基本介紹
- 中文名：濕法洗滌器
- 外文名：Wet Scrubber
簡介,工作原理,分類,常見濕法除塵器,自激式除塵器,臥式旋風水膜除塵器,立式旋風水膜除塵器,文氏管除塵器,電離式濕法洗滌器,濕法除塵器的脫水裝置,濕法除塵的優缺點,適用範圍,
簡介
利用濕法除塵技術設計製造的除塵裝置稱作濕式除塵器，也叫洗滌式除塵器或洗滌器。濕式除塵器可以有效地將直徑為0.1—20微米的液態或固態粒子從氣流中除去，同時，也能脫除部分氣態污染物。它具有結構簡單、占地面積小、操作及維修方便和淨化效率高等優點，能夠處理高溫、高濕的氣流，將著火、爆炸的可能減至最低。但採用濕式除塵器時要特別注意設備和管道腐蝕及污水和污泥的處理等問題。濕式除塵過程也不利於副產品的回收。如果設備安裝在室內，還必須考慮設備在冬天可能凍結的問題。再則，要是去除微細顆粒的效率也較高，則需使液相更好的分散，但能耗增大。該除塵器對粒徑小於5μm粉塵的除塵效率高，使用壽命長達5～8年。除塵器結構緊湊，占用空間小，耗水量小，每秒處理5～7立方米含塵氣流的占地面積約為4平方米，耗水約1噸/小時。
工作原理
濕式除塵器的除塵原理屬於短程機制，除塵器內含塵氣體與水接觸有如下過程：塵粒與預先分散的水膜或霧狀液相接觸含塵氣體衝擊水層產生鼓泡形成細小水滴或水膜，較大的粒子（如大於1mm）在與水滴碰撞時被捕集，捕集效率取決於粒子的慣性及擴散程度。因為水滴與氣流間有相對運動，並由於水滴周圍有環境氣膜作用，所以氣體與水滴接近時，氣體改變流向繞過水滴，而塵粒受慣性力和擴散的作用，保持原軌跡運動與水滴相撞。這樣，在範圍內塵粒都有可能與水滴相撞，然後由於水的作用凝聚成大顆粒，被水流帶起。這說明，水滴小且多，比表面積加大，接觸塵粒機會就多，產生碰撞、擴散、凝聚效率也高。塵粒的容重、粒徑與水滴的相對速度愈大，碰撞凝聚效率就愈高;而液體的黏度、表面張力越大、水滴直徑大，分散的不均勻，碰撞凝聚越低。實驗與產生經驗表明，親水性粒子比疏水性粒子容易捕集，這是因為親水性粒子很容易通過水膜的緣故。此外，當塵粒直徑和密度小，除塵效率明顯降低。為了解決疏水性粉塵和細微粒子效率低的問題，可以往水中加入某些藥劑來提高除塵效率。
分類
濕式除塵器的結構：不同類型的濕式除塵器其結構雖有較大差別，但總體上一般由塵氣導入裝置，引水裝置，水氣接觸本體，液滴分離器和污水(泥)排放裝置組成。
濕式除塵器的類型，從不同角度有不同的分類。
（1）按結構型式可分為
①貯水式：內裝一定量的水，高速含塵氣體衝擊形成水滴、水膜和氣泡，對含塵氣體進行洗滌，如衝激式除塵器、水浴式除塵器、臥式旋風水膜除塵器。
②加壓水噴淋式：向除塵器內供給加壓水，利用噴淋或噴霧產生水滴而對含塵氣體進行洗滌；如文氏管除塵器、泡沫除塵器、填料塔、湍求塔等。
③強制旋轉噴淋式：藉助機械力強制旋轉噴淋，或轉動葉片，使供水形成水滴、水膜、氣泡，對含塵氣體進行洗滌。如旋轉噴霧式除塵器。
（2）按能耗大小可分為
①低能耗型：阻力在4000Pa以下，除塵效率可達90%。這類除塵器包括噴淋式，水浴式，衝激式，泡沫式，旋風水膜式除塵器。
②高能耗型：阻力在4000Pa以上，對微細粉塵效率高，該類主要指文氏管除塵器。
（3）按氣液接觸方式可分為
①整體接觸式：含塵氣流沖入液體內部而被洗滌，如自激式，旋風水膜式，泡沫式等除塵器；
②分散接觸式：向含塵氣流中噴霧，塵粒與水滴，液膜碰撞而被捕集，如文氏管，噴淋塔等。
常見濕法除塵器
自激式除塵器
自激式除塵器內先要貯存一定量的水，它利用氣流與液面的高速接觸，激起大量水滴，使塵粒從氣流中分離，水浴除塵器、衝激式除塵器等都是屬於這一類。
（1）水浴除塵器
水浴除塵器的含塵空氣以8～12m/s的速度從噴頭高速噴出，沖入液體中，激起大量泡沫和水滴。粗大的塵粒直接在水池內沉降，細小的塵粒在上部空間和水滴碰撞後，由於凝聚、增重而捕集。水浴除塵器的效率一般為80%～95%。
噴頭的埋水深度h020～30mm。除塵器阻力約為400～700Pa。
水浴除塵器可在現場用磚或鋼筋混凝土構築，適合中小型工廠採用。它的缺點是泥漿清理比較困難。
（2）衝激式除塵器
衝激式除塵器含塵氣體進入除塵器後轉彎向下，衝激在液面上，部分粗大的塵粒直接沉降在泥漿斗內。隨後含塵氣體高速通過S型通道，激起大量水滴，使粉塵與水滴充分接觸。在正常情況下，除塵器阻力為1500Pa左右，對5μm的粉塵，效率為93%。衝激式除塵器下部裝有刮板運輸機自動刮泥，也可以人工定期排放。
除塵器處理風量在20%範圍內變化時，對除塵效率幾乎沒有影響。衝激式除塵機組把除塵器和風機組合在一起，具有結構緊湊、占地面積小、維護管理簡單等優點。
濕式除塵器的洗滌廢水中，除固體微粒外，還有各種可溶性物質，洗滌廢水直接排入江河或下水道，會造成水系污染，這是值得重視的一個問題。目前國外的濕式除塵器大都採用循環水，自激式除塵器用的水是在除塵器內部自動循環的，稱為水內循環的濕式除塵器。和水外循環的濕式除塵器相比，節省了循環水泵的投資和運行費用，減少了廢水處理量。
衝激式除塵器的缺點是，與其它的濕式除塵器相比，金屬消耗量大，阻力較高，價格較貴。
臥式旋風水膜除塵器
臥式旋風水膜除塵器由橫臥的外筒和內筒構成，內外筒之間設有導流葉片。含塵氣體由一端沿切線方向進入，沿導流片作旋轉運動。在氣流帶動下液體在外壁形成一層水膜，同時還產生大量水滴。塵粒在慣性離心力作用下向外壁移動，到達壁面後被水膜捕集。部分塵粒與液滴發生碰撞而被捕集。氣體連續流經幾個螺旋形通道，便得到多次淨化，使絕大部分塵粒分離下來。
如果除塵器洪水比較穩定，風量在一定範圍內變化時，臥式旋風水膜除塵器有一定的自動調節作用，水位能自動保持平衡。
用ρc=2610kg/m3、中位徑d50=μm的耐火粘土粉進行試驗，除塵效率在98%左右。除塵器阻力約為800～1200Pa，耗水量約為0.06～0.15L/m3。為了在出口處進行氣液分離，小型除塵器採用重力脫水，大型除塵器用擋板或旋風脫水。
立式旋風水膜除塵器
立式旋風水膜除塵器進口氣流沿切線方向在下部進入除塵器，水在上部由噴嘴沿切線方向噴出。由於進口氣流的旋轉作用，在除塵器內表面形成一層液膜。粉塵在離心力作用下被甩到筒壁，與液膜接觸而被捕集。它可以有效防止粉塵在器壁上的反彈、沖刷等引起的二次揚塵，從而提高除塵效率，通常可達90%～95%。
除塵器筒體內壁形成穩定、均勻的水膜是保證除塵器正常工作的必要條件。因此，必須滿足以下要求：
（1）均勻布置噴嘴，間距不宜過大，約300～400mm；
（2）入口氣流速度不能太高，通常為15～22m/s；
（3）保持供水壓力穩定，一般要求為30—50kPa，最好能設定恆壓水箱；
（4）簡體內表面要求平整光滑，不允許有凸凹不平及突出的焊縫等。
水膜除塵器用於鍋爐煙氣淨化時，會因煙氣中的SO而遭腐蝕，降低使用壽命。為此，常用厚200～250mm的花崗岩製作（稱為麻石水膜除塵器）。這種除塵器的入口流速為15～22m/s（筒體流速3.5～5m/s），耗水量0.1～0.3L/m，阻力約為400～700Pa，其除塵效率低於通常的立式水膜除塵器。
文氏管除塵器
典型的文氏管除塵器主要由三部分組成：引水裝置（噴霧器），文氏管體及脫水器，分別在其中實現霧化、凝並和除塵三個過程。
含塵氣流由風管1進入漸縮管2，氣流速度逐漸增加，靜壓降低。在喉管3中，氣流速度達到最高。由於高速氣流的衝擊，使噴嘴7噴出的水滴進一步霧化。在喉管中氣液兩相充分混合，塵粒與水滴不斷碰撞凝並，成為更大的顆粒。在漸擴管4氣流速度逐漸降低，靜壓增高。最後含塵氣流經風管5進入脫水器6。由於細顆粒凝並增大，在一般的脫水器中就可以將粒塵和水滴一起除下。
文氏管除塵器的除塵效率主要取決於以下因素：
（1）喉管中的氣流速度
高效文氏管除塵器的喉管流速高達60～120m/s，對小於1.0μm的粉塵效率可達99%～99.9%，但阻力也高達5000～10000Pa。當喉管流速為40～60m/s，效率約為90%～95%，阻力為600～5000Pa。對於煙氣量變化的除塵系統（如煉鋼轉爐）則要求隨煙氣量的變化而改變喉口大小（稱為變徑文氏管），以保持設計流速。
（2）霧化情況
在文氏管除塵器中，水霧的形成主要依靠喉管中的高速氣流將水滴粉碎成細小的水霧。噴霧的方式有中心軸向噴水、周邊徑向內噴等。
（3）噴水量或水氣比
通常用L/m表示，也是決定除塵器性能的重要參數。一般來說，水氣比增加，除塵效率增加，阻力也增加，通常為0.3～1.5L/m。
文氏管除塵器是一種高效除塵器，對於小於1μm的粉塵仍有很高的除塵效率。它適用於高溫、高濕和有爆炸危險的氣體。它的最大缺點是阻力很高。目前主要用於冶金、化工等行業高溫煙氣淨化，如吹氧煉鋼轉爐煙氣。煙氣溫度最高可達1600～1700℃，含塵濃度為25～60g/m，粒徑大部分在1μm以下。
電離式濕法洗滌器
電離式濕法洗滌器是國外近年來研製成功的一種新型大氣污染控制設備。它能在高效率和低能耗條件下,脫除粒徑0.05μm的固體顆粒物和霧珠,同時 還可用來脫除煙道氣中的有毒,有腐蝕性和有臭味的氣體及粒徑大於1μm的粗顆粒物。據美國環保局的測定,焚燒多氯聯苯的焚燒爐採用此套系統可消除 99.9999%的多氯聯苯。其它焚燒有害固體物和液體毒物的焚燒爐廢氣。也可以使用該套系統除掉焚燒廢氣中所含的HCI、HF、SO2、SO3及微細顆粒物。
電離式濕法洗滌器巧妙地將靜電除塵器和濕法除塵器的優點集中在一台設備之內。利用了顆粒物的靜電荷力、凝聚力、慣性碰撞和顆粒物同濕潤的特勒環填料之間產生的鏡像力吸引提高了對亞微米粒徑範圍內顆粒物的脫出效率。
濕法除塵器的脫水裝置
防止氣流把液滴帶出濕式除塵器，對保證除塵系統運行具有重要意義。常用的脫水裝置有重力脫水器、慣性脫水器、旋風脫水器、彎頭脫水器、絲網脫水器等。在選擇脫水器時，除了考慮脫水效率外，還應考慮阻力的大小。
脫水器可以設於除塵器內部（在氣流出口處），也可與除塵器分開成為單獨的設備。目前國內定型設計的濕式除塵器都設有氣液分離裝置。試驗表明，只要除塵器的實際處理風量在規定的設計範圍以內，一般不會發生“帶水”現象，發生“帶水”大都是由於選用風機過大引起的。
濕法除塵的優缺點
濕法除塵是使廢氣與液體（一般為水）密切接觸，將污染物從廢氣中分離出來。它既能淨化廢氣中的固體顆粒污染物，也能脫除氣態污染物，同時還能起到氣體的降溫作用。濕法除塵技術，也叫洗滌式除塵技術，是一種利用水(或其他液體)與含塵氣體相互接觸，伴隨有熱、質的傳遞，經過洗滌使塵粒與氣體分離的技術。
其優點是：結構簡單，造價低廉，淨化效率高，適用於淨化非纖維性和不與水發生化學作用的各種粉塵，尤其適宜淨化高溫、易燃、易爆的氣體。其缺點是：管道設備必須防腐、污水污泥要進行處理、煙氣抬升高度減、冬季煙囪會產生冷凝水等。
濕法除塵與乾式除塵相比：設備投資少，構造比較簡單;淨化效率較高，能夠除掉0.1μm以上的塵粒;設備本身一般沒有可動部件，如製造材料質量好，不易發生故障。更突出的優點是，在除塵過程中還有降溫冷卻、增加濕度和淨化有害有毒氣體等作用，非常適合於高溫、高濕煙氣及非纖維性粉塵的處理，還可淨化易燃、易爆及有害氣體。
缺點要消耗一定量的水(或液體);粉塵的回收困難;受酸鹼性氣體腐蝕，應考慮防腐;粘性的粉塵易發生堵塞及掛灰現象;冬季需考慮防凍問題;除塵過程會造成水的二次污染。因此，濕法除塵適用於處理與水不發生化學反應、不發生粘結現象的各類粉塵及南方地區。遇有疏水性粉塵，單純用清水會降低除塵效率，往水中加淨化劑可大大改善除塵效果。
適用範圍
各類工業粉塵，有機異味、酸鹼廢氣吸收淨化等有害氣體的洗滌淨化，鍋爐煙氣脫硫、壓鑄機、中央熔爐、焚燒爐等煙氣、化工製藥、食品加工、冶金、鑄造、碳素材料、機械加工、建材、壓片機、制粒機、混合機、配料、拌料、振篩等行業。
濕式除塵器與其他除塵器比具有以下長處：
(1)濕式除塵器能一起進行有害氣體的淨化，適用於處置高溫、高濕的煙氣以及黏性大的粉塵。在這種情況下，選用乾式除塵器則往往遭到各種條件的約束；
(2)在耗費平等能量的情況下，濕式除塵器的除塵功率要比干式高，高能濕式除塵器(文氏管除塵器)關於小至0.1μm的粉塵仍有很高的除塵功率；
(3)濕式除塵器布局簡略，一次出資低，占地面積少。
濕式除塵器與其他除塵器比具有以下長處：
(1)濕式除塵器能一起進行有害氣體的淨化，適用於處置高溫、高濕的煙氣以及黏性大的粉塵。在這種情況下，選用乾式除塵器則往往遭到各種條件的約束；
(2)在耗費平等能量的情況下，濕式除塵器的除塵功率要比干式高，高能濕式除塵器(文氏管除塵器)關於小至0.1μm的粉塵仍有很高的除塵功率；
(3)濕式除塵器布局簡略，一次出資低，占地面積少。
