1、北京化工大学 第 7 章 湿式除尘器 7.1 湿式除尘器的分 类 与 性能 7.2 重力喷雾塔与离 心 式 洗涤 器 7.3 自激式洗涤器 7.4 文丘里洗涤器 7.5 湿式除尘的脱水 装置 北京化工大学 7.1 湿式除尘器的 分类与性能 7.1.1 湿式除尘器的分 类 湿式除尘器是使含尘气体与液体（通常用水）密切接触， 利用重力、惯性碰撞、拦截、扩散、静电力等作用捕集颗 粒或使粒径增大的装置，又称洗涤式除尘器。 根据能耗可以分为低、中、高能耗3类。 低能耗 ，如喷雾塔和旋风洗涤器等，压力损失为0.25 1.5kPa ， 对10 m 以上尘粒的净化效率可达90% 左右 ； 中能耗 ，如冲击水浴
2、除尘器、机械诱导喷雾洗涤 器等， 压力损失为1.5 2.5kPa ； 高能耗 ，如文 丘里洗涤 器、 喷射洗 涤器等 ，除尘 效率可 达 99.5% 以上，压力损失为2.5 9.0kPa 。 北京化工大学 图7-1 湿 式 除尘 器示意 图 （a ） 重力 喷雾洗 涤器； （b ）离心 洗涤器 ；（c ）冲击水 浴除尘 器； （d ）泡沫除尘 器（板 式塔） ；（e ）填料 塔；（f）文丘里洗 涤器； （g ）机械 诱导喷 雾洗涤 器 北京化工大学 7.1 湿式除尘器的 分类与性能 根据湿式除尘器的净化机制，可将其分为7类。 重力喷雾洗涤器 离心洗涤器 冲击水浴除尘器 泡沫除尘器（板式塔） 填
3、料塔 文丘里洗涤器 机 械 诱 导喷雾洗涤器 捕尘体类型 除尘器类型 液滴 液滴或液膜 液滴 气泡和气体射流 液膜 液滴 液滴 北京化工大学 7.1.2 湿式除尘器的特 点 及 一般 性 能 结 构 简 单 、造价低，可以有效地将直径为 0.120m 的 液 滴 或 固 体颗粒从气流中除去。 也能脱 除 部分气态污染物，还能起到气体降温的作用。 适宜净化非纤维性 、 非憎水性和 不与水发生化学反应 的 各种粉尘，尤其适宜净化高温 、 易燃和 易爆的含尘气体。 存 在 设 备 及管道的腐蚀、污水和污泥的处理、因烟温降 低 而 导 致 的烟气抬升减小及冬季排气产生冷凝水雾等问 题 。 在 低 温寒
4、冷地区，湿式除尘器容易结冻，要有必要 的防冻措施 。 7.1 湿式除尘器的 分类与性能 北京化工大学 主要 湿式 除尘 装置 的性 能和 操作 范围 装置名称 气体流速 （m/s ） 液气比 （l/m 3 ） 压力损失 （Pa ） 分割直径 （m ） 喷淋塔 0.12 23 100500 3.0 填料塔 0.51 23 10002500 1.0 旋风洗涤器 1545 0.51.5 12001500 1.0 转筒洗涤器 （300 750r/min） 0.72 5001500 0.2 冲击式洗涤 器 1020 1050 0150 0.2 文丘里洗涤 器 6090 0.31.5 30008000 0
5、.1 北京化工大学 7.1.3 湿式除尘器的除 尘 效 率 影响因素众多，过程复杂，多采用实验测定或经验 公式计算。 1. 卡尔弗特法推算除尘效率 对于大多数遵从对数正态分布的工业粉尘，在以惯 性碰撞为主的湿式除尘器中，分级通过率为： d d B a d d dR P P Ad P = = = 0 ) exp( 1 7.1 湿式除尘器的 分类与性能 d a 空气动力粒径( m A) ； A ，B常数； R d 为粒径为d的粉尘的筛上累积分布。 北京化工大学 2. 根据除尘器的能量消耗计算除尘效率 ) ( 3600 1 ) exp( 1 ) exp( 1 L P P E E N L G t t
6、OG + = = = 7.1 湿式除尘器的 分类与性能 P G 气体通过洗涤器的压力损 失(Pa ）； P L 加入液体的压力损失（Pa ）； Q L ，Q G 分别为 液体和 气体的 体积流 量（m 3 /s） 传质单元数N OG 和洗涤器总能耗E t北京化工大学 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 7.2.1 重力喷雾塔 喷淋除尘器是湿式除尘器中 最简单的一种，具有结构简单、 压力损失小( 一般小于0.25kPa) 、 操作稳定方便等持点，但净化效 率低，耗水量及占地面积大。它 一般不用作单独除尘。该除尘器 通常与高效除尘器联用 ，可起预 净化、降温和加湿作用。 北京化工大学 7.2 重力喷
7、雾塔与离心式洗涤器 对各种粒径粒子除尘效率最高 的液滴直径范围 是0.5l.0mm 。 尤以0.8mm左右为最佳。 根 据惯 性碰 撞和 拦截 机理 ，减 小水滴直径D L 将使惯性碰撞与拦 截 作用增强，但D L 过小时，水滴的 自 由 沉降 速度 缓慢 ，甚 至被 气流 托起 或 带走 ，相 对速 度大 大降 低， 碰撞 参数St反而减小，效率降低。 因此 存 在一 个最 佳水 滴直 径范 围。 北京化工大学 立 式 逆 流 洗涤器靠惯性碰撞捕集粉尘的效率 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 ( ) = G L L G T L L v v D Q H v Q 2 3 exp 1 错流式喷雾塔
8、中粒子的惯性捕集效率 = L G T L D Q H Q 2 3 exp - 1 北京化工大学 7.2.2 离心式洗涤器 把干式旋风除尘器的离心力原理应用于具有喷淋或 在器壁上形成液膜的湿式除尘器中，就构成了离心式洗 涤器。 与旋风除尘器相比，除尘效率明显提高 ，有效地防 止了二次扬尘 。 适于净化5 m以上的粉尘。在净化亚微米范围的粉 尘时，常将它串接在文丘里洗涤器之后，作为凝聚水 滴的脱水器。 效率一般可达90以上，压损为0.251.0kPa ，特 别适用于气量大和含尘浓度高的场合。 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 北京化工大学 几种常见的离心 式 洗 涤器 1.中 心 喷 水 切向进气
9、离心式洗涤器 入口气速一般在15m/s 以上，器 内断面气速一般为1.22.4m/s ，耗 水量0.41.3L/m 3 。对各种粉尘的净 化效率可达9598，阻力0.5 1.5 kPa 。 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 北京化工大学 2. 立 式 旋风水膜除尘 (1) CLS型 旋 风 水膜除尘器 设有3-6个喷嘴，喷水压力为 30-50kPa ，耗水量为0.1-0.3l/m 3 ， 压力损失为500-750Pa 。效率达90 以上。最高允许进口含尘浓度为 2g/m 3 。 净化效率取决于两个因素：气 流入口速度和筒体直径。 气流入口速度一般范围为15- 22m/s 。 7.2 重力喷雾塔
10、与离心式洗涤器 北京化工大学 (2) 麻石水膜除 尘 器 其外壳由耐磨耐腐蚀的麻石 （花岗岩）砌筑而成，下流水膜一 般用溢水槽形成。 其优点是耐磨、耐腐蚀，寿命 达20年以上；能净化沸腾炉、煤粉 炉等含尘浓度很高（最高达60 70g/m3）的烟气；除尘效率高达90 左右；耗钢少，造价较低。其缺 点是除尘效率仍不够高，烟尘排放 浓度难以达到国家标准；耗水量大， 且酸性灰水需处理后才能排放。 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 北京化工大学 近 年 来 所 作结构方面的改进 在水膜除尘器主筒（塔）之后增设了副筒（塔），烟 气经二筒上部之间的水平烟道进入副筒，并从副筒下部 经引风机和烟囱排放，副筒除作
11、为烟管外，还有一定的 脱水作用； 主筒直接从混凝土基础上砌筑，底部设有灰水出口和 溢流堰以实现水封。 为提高除尘效率，在主筒前增设卧式麻石低阻文丘里 洗涤器，将文丘里- 水膜除尘器的总除尘效率提高到95 97。 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 北京化工大学 3. 卧 式 旋风水膜除尘器 卧 式旋 风水 膜除 尘器 由 内筒 、外 壳、 螺旋 导流 叶 片、 集尘 水箱 和排 水设 施 等组 成。 横 截面 为倒 梨形 ，以 三 个螺 旋圈 为多 ，应 注意 入 口风 速和 筒底 水面 的控 制 。脱 水方 式有 堰板 脱水 和旋 风脱 水两 种。 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 1螺旋导流
12、叶片；2外壳 ；3内筒 4水槽；5通道 北京化工大学 4 、旋流板 塔 洗 涤 器 旋流板塔洗涤器有较高的除尘效果 和良好的传质性能，国内很多中小型锅 炉用它同时除尘和脱硫。 旋流塔板形状如固定的风车叶片。 气流通过叶片时产生旋转和离心运动。 负荷较高，处理能力较大，操作弹 性亦较大。但由于板上气液接触时间短， 效率一般较低，除尘、除雾的单板效率 为90左右。 7.2 重力喷雾塔与离心式洗涤器 北京化工大学 7.3 自激式洗涤 器 自激式洗涤器 是将具有一定动能的含尘气流 直接 冲击 液面 以形 成雾 滴， 使尘 粒从 气流 中分 离， 达到除尘的目的。 优点是在高含尘浓度时能维 持高的 气流
13、量 ， 耗水量小，一般低于0.13L/m 3 ，压 力损失 0.54kPa ， 净化效 率一般 可达85%95%。 北京化工大学 两种常见的自激式洗涤器 1.冲击水浴洗 涤 器 含尘气流 以812m/s 的速度经 喷头高速喷出，冲击水面 并急 剧地改变流向，粗尘粒靠惯性 与水碰撞而被捕获；接着气流 以细流方式穿过水层，激发出 大量泡沫和水花，细小的尘粒 在上部空间和水滴碰撞后，由 于凝聚、增重而被捕集。 7.3 自激式洗涤 器 北京化工大学 水浴洗涤器阻力（Pa ） 计算 7.3 自激式洗涤 器 C v B v g h P + + = 2 2 2 2 0 ； a A B 05 . 1 37 =
14、 a A C 004 . 0 4 . 0 = 影响冲击水浴洗涤器效率和压损的主要因素有： 气体经喷头的喷射速度，喷头被水淹没的深度，喷头 与水面接触的周长S 与气流量Q 之比值S/Q等。 北京化工大学 水浴洗涤器喷头的埋水 深度一 般为030mm， 喷射速度为814m/s，除尘 效率达8595% ，压力 损失约为1.5kPa 。 水浴洗涤器可在现场用 砖或钢 筋混凝 土构造 ， 适合中小型工厂采用。它 的缺点 是泥浆 清理比 较 困难。 7.3 自激式洗涤 器 北京化工大学 2 、冲激式洗涤器 我国生产的冲激式除尘器将通风 机、洗涤除尘室、水位控制装置和清 理泥浆装置等组成的冲激式除尘机组，
15、结构紧凑，占地小，便于安装和管理。 这种洗涤器的特点是随着入口含 尘浓度增大，除尘效率有所提高，处 理气量变化在20% 时，对除尘效率 几乎没有影响。缺点是，金属消耗量 大，阻力高，价格较贵。 7.3 自激式洗涤 器 北京化工大学 7.4 文丘里洗涤器 1. 文丘里洗涤器的构造和原理 文丘里除尘器由文丘里管(简 称文氏管) 和脱水器两部分组成。 文氏管由进气管、收缩管、喷嘴、 喉管、扩散管、连接管组成。脱 水器也叫除雾器，上端有排气管， 用于排出净化后的气体；下端有 排尘管道接沉淀池，用于排出泥 浆。 1循环泵；2文氏管；3调节板 4分离器；5沉淀池 北京化工大学 除尘原理 文丘里洗涤器的除尘
16、过程 ， 分为雾化 、 凝聚和脱水三个过 程 ， 前两个过程在文氏管内进行， 后一个过程在脱水器内完成。 含 尘气体进入收缩管后， 气速逐渐增大， 气流的压力能逐渐转变为动 能 ， 在喉管处气速达到最大 （50180m/s ） ， 气液相对速度很高 。 在高速气流冲击下， 从喷嘴喷出的水滴被高度雾化。 喉管处的高速 低压使气体湿度达到过饱和状态， 尘粒表面附着的气膜被冲破， 尘 粒被水湿润。 在尘粒与液滴或尘粒之间发生着激烈的惯性碰撞和凝 聚 。 进入扩散管后， 气速减小， 压力回升， 以尘粒为凝结核的过饱 和蒸汽的凝聚作用加快。 凝聚有水分的颗粒继续碰撞和凝聚， 小颗 粒凝并成大颗粒， 易于
17、被其它除尘器或脱水器捕集， 使气体得到净 化。 7.4 文丘里洗涤器 北京化工大学 结构型式 按形状分：矩形 和圆形 ； 按喉管构造分：有喉口部 分无调 节装置 的定径文氏 管 和喉头装有调节装置的调径文氏管 ； 按水雾化方式分：有预雾化 和不预雾化 两种； 按供水方式分：有径向内喷 ，径内外喷 、轴向喷 雾 和溢流供水 。 确定文氏管几何尺寸的基本 原则是 保证净化效率 和减小流体阻力 。尺寸包括收缩管、喉管和扩散管的 直径和长度，及收缩管和 扩散管 的扩张 角等。 7.4 文丘里洗涤器 (a)-(c)圆形 定径；(d)矩形 定径；(e)(f） 重砣式 定径(倒装和 正装)； (g)-( j
18、)矩 形调 径（翼 板式、 滑块式 、米粒 式） 北京化工大学 2 、文丘里洗涤器的压 力损失 文丘里洗涤器的压力损失包括文氏管 和脱水 器 的压力 损失。 文 氏 管 的 压力损失推算经验公式 32 0.133 2 0.78 1.03 10 0.863 ( ) T gT T p vL p A vL = = 卡尔弗特经验式 海斯凯茨经验式 7.4 文丘里洗涤器 北京化工大学 3. 文丘里洗涤器的除尘 效率 2 1.5 21- exp ( , ) 55/18 500029 1 2 0.7 0.49( , ) -0.7 - 2 1.4ln 2 0.7 0.7 2 LT L L GG p LT u
19、G L L r Qv D F St f Q St d v C D DL v St f F St f St f St St f = = = + + = + + + 7.4 文丘里洗涤器 北京化工大学 卡尔弗特简化公式 = 2 2 2 9 1 10 1 . 6 exp 1 G u P L P PC f d 海斯凯茨公式 （5 m以下粉尘粒子 ） ( ) % 100 3 . 4525 1 3 . 1 = P 7.4 文丘里洗涤器 北京化工大学 4 、文丘里洗涤器的设 计计算 文丘里洗涤器设计计算的内容为文丘里管收缩管 、 喉管和扩散管的直径和长度，以及收缩管和扩散管的张 角等主要尺寸的确定。 （1
20、） 文氏管进、 出口管和喉管的管径或高度宽度计 算 7.4 文丘里洗涤器 v Q D 0188 . 0 = ( ) ( ) v Q A h 0235 . 0 0204 . 0 0 . 2 5 . 1 = = ( ) v Q A b 0118 . 0 0136 . 0 ) 0 . 2 5 . 1 ( = = 矩 形截面 圆 形截面 进口管管径一般按与之相连的管道大小确定，v 1 一般取16 22m/s 。 出口管管径一般按其后相连的脱水器要求的气速确定，v 2 一般为18 22m/s 。 喉管直 径D T 按喉管内气流速度v T 确定，在除尘中，一般v T =40 120m/s；净化亚微米 的
21、尘 粒 ，v T =90 120 m/s，甚至150m/s；净化较 粗 尘粒时 ，v T =60 90 m/s。用于降温及除尘效率要求不高时，v T 取40 60m/s。在气体吸 收 中 ，v T 一般取20 23m/s。对于处理气体量大的卧式 矩形文丘里洗涤器，其喉管宽度不应大于600mm，而喉管的高度h T 不受 限制。 北京化工大学 （2 ）收缩管和扩张 管 长 度 圆 形 文 丘里收缩管和扩张管的长度 7.4 文丘里洗涤器 2 2 1 1 1 ctg D D L T = 通常取 1 2330度。当文 丘里洗涤器用于气体降温时， 取 1 2325度；用于除尘 时，取 1 2328度，最大
22、 可达30度。 收缩管的长度： 扩张管的长度： 2 2 2 2 2 ctg D D L T = 扩张管的扩张角 2 的取值一 般与v 2 有关。v 2 越大， 2 越 小；反之亦然。一般取 2=67。 北京化工大学 矩 形 文 丘里收缩管和扩张管的长度 7.4 文丘里洗涤器 2 2 1 1 1 ctg h h L T h = 2 2 1 1 1 ctg b b L T b = 取较大值 收缩管的长度： 扩张管的长度： 2 2 2 2 2 ctg h h L T h = 2 2 2 2 2 ctg b b L T b = 取较大值 北京化工大学 （3 ）喉管长度 喉管长度取=(0.81.5) d
23、 0T （d 0T 为喉管的当量直径）。 喉管截面为矩形时，喉管的当量直径按下式计算 d 0T 4A T /q 式中，A T 为喉管的截面积（m 2 ），q为喉管的周长（m）。 通常喉管长度为200350mm，最长不超过500mm 。 7.4 文丘里洗涤器 北京化工大学 7.5 湿式除尘的脱水装置 1. 圆柱形旋风脱水装置 这种旋风筒可以除去较小的液滴，常设在文氏管的后 面。气流进入旋风筒的切向进口气速一般为2022m/s ， 气体在筒横截面的上升速度一殷不超过4.5m/s ，筒体直径 与筒高的关系见下表： 北京化工大学 2. 旋流板除雾器 用作脱水、除雾的旋流 板塔段的高度按经验可取 (0.
24、8-1)D，去除液滴的效率 可达90以上。 旋流板可以直接装在洗 涤器的顶部或管道内，由于 不占地、效率高、阻力低， 在用湿法治理烟尘和有害气 体时常用它作为洗涤器后的 脱水、除雾装置。 7.5 湿式除尘的脱水装置 北京化工大学 一个文丘里洗涤器用来净化含尘气体。操作条件如下： L=1.36L/m 3 ，喉管气速为83m/s，粉尘密度为0.7g/cm 3 ，烟 气粘度为2.2310 5 Pa.s，取校正系数0.2，忽略肯宁汉修 正系数，计算除尘器效率。烟气中粉尘的粒度分布如下： 质量百分数/% 20.0 50.0 m 粒径/ 北京化工大学 O cmH Q Q v p g l T 2 3 2 2
25、 3 2 3 5 . 96 10 36 . 1 ) 10 83 ( 10 03 . 1 ) ( 10 03 . 1 = = = 解： 2 33 . 0 2 2 2 9 10 1 . 6 exp p d g p C g l i e p f d C P = = 粒径小于0.1m 所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于 20.0 m ，除尘效率约为1；因此 % 0152 . 0 100 0 . 8 100 0 . 12 100 0 . 16 100 0 . 13 100 78 . 0 100 21 . 0 2 2 2 2 2 2 5 . 17 33 . 0 5 . 12 33 . 0 5 . 7 33 . 0 3 33 . 0 75 . 0 33 . 0 3 . 0 33 . 0 = + + + + + = e e e e e e P 故 % 48 . 98 1 = = P
