湿式除尘器分析

用惯性碰撞数Ni来表示碰撞参数φ的大小。尘粒与液滴间
的碰撞率，即尘粒从气流中除去的效率与此碰撞数有关。
(1)根据粉尘受力情况推导碰撞数Ni 推导过程如下: 粉尘运动时主要受两个力的作用：惯性力FI和阻力fd。
dV FI m dt
FI=fd时经过积分得xs
Xs
2 V p0 d p p
(1) CLS型旋风水膜除尘器

喷雾沿切向喷向筒壁，使壁 面形成一层很薄的不断下流 的水膜

含尘气流由筒体下部导入，
旋转上升，靠离心力甩向壁 面的粉尘为水膜所粘附，沿 壁面流下排走
设有3-6个喷嘴，喷水压力为 30-50kPa，耗水量为0.1-0.3l/m3， 压力损失为500-750Pa。效率达90 ％以上。最高允许进口含尘浓度为
4）、旋流板塔洗涤器
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。 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。
旋风洗涤器性能
(2)惯性碰撞参数也可以用Stokes准数表示。

定义 xs 与液滴直径 dD 的比值为 Stokes 准数 ( 即惯性碰撞数 Ni)，对Stokes粒子的除尘效率有：
xs St N I dD
2 dp p (u p u D )C
18d D
up：粒子运动速度 uD：液滴运动速度 dD：液滴直径
湿式除尘器
一、概述
Scrubber
二、湿式除尘器的除尘机理
三、喷淋塔洗涤器
四、旋风洗涤器（离心式洗涤器）
五、自激式洗涤器 六、文丘里洗涤器
一、概述：
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，又称湿式气体洗涤器。
可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，
Be e a
da: 粒子的空气动力学直径 Ae，Be: 均为常数 对填充塔和筛板塔，Be=2； 离心式洗涤器，Be=0.67； 文丘里洗涤器（当NI=0.5～5），Be=2
分割粒径与除尘效率

通过率与分割粒径的关系
分割粒径与除尘效率

分割直径与压力降的关系
3. 喷淋塔
喷淋除尘器是湿式除尘器中最简 单的一种 分类： 立式逆流洗涤器 错流式喷雾塔
离心洗涤器净化dp<5μm的尘粒仍然有效
耗水量L/G=0.5～1.5L/m3 适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合 可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器 由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱 可采用比喷雾塔更细的喷嘴 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 。

效率一般可达90％以上，压损为0.25～1.0kPa
假定
所有液滴具有相同直径
清洁气体
液滴进入洗涤器后立刻
以终末速度沉降
液滴在断面上分布均匀、 含尘气体
无聚结现象
循环水 含尘水

则立式逆流喷雾塔靠惯性碰撞捕集粉尘的 效率可以用下式预估
3QLut zd 1 exp[ ] 2QGd D (ut Vg )
ut 一液滴的终末沉降速度，m/s VG－空塔断面气速，m/s
起运动，减小了气液相对运动速度。

气体的粘度越大则效率愈低。
1.惯性碰撞参数与除尘效率
对于势流和粘性流：
除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则ηII越高
1 exp( KL N I )
K—关联系数，其值
取决于设备几何结构 和系统操作条件 L—液气比， L/1000m3
对各种粒径粒子除尘效率最高的液 滴直径范围是0.5～l.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DL将使惯性碰撞与拦截作用
CLS型旋风水膜除尘器
麻石水膜除尘器
3）. 卧式旋风水膜除尘器
4）.旋流板塔洗涤器
1）.中心喷水切向进气离心式洗涤器 入口气速一般在15m/s以上，器 内断面气速一般为1.2～2.4m/s，耗 水量0.4～1.3L/m3。对各种粉尘的净 化效率可达95％～98％，阻力0.5～
1.5 kPa。
2）. 立式旋风水膜除尘
效的操作是很有必要
4、旋风洗涤器

干式旋风分离器内部以环形方
式安装一排喷嘴，就构成一种
最简单的旋风洗涤器

喷雾作用发生在外涡旋区，并 捕集尘粒，携带尘粒的液滴被 甩向旋风洗涤器的湿壁上，然 后沿壁面沉落到器底

在出口处通常需要安装除雾器
几种常见的离心式洗涤器
1）.中心喷水切向进气离心式洗涤器
2）. 立式旋风水膜除尘
旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5～1.5kPa，可
以下式进行估算
2 QL P P0 L uD QG
P －旋风洗涤器的压力损失，pa
P0－喷雾系统关闭时的压力损失，Pa
L －液滴密度，kg/m3
u D －液滴初始平均速度，m/s
旋风洗涤器特点


紊流过渡区，
牛顿区，
utD d D di不随d D变化
utD d D0.5 di 1 / d D (反比)
立式逆流洗涤器靠惯性碰撞捕集粉尘的效率
3QL v L HT 1 exp 2 Q D v v G L L G
错流式喷雾塔中粒子的惯性捕集效率
z－气液接触的总塔高度，m
d－单个液滴的碰撞效率

单液滴捕集效率ηd可用下式表示
d (
St )2 S t 0.7
2 xs (uD uP ) uD St 2 N I dD dD dD
对于Stokes 粒子， utD d D2 di d D (正比)
•
尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势。
•
尘粒运动主要受两个力支配，即其本身的惯性力以 及周围气体对它的阻力。
气体流线
2 气流方向 4 3
Xs
d0 5
液滴
v po
停 滞 流 线 Xd 1
图 3.3 不同粒径的球形颗粒在液滴上的捕获示意图

定义：尘粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距
离称为粒子的停止距离xs;

可见，尘粒直径和密度确定以后，碰撞参数NI与粒子和液 滴之间的相对速度成正比，而与液滴直径成反比。 所以对于给定的烟气系统，要提高NI值，必须提高气液相 对运动速度和减小液滴直径。 目前，工业上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这两个 因素发展起来的。



但液滴直径并非愈小愈好，直径过小，液滴容易随气流一
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。
二、湿式除尘器的除尘机理

湿式除尘机理涉及各种机理中的一种或几种。主要
是惯性碰撞、拦截作用、扩散效应、粘附、扩散漂
移和热漂移、凝聚等作用。

•
一、惯性碰撞参数与除尘效率
惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。 含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前xd处 气流开始改变方向，绕过液滴运动，而惯性较大的
f d 3V p
18
Vp0——相对速度，即尘粒相对于液滴的速度；
二、湿式除尘器的除尘机理
NI V p0 d p
2 p
18d D
V p 0 VD V p
NI

Vp0 dD
dD——液滴直径。
碰撞数的影响因素： ①Vp0：Vp0增大，Ni增大，则效率增大。 ②dD：dD增大，Ni减小，则效率减小。
亦能脱除气态污染物
分类：
根据湿式除尘器的净化机制，可将其分为7类: 除尘器类型 捕尘体类型 液滴 液滴或液膜 液滴 气泡和气体射流 液膜 液滴 液滴
✾ ✾ ✾ ✾ ✾ ✾ ✾
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） 填料塔 文丘里洗涤器 机械诱导喷雾洗涤器
（a）重力喷雾洗涤器；
增强，但DL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。
2. 分割粒径与除尘效率

分割粒径法：基于分割粒径能全面表示从气流中分离粒子 的难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
P i exp( A d Baidu Nhomakorabea 1 i
3QL HT 1 - exp 2Q D G L
优点：结构简单、压力损失小(一般小于 0.25kPa)、操作稳定方便 缺点：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。

严格控制喷雾的过程，保证液滴大小均匀，对有
水浴洗涤器阻力（Pa）计算
v v P h0 g B 2 2
2 2 C
A B 37 1.05 ； a
C 0.4 0.004 A a
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。
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％。
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。
1—螺旋导流叶片；2—外壳 ；3—内筒 4—水槽；5—通道
2g/m3。
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1522m/s。
(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。 优点：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。
缺点：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。
结构方面的改进：
①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，副筒除作为烟管 外，还有一定的脱水作用； ②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。 ③为提高除尘效率，在主筒前增设卧式麻石低阻文

xd为原始距离，即气流改变方向时，液滴距尘粒的距离。 若xs≥xd时发生碰撞, 一般用碰撞参数φ =xs/xd来反映除
尘效率的大小。

碰撞参数受到多种因素的影响, 简化模型中以液滴直径dD 代替xd(液滴直径dD大，流线拐弯处的距离越大，xd 越大)。 将xs与dD(液滴直径)的比值称为碰撞数Ni。
（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

主要湿式除尘装置的性能和操作范围
气体流速 /m∙s-1 0.1～2 0.5～1 15～45 （300～ 750r/min） 10～20 60～90 液气比 /l ∙ m-3 2～ 3 2～ 3 0.5～1.5 0.7～2 10～50 0.3～1.5 压力损失 /Pa 100～500 1000～2500 1200～1500 500～1500 0～150 3000～8000 分割直径 /μm 3.0 1.0 1.0 0.2 0.2 0.1
装置名称 喷淋塔 填料塔 旋风洗涤器 转筒洗涤器 冲击式洗涤 器 文丘里洗涤 器
分类：
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10μm以上尘粒的净化效率可达90%左右 ；
中能耗，如冲击水浴除尘器、机械诱导喷雾洗涤器等，
压力损失为1.5～2.5kPa ；
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。
两种常见的自激式洗涤器
1）.冲击水浴洗涤器 2）.冲激式洗涤器
1）.冲击水浴洗涤器 含尘气流以8~12m/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。