湿法除尘装置

湿法除尘是利用洗涤液(一般为水)与含尘气体充分接触,将尘粒洗涤下来而使气体净化的方法。 湿法除尘器如图4．5．1所示,可将直径为0．1~20μm的粒子除去。 具有结构简单、造价低、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点,能够处理高温、高湿的气流,将着火、爆炸的可能性减至最低。

采用湿法除尘器要特别注意设备和管道腐蚀以及污水和污泥的处理等问题。 如果设备安装在室外,还必须考虑在冬天设备可能冻结的问题。

一、湿法除尘机理及分类

湿法除尘器的除尘的捕集有3类:液滴、液膜及液层。 不同湿法除尘器的比较见表4．5．1。

图4．5．1 湿法除尘器

1.液滴捕集

在这种捕集方法中,液滴呈分散相,含尘气体呈连续相,两相间存在着速度差,依靠颗粒对于液滴的惯性碰撞、拦截、扩散、静电吸引等效应而把颗粒聚集在液滴上被捕集。 液滴大,捕集效率较低;液滴过小,易蒸发,也影响效率。

2.液膜补集

将液体淋洒在填料上从而在填料表面形成很薄的液体网络,液体和含尘气体都呈连续相,气体在通过这些液体网络时,其中含尘颗粒就被液膜捕集。

3.液层捕集

将含尘气体鼓入液层内产生许多小气泡,气体呈分散相,液体呈连续相,颗粒在气泡中依靠惯性、重力和扩散等机理而产生沉降,被液体带走。

表4．5．1 不同湿法除尘器的比较

实际的湿法除尘器兼有两种以上的接触捕集形式。 根据湿式除尘器的净化机理,可以将其大致分成7类:重力喷雾洗涤器、旋风洗涤器、自激喷雾洗涤器、板式洗涤器、填料洗涤器、文丘里洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器。

二、文丘里管除尘器

文丘里管除尘器又称文丘里洗涤器,是一种湿法洗涤除尘设备。 文氏管是一种投资省、效率高的湿法净化设备,适用于去除粒径0．1~100μm的尘粒,除尘效率为80%~99%,压力损失范围为1．0~9．0k Pa,液气比取值范围为0．3~1．5L/m3。对高温气体的降温效果良好,广泛用于高温烟气的除尘、降温,也能用作气体吸收器。

文丘里管除尘原理

文丘里除尘器的除尘过程包括雾化、凝并和脱水3个阶段。 来自除尘系统的含尘气体,进入收缩管后,由于截断面积逐渐减小,管内静压也逐渐转化为动能,使管内流速增加;气流进入喉管后,由于喉管断面积不变,管内静压降到最低值,并维持不变,此时气流流速达到最高值;气流进入扩散管后,由于断面积逐渐扩大,管内静压逐渐得到恢复,气流流速也逐渐下降。 如果在收缩管末端或喉管处,通过喷管引入洗涤液(通常是水),由于该处的气流速度很高,由喷嘴喷出的洗涤液在高速气流的冲击下,进一步雾化成更细小的雾滴,而且气、液、固(粉尘颗粒)三相的速度都很大,使它们得以充分的混合,从而增加了粉尘颗粒与雾滴的碰撞机会。 另一方面,由于洗涤液雾化充分,使气体达到饱和,从而破坏了粉尘颗粒表面的气膜,使得粉尘颗粒完全被水湿润。 当气流进入扩散管后,这些被水湿润的粉尘颗粒与雾滴之间,以及不同粒径的粉尘颗粒或雾滴之间,在不同的惯性力作用下,在互相碰撞接触中凝并成颗粒较大的含尘液滴,这些颗粒较大的含尘液滴随气流进入脱水器后,在重力、惯性力、离心力的作用下,从气流中分离出来,从而达到除尘的目的。 被净化后的烟气经除雾器排入大气。 其结构如图4．5．2所示。

图4．5．2 文丘里除尘器

三、洗涤塔

洗涤塔是一种新型的气体净化处理设备。 它是在可浮动填料层气体净化器的基础上改进而产生的,广泛应用于工业废气净化、除尘等方面的前处理,净化效果很好。 对煤气化工艺来说,煤气洗涤不可避免,无论什么煤气化技术都用到这一单元操作。 由于其工作原理类似洗涤过程,故名洗涤塔。

洗涤塔与精馏塔类似,由塔体、塔板、再沸器、冷凝器组成。 由于洗涤塔是进行粗分离的设备,所以塔板数量一般较少,通常不会超过十级。 洗涤塔适用于含有少量粉尘的混合气体分离,各组分不会发生反应,且产物应容易液化,粉尘等杂质(也可以称之为高沸物)不易液化或凝固。 当混合气从洗涤塔中部通入洗涤塔,由于塔板间存在产物组分液体,产物组分气体液化的同时蒸发部分,而杂质由于不能被液化或凝固,当通过有液体存在的塔板时将会被产物组分液体固定下来,产生洗涤作用,洗涤塔就是根据这一原理设计和制造的。

如图4．5．3所示,洗涤塔由塔体、塔板、再沸器和冷凝器组成。 在使用过程中再沸器一般用蒸汽加热,冷凝器用循环水导热。 在使用前应建立平衡,即通入较纯的产物组分用蒸汽和冷凝水调节其蒸发量和回流量,使其能在塔板上积累一定厚度液体,当混合气体组分通入时就能迅速起到洗涤作用。 在使用过程中要控制好一个液位,两个温度和两个压差等几个要点:即洗涤塔液位、气体进口温度、塔顶温度、塔间压差(洗涤塔进口压力与塔顶压力之差)、冷凝器压差(塔顶与冷凝器出口压力之差)。

一般来说,气体进口温度越高越好,可以防止杂质凝固或液化不能进入洗涤塔,但是也不能太高,以防系统因温度过高而不易控制。 控制温度的同时还需保证气体流速,即进口的压力不能太小,以便粉尘能进入洗涤塔。 混合气体通入洗涤塔后,部分气体会冷凝成液体而留在塔釜,调节再沸器的温度使液体向上蒸发,再调节冷凝器使液体回流至塔板,形成一个平衡。 由于塔板上有一定厚度液体,所以洗涤塔塔间会有一定压差,调节再沸器和冷凝器时应尽量使压差保持恒定才能形成一个平衡。 调节塔顶温度时应防止温度过高而使杂质气化或升华为气体而不能起洗涤作用,但冷凝温度也不宜过低,防止产物液体在冷凝器积液影响使用。 在注意以上要点的同时还需注意用再沸器调节洗涤塔的液位,为防止塔釜液中杂质浓度过高而产生沉淀,应使其缓慢上涨。

四、除沫器

图4．5．3 洗涤塔结构

在各类湿法洗涤器中,除尘后气体中难免会带有许多液雾。 所以都有除沫器将这些液雾尽可能地除去。 丝网除沫器是一种常见的除沫装置,如图4．5．4所示。

图4．5．4 丝网除沫器

当带有雾沫的气体以一定速度上升通过丝网时,由于雾沫上升的惯性作用,雾沫与丝网细丝相碰撞而被附着在细丝表面上。 细丝表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降,使雾沫形成较大的液滴沿着细丝流至两根丝的交接点。 细丝的可润湿性、液体的表面张力及细丝的毛细管作用,使得液滴越来越大,直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时,液滴就从细丝上分离下落。 气体通过丝网除沫器后,基本上不含雾沫。

思考题及习题

1.工业除尘技术如何分类?

2.简述旋风除尘器的工作原理。

3.分析旋风除尘器结构尺寸对除尘效率的影响。4.简述静电除尘器的工作原理。

5.简述静电除尘器的结构。

6.分析粉尘比电阻对静电除尘器除尘效果的影响。7.简述袋式除尘器的工作过程。

8.袋式除尘器是如何分类的?

9.简述湿法除尘的机理。

10.湿法除尘器有哪几类?

11.简述文丘里洗涤器的工作机理。

12.简述洗涤塔的结构。

13.讨论:如何根据生产任务进行除尘器的选择。