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湿式脱硫除尘器

湿式脱硫除尘器的压力损失为0.2~1.5kpa,对10µm以上的粉尘的净化效率可达90%~95%。高效的压力损失为2.5~9.0KPa,净化效率可达99.5%。

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湿式脱硫除尘器

湿式除尘器的类型及结构
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。
1.湿式除尘器的分类
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。
2.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
图5-5-1是水浴除尘器的示意图,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。

图5-5-1水浴除尘器原理图


(2)冲激式除尘器
图5-5-2是冲激式除尘器的示意图,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。

图5-5-2冲激式除尘器
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。
3.卧式旋风水膜除尘器
图5-5-3是卧式旋风水膜除尘器的示意图,它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。

图5-5-3卧式旋风水膜除尘器
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。

图5-5-4立式旋风水膜除尘器
4.立式旋风水膜除尘器
图5-5-4是立式旋风水膜除尘器示意图。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,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SO2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/m3,阻力约为400~700Pa,其除尘效率低于通常的立式水膜除尘器。
5.文氏管除尘器
典型的文氏管除尘器如图5-5-5所示。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。

图5-5-5文丘管除尘器
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zui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。zui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/m3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/m3。
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zui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zui高可达1600~1700℃,含尘浓度为25~60g/m3,粒径大部分在1μm以下。
6.湿式除尘器的脱水装置
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。各种脱水器所能脱除的液滴大小、脱水效率和阻力在表5-5-1列出。
表5-5-1各种脱水器的性能

型式

液滴大小(μm)

脱水效率(%)

阻力(Pa)

惯    性

重    力

丝    网

旋    风

150

100

10

5

20

96

99

99

50

99

9~17

150

200

800~1500

 

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。

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