湿式除尘器原理及用水选择

任意形状与任何密度的固体粉尘或液滴，大小在10-3～103μm之间，与气体介质一起所组成的气态分散体系称为气溶胶(俗称含尘气体)。将气溶胶中的粒子从气体介质中分离出来并加以捕集的装置统称为除尘器。

除尘器有多种类型，按作用于除尘器的外力或作用机理，除尘器可分为：

(1)机械式除尘器，利用重力或惯性力清除烟气中的灰尘。

(2)电除尘器，利用静电力清除烟气中的灰尘。

(3)过滤式除尘器，利用阻力和附着力清除烟气中的灰尘。

(4)湿式除尘器，利用水力清除烟气中的灰尘。

1.湿式除尘器的种类

湿式除尘器是通过由水形成的液网、液膜、液滴与含尘气体接触将尘粒捕集，并使之和气体分离的一类烟尘净化装置。湿式除尘器具有除尘、洗涤气体污染物的功效。它可以有效地将直径为0.1～20μm的液态或固态粒子从气流中除去，同时，也具有部分脱除某些气态污染物(如SO2)的能力。

20世纪七八十年代以前，湿式除尘器是我国火电厂应用最普遍的除尘设备，发挥了卓有成效的控制大气污染物的功能。根据湿式除尘器的净化机理，可将其分为7类：重力喷雾洗涤器、离心洗涤器、自激喷雾洗涤器、板式洗涤器、填料洗涤器、文丘里洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器。其中，火电厂使用的湿式除尘器主要有喷淋塔、旋风水膜除尘器、斜棒栅除尘器和文丘里除尘器。

(1)喷淋塔。喷淋塔是一种结构最简单的湿式除尘器，通过布置在塔顶的喷嘴喷射大量液滴，洗涤含尘烟气。塔体可以设计成圆截面的也可以设计成方截面的，液滴的喷洒尽量覆盖整个塔截面。烟气可以自下而上导入，也可以自上而下导入，还可以横向流过，分别称为逆流式喷淋塔、顺流式喷淋塔和错流式喷淋塔。图2-11是一个逆流式喷淋塔的原理结构。

这种除尘器具有结构简单、造价低、占地面积小，操作及维修方便和净化效率高等优点，能够处理高温、高湿的气流，喷淋塔阻力小、不易堵塞、运行可靠，效率可达90%。但用水量较大、对细粉尘的处理能力较差。另外，易发生设备和管道的腐蚀，并存在污水和污泥的处理等问题。

(2)旋风水膜除尘器。旋风水膜除尘器由筒体、供水装置、排灰装置及进出口烟道等组成，如图2-12所示。其进口在塔筒体下方，含尘气流沿切向进入除尘器筒体，形成螺旋状旋转上升气流，烟气中的尘粒在离心力的作用下被甩向筒壁，被筒体内壁向下流动的水膜所捕集，随水流入锥形灰斗。

图2-11　逆流式喷淋塔

图2-12　旋风水膜除尘器

水膜除尘器塔体用麻石砌成，抗腐蚀性好，耐磨；对炉型的适用性强，造价低，效率可达到90%以上。缺点是环形喷嘴易堵塞，耗水量大。另外，由于麻石不宜急冷急热，所以要求运行温度须保持在20～100℃之间。

(3)斜棒栅除尘器。斜棒式除尘器是洗涤栅除尘器的发展。它的斜棒以40～45°倾斜布置在除尘器进口烟道内，如图

2-13所示。当烟速小于10m/s时，斜棒栅上可建立稳定的水膜层。机组负荷变化对除尘性能的影响较小，烟气压降小。

20世纪90年代对斜棒栅除尘器的改进提高了水膜的稳定性，解决了黏灰、堵灰等问题，使这种除尘器的性能有了显著的提高，效率达到92%以上。

图2-13　斜棒栅除尘器(www.xing528.com)

1—斜棒；2—雾化喷嘴；3—导灰板；4—冲灰水管；5—窥视孔；6—喷管；7—套管；8—矾土水泥砂浆；9—稳压水箱；10—支撑板

(4)文丘里除尘器。文丘里除尘器是曾被火电厂最广泛应用的一种湿式除尘器。这种除尘器由文丘里管和分离器组成，如图2-14所示。在文丘里管的喉部喷进去的水在气流加速的作用下，雾化成很细的雾滴，被湿润的尘粒产生凝并作用，进入扩散段后，随着流速的降低，凝并作用进一步加强，形成较大粒径的含尘液滴。分离器实际上就是一个水膜除尘器，大粒径的含尘液滴在离心力的作用下甩向筒壁，被水膜捕集。

文丘里除尘器具有效率高、体积小、投资省等优点，文丘里式除尘器对烟速变化特别敏感。流体在文丘里管喉部速度的对除尘效率影响明显，当机组负荷电由100%降到75%时，固定截面的文丘里管喉部流速降低约25%，效率将下降约4个百分点。负荷越低，效率下降幅度越大。实际使用中，除尘效率参差不齐，在92%～96%之间；另外，系统漏风或机组运行工况不佳，造成相当大的烟气压降。国外市场上可调喉部截面的文丘里管结构，通过调节装置，维持最佳的压降范围。图2-15为AirPol的可调节型文丘里管装置。

图2-14　文丘里除尘器

图2-15　可调截面的文丘里管装置

2.湿式除尘器的耗水量

湿式除尘器的耗水量应根据锅炉的烟气量计算确定。表2-12列出了旋风水膜除尘器、斜棒栅除尘器、文丘里除尘器的每标立方米烟气的水量消耗参考值。

表2-12　湿式除尘器耗水率一览表

从表中可以看出，耗水率最大的是斜棒栅除尘器，而文丘里除尘器的除尘效率和耗水率之比最佳。

3.湿式除尘器的用水水质与处理

湿式除尘器用水一般宜采用清洁水。当水中悬浮物较多时，应经过滤器过滤后使用。过滤器的选择原则为：

(1)当水中含砂量较大时，可采用砾石过滤器(砾石过滤器应设1台备用)。

(2)当水中含杂质或悬浮物较多时，可采用旋转滤网式过滤器。

也有的电厂为节约用水，将某些废水回收再用于湿式除尘器，当利用废水时，应根据本厂的水平衡规划以及除尘设备的类型、建材、灰的性质进行选择。

4.湿式除尘器用水点处的供水压力

湿式除尘器在不同用水点的供水压力宜为：

(1)喷嘴(包括文丘里喷嘴、格栅喷嘴)供水压力为150～300kPa。

(2)捕滴器供水压力：溢流槽处为50～150kPa；环形喷嘴处为10～20k Pa。