除尘器设计与应用.ppt

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1、三、各类湿式除尘器举例,1.喷雾塔洗涤器园柱形的喷雾塔是一种最简单的湿式除尘装置。在逆流式喷雾塔中，含尘气体向上运动，液滴由喷嘴喷出向下。因颗粒和液滴之间的惯性碰撞、拦截和凝聚等作用，使较大的粒子被液滴捕集。假如气体流速较小，夹带了颗粒的液滴将因重力作用而沉于塔底。为保证塔内气流分布均匀，常采用孔板型气流分布板。通常在塔的顶部安装除雾器，以除去那些十分小的液滴。,2.旋风洗涤器,在干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，就构成了最简单的旋风洗涤器。喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集颗粒，携带颗粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面降落器底。进水喷嘴也可安装在旋风洗涤器入口处。在出口处通常需

2、要安装除雾器。,旋风洗涤器的另一种形式常称为中心喷雾的旋风洗涤器。含尘气体由筒体的下部切向引入，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出，径向喷出的水雾与螺旋形旋转气流相碰，使颗粒被捕集下来。如果在喷雾段上面有足够的高度，也能起一定的除雾作用。,旋风水膜除尘器在我国已得到了广泛应用。喷雾沿切向喷向筒壁，使壁面形成一层很薄的不断下流的水膜。含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，靠离心力甩向壁面的粉尘为水膜所粘附，沿壁面流下排走。,旋风洗涤器气体入口速度范围一般为15-45m/s。随着入口速度的提高，气流与液滴之间相对运动速度增加。通常假定粒子与气流的速度相等，因此颗粒与液滴之间相对运动速度也增加，靠惯性碰撞的集

3、尘效率提高。同时气体在塔内旋转运动的路程比在喷雾塔内加长，使颗粒被捕集的概率增大。通常离心洗涤器净化5m 以下颗粒是有效的。中心喷雾的旋风洗涤器对于0.5m 以下颗粒的捕集效率可达95%。由于旋风洗涤器内气流的旋转运动使其带水现象减弱，可以采用比喷雾塔中更细的喷嘴。旋风洗涤器的耗水量一般为3.,3.文丘里洗涤器,(1)除尘过程文丘里除尘器是一种高效湿式除尘洗涤器，常用在高温烟气降温和除尘上，其结构见下图，由收缩管、喉管和扩散组成。,含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能，在喉管入口处，气速达到最大，一般为50-180m/s。洗涤液（一般为水）通过喉管周边均匀分布

4、的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速。充分雾化是实现高效除尘的基本条件。,通常假设：（1）微细颗粒以与气流相同的速度进入喉管；（2）洗涤液滴的轴向初速度为零，在气流曳力作用下在喉管部分被逐渐加速。在液滴加速过程中，液滴与粒子之间靠惯性碰撞作用实现细微颗粒的捕集。当液滴速度接近气流速度时，液滴与颗粒之间相对速度接近于零。在喉管下游，惯性碰撞的可能性迅速减小。由于碰撞效率取决于相对速度的大小，因此提高气流入口速度将提高捕集效率。在扩散管中，气流速度减小和压力的回升，使以颗粒为凝结核的凝聚速度加快，形成直径较大的含尘液滴，以便于被低能洗涤器或除雾器捕集。,2.5.3 湿式除尘器的运行维护,定期对除尘

5、器的喷嘴进行检查和清洗，防止喷嘴堵塞，当磨损严重时应进行更换；保证除尘器的喷淋、泥浆处理、辅助设备和管线等系统完好；保证湿式除尘器的最佳供水条件；保证最佳的供气条件；保证除尘器的泥浆不断排出和将其运往制定地点；注意喷淋液再生和泥浆利用设施的正常运行。,第六节 电除尘器,电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的装置，与其他除尘器的根本区别在于：除尘过程的分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，因此电除尘器具有分离粒子能耗低、气流阻力小的特点。由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以电除尘器也能有效地捕集亚微米级粒子。电除尘器还具有处理气流量大，能连续操作，可

6、在高温或腐蚀性条件下工作等优点。除尘效率一般可大于99%，对微小尘粒也有足够的捕集效率。处理量大，能连续操作，可用于高温、高压，广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。但静电除尘器设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，应用范围受粉尘比电阻限制，难以适应操作条件的变化，此外对制造、安装质量要求高。,静电除尘器的工作原理,在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通以高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。含尘气体在电晕极周围强电场作用下发生电离，形成气体离子和电子使粒子荷电。荷电粒子在电场力作用下向集尘极运动并在集尘极上沉积，从而达到粉尘和气体分离的目的。当集尘极上粉尘达到一定厚

7、度时，借助振打机构使粉尘落入下部灰斗。可见，电除尘器的工作原理包括电晕放电、气体电离、粒子荷电、荷电粒子的迁移和捕集，以及清灰等过程。,一、静电除尘器分类和特点,静电除尘器主要由放电电极和集尘电极组成。放电电极（电晕极）是一根曲率半径很小的纤细裸露电线，上端与直流电源的一极相连，下端由吊锤固定位置，集尘电极是具有一定面积的管和板，它与电源的另一极相连。若在两极施加高压，则在放电电极附近的电场强度很大，而在集尘电极附近的电场强度相对很小，因此两极之间的电场是不均匀强电场。,1.按集尘电极的结构形式分类（1）管式电除尘器单管电除尘器结构如图所示。集尘极为 150-300mm的圆形金属管，管长为3-

8、5m。放电极线（电晕线）用重锤悬吊在集尘极园管的中心。管式电除尘器电场强度高且变化均匀，但清灰比较困难。常用于处理含尘气体量小或含雾滴的气体。,（2）板式电除尘器集尘极由多块一定形状的钢板组合而成。放电极（电晕极）均布在两平行集尘极间。两平行集尘极的距离一般为200-400mm，极板高度2-5mm。版式电除尘器电场强度变化不均匀，清灰方便，制作安装容易。,2.按气流流动方式分类（1）立式电除尘器 一般管式电除尘器为立式电除尘器，含尘气流自下而上流过。立式电除尘器占地面积小，捕集效率高。（2）卧式电除尘器 含尘气流沿水平方向流过完成除尘过程的电除尘器称为卧式电除尘器，又可分为电场供电，容易实现对

9、不同粒径粉尘的分离，有利于提高总除尘效率。安装高度比立式低，操作和维修方便。,3.按电极在除尘器内的布置分类(1)单区电除尘器 集尘级和电晕极装在同一区域内，颗粒荷电和捕集在同一区域内完成。(2)双区电除尘器 收尘极系统和电晕极系统分别装在两个不同区域内，前区安装电晕极称电晕区，粉尘粒子在前区荷电；后区安装集尘极称为收尘区，荷电粉尘粒子在收尘区被捕集。双区电除尘器主要用于空调的空气净化方面。,4.按清灰方式分类(1)干式电除尘器 干燥状态下采用机械振打、电磁振打和压缩空气等方法清除集尘极上粉尘的电除尘器称为干式电除尘器。有利于回收经济价值的粉尘，但容易产生二次扬尘。(2)湿式电除尘器 用水喷淋

10、或用溢流水在集尘极表面形成一层水膜，使沉积在集尘极上的粉尘和水一起流到除尘器下部排出。湿式除尘器无二次扬尘，效率高，但清灰水需要处理，对设备有腐蚀。,二、影响除尘器性能的因素,1、粉尘的粒径、导电性能；2、含尘气体的温度、压力、湿度；3、含尘浓度；4、设备结构因素。,1.电晕电极 电晕极又称放电电极，型式很多，目前常采用直径为3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等。电晕线固定方式有重锤悬吊，重锤重量10kg；另一种为管框绷线式。,三.电除尘器结构,电晕线固定方式有重锤悬吊，重锤重量10kg；另一种为管框绷线式。,2.集尘电极,管式集尘极 小型为直径为15cm、长3m左右的园管；大型为直径

11、为40cm、长6m。每台除尘器的集尘极数目少则几个，多则100个以上。板式集尘极 极板二侧通常设有沟槽和挡板，既能加强板的刚性，又能防止气流直接冲刷极板的表面，产生二次杨尘。极板之间的间距，对电除尘器的电场性能和除尘效率影响较大。间距太小（200mm)电压升不高，间距太大又受供电设备允许电压的限制。采用60-72kV变压器时极板间距一般取200-350mm。,4、电极清灰装置 粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，集尘极板上的粉层较厚时，会导致火花电压降低，电晕电流减小。因此，及时清除沉积在电晕极和集尘极上的粉尘，保持电晕极和集尘极表面清洁，是保证电除尘器高效运行的重要措施。,3、气

12、流分布装置 为了减少涡旋，保证气流分布均匀，在进口处应设变经管道，进口变经管内应设气流分布板。最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽型钢式和栏杆型分布等，而以多孔板使用最广泛。通常采用厚度为3-3.5mm的钢板。孔径为30-50mm，分布板层数为2-3层。,四、电除尘器的选择和设计,迄今，电除尘器的选择和设计仍然采用经验和类比的方法。,比集尘表面积f（A/Q)的确定根据运行和设计经验，确定有效驱进速度e,长高比的的确定集尘板有效长度与高度之比，当要求除尘效率大于99%，除尘器的长高比至少要,气流速度的确定由处理烟气量和电除尘器过流断面积计算烟气的平均流速。,气体的含尘浓度,电除尘器关

13、键参数设计,1、设计理念近几年,新投产电除尘器效率基本都在99.7%以上,有的甚至高达99.9%,其平均比集尘面积约为100m2/(m3/s)。同等效率情况下,欧美地区电除尘器比集尘面积为140160m2/(m3/s),个别有难收集粉尘的达到180m2/(m3/s),有的甚至高达300m2/(m3/s)。这些电除尘器烟尘排放浓度均低于50mg/m3,有些甚至低于30mg/m3。对此,原规定烟尘排放浓度为200mg/m3时,比集尘面积一般在80m2/(m3/s)左右;当GB13223-2003把烟尘排放浓度提高到50mg/m3时,通常认为只要比集尘面积增加到100m2/(m3/s)即可。实际上,

14、对于高效率电除尘器,从低效到高效,绝对不是参数简单地放大,尤其是比集尘面积,这种设计理念的错误是造成近67%投产电除尘器达不到设计指标的根本原因。,比集尘表面积f,比集尘面积的物理意义是每秒每立方米烟气所需要的收尘极板面积,是电除尘器设计中最直观、最重要的参数,它选取的正确与否决定电除尘器投产后的效率。对于相同的烟气量来说,收尘极板面积越大,除尘效率越高,但收尘极板面积并非越大越好,收尘极板面积增加意味着制造成本增加。因此,合理准确地选择比集尘面积尤为重要。,由上图，带U字的是美国东部烟煤曲线,带C字的是我国主要烟煤曲线。为方便比较,将比集尘面积都换算到同极距离为300mm。另外,迄今为止,我

15、国设计和实际运行的电除尘器效率达到99.9%的很少,无法进行相同效率下的比较,因此只好将电除尘效率降至99.8%。从图可以看出,在相同燃煤含硫量下,美国东部烟煤除尘效率99.9%，我国主要烟煤除尘效率99.8%的情况下,美国的电除尘器比集尘面积要比我国的电除尘器比集尘面积大许多。我国设计效率为99.8%的除尘器,比集尘面积一般都在100m2/(m3/s)左右。并且,实际验收是在停一个供电区工况下运行的效率,这样对应比集尘面积应减少8%10%,也即实际比集尘面积只有90m2/(m3/s)左右;在除尘效率为99.5%情况下,美国电除尘器的比集尘面积也大于我国,但只是偏差小一些;除尘效率为99.0%

16、时,两者相差较小。根据我国动力用煤灰分分析,烟尘排放浓度达到50100mg/m3时,其除尘效率均应在99.8%左右。因此,比集尘面积小是造成我国近67%电除尘器不达标的最根本原因,也是我国电除尘器抗煤种变化能力差的主要原因。,2、单电场长度与电场数电场长度划分主要考虑单电场长度与除尘效率的关系,以及单台高压整流设备所覆盖的收尘极板面积等。建议单电场长度以45m为宜,推荐值为4m;电场数按总收尘面积结合电场长度划分原则确定,建议容量600MW机组配45电场,推荐5电场,特殊煤种57电场;容量1000MW机组配56电场,推荐6电场,特殊煤种68电场。,电除尘器关键参数设计,3、板间距2b根据多依奇

17、效率公式可知,当Av为最大时,电除尘器除尘效率最高,Av是极间距的函数,故当dAv/db=0时,除尘效率最高。经过公式推导,得出异极间距b关系式如下:b=(m+1)b式中：b为施工误差和极板积灰产生的误差之和,可取25-40mm;m为常数,一般为4-5之间。b=(4+1)40=200mmb=(5+1)40=240mm因此极板的板间距为400-480mm。,电除尘器关键参数设计,电除尘器关键参数设计,4、电场烟气流速度电除尘器的除尘效率一般常用多依奇公式计算:=1-exp(-Aw/Q)由上式看,烟气流速与除尘效率无关,但根据多年实际经验,对于燃用常规煤种的锅炉高效电除尘器来说,电场烟气流速与除尘

18、效率有某些关系,因此电场烟气流速数值建议按下表选取,特殊煤种电场烟气流速应小于0.8m/s。,电除尘器关键参数设计,5、粉尘驱进速度粉尘驱进速度是多因素的函数,f(X)=x1、x2、x3,x22,目前,还无法用数学方程式表示上述因素对电除尘器的影响关系,也无法确定它们之间的相互量值关系，准确地确定粉尘驱进速度是电除尘器设计的基础。但由于粉尘驱进速度值的确定非常困难,设计人员不得不舍弃粉尘驱进速度转而以比集尘面积作为首选确定参数。宽泛粉尘驱进速度选取值为3.012cm/s。,五、电除尘器的供电设备,高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流。通常高压供电设备的输出峰值电压为70-10

19、0kV，电流为100-2000mA。为使除尘器能在高压下操作，避免过大的火花损失，高压电源不能太大，必须分组供电。大型电除尘器常常采用6个或更多的供电机组。,六、电除尘器的选用、安装与维护,（一）电除尘器的选用 要根据处理含尘气体的性质与处理要求确定，其中粉尘的比电阻是最重要的因素。例如：粉尘的比电阻适中，可选用普通干式除尘器；高比电阻的粉尘，可采用宽极距型电除尘器和高温电除尘器。,（二）电除尘器的安装与调试 1、安装注意事项除尘器密闭性要好；除尘器表面处理光滑；集尘极与电晕极的极间距精确。2、除尘器的调试关闭各检查门，向除尘器通入气体；向除尘器内通入冷风，在第一电场前端测定沿电场断面的气流分

20、布均匀性；启动两极振打清灰装置，使其运转8h，检查装置运转是否正常；启动排灰装置和锁风装置，使其运转4h，检查是否运转正常，电动机是否发热；测定若干点的振动加速度；接通高压硅整流器，判断除尘器电场升至65kV而不发生击穿。,（三）电除尘器的维护与故障处理方法 电除尘器的维护主要包括供电设备和除尘器本体两部分。电除尘器运行过程中常见故障、产生原因及一般处理方法见下表。,七、电除尘器的应用与发展,电除尘器经过100年的发展，为大气污染控制做出了很大的贡献。电除尘器由于效率高、能耗低、能处理大烟气量的高温烟气，是各种工业废气污染控制设备中最为优秀的一种。对环保排放要求较严格的德国、日本等发达国家一般

21、都大量使用电除尘器，且排放浓度都在20mg/m3以下。电除尘器的原材料约有90%来自钢材。近年来，由于受全球经济发展的影响，原材料特别是钢材的价格大起大落，使电除尘器行业的健康发展也受到了严重影响。同时，由于市场监管不利，无序竞争激烈，出现了机、电不能和谐配合、一些设备运行不够理想的情况，也影响了电除尘行业的健康发展。,进入21世纪以来，尤其是近20年来，为了适应市场的需求，我国的电除尘科技工作者在原先开发的透镜式电除尘器、管极式电除尘器、园筒型电除尘器、钢刷清灰电除尘器、五区电除尘器、磁控电除尘器和湿式电除尘器等的基础上，不断完善，又开发出了高浓度高负压电除尘器、机电多复式电除尘器、移动电极

22、电除尘器、电-袋复合除尘器等产品。中国的电除尘器，几乎占全世界电除尘市场的50%。我国的电除尘产品得以迅速的应用和发展，在较大程度上取决于供电电源技术的快速进步。随着各国排放标准的不断提高，原有的电除尘设备已难以满足工业生产的要求，尤其是对微细颗粒（PM2.5及以下）的控制比较困难。原先的单相T/RS电源，相对来说能效较低，峰值电压波动较大，因此开发新的高效电源，已经成为电除尘器节能提效的关键。许多国家在这方面进行了不懈的努力，经过近20年的开发，三相高频开关电源逐渐成熟，在欧美市场已广泛应用，Alstom和NwL在这方面拥有领先技术。我国的福建龙净环保股份有限公司、武汉国测数字技术有限公司、浙江佳环电子有限公司等企业也开展了富有成效的工作。,作业,P799，14，17P1291，3，10,