近年來,隨著經濟的迅速發展,以原煤為燃料的鍋爐增加很多,燃煤鍋爐排放的大氣污染物對周圍環境造成很大危害,然而減少或降低燃煤鍋爐排放污染物的主要途徑是與鍋爐相配套的各類消煙除塵器,而除塵器的性能和效率是決定一臺鍋爐對周圍環境造成危害程度的關鍵所在。

除塵器可分為兩大類:①干式除塵器:慣性除塵器、電除塵器、布袋除塵器、旋風除塵器。②濕式除塵器:包括又噴淋塔、沖擊式除塵器、文丘里洗滌劑、泡沫除塵器和水膜除塵器等。目前常見的運用最多的是旋風分離器、靜電除塵器與布袋除塵器。

一、干式除塵器
  干式除塵器不需要用水作為除塵介質,占所有除塵系統的90%以上。干式除塵器特點:使用范圍廣,大多數除塵對象都可以使用干式除塵器,特別是對于大型集中除塵系統而言;粉塵排出的狀態為干粉狀,有利于集中處理和綜合利用。其缺點是:不能去除氣體中的有毒、有害成分;處理不當時容易造成二次揚塵。需要注意的是:處理相對濕度高的含塵氣體或高溫氣體時,需采取防結露撒旦施,否則易產生粉塵黏結、堵塞管道的現象。濕式除塵器,用水作為凈化介質。

1. 重力除塵器
  重力除塵器除塵原理是突然降低氣流流速和改變流向,較大顆粒的灰塵在重力和慣性力作用下,與氣分離,沉降到除塵器錐底部分。屬于粗除塵。重力除塵器上部設遮斷閥,電動卷揚開啟,重力除塵器下部設排灰裝置。重力除塵器是借助于粉塵的重力沉降,將粉塵從氣體中分離出來的設備。粉塵靠重力沉降的過程是煙氣從水平方向進入重力沉降設備,在重力的作用下,粉塵粒子逐漸沉降下來,而氣體沿水平方向繼續前進,從而達到除塵的目的。


原理:利用粉塵與氣體的比重不同的原理,使揚塵靠本身的重力從氣體中自然沉降下來的凈化設備,通常稱為沉降室。它是一種結構簡單、體積大、阻力小、易維護、效率低的比較原始的凈化設備,只能用于粗凈化。重力降塵室的工作流程:含塵氣體從一側以水平方向的均勻速度V進入沉降室,塵粒以沉降速度V0獨立沉降,運行t時間后,使塵粒沉降于室底。凈化后的氣體,從另一側出口排出。

2. 慣性除塵器


慣性除塵器也叫惰性除塵器。是使含塵氣體與擋板撞擊或者急劇改變氣流方向,利用慣性力分離并捕集粉塵的除塵設備。慣性除塵器亦稱惰性除塵器。由于運動氣流中塵粒與氣體具有不同的慣性力,含塵氣體急轉彎或者與某種障礙物碰撞時,塵粒的運動軌跡將分離出來使氣體得以凈化的設備稱為慣性除塵器或惰性除塵器。

慣性除塵器分為碰撞式和回轉式兩種。前者是沿氣流方向裝設一道或多道擋板,含塵氣體碰撞到擋板上使塵粒從氣體中分離出來。顯然,氣體在撞到擋板之前速度越高,碰撞后越低,則攜帶的粉塵越少,除塵效率越高。后者是使含塵氣體多次改變方向,在轉向過程中把粉塵分離出來。氣體轉向的曲率半徑越小。轉向速度越多,則除塵效率越高。

工作原理利用粉塵與氣體在運動中慣性力的不同,將粉塵從氣體中分離出來。一般都是在含塵氣流的前方設置某種形式的障礙物,使氣流的方向急劇改變。此時粉塵由于慣性力比氣體大得多,塵粒便脫離氣流而被分離出來,得到凈化的氣體在急劇改變方向后排出。

這種設備結構簡單,阻力較小,但除塵效率不高,這一類設備適用于大顆粒(20μm以上)的干性顆粒。

  類型  

(1)碰撞式


碰撞式慣性除塵器的特點是:用一個或幾個擋板阻擋氣流直線前進,在氣流快速轉向時,粉塵顆粒在慣性力作用下從氣流中分離出來;碰撞式慣性除塵器對氣流的阻力較小,但除塵效率也較低;與重力除塵器不同,碰撞式慣性除塵器要求較高的氣流速度,約18~20m/s,氣流基本上處于紊流狀態。

(2)回流式



回流式慣性除塵器的特點是:把進氣流用擋板分割成小股氣流。為了使任意一股氣流都有相同的較小回轉半徑和較大回轉角,可以采用各種百葉擋板結構。

百葉擋板能提高氣流急劇轉折前的速度,有效地提高分離效率。但速度不宜過高,否則會引起已捕集的顆粒粉塵的二次飛揚,所以一般都選用12-15m/s的氣流速度。

百葉擋板的尺寸對分離效率也有一定影響,一般選用的擋板長度(沿氣流方向)為20mm左右;擋板之間的距離約為3~6mm;擋板的安裝斜角(與鉛垂線夾角)為30°左右,使氣流回轉角為150°左右。

(3)鐘罩式

鐘罩式慣性除塵器結構簡單,阻力小,不需要引風機,并可直接安裝在排氣筒或風管上。但這種除塵器的除塵效率較底,一般僅為50%左右。

鐘罩式除塵器主要是利用碰撞和氣流急速轉向,使部分塵粒產生重力沉降原理設計的。當含塵煙氣由長煙管進入大截面的沉降室前,由于錐形隔煙罩的阻擋而急速改變流向,同時因為截面擴大煙氣流速銳減,從而有部分煙塵受重力作用而沉降分離出來。分離出來的塵粒由沉降室下部排灰口排出。凈化后的煙氣由沉降室上部的煙管排入大氣。

(4)百葉沉降式


百葉沉降式除塵器適用于小型立式鍋爐,可直接安裝在鋼板卷制的煙囪上,對于粗大塵粒其除塵效率一般可達60%左右。百葉窗式慣性除塵器由百葉窗式攔灰柵和旋風除塵器組成,其中的百葉窗式攔灰柵主要濃縮粉塵顆粒的作用,有圓錐形和“V”形兩種形式。百葉窗式慣性除塵器也是利用氣流突然改變方向,使顆粒粉塵在慣性力作用下與氣體分離。當含塵氣體進入百葉窗式攔灰欄1后,絕大部分氣體通過攔灰柵葉片間的縫隙進入管道,并排入大氣。這部分氣體因突然改變方向,而與顆粒粉塵分離,得到了凈化。顆粒粉塵由于慣性作用仍按原方向向前移動。繞過攔灰柵得到凈化的氣體一般占總氣體量的90%,另含有濃縮了顆粒粉塵的10%氣體進入粗粒去除室3,依靠慣性作用去除,然后再進入旋風除塵器與去除細微的粉塵(如果排氣量不大或排塵濃度不高,也可以取消粗粒去除室,使氣體直接進入旋風除塵器除塵)被處理的10%氣體可通過風機2使其回到攔灰柵內,也可直接排入大氣。

3.旋風分離器


工作原理:旋風除塵器的工作原理如下圖所示,含塵氣體從入口導入除塵器的外殼和排氣管之間,形成旋轉向下的外旋流。懸浮于外旋流的粉塵在離心力的作用下移向器壁,并隨外旋流轉到除塵器下部,由排塵孔排出。凈化后的氣體形成上升的內旋流并經過排氣管排出。

應用范圍及特點:旋風除塵器適用于凈化大于5~10微米的非粘性、非纖維的干燥粉塵。它是一種結構簡單、操作方便、耐高溫、設備費用和阻力較低(80~160毫米水柱)的凈化設備,旋風除塵器在凈化設備中應用得最為廣泛。

4. 布袋除塵器


工作原理:

(1)重力沉降作用——含塵氣體進入布袋除塵器時,顆粒大、比重大的粉塵,在重力作用下沉降下來,這和沉降室的作用完全相同。

(2)篩濾作用——當粉塵的顆粒直徑較濾料的纖維間的空隙或濾料上粉塵間的間隙大時,粉塵在氣流通過時即被阻留下來,此即稱為篩濾作用。當濾料上積存粉塵增多時,這種作用就比較顯著起來。

(3)慣性力作用——氣流通過濾料時,可繞纖維而過,而較大的粉塵顆粒zai慣性力的作用下,仍按原方向運動,遂與濾料相撞而被捕獲。

(4)熱運動作用——質輕體小的粉塵(1微米以下),隨氣流運動,非常接近于氣流流線,能繞過纖維。但它們在受到作熱運動(即布朗運動)的氣體分子的碰撞之后,便改變原來的運動方向,這就增加了粉塵與纖維的接觸機會,使粉塵能夠被捕獲。當濾料纖維直徑越細,空隙率越小、其捕獲率就越高,所以越有利于除塵。


袋式除塵器很久以前就已廣泛應用于各個工業部門中,用以捕集非粘結非纖維性的工業粉塵和揮發物,捕獲粉塵微粒可達0.1微米。但是,當用它處理含有水蒸汽的氣體時,應避免出現結露問題。袋式除塵器具有很高的凈化效率,就是捕集細微的粉塵效率也可達99%以上,而且其效率比高。

5. 靜電除塵器


靜電除塵器的工作原理:含有粉塵顆粒的氣體,在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽極板之間所形成的高壓電場通過時,由于陰極發生電暈放電、氣體被電離,此時,帶負電的氣體離子,在電場力的作用下,向陽板運動,在運動中與粉塵顆粒相碰,則使塵粒荷以負電,荷電后的塵粒在電場力的作用下,亦向陽極運動,到達陽極后,放出所帶的電子,塵粒則沉積于陽極板上,而得到凈化的氣體排出防塵器外。

運用范圍水泥、化肥、等行業各種磨機,破碎點下料口,包裝機及烘干機和各種相相似的分散源處置。

6、防爆除塵器


由于鋁粉爆炸性粉塵在一定的濃度下,在遇到火花或靜電的狀況下很有可能發作爆炸或熄滅。

由于鋁粉爆炸,最關鍵的要素是鋁粉濃度,控制鋁粉爆炸最有效的方法,就是控制鋁粉的濃度。而該設備控制鋁粉濃度的工具是除塵器,只需拋丸機除塵器的工作狀態良好,除塵效果好,整個拋丸清算機設備的鋁粉濃度就不會升高。因而保證除塵用具良好的除塵效果,是該設備能否正常運轉的關鍵。除塵效果的優劣主要取決于過濾資料,當過濾資料梗塞時除塵效果就會大大降低。當過濾資料的通風及過濾狀況良好時,除塵器的靜壓室和動壓室的壓差會穩定在一個固定的范圍內,因而控制除塵器的壓差是控制除塵器工作狀態的最有效的方法。基于此點,迪砂公司創造了防爆的除塵器,主要做法是將壓差控制儀,裝置在拋丸清算機除塵器左近沒有震動的中央,當拋丸機除塵器工作一段時間梗塞時,該儀器所檢測的壓差值就會發作變化,當檢測值超出設定上下限時,壓差控制儀就會控制除塵器的濾袋的清潔機構工作,如震打或反吹機構將除塵器濾材外表的灰塵去除,以保證除塵用具有良好的工作狀態。當自動清潔仍不能滿足請求時,壓差控制儀會控制報警器報警,并控制設備自動關閉,以防不測。

7、電除塵器


電除塵器樹立在電除塵器和塵源控制辦法的根底之上,是處理小分散揚塵點除塵的新途徑。它應用消費設備的排風管或密閉罩作為極板,在罩或管內安設放電極,接上高壓電源而構成電場。含塵氣體經過電場時,粉塵在電場力作用下匯集在罩或管壁上,凈化后的氣體經過排風管排出。清灰靠人工振打或自重零落。特別適合于破碎、篩分車間和燒結輸料皮帶等分散揚塵點以及礦井巷道、小型鍋爐的煙塵凈化。簡易式電除塵器雖然方式較多,但歸結起來有罩式、管式和敞開式三種。


電除塵器除塵過程

根據目前國內常見的電除塵器型式可概略地分為以下幾類:按氣流方向分為立式和臥式,按沉淀極極型式分為板式和管式,按沉淀極板上粉塵的清除方法分為干式濕式等。


二、濕式除塵器

除塵器的種類繁多,結構形式不同,除塵效果不一。濕式除塵器俗稱“水除塵器”,它是使含塵氣體與液體(一般為水)密切接觸,利用水滴和顆粒的慣性碰撞及其他作用捕集顆粒或使顆粒增大的裝置。其主要除塵工作原理是:在除塵器中氣體與液體的接觸方式有兩種,與預先分散(霧化或水膜)的液體(一般為水)接觸,或是氣體沖擊(液體)層時鼓泡,以形成細小水滴或水磨。對于1μm以上塵粒而言,塵粒與水滴碰撞效率取決于粒子的慣性。當氣體與水滴有相對運動時,由于水滴的環繞氣膜作用,當氣體接近水滴時,氣體流線將繞過水滴而改變流向,運動軌跡由直線變為曲線,而粒徑大和密度大的塵粒則力圖保持原來的流線而與水滴相撞,塵粒與水滴相碰狀接觸后凝聚為大顆粒,并被水流帶走,顯然,與含塵氣體的接觸面積越多(水滴直徑越小,水滴越多),碰撞凝集效率越高;當塵粒的密度、粒徑以及相對速度越大,碰撞凝集效率越高;氣體的黏性、水滴直徑以及水的表面張力越大,碰撞凝集效果越底;當氣體中含有冷凝性物質(主要是水分)時,由于含塵氣體經過洗滌后可能達到露點以下,使冷凝物質以塵粒為核心凝結,并覆蓋于其表面上。當處理高溫氣體(尤其是含疏水性粉塵)時,可預先加濕含塵氣體或噴入蒸汽,提高凈化效率。

1、噴淋塔洗滌器


在逆流式噴霧塔中,含塵氣體向上運動,液滴由噴嘴噴出向下運動。因液滴和顆粒之間的慣性碰撞、攔截和凝聚等作用,使較大的的粒子被液滴捕集。噴霧塔具有結構簡單、壓力損失小、操作穩定等特點,經常與高效洗滌器聯用捕集粒徑較大的顆粒。

2、文丘里洗滌器


主要由文丘里管(有收縮管、喉管和擴大管三部分)和旋風分離器組成。工作原理:含灰塵的氣體進入收縮管,流速沿管逐漸增大。水或其他液體由喉管處噴入,被高速氣流所撞擊而霧化。氣體中的塵粒與液滴接觸而被潤滑。進入擴大管后,流速逐漸減小,塵粒互相粘合,使顆粒增大而易除去。最后進入旋風分離器,由于離心力的作用,水與潤滑的塵粒被拋至分離器的內壁上并向下流出器外,凈制后的氣體則由分離器的中央管排出。其優點是結構簡單,除塵效率高。缺點是阻力大,不能用于凈制不容許與液體接觸的氣體。除除塵外,還有降溫作用。

3、沖擊式除塵器


沖擊式水浴除塵器用于工業廢氣中那些濕度大、排放量大,含塵量大的氣體有良好的凈化除塵。特別適用于于凈化非纖維性、無腐蝕性的、溫度不高于300℃的含塵氣體。在用于具有粘性的生石灰運輸系統中的除塵能獲得很好的效果。從鍋爐里出來的煙氣從收塵器進口進入,并以相當高的速度沖擊水面,其中大部分塵粒由于重量加大或與水黏附后邊留在水中,此階段為沖擊階段,在此階段產生后,水面因氣體的運動而形成一拋物線形的水滴、水霧和泡沫區域,含塵氣體在此區域內又進一步水滴水霧凈化。此為淋水浴階段。又因為進入設備時,煙氣的溫度很高,筒體內在煙氣的沖擊下形成水霧,塵粒在改變方向,向上運動時,又被水霧進一步凈化,此階段為霧化除塵。通過以上三種方式凈化后,干凈的氣體從沖擊式沖擊水浴脫硫除塵器的出口處進入煙囪。

4、水膜除塵器


利用含塵氣體沖擊除塵器內壁或其他特殊構件上用某種方法造成的水膜,使粉塵被水膜捕獲,氣體得到凈化,這類凈化設備叫做水膜除塵器。包括沖擊水膜、惰性(百葉)水膜和離心水膜除塵器等多種。

水膜除塵器工作原理是:含塵氣體由筒體下部順切向引入,旋轉上升,塵粒受離心力作用而被分離,拋向筒體內壁,被筒體內壁流動的水膜層所吸附,隨水流到底部錐體,經排塵口卸出。水膜層的形成是由布置在筒體的上部幾個噴嘴、將水順切向噴至器壁。這樣,在筒體內壁始終覆蓋一層旋轉向下流動的很薄水膜,達到提高除塵效果的目的。這種濕式除塵器結構簡單,金屬耗量小,耗水量小。其缺點是高度較大,布置困難,并且在實際運行中發現有帶水現象。

5、泡沫除塵器


工作原理:含塵氣體由進氣口進入下部筒體,急劇翻轉向上,較大的塵粒由于慣性作用,從氣流中分離出來落入下部錐體。向上運動的氣流與從進水口進入的水,經篩板相碰撞,部分塵粒被水帶走。氣流通過篩板上的小孔時,氣水充分接觸,在篩板上形成沸騰狀的泡沫層,塵粒絕大部分被洗滌。凈化后的氣體經擋水板除去水霧,經排氣口排出。泡沫抑塵與其它濕式抑塵方式相比,用水量可減少50%~80%,抑塵效率比噴霧灑水提高3~5倍。泡沫抑塵具有特點泡沫能夠無空隙地覆蓋塵源,從根本上阻止粉塵向外擴散;液體形成泡沫后,總體積和總表面積大幅度增大,增加了與粉塵的碰撞效率,凈化井下采掘面的工作環境;泡沫的液膜中含有特制的添加劑,能迅速改變粉塵的濕潤性能,增加粉塵被濕潤的速度;泡沫具有很好的粘性,粉塵和泡沫接觸后會迅速被泡沫黏附。抑制掘進機截齒和煤巖作用產生的火花,杜絕由此產生的瓦斯和煤塵爆炸事故。耗水量小,避免了水霧除塵耗水量大而引起的綜掘機沉陷,提高了工作效率。除塵效率高,大力改善了掘進機司機的視線,消除由此帶來的安全隱患,并提高了斷面質量和生產效率。

6. 高溫陶瓷除塵器

對于燃煤聯合循環發電系統(IGCC),發展既能滿足燃氣輪機要求同時又能滿足環境保護要求的高溫燃氣凈化系統是非常重要的,它是燃煤聯合循環發電技術真正商用化的最關鍵技術之一。高溫陶瓷過濾器,目前被普遍認為是最有前途的高溫除塵設備。陶瓷過濾器對高溫燃氣中的粉塵進行過濾于用砂礫層(顆粒層除塵器)或纖維層(布袋除塵器)對氣體凈化都基于同一過濾理論。


陶瓷過濾器的過濾元件目前普遍采用高密度材料,制成的陶瓷過濾元件主要有棒式、管事、交叉流式三種。下圖為一種交叉流式陶瓷過濾器元件,它由薄的多空陶瓷板組成,通過燒結形成帶有通道的肋狀整體。含塵氣體從短通道端進入過濾器,然后在每個通道過濾后進入通道較長的清潔氣體端,清潔氣體通道的一端封死是清潔氣體流入清潔氣體匯集箱,短通道內所捕集的塵粒通過反向脈沖氣流定期清除。


信息來源:化工707