[科普中国]-湿法洗涤器

简介

利用湿法除尘技术设计制造的除尘装置称作湿式除尘器，也叫洗涤式除尘器或洗涤器。湿式除尘器可以有效地将直径为0.1—20微米的液态或固态粒子从气流中除去，同时，也能脱除部分气态污染物。它具有结构简单、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、爆炸的可能减至最低。但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道腐蚀及污水和污泥的处理等问题。湿式除尘过程也不利于副产品的回收。如果设备安装在室内，还必须考虑设备在冬天可能冻结的问题。再则，要是去除微细颗粒的效率也较高，则需使液相更好的分散，但能耗增大。该除尘器对粒径小于5μm粉尘的除尘效率高，使用寿命长达5～8年。除尘器结构紧凑，占用空间小，耗水量小，每秒处理5～7立方米含尘气流的占地面积约为4平方米，耗水约1吨/小时。

工作原理湿式除尘器的除尘原理属于短程机制，除尘器内含尘气体与水接触有如下过程：尘粒与预先分散的水膜或雾状液相接触含尘气体冲击水层产生鼓泡形成细小水滴或水膜，较大的粒子（如大于1mm）在与水滴碰撞时被捕集，捕集效率取决于粒子的惯性及扩散程度。因为水滴与气流间有相对运动，并由于水滴周围有环境气膜作用，所以气体与水滴接近时，气体改变流向绕过水滴，而尘粒受惯性力和扩散的作用，保持原轨迹运动与水滴相撞。这样，在范围内尘粒都有可能与水滴相撞，然后由于水的作用凝聚成大颗粒，被水流带起。这说明，水滴小且多，比表面积加大，接触尘粒机会就多，产生碰撞、扩散、凝聚效率也高。尘粒的容重、粒径与水滴的相对速度愈大，碰撞凝聚效率就愈高;而液体的黏度、表面张力越大、水滴直径大，分散的不均匀，碰撞凝聚越低。实验与产生经验表明，亲水性粒子比疏水性粒子容易捕集，这是因为亲水性粒子很容易通过水膜的缘故。此外，当尘粒直径和密度小，除尘效率明显降低。为了解决疏水性粉尘和细微粒子效率低的问题，可以往水中加入某些药剂来提高除尘效率。1

分类湿式除尘器的结构：不同类型的湿式除尘器其结构虽有较大差别，但总体上一般由尘气导入装置，引水装置，水气接触本体，液滴分离器和污水(泥)排放装置组成。

湿式除尘器的类型，从不同角度有不同的分类。

（1）按结构型式可分为

①贮水式：内装一定量的水，高速含尘气体冲击形成水滴、水膜和气泡，对含尘气体进行洗涤，如冲激式除尘器、水浴式除尘器、卧式旋风水膜除尘器。

②加压水喷淋式：向除尘器内供给加压水，利用喷淋或喷雾产生水滴而对含尘气体进行洗涤；如文氏管除尘器、泡沫除尘器、填料塔、湍求塔等。

③强制旋转喷淋式：借助机械力强制旋转喷淋，或转动叶片，使供水形成水滴、水膜、气泡，对含尘气体进行洗涤。如旋转喷雾式除尘器。

（2）按能耗大小可分为

①低能耗型：阻力在4000Pa以下，除尘效率可达90%。这类除尘器包括喷淋式，水浴式，冲激式，泡沫式，旋风水膜式除尘器。

②高能耗型：阻力在4000Pa以上，对微细粉尘效率高，该类主要指文氏管除尘器。

（3）按气液接触方式可分为

①整体接触式：含尘气流冲入液体内部而被洗涤，如自激式，旋风水膜式，泡沫式等除尘器；

②分散接触式：向含尘气流中喷雾，尘粒与水滴，液膜碰撞而被捕集，如文氏管，喷淋塔等。

常见湿法除尘器自激式除尘器自激式除尘器内先要贮存一定量的水，它利用气流与液面的高速接触，激起大量水滴，使尘粒从气流中分离，水浴除尘器、冲激式除尘器等都是属于这一类。

（1）水浴除尘器

水浴除尘器的含尘空气以8～12m/s的速度从喷头高速喷出，冲入液体中，激起大量泡沫和水滴。粗大的尘粒直接在水池内沉降，细小的尘粒在上部空间和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。水浴除尘器的效率一般为80%～95%。

喷头的埋水深度h020～30mm。除尘器阻力约为400～700Pa。

水浴除尘器可在现场用砖或钢筋混凝土构筑，适合中小型工厂采用。它的缺点是泥浆清理比较困难。

（2）冲激式除尘器

冲激式除尘器含尘气体进入除尘器后转弯向下，冲激在液面上，部分粗大的尘粒直接沉降在泥浆斗内。随后含尘气体高速通过S型通道，激起大量水滴，使粉尘与水滴充分接触。在正常情况下，除尘器阻力为1500Pa左右，对5μm的粉尘，效率为93%。冲激式除尘器下部装有刮板运输机自动刮泥，也可以人工定期排放。

除尘器处理风量在20%范围内变化时，对除尘效率几乎没有影响。冲激式除尘机组把除尘器和风机组合在一起，具有结构紧凑、占地面积小、维护管理简单等优点。

湿式除尘器的洗涤废水中，除固体微粒外，还有各种可溶性物质，洗涤废水直接排入江河或下水道，会造成水系污染，这是值得重视的一个问题。目前国外的湿式除尘器大都采用循环水，自激式除尘器用的水是在除尘器内部自动循环的，称为水内循环的湿式除尘器。和水外循环的湿式除尘器相比，节省了循环水泵的投资和运行费用，减少了废水处理量。

冲激式除尘器的缺点是，与其它的湿式除尘器相比，金属消耗量大，阻力较高，价格较贵。

卧式旋风水膜除尘器卧式旋风水膜除尘器由横卧的外筒和内筒构成，内外筒之间设有导流叶片。含尘气体由一端沿切线方向进入，沿导流片作旋转运动。在气流带动下液体在外壁形成一层水膜，同时还产生大量水滴。尘粒在惯性离心力作用下向外壁移动，到达壁面后被水膜捕集。部分尘粒与液滴发生碰撞而被捕集。气体连续流经几个螺旋形通道，便得到多次净化，使绝大部分尘粒分离下来。

如果除尘器洪水比较稳定，风量在一定范围内变化时，卧式旋风水膜除尘器有一定的自动调节作用，水位能自动保持平衡。

用ρc=2610kg/m3、中位径d50=μm的耐火粘土粉进行试验，除尘效率在98%左右。除尘器阻力约为800～1200Pa，耗水量约为0.06～0.15L/m3。为了在出口处进行气液分离，小型除尘器采用重力脱水，大型除尘器用挡板或旋风脱水。

立式旋风水膜除尘器立式旋风水膜除尘器进口气流沿切线方向在下部进入除尘器，水在上部由喷嘴沿切线方向喷出。由于进口气流的旋转作用，在除尘器内表面形成一层液膜。粉尘在离心力作用下被甩到筒壁，与液膜接触而被捕集。它可以有效防止粉尘在器壁上的反弹、冲刷等引起的二次扬尘，从而提高除尘效率，通常可达90%～95%。

除尘器筒体内壁形成稳定、均匀的水膜是保证除尘器正常工作的必要条件。因此，必须满足以下要求：

（1）均匀布置喷嘴，间距不宜过大，约300～400mm；

（2）入口气流速度不能太高，通常为15～22m/s；

（3）保持供水压力稳定，一般要求为30—50kPa，最好能设置恒压水箱；

（4）简体内表面要求平整光滑，不允许有凸凹不平及突出的焊缝等。

水膜除尘器用于锅炉烟气净化时，会因烟气中的SO而遭腐蚀，降低使用寿命。为此，常用厚200～250mm的花岗岩制作（称为麻石水膜除尘器）。这种除尘器的入口流速为15～22m/s（筒体流速3.5～5m/s），耗水量0.1～0.3L/m，阻力约为400～700Pa，其除尘效率低于通常的立式水膜除尘器。

文氏管除尘器典型的文氏管除尘器主要由三部分组成：引水装置（喷雾器），文氏管体及脱水器，分别在其中实现雾化、凝并和除尘三个过程。

含尘气流由风管1进入渐缩管2，气流速度逐渐增加，静压降低。在喉管3中，气流速度达到最高。由于高速气流的冲击，使喷嘴7喷出的水滴进一步雾化。在喉管中气液两相充分混合，尘粒与水滴不断碰撞凝并，成为更大的颗粒。在渐扩管4气流速度逐渐降低，静压增高。最后含尘气流经风管5进入脱水器6。由于细颗粒凝并增大，在一般的脱水器中就可以将粒尘和水滴一起除下。

文氏管除尘器的除尘效率主要取决于以下因素：

（1）喉管中的气流速度

高效文氏管除尘器的喉管流速高达60～120m/s，对小于1.0μm的粉尘效率可达99%～99.9%，但阻力也高达5000～10000Pa。当喉管流速为40～60m/s，效率约为90%～95%，阻力为600～5000Pa。对于烟气量变化的除尘系统（如炼钢转炉）则要求随烟气量的变化而改变喉口大小（称为变径文氏管），以保持设计流速。

（2）雾化情况

在文氏管除尘器中，水雾的形成主要依靠喉管中的高速气流将水滴粉碎成细小的水雾。喷雾的方式有中心轴向喷水、周边径向内喷等。

（3）喷水量或水气比

通常用L/m表示，也是决定除尘器性能的重要参数。一般来说，水气比增加，除尘效率增加，阻力也增加，通常为0.3～1.5L/m。

文氏管除尘器是一种高效除尘器，对于小于1μm的粉尘仍有很高的除尘效率。它适用于高温、高湿和有爆炸危险的气体。它的最大缺点是阻力很高。目前主要用于冶金、化工等行业高温烟气净化，如吹氧炼钢转炉烟气。烟气温度最高可达1600～1700℃，含尘浓度为25～60g/m，粒径大部分在1μm以下。

电离式湿法洗涤器电离式湿法洗涤器是国外近年来研制成功的一种新型大气污染控制设备。它能在高效率和低能耗条件下,脱除粒径0.05μm的固体颗粒物和雾珠,同时 还可用来脱除烟道气中的有毒,有腐蚀性和有臭味的气体及粒径大于1μm的粗颗粒物。据美国环保局的测定,焚烧多氯联苯的焚烧炉采用此套系统可消除 99.9999%的多氯联苯。其它焚烧有害固体物和液体毒物的焚烧炉废气。也可以使用该套系统除掉焚烧废气中所含的HCI、HF、SO2、SO3及微细颗粒物。

电离式湿法洗涤器巧妙地将静电除尘器和湿法除尘器的优点集中在一台设备之内。利用了颗粒物的静电荷力、凝聚力、惯性碰撞和颗粒物同湿润的特勒环填料之间产生的镜像力吸引提高了对亚微米粒径范围内颗粒物的脱出效率。2

湿法除尘器的脱水装置防止气流把液滴带出湿式除尘器，对保证除尘系统运行具有重要意义。常用的脱水装置有重力脱水器、惯性脱水器、旋风脱水器、弯头脱水器、丝网脱水器等。在选择脱水器时，除了考虑脱水效率外，还应考虑阻力的大小。

脱水器可以设于除尘器内部（在气流出口处），也可与除尘器分开成为单独的设备。目前国内定型设计的湿式除尘器都设有气液分离装置。试验表明，只要除尘器的实际处理风量在规定的设计范围以内，一般不会发生“带水”现象，发生“带水”大都是由于选用风机过大引起的。3

湿法除尘的优缺点湿法除尘是使废气与液体（一般为水）密切接触，将污染物从废气中分离出来。它既能净化废气中的固体颗粒污染物，也能脱除气态污染物，同时还能起到气体的降温作用。湿法除尘技术，也叫洗涤式除尘技术，是一种利用水(或其他液体)与含尘气体相互接触，伴随有热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体分离的技术。

其优点是：结构简单，造价低廉，净化效率高，适用于净化非纤维性和不与水发生化学作用的各种粉尘，尤其适宜净化高温、易燃、易爆的气体。其缺点是：管道设备必须防腐、污水污泥要进行处理、烟气抬升高度减、冬季烟囱会产生冷凝水等。

湿法除尘与干式除尘相比：设备投资少，构造比较简单;净化效率较高，能够除掉0.1μm以上的尘粒;设备本身一般没有可动部件，如制造材料质量好，不易发生故障。更突出的优点是，在除尘过程中还有降温冷却、增加湿度和净化有害有毒气体等作用，非常适合于高温、高湿烟气及非纤维性粉尘的处理，还可净化易燃、易爆及有害气体。

缺点要消耗一定量的水(或液体);粉尘的回收困难;受酸碱性气体腐蚀，应考虑防腐;粘性的粉尘易发生堵塞及挂灰现象;冬季需考虑防冻问题;除尘过程会造成水的二次污染。因此，湿法除尘适用于处理与水不发生化学反应、不发生粘结现象的各类粉尘及南方地区。遇有疏水性粉尘，单纯用清水会降低除尘效率，往水中加净化剂可大大改善除尘效果。

适用范围各类工业粉尘，有机异味、酸碱废气吸收净化等有害气体的洗涤净化，锅炉烟气脱硫、压铸机、中央熔炉、焚烧炉等烟气、化工制药、食品加工、冶金、铸造、碳素材料、机械加工、建材、压片机、制粒机、混合机、配料、拌料、振筛等行业。
湿式除尘器与其他除尘器比具有以下长处：
(1)湿式除尘器能一起进行有害气体的净化，适用于处置高温、高湿的烟气以及黏性大的粉尘。在这种情况下，选用干式除尘器则往往遭到各种条件的约束；
(2)在耗费平等能量的情况下，湿式除尘器的除尘功率要比干式高，高能湿式除尘器(文氏管除尘器)关于小至0.1μm的粉尘仍有很高的除尘功率；
(3)湿式除尘器布局简略，一次出资低，占地面积少。