文丘里除尘器性能测定实训指导书(精)

职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《大气污染控制技术》单元实训指导书1/7单元实训一湿式除尘器—文丘里除尘器性能测定文丘里除尘器是利用高速气流雾化产生的液滴捕集颗粒以达到净化气体的目的，它是一种广泛使用的高效湿式除尘器。影响文丘里除尘器性能的因素较多，为了使其在合理的操作条件下达到高除尘效率，需要通过实验研究各因素影响其性能的规律。一、实验目的（1）认识文丘里除尘器结构形式，理解其除尘机理；（2）掌握文丘里除尘器主要性能指标测定方法；（3）了解湿法除尘器与干法除尘器性能测定中的不同实验方法；（4）了解对影响文丘里除尘器性能主要因素，并通过实验方案设计和实验结果分析，加强综合应用和创新能力的培养。二、实验原理和方法当含尘气体由进气管进入收缩管，流速逐步增大，气流的压力逐步转变为动能，在喉管处气体流速达到最大。洗涤液通过喉管四周均匀布置的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速，充分雾化是实现高效除尘的基本条件。由于气流曳力，液滴在喉管部分被逐步加速，在液滴加速过程中，液滴与粒子间相对碰撞，实现微细粒子的捕集。在扩散段，气流速度减少和压力增加，使以颗粒为凝结核的凝聚速度加快，形成直径较大的含尘液滴，以便后面的捕滴器中捕集下来，达到收尘目的。文丘里除尘器性能（处理气体流量、压力损失、除尘效率及喉口速度、液气比、动力消耗等）与其结构型式和运行条件密切相关。本实验是在除尘器结构型式和运行条件已定的前提下，完成除尘器性能的测定。1、处理气体量及喉口速度的测定和计算（1）管道中各点气流速度的测定当干烟气组分同空气近似，露点温度在35-55℃之间，烟气绝对压力在0.99×105-1.03×105Pa时，可用下列公式计算烟气管道流速：PTKP77.20（式1-1）式中：0——烟气管道流速，m/s；KP——毕托管的校正系数，KP＝0.84；T——烟气温度，℃；P——各动压方根平均值，Pa。职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《大气污染控制技术》单元实训指导书2/7nPPPPn...21（式1-2）式中：nP——任一点的动压值，Pa；n——动压的测点数。（2）处理气体量的测定和计算气体流量计算公式：0AQs（式1-3）式中：A——管道横断面积，m2。（3）喉口速度的测定和计算若文丘里洗涤器喉口断面积为AT，则其喉口平均气流速度（VT）为：T=Qs/AT(m/s)（式1-4）2、压力损失的测定和计算由于文丘里洗涤器进、出口管的断面面积相等时，则可采用其进、出口管中气体的平均静压之差计算，即：ΔP=P1-P2(式1-5)式中：P1——除尘器入口处气体的全压或静压，Pa；P2——除尘器出口处气体的全压或静压，Pa。应该指出，洗涤器压力损失随操作条件变化而改变，本实验的压力损失的测定应在洗涤器稳定运行（VT或液气比L保持不变）的条件下进行，并同时测定记录VT、L数据。3、耗水量QL及液气比L的测定和计算文丘里洗涤器的耗水量（QL），可通过设在洗涤器进水管上的流量计直接读得。在同时测得洗涤器处理气体量（Qs）后，即可由下式求出液气比：L=QL/QS(L/m3)（式1-6）4、除尘效率的测定和计算文丘里洗涤除尘效率（η）的测定，亦应在按除尘器稳定运行的条件下进行，并同时记录VT、L等操作指标。文丘里除尘器的除尘效率采用质量浓度法测定，即用等速采样法同时测出除尘器进、出口管道中气流平均含尘浓度1和2，按下式计算。η=11221QQ×100%（式1-7）5、除尘器动力消耗的测定和计算职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《大气污染控制技术》单元实训指导书3/7文丘里洗涤器动力消耗（E）等于通过洗涤器气体的动力消耗与加入液体的动力消耗之和，计算如下。E=SLLQQPP36001（kW·h/1000m3气体）（式1-8）式中：ΔP——通过文丘里洗涤器气体的压力损失，Pa（3600Pa=1kW·h/1000m3气体）；ΔPL——加入洗涤器液体的压力损失，即供水压力Pa；QL——文丘里洗涤器耗水量，m3/sQS——文丘里洗涤器处理气体量，m3/s。上式中所列的ΔPG、QS、QL已在实验中测得。因此，只要在除尘器进水管上的压力表读得ΔPL，便可按式（1-8）计算除尘器动力消耗（E）。应当注意的是，由于操作指标T、L对动力消耗（E）影响很大，所以本实验所测得的动力消耗（E）是针对某一操作状况而言的。三、实验装置和仪器1、实验装置与流程。123456789101112131415161718192021222324图1-1文丘里除尘器实验装置与流程示意图1、喇叭形均流管2、粉尘布灰斗3、静压测口14、动压测口15、取样口16、渐缩管7、喉管8、渐扩管9、进风管10、出风管11、切入口12、旋风分离器13、集水槽14、放空阀15、加水口16、耐腐泵17、取样口218、进水流量计19、动压测口220、静压测口221、分配接头22、U型管压差计23、风量调节阀24、高压离心风机职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《大气污染控制技术》单元实训指导书4/7文丘里除尘器性能实验装置如图1-1所示，其主要由文丘里凝聚器、旋风雾沫分离器、粉尘配灰斗、通风机、水泵和管道及其附件所组成。2、实验装置主要技术数据1、气体动力装置布置为负压式。2、气体进口管：直径110mm3、气体出口管：直径110mm4、喉管：直径40mm5、旋风分离器：直筒直径250mm、高400mm6、旋风分离器进口连接尺寸：90mm×65mm7、末端进口尺寸：90mm×35mm8、下锥体高600mm出液口：直径90mm9、渐缩管锥体角度：25~30度长度：150mm10、渐扩管锥体角度：10~15度长度：470mm11、液气比：0.1-1.0L/m312、使用粉尘名称：滑石粉13、装置总高1650mm装置总长1960mm装置总宽550mm14、主要材质：壳体由有机玻璃制15、风机电源电压：三相380V16、水泵电机电压：220V/25W3、实验仪器（1）干湿球温度计1支（2）标准风速测定仪1台（3）空盒式气压表1个（4）秒表1个（5）钢卷尺1个（6）光电分析天平（分度值1/1000g）1台（7）倾斜式微压计3台（8）托盘天平（分度值为1g）1台（9）毕托管2支(10)干燥器2个（11）烟尘采样管2支（12）鼓风干燥箱1台（13）烟尘测试仪2台（14）超细玻璃纤维无胶滤筒20个四、实验方法和步骤1、实验准备工作测量记录室内空气的干球温度(即除尘系统中气体的温度)、湿球温度及相对湿度；测量记录当地大气压力；测量记录除尘器进出口测定断面直径和断面面积，确定测定断面分环数和测点数，求出各测点距管道内壁的距离，并用胶布标志在皮托管和采样管上。2、实验步骤（1）将文丘里除尘器进、出口断面的静压测孔与倾斜微压计连接，做好各断面气体静压的测定准备。职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《大气污染控制技术》单元实训指导书5/7（2）启动风机，调整风机入口阀门，使之达到实验要求的气体流量，并固定阀门。（3）在除尘器进、出口测定断面同时测量记录各测点的气流动压，然后关闭风机。（4）计算并记录各测点气流速度、各断面平均气流速度、除尘器处理气体流量(Qs)。（5）用托盘天平称好一定量尘样(S)，作好发尘准备。（6）调节文丘里洗涤除尘器供水系统，保证实验系统在液气比L=0.7~1.0L/m3范围内稳定运行。（7）启动风机和发尘装置，调整好发生浓度(1)，使实验系统运行达到稳定。（8）文丘里除尘器性能的测定和计算：在固定文丘里除尘器实验系统进口发尘浓度和液气比L条件下，观察除尘系统中的含尘气流的变化情况；测定和计算文丘里除尘器压力损失ΔP、供水量QL、供水压力ΔPL和除尘效率（η）。（9）在文丘里除尘器实验系统进口发尘浓度和液体量QL都不变的条件下，改变入口气体流量，稳定运行后，按上述方法，测取共5组数据。（10）保持系统风量不变，尽可能保持进口粉尘浓度不变，测定文丘里除尘器在各种液气比工况下的性能。测取5组数据。（11）停止发尘，关闭水泵，再关闭风机。五、实验数据记录与处理1、处理气体流量和喉口速度按表1记录和整理数据。按式（3）计算除尘器处理气体量，按式（4）计算除尘器喉口速度。表1文丘里除尘器性能测定结果记录表实验日期实验人员当地大气压力P/kPa烟气干球温度/℃烟气湿球温度/℃烟气相对湿度￠/%除尘器管道横断面积A/m2喉口面积AT/m2气体流量变化情况测定次数除尘器进气管除尘器排气管ΔP0QSVTQLLΔPLEK1△l1P1K2△l2P212345职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《大气污染控制技术》单元实训指导书6/7液体流量变化情况测定次数除尘器进气管除尘器排气管ΔP0QSVTQLLΔPLE△l1P1K2△l2P212345符号说明：K—微压计倾斜系数△l—微压计读数，mm；Ps—静压，Pa；V0—管道流速，m/s；Qs—风量，m3/h；VT—除尘器喉口速度，m/s；QL—耗水量，m3/h；L—液气比；ΔPL—供水压力，Pa；E—除尘器动力耗能，kW·h/1000m3气体。2、除尘效率除尘效率测定数据按表2记录整理，除尘效率按式（7）计算。表2除尘器效率测定结果记录表测定次数除尘器进口气体含尘浓度除尘器出口气体含尘浓度除尘效率/%采样流量L/min采样时间/min采样体积/L滤筒初质量/g滤筒总质量/g粉尘浓度mg/m3采样流量L/min采样时间/min采样体积/L滤筒初质量/g滤筒总质量/g粉尘浓度mg/m31－11－21－31－41－52－12－22－32－42－53、压力损失、除尘效率、动力耗能和喉口速度的关系（固定QL，改变气体流量情况）职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《大气污染控制技术》单元实训指导书7/7整理不同喉口速度（VT）下的ΔP、η和E资料，绘制VF－ΔP、VF－η和VF－E实验性能曲线，分析喉口速度对文丘里除尘器压力损失、除尘效率和动力耗能的影响。4、压力损失、除尘效率、动力耗能和液气比的关系（固定QS，改变气液体流量QL情况）整理不同液气比L下的ΔP、η和E资料，绘制L－ΔP、L－η和L－E实验性能曲线，分析液气比L对文丘里除尘器压力损失、除尘效率和动力耗能的影响。六、实验结果讨论1、为什么文丘里除尘器性能测定实验应该在操作指标VT或QL固定的运行状态下进行测定？2、根据实验结果，试分析影响文丘里除尘器除尘效率的主要因素。3、根据实验结果，试分析影响文丘里除尘器动力耗能的主要途径。