湿式除尘原理
1．湿式除尘的作用机理
湿式除尘的机理可概括为两个方面：一是尘粒与水接触时直接被水捕获；二是尘粒在水的作用下凝聚性增加。这两种作用而使粉尘从空气中分离出来。
水与含尘气流的接触主要有三种形式：水滴、水膜和气泡。具体表现如：
（1）通过惯性碰撞、接触阻留，尘粒与液滴、液膜发生接触，使尘粒加湿、增重、凝聚；
（2）细小尘粒通过扩散与液滴、液膜接触；
（3）由于烟气增湿，尘粒的凝聚性增加；
（4）高温烟气中的水蒸汽冷却凝结时，要以尘粒为凝结核，形成一层液膜包围在尘粒表面，增强了粉尘的凝聚性。对疏水性粉尘能改善其可湿性。
使尘粒与水接触的作用机理主要有：惯性碰撞、截留和扩散。
2．惯性碰撞作用机理
尘粒与液滴间的惯性碰撞过程：当含尘气流在运动过程中与液滴相遇，在液滴前xd处，气流开始改变方向，绕过液滴流动。而惯性较大的尘粒则要继续保持其原来直线运动的趋势。尘粒在作惯性运动时，主要受两个力的影响，即本身的惯性力及周围气体的阻力。我们把尘粒从脱离流线到惯性运动结束所移动的直线距离称为尘粒的停止距离，以xs表示。若xs＞xd，尘粒和滴液就会发生碰撞。在除尘技术中，把xs与液滴直径dy的比值称为惯性碰撞数（亦称斯托克斯数）Ni。根据推导，惯性碰撞数Ni可用下式表示：
 |
（5-5-1）
式中vy——尘粒与液滴的相对运动速度，m／s；
dy——液滴的直径，m；
dc——尘粒直径，m。
惯性碰撞数类似于Re准则数，反映惯性碰撞的特征。Ni数愈大，说明尘粒和物体（如液滴，挡板、纤维）的碰撞机会愈多，碰撞愈强烈，因而惯性碰撞所造成的除尘效率也愈高。
从公式（5-5-1）可以看出，尘粒直径和密度确定以后，Ni数的大小取决于尘粒与液滴间的相对速度和液滴直径。因此，对于一个已定的湿式除尘系统，要提高Ni值，必须提高气液相对运动速度和减小液滴直径。目前工程上常用的各种湿式除尘器基本上是围绕这两个因素发展起来的。
必须指出，并不是液滴直径dy愈小愈好，dy过小，液滴容易随气流一起运动，减小了气液的相对运动速度。试验表明，液滴直径约为捕集粒径的150倍时，效果最好，过大或过小都会使除尘效率下降。气流的速度也不宜过高，以免阻力增加。
3．截留作用机理
尘粒随气流绕过液滴过程中，尘粒距液滴小于尘粒半径时，尘粒即与水滴碰撞而被截留。用截留参数NR描述：
 |
（5-5-2）
NR值越大，截留效率越大，液滴捕集效率越高。
4．扩散作用机理
微细粉尘在气体分子撞击下，象气体分子一样作布朗运动而发生扩散，并与水接触而从气流中分离。
从公式（5-5-1）可以看出，当粒径小于1μm时，Ni≈0。但是实际的除尘效率并不一定为零，这是因为尘粒向液体表面的扩散在起作用。粒径在0.1μm左右时，扩散是尘粒运动的主要因素。扩散引起的尘粒转移与气体分子的扩散是相同的。扩散转移量与尘液接触面积、扩散系数、粉尘浓度成正比，与液体表面的液膜厚度成反比。用扩散数Ne描述扩散作用大小：
 |
（5-5-3）
扩散除尘效率随液体直径、尘粒直径、气体粘度和气液相对速度的增大而减小。扩散除尘效率随Ne的增大而降低。
式中D为布朗扩散系数，按下式计算：
 |
（5-5-4）
式中k——波尔兹曼常数，k=1.38054×10－23J/K；
kc——库宁汉滑动修正系数。
从公式（5-5-4）可以看出，粒径愈大，扩散系数D愈小。例如在25℃空气中，0.1μm的尘粒扩散系数为6.5×10－6cm2／s，0.01μm的尘粒扩散系数为4.4×10－4cm2／s。由此可见，粒径对除尘效率的影响，扩散和惯性碰撞是相反的。另外扩散除尘效率是随液滴直径，气体粘度、气液相对运动速度的减小而增加的。在工业上单纯利用扩散机理的除尘装置是没有的，但是某些难以捕集的细小尘粒能在湿式除尘器或过滤式除尘器中捕集是与扩散、凝聚等机理有关的。当处理粉尘的粒径比较细小，在设计和选用湿式除尘器或过滤式除尘器时，应有意识地利用扩散机理。
5．除尘效率计算
目前对湿式除尘器除尘效率的计算，仍然提不出精确的分析方法，因而在实际中主要采用某些近似的计算方法。对于惯性碰撞除尘效率ηt可用下列近似式计算：
 |
（5-5-5）
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
