第二节-洗涤式除尘器

第二节洗涤式除尘器一、喷淋塔湿式除尘器中构造最简单的是喷淋塔。它的结构是一个里面设置喷嘴的圆形或方形截面空心塔体，依靠喷嘴产生的分布在整个截面上的大量液滴，来清洗通过塔体的含尘烟气。喷嘴可以安装在同一个截面上，也可以分几层安装在几个截面上。有的在一个截面上设置十几个喷嘴，有的只沿中心轴线安装喷嘴。喷淋塔中的流动型式有顺流、逆流和错流三种。所谓顺流，就是气体和水滴以相同的方向流动；逆流是液体逆着气流喷射（图5-1）；错流则是在垂直于气流的方向喷淋液体（图5-2）。在喷淋塔中往往设置空气分配格栅或多孔板，使气体在塔的截面上均匀分布。图5-2错流喷淋塔图5-1逆流喷淋塔喷淋塔除尘的主要机理是将水滴作为捕尘体，在惯性、截留、扩散等作用下将粉尘捕集，其中以惯性作用为主。为了提高捕尘效率，特别是惯性捕尘效率，需要提高水滴与气流的相对速度，同时要减小水滴的大小。就截留机制来看，在喷水量一定的情况下，喷出的水滴越细，则塔的横截面上有液滴通过的部分愈大，因而尘粒由于截留而被捕集的机会也愈多。就惯性碰撞机制来看，因为惯性碰撞效率和尘粒与液滴的相对速度vR成正比，和液滴直径Df成反比，所以，要碰撞效率高，就得加大vR，减小Df。在喷淋塔中，vR的有效值是尘粒和液滴的重力自由降落速度之差。因为尘粒和液滴相比，一般要小的多，故亦可取vR等于液滴的自由降落速度。这样就出现了加大vR和缩小Df这两个要求之间的矛盾。因此，液滴有一个最佳直径值。一般来说，在喷淋一定量液体的情况下，对每一种半径的尘粒有一最佳液滴半径，就较小的尘粒而言，最佳液滴半径是100～500μm。但是，应当注意到，由于喷出水滴的凝聚以及与塔壁碰撞的影响，和气体接触的水滴量及水滴尺寸是很难预计的。另一个问题是喷淋塔中液滴的降落时间，它取决于液滴的大小和气体上升速度。在一定的喷水量和一定的液滴尺寸下，逆流喷淋塔中的液滴降落时间，也就是液滴在塔中的滞留时间，随着气体速度的增加而延长。孤立的看，这个现象可以增加捕集粒子的机会，因为塔中的水滴数增加了。但是，这个作用受到液滴被气流带走这一问题的限制。在逆流喷淋塔中，如果气流上升速度大于液滴的末端沉降速度，液滴就会被气流带走。一般取喷淋塔中气流上升速度约为液滴的末端沉降速度的50％。500μm的液滴，计算其末端沉降速度为1.8m/s，对此可取气流速度为0.9m/s。通常在设计喷淋塔时，多在0.5～1.5m/s的气体上升速度范围内决定塔的直径。塔的高度通常为其直径的2～3倍。至于顺流喷淋塔，则不大可能发生带走过多液滴的情况，故其气流速度可以高得多，因而可以缩小塔的直径，节省投资和占地面积。但另一方面，因为气体和液滴运动的大方向相同，它们的相对速度小，粒子被捕集的机会较少，因而除尘效率比较低。在喷淋塔中产生的液滴大小取决于液体压力降和所用喷嘴型式。水压力一般为0.14～0.73MPa，耗水量一般在每立方米气体0.7～3L的范围，喷水太多，液滴可能凝聚，喷水太少则捕尘作用不够。喷淋塔的阻力低，如果没有脱水装置和气体分配装置，一般不到250Pa。其除尘效率对5μm以上的粒子较好，对于小于5μm的则迅速下降。除了阻力低以外，喷淋塔还有个好处，就是塔中没有很小的缝隙和孔口，因而可以处理浓度比较高的粉尘而不致堵塞。又因为它不喷淋很细的液滴，所以不需要产生细小射流的喷嘴，这样就更可靠，而且可以使用循环水，直至悬浮物的浓度达到相当高的程度为止，从而简化了废水处理的问题。缺点是处理细粉尘的能力比较差，设备和用水量比较大。二、泡沫除尘器泡沫除尘器即筛板塔。它由一个内部设有水平多孔板的垂直空塔构成。筛板可以是一块，也可以是几块串联，但增加筛板对提高除尘效率的作用不大，而阻力却要增加不少，所以一般只用一层筛板。在泡沫除尘器中，气流由下往上通过筛板上的水层。当气流流速控制在一定范围内时（与水层高度有关）可以在筛板上形成泡沫层。在泡沫层中的气泡不断地断裂、合并，又重新生成。气流在通过这层泡沫后，粉尘被捕集，气体得到净化。水通过筛板漏至除尘器下部的水槽中，在筛板上不断地补充水，当补充的水量与泄漏的水量相等时，泡沫层保持稳定的高度，此时称为无溢流泡沫除尘器（图5-3a）。当采用溢流以保持泡沫层的高度时，称为有溢流泡沫除尘器（图5-3b）。图5-3泡沫除尘器（a）无溢流泡沫除尘器；（b）有溢流泡沫除尘器外壳；2—筛板；3—接水槽；4—水堰；5—溢流槽；6—喷嘴(b)1.无溢流泡沫除尘器在无溢流泡沫除尘器中，筛板可以做成圆孔形或条缝形，条缝形筛板有时也可用钢条甚至钢管焊成。从减少阻力角度考虑，筛板的最优厚度为4～6mm。筛板的圆孔直径d0一般为4～8mm，而条缝的宽度为4～5mm，自由断面积为0.2～0.25m2/m2。考虑到气流分布的均匀性，除尘器最大直径应大于2.5m。筛板上泡沫的形成与气流速度有关。图5-4所示为当供水量一定时，无溢流泡沫除尘器的总阻力与断面流速的关系曲线。气流速度低时（图5-4中的0～1区）筛板上只能保留很薄的水层，不能形成泡沫。当气流速度增加时（图5-4中的1～2区）筛板上的水层中形成单个气泡，大部分仍为水层，扰动性很小，称为鼓泡区。气流速度进一步增加（图5-4中的2～3区）在筛板上形成扰动的泡沫层。其中存在着大量由水膜相连的气泡。由于气泡的不断破裂和更新，扰动性很大。但由图中可看出，在这一区中，虽然流速增加，但阻力增加不大，因而是除尘器的重要工作区。继续提高流速（图5-4中的3～4区），泡沫层破裂，产生大量溅沫，阻力迅速升高。因此在泡沫除尘器中通常都将气流速度控制在1～3m/s范围内，相应与图5-4中的2～3区（扰动泡沫区）。当一层泡沫层尚达不到必须的净化效率时，可设置多层筛板，板间距大于400mm，以免下层板上的液体带到上层板上。泡沫除尘器一般用于粉尘浓度不高的场合，特别适用于同时净化有害气体。粉尘浓度高时，筛板易于堵塞。采用光滑的塑料筛板，可以减轻筛板的堵塞。水与气的接触区（泡沫区）的阻力（采用最优厚度的无溢流泡沫除尘器）可按下式确定：（5-4）pvpgg2022S2图5-4无溢流泡沫除尘器总阻力与断面流速的关系I—条缝形筛板；II—圆孔形筛板0～1：起始区；1～2：鼓泡区；2～3—扰动泡沫区（工作区）；3～4：溅沫区对于开孔率为0.15～0.25，处于扰动泡沫区的AT值可按下式计算：（5-5）350700.57-WW838.Wg.gW)()WW(.对于条缝形筛板的值为：（5-6）对于圆孔形筛板：（5-7）bp2280314aad.d.p如上所述，泡沫除尘器中最佳的工作区为扰动泡沫区。当开孔率S0＝0.15～0.25m2/m2时,相应于由扰动泡沫状态过渡到溅沫状态的气流极限流速vkg可按下式计算：（5-8）式中da——筛孔的当量直径，m。圆孔筛板da＝d0，条缝筛板da＝2b；——气流极限流速，一般为2.0～2.3m/s。1540135020.AdSvTakgkgv2．有溢流泡沫除尘器在有溢流泡沫除尘器中，一般采用圆孔筛板，孔径3～8mm，开孔率0.15～0.25m2/m2,气流速度1～3m/s，设备的最大断面积5～8m2，耗水量0.2～0.3L/m3。在上述条件下，泡沫层的高度一般为80～100mm。厚度为4～6mm的筛板连同泡沫层的阻力为：（5-9）48302202109618112651.)vH(.Sv.p.gWgg在工业泡沫除尘器中，一般为300～1000Pa。p泡沫层高度H（有溢流和无溢流）可按下式确定：（m）（5-10）2503150600510354...g.Vh.H3．带有稳流器的泡沫除尘器如图5-5所示，稳流器为一蜂巢状网格，它将除尘器的断面及泡沫分割成许多小方格。由于设有稳流器，开始产生溅沫状态的极限速度可增加到4m/s，从而可以大大扩大扰动泡沫状态的流速范围。由于稳流器的小方格，与无溢流泡沫除尘器比较，可使在筛板上积累的水量增加，从而使泡沫层的高度增加，以大大减少耗水量。图5-5带有稳流器的泡沫除尘器1—外壳；2—圆孔形筛板；3—稳流器；4—喷嘴；5—挡水板稳流器的尺寸为：板高60mm，方格大小35×35～40～40mm。设备的最优工作条件为：泡沫层高度H=100～120mm，气流速度vg=2.5～3.5m/s，耗水量L=0.05～0.1L/m3。当开孔率S0=0.18～0.20m2/m2时，孔径d0=5～6mm。根据喷水量的大小，可按下列经验公式计算泡沫层高度：(5-11)9101402079084..a..gSdLv.H＝加稳流器后，改变了泡沫层中泡沫扰动状态，阻力也不同于通常的泡沫除尘器中的阻力。这种情况下，汽水接触区阻力（包括筛板、稳流器、泡沫层）为：（5-12）200410900202603220208031410322d.d.dSLgv.Svp..w..gggc＝式中——气流所占筛板断面积的百分数，％；——干筛板的阻流系数，当筛板厚度为4～6mm时，≈1.6～1.7。（5-13）式中——水通过筛孔时的流量系数（≈0.62）。泡沫除尘器的除尘效率取决于泡沫层的高度，根据用不同筛板所进行的试验得出的经验公式为：（5-14）式中B’——主要取决于粉尘颗粒大小以及筛板几何因素的系数。cccwggwcwggW)WW()WW(2223211＝0.032HB4．冲击式泡沫洗涤器冲击式泡沫洗涤器是一个五层泡沫塔（图5-6），在每一层筛孔上设有小挡板。含尘气流由塔下部进入，依次通过各层筛板。气流通过筛板后，（通过筛孔的流速为4.5～6.0m/s）形成气水混合物，直接冲击到挡板上，激起泡沫和水花。经过连续五层筛板，气体得到净化。水流由上部注入，溢流的水连续通过每层筛板。为使气流在进入塔前达到饱和状态，在入口处可增设水喷嘴或蒸汽喷嘴。图5-6冲击式泡沫洗涤器冲击式泡沫洗涤器的层数可以根据要求的除尘效率选定。图5-7所示为1层、2层、3层筛板的分级效率曲线，每层的阻力为400Pa。图5-7冲击式泡沫洗涤器的分级效率联邦德国ATK湍流湿式除尘器（图5-8）也是泡沫除尘器的一种型式。含尘气流由中部进入除尘器内，粗颗粒粉尘在筛板下面由于重力作用得到沉降，气流则折转向上通过筛板，冲击筛板上的水层，形成湍流泡沫层。泡沫层高度由可调的溢流管控制，在150～300mm之间，除尘器为负压运行，当气流通过筛板及其上的泡沫层的压力降大于水表面到孔板的高差时，下部水箱中的洗涤水便通过上升管被抽上来，均布于筛板上，成为泡沫层的自动循环补水装置，取消了通常泡沫除尘器中的循环泵和喷淋装置。图5-8ATK/SK-AB型湍流湿式除尘器上升管；2—溢流管；3—泥浆输送机；4—挡水板筛板采用类似于聚四氟乙烯的塑料板制作，表面光滑，粉尘的粘附性小，因而可以防止粉尘在筛板上粘附和堵塞。这种除尘器的单台风量为14000m3/h除尘效率为98～99％，（粒径2μm的粉尘占20％，含尘浓度2～3g/m3），阻力为1500Pa。除尘器的上部设多段片状玻璃挡水板，防止水滴带出，下部有污泥排除装置，由输送链将泥浆带出器外。为了保证除尘器的正常工作，下部水槽中的水面高度保持位于孔板下50～75mm，最低水位为孔板下150～175mm，用三探针式水位调节装置自动调节水位。水位下降时，自动开启电磁阀，由供水管向除尘器内补充水。三、冲击水浴除尘器冲击水浴除尘器是湿式除尘器中结构简单、投资与运转费用低而除尘效率较高的一种类型。其最简单的形式如图5-9所示。图5-9简易冲击式除尘器1—含尘气体入口；2—净化气体出口；3—挡水板；4—进水管；5—排水管；6—溢流管；7—隔板；8—喷头这种除尘器依靠从喷头（散流器）高速喷出的烟气冲击在水中激起大量的泡沫和水滴，形成强烈的水花，随后烟气折转180º改变其流动方向。由于惯性的作用，大部分烟尘颗粒沉留在水中，另一部分微细尘粒与形成水花的泡沫和水滴作用得到进一步的净化。净化后的气流经挡水板脱水后排出。冲击式除