所有濕式除塵器的基本原理都是讓液滴(dī)和相(xiàng)對較小的(de)塵粒相(xiàng)接觸/結合產生容易捕集的較大顆粒(lì)。在這個過程中,塵粒通過幾(jǐ)種方法長成大的顆粒。這些(xiē)方(fāng)法包括較(jiào)大的液滴把塵粒結合起來,塵粒吸收水分從而質量(或密度)增加,或者除塵器中較低溫度下可凝結性粒子的形成和增大。
在所有上述微粒成長方法中(zhōng),第(dì)一種方法是目前為止最具意(yì)義的一種捕集方法,實際應(yīng)用於大多數濕式除塵器中。
1 慣性撞擊 ()
如(rú)果微粒分散於流動氣體中,當流動氣體遇到障礙物,慣性將使微粒(lì)突破繞障礙流動的氣體流,其中一(yī)部分微粒將撞擊到障(zhàng)礙物上。這種事件發生的可(kě)能性依賴於幾個變數,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,慣性撞擊發生在粉塵顆粒和相(xiàng)對較大的液滴之間。 最常用的產生慣(guàn)性撞(zhuàng)擊的機械設備如圖1所(suǒ)示。圖1中 塵粒和水滴存在於移動的(de)氣體流中。混合物進入收縮段,橫斷麵積減小從(cóng)而氣體的流動速度增加。相對較大的液滴需要一些時間加(jiā)速,而小的(de)顆粒不需要(根據物質 的相對慣性)。因此在這一階(jiē)段,粉塵顆粒將由於慣性衝撞與移(yí)動較慢的水滴發生撞擊。混合物接著經過喉道進入擴散段。和在收縮段的過程相反,隨著橫斷麵積的 增加,氣體流速減慢小顆粒運動速度也隨之減慢。液滴則由於較大的質量和慣性會保(bǎo)持較高(gāo)的(de)速度並且趕上並撞擊粉塵顆粒。這種收縮喉管和發散段的設計通常(cháng)稱為 除塵(chén)器的文丘裏管段或者接(jiē)觸器段。
雖 然使用文丘裏管是最通常的慣性撞擊濕法除塵,也可以使(shǐ)用其它(tā)的方法。其中的一種方法是使用各種不同設計(如並流(同向流(liú)),逆流(逆向流),錯流等)的噴 霧塔。這些除塵器有效應用於各種能在較低能耗下獲得所需的捕集效率的(de)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
2 攔截
如果小顆粒在流體中圍繞障礙物移動,它將可能(néng)由(yóu)於顆粒的相(xiàng)對大的(de)物理尺寸與障礙物接觸。這也會發生在粉塵顆粒和液滴的相對運動中。
3 擴散
空氣動力學粒徑小於0.3μm(比重為1) 的(de)小顆(kē)粒(lì)主要通過擴散捕集,因為它們(men)質(zhì)量小不大可能發生慣性撞擊,且物理尺寸小不容易被攔截。微小顆粒從高濃度區域向低濃度區域移動的過程稱為擴散。擴散 主要是布朗運動的結果,布朗運動即微小(xiǎo)顆粒在周圍(wéi)氣體分子和其他(tā)微粒碰撞下(xià)的無規則自由運動。當(dāng)這些微粒被捕集到一個液(yè)滴裏麵(miàn),液滴鄰近區域的微粒濃度降低,其他微粒又一次從高濃度區域向液滴鄰近區域(yù)低濃度區域移動。
4 冷(lěng)凝(níng)
如(rú)果通過控製流動氣體流的熱力(lì)學性質來引起(qǐ)氣流冷凝,微粒在冷凝過程中能起到成長核的(de)作用。然後表麵覆蓋了液體的微粒更容易通過上述(shù)主要捕集機(jī)理被捕集。通常獲(huò)得冷凝的方法(fǎ)是把較低壓力下的蒸汽和氣體(tǐ)壓縮到較高的壓(yā)力(lì),在飽和氣流中引入蒸汽,或/和直接冷卻氣流。
5 靜電充電
當微(wēi)粒和液滴之間存在不同的靜電荷時,將更能有效使塵粒和液滴相結合。 靜電洗滌器就是應用(yòng)這個機理加強了粉塵和水滴的吸(xī)引從而(ér)提高(gāo)了粉塵(chén)的收(shōu)集(jí)效率。
圖1 傳統(tǒng)蜂腰狀/沙漏型文丘裏管濕式除塵器
6 其他方法
另外在某些特定的除塵器中還應用到許多能提高(gāo)微粒捕集能力的但相(xiàng)對不是很(hěn)重要的機理。由於這些(xiē)作(zuò)用效(xiào)果相(xiàng)對較小而且難(nán)以定量驗證,在此就不做深入討論了。其中(zhōng)的一些機理包(bāo)括粒子聚沉,熱泳和(hé)擴散泳(yǒng)。2
7 除霧器(qì)
一旦塵粒與液滴接觸(chù)並且被吸收入其(qí)中,所剩下的事(shì)就隻是將液滴與(yǔ)氣流分開。大體上來說,通過(guò)機械(xiè)方法(如噴嘴,空氣霧(wù)化)產生的液滴(dī)直(zhí)徑通常為(wéi)50μm 或者更大。典型除塵(chén)器的液滴尺寸分布如圖2中所(suǒ)示。這樣(yàng)就能通過一些行之有效的方法相對更容易的把(bǎ)液滴從氣流中分離出來。一般最常用的方法有:
1、氣液旋流分離器(或直流(liú)式旋(xuán)風(fēng)分離器)
2、折板式(波(bō)紋板)除霧器
3、霧(wù)氣過濾器(絲網(wǎng)除霧器等)
圖(tú)2 典型濕式除塵器液滴(dī)分布
濕(shī)法除塵裝置中有趣的一點(diǎn)是相對簡單的氣液(yè)分離過程所需的成本支出往往比實際洗滌過程的費(fèi)用要(yào)高。裝置所(suǒ)需空(kōng)間也符(fú)合這一點。因為氣液分離失敗將導致除塵器排出氣體(tǐ)中攜帶含塵液滴,許多與濕式除塵器(qì)安裝不當相關的問題顯而易見。由於這些原因,應(yīng)該同樣關注或(huò)者比微粒和液(yè)滴(dī)接觸/結合(hé)過程更加關注液滴分離過程。