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經(jīng)過(guò)濕法脫硫系統(tǒng)后的煙氣一般都攜帶著細(xì)小的顆粒物,它們主要是粉塵、脫硫漿液以及含有SO3的氣溶膠。如果不處理煙氣中夾帶的這些顆粒物,將會(huì)產(chǎn)生一系列的問(wèn)題。如:表面發(fā)生結(jié)垢,影響換熱效果,嚴(yán)重時(shí)發(fā)生堵塞還會(huì)使增壓風(fēng)機(jī)失速乃至整個(gè)機(jī)組停運(yùn);會(huì)沉積在風(fēng)機(jī)的葉輪以及支撐構(gòu)件上,會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)造成腐蝕;會(huì)堵塞甚至腐蝕后續(xù)的管路。另外如果不處理這些煙氣而直接排向室外,還會(huì)造成大氣污染。因此必須要在脫硫工藝中使用除霧器,脫硫系統(tǒng)連續(xù)可靠的運(yùn)行離不開(kāi)性能良好的除霧器。除霧器一般位于脫硫塔的頂部,起到去除煙氣中夾帶的細(xì)小顆粒物的作用,是煙氣排放前處理的重要工序之一。
設(shè)計(jì)除霧器的原理主要包括以下五種:
(1)重力分離主要是利用氣液的密度差進(jìn)行氣液分離,其中液滴受其自身的重力作用經(jīng)一段時(shí)間后沉降,從而達(dá)到與氣體分離的目的。根據(jù)此原理設(shè)計(jì)了重力沉降分離器,但該沉降器只能除去粒徑相對(duì)較大的水滴,能除去液滴的極限粒徑為100μm。
(2)慣性力分離主要是利用氣流的慣性力達(dá)到除去液滴的目的。一般方法是使煙氣流經(jīng)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的煙道結(jié)構(gòu)從而使其流動(dòng)方向發(fā)生急劇改變,液滴由于其自身質(zhì)量較大,因而液滴的慣性力大、跟隨性差、運(yùn)動(dòng)方向不易改變,更容易撞擊到壁面,而氣流則可以變化流向沿著通道繼續(xù)流動(dòng),從而除去液滴。根據(jù)此原理設(shè)計(jì)了折流板除霧器等。
(3)離心力分離主要是利用氣流的離心力達(dá)到氣液分離的目的。一般方法是使煙氣做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其中因氣體和液滴二者的密度相差較大,因此二者所受離心力大小也相差較大,液滴因受離心力作用較大而被直接甩至壁面,從而達(dá)到氣液分離的效果。由于液滴在隨煙氣做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的離心力是自身重力的數(shù)十倍,因此利用離心力進(jìn)行分離的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于利用重力進(jìn)行分離的效果。旋流板分離器就是根據(jù)此原理設(shè)計(jì)的。
(4)過(guò)濾分離當(dāng)含帶液滴的煙氣通過(guò)帶有濾芯的裝置時(shí),氣流順利通過(guò)而液滴則被濾芯阻截,從而除去小液滴。過(guò)濾裝置的核心構(gòu)件是濾芯,最常用的濾芯為金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)或玻璃纖維結(jié)構(gòu)。只有當(dāng)液滴粒徑大于金屬絲網(wǎng)或玻璃纖維的孔徑時(shí)液滴才會(huì)被阻攔,因此過(guò)濾分離的應(yīng)用具有一定的范圍限制。利用此原理進(jìn)行設(shè)計(jì)了絲網(wǎng)除霧器等。
(5)靜電分離當(dāng)含帶液滴的煙氣流經(jīng)電場(chǎng)內(nèi)時(shí),液滴根據(jù)同性相斥異性相吸的原則在電場(chǎng)力的作用下被吸引至與其極性相反的電極處,經(jīng)一段時(shí)間后小液滴匯聚成較大的液滴,從而液滴和煙氣得以分離。利用該原理設(shè)計(jì)了靜電除霧器等。
當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的除霧器主要有:折流板除霧器、旋流板除霧器、絲網(wǎng)除霧器以及靜電除霧器等,以下對(duì)四類(lèi)除霧器逐一進(jìn)行簡(jiǎn)單概述。
折流板除霧器
折流板除霧器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)及運(yùn)行成本較低且對(duì)粒徑較大的液滴除霧效率較高,因此在工業(yè)上得以普遍應(yīng)用。按照葉片結(jié)構(gòu)可將折流板除霧器分為:三角形、梯形、波形和帶倒鉤波形折流板除霧器四類(lèi),當(dāng)含有液滴的煙氣以某一速度從除霧器入口進(jìn)入經(jīng)特殊優(yōu)化設(shè)計(jì)后的葉片通道后,煙氣的流向會(huì)隨著葉片通道方向的改變而產(chǎn)生強(qiáng)烈變化,其中因液滴與氣體的密度相差較大,因此液滴所受慣性力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體所受慣性力,從而液滴的運(yùn)動(dòng)方向不易發(fā)生偏折,更易于撞擊至壁面進(jìn)而被捕集。液滴撞擊到壁面上后會(huì)因擴(kuò)散作用和自身的重力作用凝聚成較大的水滴,當(dāng)匯聚成的大液滴所受重力大于氣體對(duì)其作用的上升浮力和液滴本身的表面張力之和時(shí),液滴就會(huì)沿著壁面流到排液槽里,而煙氣則順利的從除霧器出口流出,從而達(dá)到氣液分離的目的。在一定的氣速范圍內(nèi),隨著氣速的增加,除霧器的分離效率以及進(jìn)出口壓降值均會(huì)隨之增大。但若氣流速度增加直至超過(guò)某一氣速后,除霧效率不增反降,我們通常稱(chēng)這個(gè)速度為“臨界氣流速度”。煙氣流速超過(guò)臨界氣流速度時(shí),撞擊在壁面上的液滴一方面會(huì)破裂成更加細(xì)小的液滴,另一方面會(huì)使壁面上己形成的液膜發(fā)生撕裂,二者均會(huì)被高速的氣流再次攜帶,從除霧器出口順利逃出,發(fā)生“二次夾帶”現(xiàn)象,除霧效率降低。合理設(shè)計(jì)時(shí),折流板除霧器的分離效率一般較高,尤其是對(duì)粒徑大于30μm的液滴。在實(shí)際濕法脫硫過(guò)程中,為了盡可能多的捕集到煙氣內(nèi)含帶的小液滴,以使除霧器的分離效率盡可能提高,通常把折流板除霧器按分布級(jí)數(shù)分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)分布。一級(jí)分布主要用來(lái)捕集粉塵顆粒和大粒徑液滴,二、三級(jí)分布主要用來(lái)捕集較小粒徑的液滴。一般來(lái)說(shuō),一級(jí)分布的葉片通道比二、三級(jí)的葉片通道要寬,壓降值也會(huì)偏小一點(diǎn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中,綜合對(duì)分離效率和進(jìn)出口壓降值進(jìn)行考量,通常都選用二級(jí)分布來(lái)布置除霧器。
旋流板除霧器
旋流板結(jié)構(gòu)最早是由浙江大學(xué)的譚天恩教授提出的。根據(jù)旋流板的旋向可將其分為外向和內(nèi)向兩種結(jié)構(gòu)。當(dāng)煙氣通過(guò)外向旋流板時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向外的分速度這樣煙氣中的液滴更易因離心力作用而被拋至壁面,因此旋流板除霧器一般選用外向型。旋流板除霧器的主要部件包括:旋流板、盲板、柱形罩、環(huán)板和筒體等,其中最為重要部件就是旋流板結(jié)構(gòu),在圓形盲板的外圍連接上一圈按某一特定傾斜角度排列的葉片,葉片末端與柱形罩焊接在一塊。其工作原理為:當(dāng)含有液滴的煙氣流入旋流板除霧器內(nèi)后會(huì)沿著筒體內(nèi)壁面做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),液滴因旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生離心力,液滴質(zhì)量越大所受離心力也就相應(yīng)增大,因而更容易在其作用下被甩向筒壁。一旦液滴與壁面接觸,液滴就受到自身進(jìn)入筒體時(shí)的速度分量和所受重力的合力向除霧器底部流動(dòng),最后進(jìn)入集水槽中。其分離效率相對(duì)較高,一般可用于去除粒徑范圍大于5-75μm的液滴,但對(duì)氣流速度要求較高,一般為20-30m/s,且壓降值較大,通常為35-75KPa。
絲網(wǎng)除霧器
絲網(wǎng)除霧器是一種高效且適用范圍僅次于折流板除霧器的一種過(guò)濾式分離器。絲網(wǎng)除霧器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是由金屬絲和非金屬絲疊加在一起組成的具有一定厚度的絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。其工作原理主要是:當(dāng)煙氣夾帶液滴以某一氣速進(jìn)入絲網(wǎng)除霧器時(shí),煙氣可以改變流向順利地流出絲網(wǎng)除霧器,而液滴則在慣性力、擴(kuò)散力及重力的綜合作用下吸附在絲網(wǎng)上,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后吸附在絲網(wǎng)上的液滴越來(lái)越多,最后小液滴凝聚成大液滴,液滴在自身重力作用下流回集水槽內(nèi)。該除霧器造價(jià)成本低、使用空間小、可操控性強(qiáng);分離效率高,通常用于除去粒徑大于3-5μm的液滴;且壓力損失較?。ㄒ话愕陀?45Pa),因而廣泛應(yīng)用于工程中。
靜電除霧器
靜電除霧器是依靠電場(chǎng)力來(lái)進(jìn)行氣液分離,這與靜電除塵器的原理一致。靜電除霧器可分為管式靜電和板式靜電兩類(lèi)除霧器,二者均由供電端、陰陽(yáng)極以及上下氣室構(gòu)成。其工作原理是:由供電端提供的高壓直流電在電極端不斷放射出電子,電場(chǎng)內(nèi)的空氣被電離成正負(fù)離子,這些離子與進(jìn)入除霧器內(nèi)的煙氣發(fā)生碰撞,使得液滴負(fù)電從而被吸引至極性相反的電極處,從而得以氣液分離。靜電除霧器對(duì)任意大小粒徑的液滴的去除效率都較高,即使對(duì)粒徑小于1μm的超細(xì)霧滴顆粒也能有效地分離且壓力損失較小。但由于該類(lèi)除霧器對(duì)液滴濃度及電阻有較高要求,同時(shí)設(shè)備成本投資大,日常維護(hù)較為困難,因此未能得以推廣使用。
折流板除霧器主要是由波形葉片、板片、卡條等固定裝置組成。
本公司生產(chǎn)的折流板除霧器性能特點(diǎn):
1、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠,除霧效率高,運(yùn)行阻力小。
2、適應(yīng)復(fù)雜工況能力強(qiáng)。
3、耐溫、抗變形性能優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。
4、沖洗水耗低、沖洗均勻、防堵塞、防結(jié)垢。
5、對(duì)系統(tǒng)故障造成積灰的承載能力、抗塌陷能力遠(yuǎn)優(yōu)于同類(lèi)產(chǎn)品。