Question

　湿式除尘器

Answer 1

湿式除尘的过程是基于含尘气流与某种液体（通常为水）接触，借助于惯性碰撞、扩散等机理，将粉尘予以捕集。它具有结构简单，在除尘的同时还能除气态污染物，适于处理高温或潮湿的含尘气体，不会因为被捕集的粉尘再飞扬而出现二次尘源，因而在实际中得到广泛的应用。

一、湿式除尘器的除尘原理

在湿式除尘器中，水与含尘气流的接触大致可以有三种形式：

1.水滴

表8-10　袋式收尘器的规格和主要技术性能

由于机械喷雾或其他方式使水形成大小不同的水滴，分散于气流中成为捕尘体，例如喷淋塔等。从原理上看，捕尘机理符合过滤机理，只是以水滴作为捕尘体。

2.水膜

这是在捕尘表面形成水膜，气流中的粉尘由于惯性、离心力等作用而撞击到水膜中，例如旋风水膜除尘器等。其分离的原理与干式旋风除尘器相同。然而由于水膜的存在，增加了捕尘的机率，有效地防止了二次粉尘。因而可以大大提高除尘效率。

3.气泡

水与气体以气泡的形式接触主要产生于泡沫除尘器中，由于气流穿过水层，根据气流的速度、水的表面张力等因素的不同，产生不同大小的气泡。粉尘在气泡中的沉降，主要是由于惯性、重力和扩散等机理的作用。

在实际的湿式除尘器中，可能兼有两种甚至三种接触形式。

二、喷淋塔

喷淋塔是在空心塔中借助于喷嘴喷出的水雾以捕集粉尘。喷淋塔的典型结构如图8-8所示。气体从塔下部进入，通过气流分布板使气流在塔内得到均匀分布。塔内设置一排或数排喷嘴（喷水压力不低于（1.5～2）×10⁶Pa），水雾在重力的作用下向下流动，与含尘气流的方向相反。含尘气流经水雾净化后由上部排出。含尘气流以0.6～1.2m/s速度上升，这样可避免把液滴托起带走。

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，特别是惯性捕集碰撞机理，需要提高水滴与气流的相对速度，同时要减少水滴的大小。图8-9所示为喷淋塔水滴与除尘效率关系，从图中看出水滴直径在500～1000μm时，效率最高，水滴直径减小，效率降低。因此可以认为小于5μm的粉尘，水滴直径800μm时，理论效率最高。因此，用碰撞式喷嘴所产生的水滴比1mm稍小最为合适。

图8-8　喷淋塔结构图

1-水入口；2-滤水器；3-水管；4-挡水板；5-喷嘴；6-气流分布板；7-污水出口

三、离心式喷淋除尘器

离心式喷淋除尘器是利用离心力的湿式除尘装置。这类除尘器（洗涤器）大体可分为两种。一种是借离心力来加强液滴与尘粒的碰撞作用。因此上面所述，尘粒和液滴的相对速度（惯性碰撞）以及喷淋密度（截留）是影响液滴捕集效率的两个重要因素。如果液滴和尘粒的相对速度增加了，碰撞效率就会增加。这一点可以通过应用离心力的办法来达到。例如，当气体在半径0.3m处以17m/s的切线速度旋转时，离心力为重力的100倍。我们不用重力，而用这样的离心力作用在液滴上，捕集尘粒的效果当然能大大提高（可以计算出，在0.1N的力影响下，尘粒因惯性碰撞而被各种粒度的液滴捕集的效率如图8-10。图中的曲线表明，液滴尺寸在40～200μm的范围内比较好，大约100μm的液滴最有效。这种除尘器的构造，有的是在除尘器下部中心设一根装有若干喷嘴的进水管，向旋转的气体内喷水，称为中心喷水旋风除尘器；有的是在除尘器圆筒周边设几排喷嘴，以相同角度差不多或切向地向旋转气流中喷水，称为周边喷水旋风除尘器；还有的是像普通喷淋塔那样喷水，但气流在塔中作旋转运动。这些除尘器使气体旋转的方法也有两种：一种是像图8-11（a）那样，让气流以15～45m/s的速度切向进入除尘器，造成旋转运动；另一种是像图8-11（b）那样用固定的导流叶片使气流旋转。

图8-9　水滴直径与碰撞效率的关系

图8-10　离心喷洒洗涤器η-d的关系曲线

除了利用离心力以加强液滴与尘粒碰撞作用的除尘器外，还有一种利用离心力使尘粒到达被水润湿的壁面而被捕获的离心式除尘器。属于这种的有水膜旋风除尘器（图8-12）；和卧式旋风水膜除尘器。

目前国内用得较多的离心式除尘器是水膜旋风除尘器。其构造就是在筒体上部一周安装若干喷嘴，向外圆筒内壁面淋水，这样使筒体内壁始终覆盖一层往下流动的很薄的水膜。含尘气体从圆筒下部切向进入，然后螺旋上升，从圆筒上部排出。由于离心力作用而分离下来的粉尘甩向器壁，被水膜层所粘附，然后随污水经排污口排出，净化后的气体由筒体上部排出。

图8-11　离心式洗涤器的两种致旋型式

（a）切向入口致旋；（b）导流叶片致旋

四、冲击式除尘器

冲击式除尘器的工作原理为：含尘气流以一定的流速从喷头冲入水中，然后折转180°改变其流动方向，在惯性作用下，部分粉尘被分离，由气流冲击溅起的水花、水雾可使气流得到进一步的净化，净化后的气流经挡水板脱水后排出，如图8-13所示。含尘气流由进气管喷入水中，在管的出口处设有一圆锥体，圆锥底部和导管壁之间形成一环状间隙，气流从这个间隙喷出去（管口距水面高2～3mm），激起水雾，然后转变180°，经过挡板水气分离后，从出风口排出。

环状间隙中的气流速度，亦即冲击速度，是支配除尘效率的重要设计因素。通常这个速度采用45m/s。整个除尘器的压力降约为按冲击速度计算的动压的2倍。当冲击速度为39m/s或更高一些时，在一个大小恰当的除尘器内存在着极高度的紊流，水和气体处在激烈扰动的状态，汹涌扰动的区域扩展到刚好在气体出口下面的位置。

图8-14所示为罗托克伦型（Roto-clone型）自激式除尘器。含尘气流从中部进入后，先撞击在洗涤液表面上，有一部分粗粒子沉降下来，然后被迫通过两侧的S型通道，使其速度增加到15m/s左右。S形通道系由两块弯曲的叶片组成，其下部浸没在水里。因为通道中的气流速度比较高，激起一片紊乱的水幕，然后破裂成许多水滴，尘粒与水滴碰撞而被捕获。设计成S型通道的目的，是使气流迅速转变方向而增加离心力，提高液体的动乱程度。当气流离开S形通道时，由于上叶片的限制而向下拐弯，然后再上升。这时一部分水滴和粉尘因为惯性的缘故就和气体分离而落入水中。上升的气流再经檐板式脱水装置脱除其中剩余的水滴和粉尘，便流出除尘器。

图8-12　CLS型旋风水膜除尘器

图8-13　冲击式除尘器

图8-14　Roto-clone型自激式除尘器

大型自激式除尘器，一般下部都设有机械清灰装置和利用除尘器底部的排污阀，定期排放污泥。

这种除尘器的主要优点是不使用具有细小孔口的喷嘴喷水，除尘器的各部分没有很小的间隙，不容易发生堵塞，可用以处理含尘浓度高的大流量气体。其耗水量小，只消耗于蒸发和排除泥浆时的损失。

自激式除尘器的效率，在很大程度上取决于水位的高低，因此为了保证设备的正常运转，需要设置水位自动控制装置。

此外，自激式除尘器的设计还要考虑到：

1.为了使进入除尘器的气体均匀分布在整个叶片入口，进气口下沿与水面的距离应不小于0.5～1.0m，进气速度不宜太大，一般小于18m/s。

2.为了使气流均匀，防止带水便于控制水位，叶片两侧的空间大小应近似相等，断面宽度一般不宜小于0.5m。

3.分雾室应有足够的空间，防止过多的水滴带入挡水板内，气流上升速度一般不应大于2.7m/s。

4.单位叶片长度的处理风量以5800m³/h为好，消耗能量较小。当风量超过6000m³/h时，阻力显著增加。

5.除尘器的关键部件——叶片，在制作时一定要符合设计要求，叶片的安装必须水平，否则直接影响除尘效率。叶片长度一般不大于5m。

6.折式挡水板易于堵塞，最好采用双层遮挡式，脱水效果好，不易堵塞。

这种除尘器的实际应用效果列于表8-11。

表8-11　Roto-clone型自激式除尘器的除尘效率