除尘器的性能及应用

除尘器的性能及应用

作者：刘慧明

来源：《硅谷》2010年第11期

摘要: 近年来,随着经济的迅速发展,以原煤为燃料的锅炉增加很多,燃煤锅炉排放的大气污染物对周围环境造成很大危害,然而减少或降低燃煤锅炉排放污染物的主要途径是与锅炉相配套的各类消烟除尘器。具体谈下除尘器的各项性能。

关键词: 除尘器;原理;分类

中图分类号:TK284 文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0610172-01

1 除尘器的原理

除尘器的除尘机理很简单,它与口罩的除尘机理一样,是通过滤材料对烟气中飞灰颗粒的机械拦截来实现的。但除此之外,先收到的飞灰颗粒在滤料表面还形成了一层稳定的稠密的灰层(一般称为滤饼或滤床),它又起到了很好的过滤作用,特别是用编制布做滤袋的除尘器,这层滤床起到了主要的过滤作用。过滤元件,过滤元件可以由棉毛纤维、玻璃纤维或各种化学纤维经过纺织(或针刺)成滤料,再缝制成垂直悬挂的滤袋,不同场合要选用不同的滤料。在滤袋上收集到的粉尘通过周期性的机械抖动、过滤后的烟气反吹或压缩空气的脉冲反吹等途径使布袋变形而将灰清除。

烟气能够通过滤袋和滤料表面所形成的滤饼(滤床)是依靠滤层两边的压差这个压差通常称为管板压差d.p.(有时也称为滤床压差)。飞灰收集中,一个特殊的参数是过滤烟速——每分种每平方米的滤布所过滤的气量。滤床的压差d.p.是与烟速呈线性比例关系,因此也与烟气流量呈线性比例关系。这个固定的比例关系系数通常称为滤阻。按此定义,滤阻与烟气流量无关,有点类似于电阻的概念。我们把平均的过滤速度表示为,气布比——它是烟气量与整个过滤面积之比(单位用m3/m2/min表示)。这个参数在布袋除尘器的选择和设计中是一项非常重要的技术指标。

布袋除尘器其余的压力损失是由布袋除尘器进口法兰之间的烟道和挡板门所产生的。这个压降的大小与烟气的流速的平方成正比关系,因此整个布袋除尘器的压降Δp.与烟气量是二次方的关系。

Δp total=K1Q1+K2Q2

K1=Kdrag/A(Kdrag=滤阻,A=过滤的表面积)

K2=烟气道和挡板门的压损系数

Q=烟气量

注:在设计最大的过滤压降是选择锅炉吸风机容量的约束条件。

2 除尘器的分类

除尘器最主要分为重力除尘、惯性除尘、旋风分离器,以下谈谈各类除尘器:

1)旋风分离器。工作原理:旋风除尘器的工作原理,含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间,形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁,并随外旋流转到除尘器下部,由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。

应用范围及特点:旋风除尘器适用于净化大于5～10微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较低(80～160毫米水柱)的净化设备,旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。

2)重力除尘。利用粉尘与气体的比重不同的原理,使扬尘靠本身的重力(重力)从气体中自然沉降下来的净化设备,通常称为沉降室或降生室。它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备,只能用于粗净化。重力降尘室的工作原理:含尘气体从一侧以水平方向的均匀速度V进入沉降室,尘粒以沉降速度V沉下降,运行t时间后,使尘粒沉降于室底。净化后的气体,从另一侧出口排出。

3)惯性除尘。惯性除尘器也叫惰性除尘器。它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同,将粉尘从气体中分离出来。一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物,使气流的方向急剧改变。此时粉尘由于惯性力比气体大得多,尘粒便脱离气流而被分离出来,得到净化的气体在急剧改变方向后排出。

这种除尘器结构简单,阻力较小(10-80毫米水柱),净化效率较低(40-80%),多用于多段净化时的第一段,净化中的浓缩设备或与其它净化设备配合使用。

惯性除尘器以百叶式的最常用。它适用于净化含有非粘性、非纤维性粉尘的空气,通常与其它种除尘器联合使用组成机组。

近年来,随着经济的迅速发展,以原煤为燃料的锅炉增加很多,燃煤锅炉排放的大气污染物对周围环境造成很大危害,然而减少或降低燃煤锅炉排放污染物的主要途径是与锅炉相配套的各类消烟除尘器,而除尘器的性能和效率是决定一台锅炉对周围环境造成危害程度的关键所在。除尘器可分为两大类:①干式除尘器:包括重力沉降室、惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、

旋风除尘器。②湿式除尘器:包括又喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前常见的运用最多的是旋风分离器、静电除尘器与布袋除尘器。

3 如何选择除尘器

3.1 按处理气体量选型。处理气体量的多少是决定除尘器大小类型的决定性因素,对大气量,一定要选能处理大气量的除尘器,如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的;对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器最经济、最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。

由于除尘器进入实际运行后。受操作和环境条件影响有时是不易预计的,因此,在决定设备的容量时,需保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。

3.2 按粉尘的分散度和密度选型。粉尘分散度对除尘器的性能影响很大,而粉尘的分散度相同,由于操作条件不同也有差异。因此,在选择除尘器的型式时,首要的是确切掌握粉尘的分散度,如粒径多在10υm以上时可选旋风除尘器。在粒径多为数微米以下,则应选用静电除尘器、袋式除尘器,而具体选择,可以根据分散度和其他要求,参考常用除尘器类型与性能表进行初步选择;然后再依照其他条件和介绍的除尘器种类和性能确定。

粉尘密度对除尘器的除尘性能影响也很大。这种影响表现最为明显的是重力、惯性力和离心力除尘器。所有除尘器的一个共同点是堆积密度越小,尘粒分离捕集就越困难,粉尘的二次飞扬越严重,所以在操作上与设备结构上应采取特别措施。

3.3 按气体含尘浓度选型。对章力、惯性和旋风除尘器。一般说来,进口含尘浓度越大,除尘效率越高,可是这样又会增加出口含尘浓度,所以不能仅从除尘效率高就笼统地认为粉尘处理效果好,对文氏洗管除尘器、喷射洗涤器等湿式除尘器,以初始含尘浓度在10g/m以下为宜;对袋式除尘器,含尘浓度愈低,除中性能愈好,在较高初始浓度时。进行连续清灰,压力损失和排放浓度也能满足环保要求。电除尘器初始浓度在30g/m3以下,不加预除出尘器可以使用。

3.4 粉尘黏附性对选型的影响。粉尘和壁面的黏附机理与粉尘的比表面积和含湿量关系很大。粉尘粒径d越小,比表面积越大含水量越多,其黏附性也越大。

在旋风除尘器中,粉尘因离心力黏附于壁面上,有发生堵塞的危险;而对袋式除尘器黏附的粉尘容易使过滤袋的孔道堵塞,对电除尘器则易使放电极和集尘极积尘。

3.5 尘比电阻对选型的影响。电除尘器的粉尘比电阻应该在104～10nΩ·cm范围之内。粉尘的比电阻随含尘气体的温度、湿度不同有很大变化,对同种粉尘,在100～200℃之间比电阻值最大;如果含尘气体加硫调质则比电阻降低。因此,在选用电除尘器时,需事先掌握粉尘的比电阻,充分考虑含尘气体温度的选择和含尘气体性质的调整。