麻石水膜除尘器烟气带水原因分析及技术改造

第21卷第4期电站系统工程V ol.21 No.4 2005年7月Power System Engineering Jul., 2005 文章编号：1005-006X(2005)04-0032-03

麻石水膜除尘器烟气带水原因分析及技术改造

鄢晓忠1余涛1林建湘2李立春2

（1.长沙理工大学，2.湖南华菱湘潭钢铁有限公司热电厂）

摘要：分析了麻石水膜除尘器烟气带水的原因，主要存在制水槽水被抽干、内筒不能形成正常水膜、入口烟气卷吸入口上方水帘带水及漏风等原因使烟气带水，从而使风机叶轮挂灰、腐蚀引起风机振动。针对以上原因，提出了切实可行的改造措施，基本消除了烟气带水现象，经实际使用证明效果良好。

关键词：麻石水膜除尘器；烟气带水；改造

中图分类号：TK223.27 文献标识码：B

Reason Analysis for Smoke Watered of Pocked-stone Water-film Dust Collector and its Improvement YAN Xiao-zhong, YU Tao, LIN Jian-xiang, LI Li-chun

Abstract: The reasons for smoke watered of the pocked-stone water-film dust collector, such as unwatered in the overflow channel, normal water-film can’t be formed in internal cylinder, the smoke entrainment in upper water curtain and air leakage, etc. Thus case ash deposit on fan impeller of the induce draft fans, corrosion and vibration. Feasible improvement measures are put forward and eliminate a great part of smoke watered. The practical use shows that the improvement is good, having very good economic and popularized value.

Key words:pocked-stone water-film dust collector; smoke watered; improvement

湖南省湘潭钢铁公司热电厂现有5台燃煤锅炉，其中两台35 t/h和一台65 t/h的前置风力抛煤机倒转炉排炉，两台75 t/h的煤粉锅炉。它们都分别配备了麻石水膜除尘器。由于钢铁厂具有充足的高炉煤气，因此，考虑到回收利用高炉煤气，锅炉运行中以燃煤为主的同时，掺烧了占总供给热值40%左右的高炉煤气及少量焦炉煤气。但在运行中，发现除尘器效率较低，烟气带水严重，烟气含湿量增大，风机叶轮挂灰腐蚀严重。引风机运行中，粘附在叶轮上的灰浆水分逐渐蒸发，形成坚硬灰壳，并逐渐增厚。当部分灰壳脱落时，转子失去平衡，发生振动。经常性发生引风机振动超标，曾经出现过将6#锅炉引风机的地脚螺栓拔出、振裂基础的严重现象。锅炉被迫停炉进行处理，影响锅炉安全运行，同时也大大增加了维护工作量。鉴于此，由热电厂向总公司提出并立项对其存在的问题进行分析，并对麻石除尘器进行了改造，从改造后3年多的运行情况看，除尘器运行良好，达到了预期的改造目的。

1 麻石水膜除尘器的工作原理

锅炉运行中，通过多个喷嘴将水以1～2 m/s的速度喷淋在麻石筒上部的溢水槽内，水从除尘器上部溢水槽进入麻石砌的旋风筒内壁，使得整个内壁面从上而下形成一个均匀流动的水膜。从尾部烟道出来的含尘烟气以一定的速度从麻石除尘器的底部切向进入，做旋转运动并螺旋上升，烟尘粒子由于受到离心力的作用被甩到筒内壁的水膜上并被水膜粘附，而随水膜流到除尘器底部的锥形灰斗，经水封和排灰沟冲至沉渣池，净化后的烟气从顶部进入附筒，而被引风机

收稿日期: 2005-03-01

鄢晓忠(1963-)，男，高级工程师。能源与动力工程学院，410077 抽出。因此，麻石内筒内烟气流运动可分解为竖直上升和绕筒中心旋转的两个运动，用矢量式表示为：

旋

升

V

V

V

K

K

K

+

=，其中旋转运动的强弱对除尘脱水起着重要作用。所以形成完整水膜加强吸附作用和改善旋转分运动是提高除尘效率和有效防止烟气带水的有效办法。对于外水槽微压式供水方式的麻石水膜除尘器（见图1），是靠外水槽内的微压△p=γ水（H1-H2）在内筒内壁形成水膜，只要维持恒定的水位（H1不变），形成水膜的微压△p就是一个恒定值，从而形成稳定的水膜。同时，外水槽的水位实际上对制水槽（出水器）也起水封作用，H1为水封高度，为防止外水槽内的存水被抽空，P1=γ水H1应大于引风机的全压头300～500 Pa。水封高度H1可借助于水槽内的溢水漏斗维持。出水口高度H3有控制水膜厚度的作用。因此，在除尘器设计时，一般对H1、H2、H3有一定的要求。

图1 除尘器制水槽结构图

1.给水管

2.外水槽

3.溢水管

4.麻石

5.挡水檐

6.麻石筒

2 除尘器存在问题的原因分析

烟气带水及除尘效率较低是麻石水膜除尘器较普遍存

在的问题，原因是多方面的。如：运行操作不当、水膜形成

第4期鄢晓忠等：麻石水膜除尘器烟气带水原因分析及技术改造 33

不良、溢流槽及底部排灰水口水密封不严、锅炉超负荷运行、除尘器设计存在一定的问题等。针对本锅炉的麻石除尘器，通过对其结构、运行实际情况分析，主要存在除尘器制水槽结构不合理、入口烟气卷吸上方水帘、筒内负压较大溢流槽被抽干及密封不严等方面的问题，因此，主要结合以上几方面问题加以分析。

2.1 制水槽被抽干带水

锅炉在实际运行过程中，燃料以燃煤为主，同时掺烧了部分高炉煤气。由于掺烧的高炉煤气发热量低（仅 3 500 kJ/Nm3左右），而且含有较大比例的不可燃气体。因此，锅炉在同样出力下产生的烟气量较纯烧煤时增大了15%左右。锅炉的烟气量增大，使各部分阻力也增大，特别是锅炉尾部烟道部分的阻力增大了，引风机负担加重，引风机常常处于高负荷下运行，使麻石除尘器筒体内部的负压相对增大，这样往往就会出现制水槽内的水被抽干，导致水封不起作用，一方面，空气与水呈水雾进入麻石筒内被烟气卷走；另一方面，麻石筒内壁无法形成正常水膜，使烟气带水。除尘器效率降低。

根据制水槽结构，通过分析，在制水槽的水流通道内，将之沿圆周方向假想成由若干具有虹吸管结构特点的管道并联所组成，随着内筒内负压增加，达到γ水H4＜P内，就会出现虹吸现象，水膜内的水被抽干，即出现虹吸抽干现象。而且，随着外槽不断进水，导致空气与水同时不断进入筒内，使烟气带水和除尘器效率降低。

2.2 内筒不能形成正常水膜，出现烟气悬滴带水

当挡水檐与内壁距离H5较大或挡水檐较长部位不在紧靠内筒壁一侧，而在远离内筒壁方向，会使水从筒内上部挡水檐处直接落下，而不沿除尘器内筒壁下流形成水膜，即出现悬滴（或悬流）现象，螺旋上升的烟气流卷起悬滴（悬流）途中的水滴，使水滴随烟气一起带走，即悬滴（悬流）烟气带水现象。从而使烟气带水和除尘效率降低。

2.3 入口烟气卷吸上方水帘而带水

由于除尘器原设计在烟气入口上部没有挡水沟，自制水槽向下流的水膜在烟气入口上缘筒体处形成一道“水帘”，没有经过遮挡直接进入下面的烟气，当烟气以一定的速度切向进入除尘器内筒时，旋转的烟气卷吸水帘的水，并带之上升，从而带出除尘器，使烟气带水。

2.4 漏风使烟气带水

筒体漏风，不仅增加引风机工作负荷，耗电量大，而且直接破坏除尘器内的气流工况。其标志旋流动力工况的方程式为：W g R n=C

式中W g——筒内某一点的切向速度，m/s；

R n——以筒体轴心为极心的极径，m；

C——常数；

n——气流的运动流态指数。

运动流态指数变化范围应在0.5～0.9，即在准自由涡流范围。空气动力场组织完善与否，对除尘效率及烟气带水影响很大。漏风位置不同，对烟气带水影响程度也不同，如靠近下灰管处漏风，会增加中心气流上升速度，减少切向气流速度，影响除尘效果，飞溅小水滴得不到分离，而增加烟气带水量。漏风位置越靠近溢流槽或下灰管处，对烟气带水影响越大。

3 改造措施

3.1 制水槽改造

针对制水槽被抽干使烟气带水的问题，在改造设计中，考虑到挡水槽高度的影响较大，为此，要求H4值设计合理，所以按γ水H4必须大于筒内最大负压P0max为原则进行设计，在具体设计计算时，按γ水H4=引风机全压+（300～500 Pa）取值，而不采用H1或H2作为主要控制参数。由于这种设计，水量不再由H3值大小来控制，而是由外槽进水量来控制，由内外压力与流程阻力平衡来起作用，外槽不会出现抽干现象，对H3要求也低得多，只要不是太小就行，即使在H3=10 mm都可以。在本厂第一台除尘器按此设计改造后，经过一段时间的运行，改造很成功。以后又逐台按保证H4值改造了所有除尘器制水槽，目前几台水膜除尘器运行情况良好。

(a) (b)

图2 改造后的除尘器制水槽

针对悬滴（悬流）带水现象，在改造中，对除尘器制水槽部位的麻石内壁圆柱筒体，采用了倒锥体形式的结构，见图2a，运行中利用其结构特点使悬滴（悬流）水珠（水流）在下降不大的高度时，即可达到麻石筒的锥体内壁上，而不至于使水流由中部直接落下，能够充分保证水膜的形成。本厂按此种结构型式先后改造了4台麻石水膜除尘器，从两年多的运行情况看，状况良好，效果也很不错。只是要想达到预期效果，必须要保证麻石件加工及安装等方面的精度，否则效果不是很理想。这样就增加了施工的难度。因此，经过充分分析和论证，针对麻石件加工及安装方面的精度难以保证的困难，以及在运行中出现的江河水质变差，水中杂物、泥砂含量过多，通道内易形成泥绒，使制水槽水流通道缝隙容易堵塞，无法短时间进行清理，必须停炉对除尘器制水槽解体才能解决的现象，在图2a的基础上作了改进，采用了组合制水槽改造方案，即由金属加工件与麻石件相组合而成的制水槽，见图2b，1、2号部件为耐腐蚀的金属，下部锥体仍为麻石筒体，在实施中对于确保下部麻石筒体的圆度、锥度及其直径并不难，对于金属件利用耐腐蚀的合金钢材料采用机械加工方式加工好，再在现场安装组合，很容易做到。安装组合时，将件2利用螺栓固定在件1上。件2可拆卸提起，以处理制水槽中麻石缝隙及水流通道内杂物。工厂于2001年前后将全部除尘器均按此方案进行了改造，经过3年多的运行应用还没有出现问题，效果良好。

3.2 除尘器烟气入口处上方加装挡水槽 （下转第35页）