湿式除尘设备


物理试题 2019-10-19 18:56:47 物理试题
[摘要]湿式除尘设备篇一:湿式除尘器的类型湿式除尘器类型基本的除尘器设计都包括三个可变的组成部分,气液接触 结合部分、液体分布装置、以及气液分离部分。1 清洗液体和尘粒接触 结合部分气体洗涤的物理过程可以认为发生在除尘器内尘粒和液滴发生接触 结合的部分。在很多湿式除尘系统中,绝大部分能量都消耗在这个部

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湿式除尘设备篇一:湿式除尘器的类型


湿式除尘器类型
基本的除尘器设计都包括三个可变的组成部分,气液接触/结合部分、液体分布装置、以及气液分离部分。
1.清洗液体和尘粒接触/结合部分
气体洗涤的物理过程可以认为发生在除尘器内尘粒和液滴发生接触/结合的部分。在很多湿式除尘系统中,绝大部分能量都消耗在这个部分。目前存在许多种让尘粒和液滴相接触的设计方案。值得指出的是,无论这部分的设计方式怎么改变,在一样的进口条件和同等能耗情况下,以微粒收集率表述的设备基本性能都是差不多的。4
1.1文丘里管。文丘里管是最普通的尘粒和洗涤液接触/结合设备。在文丘里管这个类别中,又有好多不同设备形式可供选择。其中结构最简单又应用最普遍的是沙漏型/蜂腰型文丘里管(由收缩段,喉管,和扩散段组成)。这种文丘里除尘器的名字来源于它的沙漏/蜂腰形状。它的横截面可以是圆形或者矩形。这种设计的优点是结构简单并且相对比较容易进行维护。缺点是这种设计方案如果用在需要对文丘里除尘器进行调节的场合,就显得比较麻烦;而且它的喉管部分在有磨损性尘粒存在的情况下容易磨损。
使用文丘里喉径调整杆(图4)既经济又可以让文丘里除尘器变得可调。调节杆坏了随时可换。当设备停下来时,除尘器的压降可以通过调节杆的数量增减轻易调节。但除尘器在运行的时候设备一般不能调节。
图 4可调径文丘里除尘器.
 
狭缝文丘里除尘器(图5)结合了前面两种设计方式的固有优点,尽管价格较调径式要贵,但是它可以在除尘器运行的时候经济有效的调节除尘器的压降。
图5狭缝文丘里除尘器
网孔式文丘里管(图6)由穿孔的板或者格栅简单构成,其材料易得。网孔式文丘里所需轴向(沿气流方向)距离最短,而在网孔制作工艺许可的情况下又是最为经济的一种方法。但网孔容易被某些尘粒堵塞,且不易调节,而且有些必须使用特殊材料建造的费用又比较高。
图6网孔式文丘里除尘器
1.2非文丘里接触/结合方法。尘粒和雾滴接触/结合的方法还有很多种,只是这些方法应用不太广泛。其中一种形式是简单的喷雾塔/喷淋塔。(图7)这些设备通常更适用于一些要求能耗低的场合(相对低粉尘负荷和/或含尘颗粒大)。
图7喷雾/喷淋塔除尘器
    水膜旋风分离器或者直流式旋流分离器(图8)气流旋转产生的离心力使液滴和尘粒到达器壁,壁面上的水膜确保已被分离的液滴和尘粒不会重新被带入到气流中去。这其实就是喷水式的旋风分离器。
图8直流式旋流分离器
 
塔式湿式除尘器包括砾石床和填充塔(图9)。这些设备通过很大的接触面积,较长的停留时间或者接触时间和曲折的气流通道,从而使尘粒与湿的表面相接触。
图9 填充塔
湿媒洗涤器(图10)使用一种润湿的捕集媒介(通常是布料)使尘粒与洗涤液接触。当气流通过湿媒的时候,发生机理如同塔式洗涤器(见上)的捕集作用,且媒体纤维之间的微小间隙起到类似小型文丘里管的作用。
图10 卷筒式湿媒洗涤器.
 
 
 

湿式除尘设备篇二:湿式除尘器


1. 尘粒的空气动力学粒径分布
湿式除尘器像其它惯性除尘设备一样,对空气动力学粒径相对较大的微粒的收集效果比对小的微粒稳定高效的多。表示设备在不同微粒尺寸下的去除效率的连续曲线称为分级效率曲线。如果进入除尘器的微粒较大,我们可以预期达到很高的收集效率,而如果微粒尺寸大部分都是亚微米级,可以预计收集效率肯定低得多,因为我们试图收集的两种尘粒的尺寸大小有着很明显的差距。该特性对所有的惯性分离装置都适用,这也是以粒径分离效率或分级效率来表征其性能的原因。这说明惯性分离装置的分离能力,依赖于进入分离器颗粒的空气动力学粒径尺寸,鉴于这个原因,在具体情况下选定除尘器之前,特别认真地测量所收集尘粒的相关参数尤其是其粒径分布显得至关重要。几种操作条件下典型的效率百分比曲线如图22到图26所示。从图中可以清楚地看到液气比对分级效率的影响。
按正常比例绘图,分级效率曲线通常呈S型,其值无限接近于0和100,但永远也不会达到这两个值。可以图或表的形式直观地表达分级效率。
图22文丘里除尘器分级效率曲线
图23文丘里除尘器分级效率曲线
图24文丘里除尘器分级效率曲线
图25 文丘里除尘器分级效率曲线
图26 文丘里除尘器分级效率曲线
实际应用中,用户通常不会关心除尘器分级效率,而是更看重针对具体应用的总收集效率。测定空气动力学粒径分布的方法应该与计算分级效率曲线的方法一致。技术人员就可以通过下面方程来计算除尘器的总收集效率ET。 g(d)用来描述微粒的空气动力学粒径尺寸分布,而f(d)用来描述分级效率曲线。
在实际应用中,总收集效率的计算都是使用计算机对一系列等式进行计算而不是直接进行积分运算。实际应用中,由于g(d) 和f(d)在很多情况下不明确或不易得出,上述积分通常被转换成下式来计算总收集效率: 2. 除尘设备的能耗
对除尘器运行情况的了解,最重要的一点是要认识到除尘器的收集效率在入口条件不变的情况下主要依赖于能耗(气体压力损失和洗涤液分布所耗能量之和)。这称之为接触功理论(Contacting-Power theory),已经在测试和实践中经过证实。4换句话说,在一定实际情况下,给定完整合理的入口条件,则不同的文丘里除尘器要达到设定的排放标准所需的能耗应该差不多。需要注意的是,湿式除尘器系统中能耗可能有很多种形式,并且由于不同能量形式成本的不同,具体实际生产中确实可能存在一种能耗形式优于另外一种能耗形式的情况。下表列出了系统分析中需要注意的能耗的一些常见形式。项目
能耗的常见形式
除尘器压降
风机能耗
液体供给速度
液体泵能耗
液体供给压力
液体泵能耗
冷却或者冷凝
液体泵能耗和用于冷却气体的能量,如果使用蒸发冷却方法来冷却用于冷却气体的水,因蒸发引起的热损也应考虑在内。
注入的蒸汽冷凝
蒸汽热
当然除尘器设计中的其他性质和/或系统的热力学性质也可能影响到湿式除尘器的运行和性能,但是上述几方面影响是最主要的因素。在某些设计中,通常用于气体洗涤工艺的技术也被用来收集尘粒。这些使用了增加微粒和洗涤液之间接触面积方法的设计方案能在较低能耗下获得与传统文丘里除尘器同样的除尘效果。当然,代价则是制造成本增加以及潜在的堵塞和积垢的可能性增大。采用增加接触面积方法的设备通常最适合于去除容易溶解于洗涤液的大颗粒尘粒(不小于0.7μm)。

湿式除尘设备篇三:湿式除尘器工作原理


所有湿式除尘器的基本原理都是让液滴和相对较小的尘粒相接触/结合产生容易捕集的较大颗粒。在这个过程中,尘粒通过几种方法长成大的颗粒。这些方法包括较大的液滴把尘粒结合起来,尘粒吸收水分从而质量(或密度)增加,或者除尘器中较低温度下可凝结性粒子的形成和增大。
在所有上述微粒成长方法中,第一种方法是目前为止最具意义的一种捕集方法,实际应用于大多数湿式除尘器中。
1 惯性撞击()
如果微粒分散于流动气体中,当流动气体遇到障碍物,惯性将使微粒突破绕障碍流动的气体流,其中一部分微粒将撞击到障碍物上。这种事件发生的可能性依赖于几个变数,尤其是微粒具有的惯性大小和障碍物的尺寸大小(在湿式除尘器中,障碍物就是液滴)。在除尘器中,惯性撞击发生在粉尘颗粒和相对较大的液滴之间。 最常用的产生惯性撞击的机械设备如图1所示。图1中尘粒和水滴存在于移动的气体流中。混合物进入收缩段,横断面积减小从而气体的流动速度增加。相对较大的液滴需要一些时间加速,而小的颗粒不需要(根据物质的相对惯性)。因此在这一阶段,粉尘颗粒将由于惯性冲撞与移动较慢的水滴发生撞击。混合物接着经过喉道进入扩散段。和在收缩段的过程相反,随着横断面积的增加,气体流速减慢小颗粒运动速度也随之减慢。液滴则由于较大的质量和惯性会保持较高的速度并且赶上并撞击粉尘颗粒。这种收缩喉管和发散段的设计通常称为除尘器的文丘里管段或者接触器段。
虽然使用文丘里管是最通常的惯性撞击湿法除尘,也可以使用其它的方法。其中的一种方法是使用各种不同设计(如并流(同向流),逆流(逆向流),错流等)的喷雾塔。这些除尘器有效应用于各种能在较低能耗下获得所需的捕集效率的场合,通常是粉尘颗粒较大或者除尘效率要求较低的情况下。1
2 拦截
如果小颗粒在流体中围绕障碍物移动,它将可能由于颗粒的相对大的物理尺寸与障碍物接触。这也会发生在粉尘颗粒和液滴的相对运动中。
3 扩散
空气动力学粒径小于0.3μm(比重为1)的小颗粒主要通过扩散捕集,因为它们质量小不大可能发生惯性撞击,且物理尺寸小不容易被拦截。微小颗粒从高浓度区域向低浓度区域移动的过程称为扩散。扩散主要是布朗运动的结果,布朗运动即微小颗粒在周围气体分子和其他微粒碰撞下的无规则自由运动。当这些微粒被捕集到一个液滴里面,液滴邻近区域的微粒浓度降低,其他微粒又一次从高浓度区域向液滴邻近区域低浓度区域移动。
4 冷凝
如果通过控制流动气体流的热力学性质来引起气流冷凝,微粒在冷凝过程中能起到成长核的作用。然后表面覆盖了液体的微粒更容易通过上述主要捕集机理被捕集。通常获得冷凝的方法是把较低压力下的蒸汽和气体压缩到较高的压力,在饱和气流中引入蒸汽,或/和直接冷却气流。
5 静电充电
当微粒和液滴之间存在不同的静电荷时,将更能有效使尘粒和液滴相结合。 静电洗涤器就是应用这个机理加强了粉尘和水滴的吸引从而提高了粉尘的收集效率。
图1 传统蜂腰状/沙漏型文丘里管湿式除尘器
6 其他方法
另外在某些特定的除尘器中还应用到许多能提高微粒捕集能力的但相对不是很重要的机理。由于这些作用效果相对较小而且难以定量验证,在此就不做深入讨论了。其中的一些机理包括粒子聚沉,热泳和扩散泳。2
7 除雾器
一旦尘粒与液滴接触并且被吸收入其中,所剩下的事就只是将液滴与气流分开。大体上来说,通过机械方法(如喷嘴,空气雾化)产生的液滴直径通常为50μm 或者更大。典型除尘器的液滴尺寸分布如图2中所示。这样就能通过一些行之有效的方法相对更容易的把液滴从气流中分离出来。一般最常用的方法有:
  1、气液旋流分离器(或直流式旋风分离器)
2、折板式(波纹板)除雾器
3、雾气过滤器(丝网除雾器等)
图2 典型湿式除尘器液滴分布
湿法除尘装置中有趣的一点是相对简单的气液分离过程所需的成本支出往往比实际洗涤过程的费用要高。装置所需空间也符合这一点。因为气液分离失败将导致除尘器排出气体中携带含尘液滴,许多与湿式除尘器安装不当相关的问题显而易见。由于这些原因,应该同样关注或者比微粒和液滴接触/结合过程更加关注液滴分离过程。

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