板式洗涤器板式
2、洗涤器 填料洗涤器填料洗涤器 机械诱导喷雾洗涤器机械诱导喷雾洗涤器 四、湿式除尘器四、湿式除尘器1. 概述概述4 在耗用相同能耗时,除尘在耗用相同能耗时,除尘效率效率比干式机械除尘器高比干式机械除尘器高 可处理高温、高湿气流、高比可处理高温、高湿气流、高比电阻粉尘及易燃易爆的含尘气电阻粉尘及易燃易爆的含尘气体体 在去除粉尘粒子的同时,还可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去除气体中的水蒸气及某些气态污染物,既起除尘作用,又态污染物,既起除尘作用,又起到冷却、净化的作用起到冷却、净化的作用四、湿式除尘器四、湿式除尘器 湿式除尘器的特点湿式除尘器的特点1. 概述概述 排出的污水污
3、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净化含有腐蚀性的气态污染物时,洗涤水具有一定程度物时,洗涤水具有一定程度的腐蚀性,引起设备和管道的腐蚀性,引起设备和管道腐蚀腐蚀 不适用于净化含有憎水性和不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体水硬性粉尘的气体 寒冷地区应采取防冻措施寒冷地区应采取防冻措施52. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理四、湿式除尘器四、湿式除尘器 暴雨对颗粒物的捕集暴雨对颗粒物的捕集 单个液滴下降过程中经过的体积:单个液滴下降过程中经过的体积: 被水滴捕获的颗粒物质量:被水滴捕获的颗粒物质量:NI值越大,
4、粒子惯性越大,值越大,粒子惯性越大,越高越高DDpp2pDstD18)Cu(udDxS62. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理四、湿式除尘器四、湿式除尘器 暴雨对颗粒物的捕集暴雨对颗粒物的捕集 整个空间内颗粒物浓度随时间的变化:整个空间内颗粒物浓度随时间的变化:72. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理四、湿式除尘器四、湿式除尘器 暴雨对颗粒物的捕集暴雨对颗粒物的捕集 整个空间颗粒物浓度的变化:整个空间颗粒物浓度的变化: 对上式积分,得到:对上式积分,得到: 一定时间以后空间内颗粒物的浓度:一定时间以后空间内颗粒物的浓度:8 利用惯性碰撞参数计算除尘效率利用惯性碰撞参数计算除尘效
5、率四、湿式除尘器四、湿式除尘器2. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理 惯性碰撞参数的影响因素惯性碰撞参数的影响因素气液相对速度增大,气液相对速度增大,NI增大,则效率增大。增大,则效率增大。DD增大,增大, NI减小,则效率减小;减小,则效率减小;但但DD太小,相对速度变得太小太小,相对速度变得太小,粉尘跟液滴碰撞不上,粉尘跟液滴碰撞不上;一般一般Dc 100m。DDpp2pDstID18)Cu(udDxSN9在液气比一定时,当在液气比一定时,当水滴直径在水滴直径在0.5-1mm的范围内时,对各种的范围内时,对各种尺寸的尘粒均有最高尺寸的尘粒均有最高除尘效率。除尘效率。 利用惯性碰撞参
6、数计算除尘效率利用惯性碰撞参数计算除尘效率四、湿式除尘器四、湿式除尘器2. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理 理论上,可以将惯性碰撞参数与捕集效率关联理论上,可以将惯性碰撞参数与捕集效率关联 对于势流和粘性流,湿式除尘器的效率可以用对于势流和粘性流,湿式除尘器的效率可以用Johnstone等人的研究结果计算等人的研究结果计算 1exp()IKLNK关联系数,取决于设备几何结构和系统操作条件关联系数,取决于设备几何结构和系统操作条件L液气比液气比, L/1000 m3 10 利用接触功率计算除尘利用接触功率计算除尘效率效率 接触功率:输送气体和雾化、喷淋液体所需要的功率,接触功率:输送气
7、体和雾化、喷淋液体所需要的功率,代表系统的总能耗代表系统的总能耗Et 接触功率理论:假定喷雾洗涤器除尘效率仅是系统总能接触功率理论:假定喷雾洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数,与洗涤器的除尘机理无关耗的函数,与洗涤器的除尘机理无关四、湿式除尘器四、湿式除尘器2. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理气体)3,1000/)(36001mkWhqqPPEEEGVLVLGlgtPG: 气体压力损失,气体压力损失,PaPL: 液体入口压力,液体入口压力,PaqV,L,qV,G: 液体和气体流量,液体和气体流量,m3/s11 利用接触功率计算除尘利用接触功率计算除尘效率效率 四、湿式除尘器四、湿式除
8、尘器2. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理 除尘效率除尘效率 其中,其中,Nt为传质单元数为传质单元数 除尘器的特性除尘器的特性参数,取决于粉尘特性参数,取决于粉尘特性和洗涤器型式和洗涤器型式Nte1、ttEN 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
9、灰窑粉尘石灰窑粉尘3.5671.052910黄铜熔炉排出的氧化锌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从吹氧平炉升华的粉尘尘0.8801.619015没有吹氧的平炉粉尘没有吹氧的平炉粉尘0.7951.594012 分割粒径分割粒径法计算除尘法计算除尘效率效率 四、湿式除尘器四、湿式除尘器2. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理分割粒径法:分割粒径法:分割粒径能全面表示从气流中分离粒子的难分割粒径能全
10、面表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能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多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为总通过率为:总通过率为:iBeaeidAP1)exp(da: 粒子的空气动力学直径粒子的空气动力学直径Ae、Be: 均为常数,对填料塔和筛板塔,均为常数,对填料塔和筛板塔,Be=2;离心式洗;离心式洗涤器,涤器,Be=0.67;文丘里洗涤器(当;文丘里洗涤器(当NI=0.5-5),),Be=2100110piimitddqPdGPmdmPP13 分割粒径分割粒径法计算除尘法计算除尘效率效率 四、湿式除尘器四、湿式除尘器2. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器
11、的除尘机理 dac为洗涤器的空气为洗涤器的空气动力学分割直径,动力学分割直径,da50为空气动力学为空气动力学中位径中位径14Be=2时通过时通过率与分割粒率与分割粒径的关系径的关系 四、湿式除尘器四、湿式除尘器 分割粒径分割粒径法计算除尘法计算除尘效率效率 2. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理15分割直径分割直径与压力降与压力降的关系的关系(分割功分割功率关系率关系)四、湿式除尘器四、湿式除尘器 分割粒径分割粒径法计算除尘法计算除尘效率效率 2. 湿式除尘器的除尘机理湿式除尘器的除尘机理 筛板塔的孔径筛板塔的孔径为为 0.32cm,泡,泡沫密度为沫密度为 0.4;填料塔采用直填料塔
12、采用直径为径为 2.5cm 的的环形环形/鞍形填料鞍形填料163. 喷雾塔洗涤器喷雾塔洗涤器 四、湿式除尘器四、湿式除尘器 气液流动形式:气液流动形式:逆流、错流、顺流逆流、错流、顺流 假定假定所有液滴具有相同直径所有液滴具有相同直径液滴进入洗涤器后立刻液滴进入洗涤器后立刻以终末速度沉降以终末速度沉降液滴在断面上分布均匀、液滴在断面上分布均匀、无聚结现象无聚结现象173. 喷雾塔洗涤器喷雾塔洗涤器 立式逆流喷雾塔靠惯性碰撞捕集粉尘的效率立式逆流喷雾塔靠惯性碰撞捕集粉尘的效率四、湿式除尘器四、湿式除尘器ut 一液滴的终末沉降速度,一液滴的终末沉降速度,m/svG空塔断面气速,一般取液滴沉降速度的
13、空塔断面气速,一般取液滴沉降速度的 50z气液接触的总塔高度,气液接触的总塔高度,m t单个液滴的碰撞捕集效率单个液滴的碰撞捕集效率)(23exp1GtDGttLvuDQzuQ18 思考题:如何设计喷雾塔以获得较高的除尘效率?思考题:如何设计喷雾塔以获得较高的除尘效率?3. 喷雾塔洗涤器喷雾塔洗涤器错流式喷雾塔错流式喷雾塔 垂直方向气速垂直方向气速=0,所以,所以四、湿式除尘器四、湿式除尘器23exp1DGtLDQzQ193. 喷雾塔洗涤器喷雾塔洗涤器喷雾洗涤塔优点喷雾洗涤塔优点关键因素关键因素结构简单结构简单压力损失小压力损失小操作稳定操作稳定严格控制喷雾的组严格控制喷雾的组成,保证液滴大小
14、成,保证液滴大小均匀,对有效的操均匀,对有效的操作很有必要作很有必要应用应用经常与高效洗涤经常与高效洗涤器联用捕集粒径器联用捕集粒径较大的粉尘较大的粉尘四、湿式除尘器四、湿式除尘器204. 旋风洗涤器旋风洗涤器 干式旋风分离器内部以环形干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴进行喷雾方式安装一排喷嘴进行喷雾 喷雾作用发生在外涡旋区,喷雾作用发生在外涡旋区,并捕集尘粒,携带尘粒的液并捕集尘粒,携带尘粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上,然后沿壁面沉落到器底上,然后沿壁面沉落到器底 出口处通常安装除雾器出口处通常安装除雾器 入口气速:入口气速:1545 m/s 液气比:液气比:
15、0.50.7L/m3 最佳液滴直径为最佳液滴直径为100m左右左右四、湿式除尘器四、湿式除尘器21 如何提高旋风洗涤器的除尘效率?如何提高旋风洗涤器的除尘效率?旋风洗涤器的压力损失旋风洗涤器的压力损失 旋风洗涤器的压力损失范围一般为旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.51.5kPa 计算方法:计算方法: 旋风洗涤器的压力损失,旋风洗涤器的压力损失,pa喷雾系统关闭时的压力损失,喷雾系统关闭时的压力损失,Pa液滴密度,液滴密度,kg/m3液滴初始平均速度,液滴初始平均速度,m/s0PLDuP20DLGLuQQPP四、湿式除尘器四、湿式除尘器4. 旋风洗涤器旋风洗涤器22旋风洗涤器净化旋风洗涤器净化
16、dp5m的尘粒仍然有效;中心喷雾的尘粒仍然有效;中心喷雾的旋风洗涤器对的旋风洗涤器对0.5m的尘粒效率可达到的尘粒效率可达到95%以上以上由于气流的旋转运动,使其带水现象减弱由于气流的旋转运动,使其带水现象减弱可单独使用,也可作为文丘里洗涤器之后的脱水器可单独使用,也可作为文丘里洗涤器之后的脱水器入口气速入口气速1545m/s,适用于处理烟气量大,含尘浓,适用于处理烟气量大,含尘浓度高的场合度高的场合可采用比喷雾塔更细的喷嘴可采用比喷雾塔更细的喷嘴压力损失大,能耗高,造价高压力损失大,能耗高,造价高四、湿式除尘器四、湿式除尘器旋风洗涤器旋风洗涤器的性能的性能4. 旋风洗涤器旋风洗涤器235.
17、文丘里洗涤器文丘里洗涤器四、湿式除尘器四、湿式除尘器除尘器系统的构成除尘器系统的构成 文丘里洗涤器:文丘里洗涤器:收缩管收缩管喉管喉管扩散管扩散管 加压循环水泵加压循环水泵 除雾器除雾器 沉淀池沉淀池245. 文丘里洗涤器文丘里洗涤器四、湿式除尘器四、湿式除尘器除尘除尘过程过程25 气体加速:气体加速:含尘气体进入收缩管后流速逐渐增大,在喉管入口处含尘气体进入收缩管后流速逐渐增大,在喉管入口处气速达到最大,一般为气速达到最大,一般为50180m/s 液滴雾化:液滴雾化:洗涤液通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入,液滴被洗涤液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高速气流雾化和加
18、速 颗粒捕集颗粒捕集:液滴加速,通过与颗粒的惯性碰撞实现捕集液滴加速,通过与颗粒的惯性碰撞实现捕集 液滴凝聚液滴凝聚:在喉管下游,气流速度减小,压力回升,液滴凝聚在喉管下游,气流速度减小,压力回升,液滴凝聚 碰撞捕集效率随相对碰撞捕集效率随相对速度增加而增加,因速度增加而增加,因此气流入口速度必须此气流入口速度必须较高较高 ,一般,一般16-22m/s压力损失压力损失四、湿式除尘器四、湿式除尘器5. 文丘里洗涤器文丘里洗涤器 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湿式和干式除尘器 Calvert等人基于等
19、人基于气流损失的能量全部用于在喉管内加速液滴气流损失的能量全部用于在喉管内加速液滴的假的假定,发展了计算文丘里洗涤器压力损失的数学模式定,发展了计算文丘里洗涤器压力损失的数学模式 基于喉管内气流方向上基于喉管内气流方向上dx段的力平衡段的力平衡 令令x=0处(液体注入点)液滴在处(液体注入点)液滴在x方向的速度为零,积分得方向的速度为零,积分得DGLgLduQQdP2DGLgLuQQP26压力损失取决于压力损失取决于液滴在液滴在x处的速度处的速度压力损失压力损失四、湿式除尘器四、湿式除尘器5. 文丘里洗涤器文丘里洗涤器 为为确定液滴在喉管末端的速度确定液滴在喉管末端的速度,假定:,假定:在喉管
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