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閱讀：273發(fā)布時(shí)間：2015-8-11
所有濕式除塵器的基本原理都是讓液滴和相對較小的塵粒相接觸/結(jié)合產(chǎn)生容易捕集的較大顆粒。在這個(gè)過程中，塵粒通過幾種方法長成大的顆粒。這些方法包括較大的液滴把塵粒結(jié)合起來，塵粒吸收水分從而質(zhì)量（或密度）增加，或者除塵器中較低溫度下可凝結(jié)性粒子的形成和增大。
在所有上述微粒成長方法中，*種方法是目前為止意義的一種捕集方法，實(shí)際應(yīng)用于大多數(shù)濕式除塵器中。
如果微粒分散于流動氣體中，當(dāng)流動氣體遇到障礙物，慣性將使微粒突破繞障礙流動的氣體流，其中一部分微粒將撞擊到障礙物上。這種事件發(fā)生的可能性依賴于幾個(gè)變數(shù)，尤其是微粒具有的慣性大小和障礙物的尺寸大小(在濕式除塵器中，障礙物就是液滴）。在除塵器中，慣性撞擊發(fā)生在粉塵顆粒和相對較大的液滴之間。 zui常用的產(chǎn)生慣性撞擊的機(jī)械設(shè)備如圖1所示。圖1中塵粒和水滴存在于移動的氣體流中。混合物進(jìn)入收縮段，橫斷面積減小從而氣體的流動速度增加。相對較大的液滴需要一些時(shí)間加速，而小的顆粒不需要（根據(jù)物質(zhì)的相對慣性）。因此在這一階段，粉塵顆粒將由于慣性沖撞與移動較慢的水滴發(fā)生撞擊。混合物接著經(jīng)過喉道進(jìn)入擴(kuò)散段。和在收縮段的過程相反，隨著橫斷面積的增加，氣體流速減慢小顆粒運(yùn)動速度也隨之減慢。液滴則由于較大的質(zhì)量和慣性會保持較高的速度并且趕上并撞擊粉塵顆粒。這種收縮喉管和發(fā)散段的設(shè)計(jì)通常稱為除塵器的文丘里管段或者接觸器段。
雖然使用文丘里管是zui通常的慣性撞擊濕法除塵，也可以使用其它的方法。其中的一種方法是使用各種不同設(shè)計(jì)（如并流（同向流），逆流（逆向流），錯(cuò)流等）的噴霧塔。這些除塵器有效應(yīng)用于各種能在較低能耗下獲得所需的捕集效率的場合，通常是粉塵顆粒較大或者除塵效率要求較低的情況下。1
如果小顆粒在流體中圍繞障礙物移動，它將可能由于顆粒的相對大的物理尺寸與障礙物接觸。這也會發(fā)生在粉塵顆粒和液滴的相對運(yùn)動中。
空氣動力學(xué)粒徑小于0.3μm（比重為1）的小顆粒主要通過擴(kuò)散捕集，因?yàn)樗鼈冑|(zhì)量小不大可能發(fā)生慣性撞擊，且物理尺寸小不容易被攔截。微小顆粒從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動的過程稱為擴(kuò)散。擴(kuò)散主要是布朗運(yùn)動的結(jié)果，布朗運(yùn)動即微小顆粒在周圍氣體分子和其他微粒碰撞下的無規(guī)則自由運(yùn)動。當(dāng)這些微粒被捕集到一個(gè)液滴里面，液滴鄰近區(qū)域的微粒濃度降低，其他微粒又一次從高濃度區(qū)域向液滴鄰近區(qū)域低濃度區(qū)域移動。
如果通過控制流動氣體流的熱力學(xué)性質(zhì)來引起氣流冷凝，微粒在冷凝過程中能起到成長核的作用。然后表面覆蓋了液體的微粒更容易通過上述主要捕集機(jī)理被捕集。通常獲得冷凝的方法是把較低壓力下的蒸汽和氣體壓縮到較高的壓力，在飽和氣流中引入蒸汽，或/和直接冷卻氣流。
當(dāng)微粒和液滴之間存在不同的靜電荷時(shí)，將更能有效使塵粒和液滴相結(jié)合。 靜電洗滌器就是應(yīng)用這個(gè)機(jī)理加強(qiáng)了粉塵和水滴的吸引從而提高了粉塵的收集效率。
圖1 傳統(tǒng)蜂腰狀/沙漏型文丘里管濕式除塵器
6 其他方法
另外在某些特定的除塵器中還應(yīng)用到許多能提高微粒捕集能力的但相對不是很重要的機(jī)理。由于這些作用效果相對較小而且難以定量驗(yàn)證，在此就不做深入討論了。其中的一些機(jī)理包括粒子聚沉，熱泳和擴(kuò)散泳。2
一旦塵粒與液滴接觸并且被吸收入其中，所剩下的事就只是將液滴與氣流分開。大體上來說，通過機(jī)械方法（如噴嘴，空氣霧化）產(chǎn)生的液滴直徑通常為50μm 或者更大。典型除塵器的液滴尺寸分布如圖2中所示。這樣就能通過一些行之有效的方法相對更容易的把液滴從氣流中分離出來。一般zui常用的方法有：
1、氣液旋流分離器（或直流式旋風(fēng)分離器）
2、折板式（波紋板）除霧器
3、霧氣過濾器（絲網(wǎng)除霧器等）
圖2 典型濕式除塵器液滴分布
濕法除塵裝置中有趣的一點(diǎn)是相對簡單的氣液分離過程所需的成本支出往往比實(shí)際洗滌過程的費(fèi)用要高。裝置所需空間也符合這一點(diǎn)。因?yàn)闅庖悍蛛x失敗將導(dǎo)致除塵器排出氣體中攜帶含塵液滴，許多與濕式除塵器安裝不當(dāng)相關(guān)的問題顯而易見。由于這些原因，應(yīng)該同樣關(guān)注或者比微粒和液滴接觸/結(jié)合過程更加關(guān)注液滴分離過程。
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，可以選擇包括文丘里除塵器，填充塔（填料塔），盤式塔（篩板塔），煙霧洗滌器在內(nèi)的各種不同的濕式除塵器或者其中幾種的不同組合。一般地，當(dāng)脫塵和氣體吸收同時(shí)進(jìn)行的時(shí)候，需要選用文丘里管和填充塔的組合。塵粒的直徑越小（低于3μm），越適合使用文丘里除塵器。如果塵粒直徑大于3μm且過程中伴隨著氣體吸收，則也可選盤式塔。表1和2列出了根據(jù)不同的塵粒尺寸和實(shí)際情況選用的不同濕式除塵器種類。
表1 使用的除塵器（或洗滌器）類型
塵粒直徑，μm | 塵粒負(fù)荷 | 可用除塵器類 |
0.3-1000 | 高 | 離心式(旋風(fēng))分離器 |
0.01-100 | 4.6-6.9 g/m3 | 文丘里除塵器 |
0.01-1000 | < 2.3 g/m3 | 填充塔(填料塔) |
0.01-1000 | 2.3-4.6 g/m3 | 盤式塔(篩板塔) |
0.1-100 | 4.6-6.9 g/m3 | 可調(diào)徑文丘里除塵器 |
* 1 grain/ft3 = 2.3 g/m3
表2 不同應(yīng)用情況選用的除塵器（或洗滌器）種類
應(yīng)用 | 氣體來源 | 塵粒直徑 μm | 除塵器類型 |
除塵 | 鐵，焦炭，矽土（硅土）粉塵 | 0.1-10 | 文丘里除塵器 |
酸性霧氣 | 硫酸酸霧 | - | 帶旋流噴淋器的文丘里除塵器 |
酸和煙霧 | *，鹽酸煙霧 | 0.5-1 | 文丘里除塵器 |
水泥顆粒 | 水泥灰塵 | 0.5-55 | 文丘里除塵器 |
焚燒爐廢氣 | 飛灰，鹽酸，二氧化硫 | 0.05-1 | 文丘里管-填充塔（填料塔）組合 |
除氨 | 氨氣，氯化銨 | - | 填充塔（填料塔） |
造紙業(yè) | 硫化氫，塵粒，碳酸鈉，二氧化碳 | 0.5-50 | 文丘里管和填充塔或盤式塔組合 |
化學(xué)工業(yè) | 醋酸煙霧，塵粒 | 0.5-10 | 盤式塔（填料塔） |
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