消烟除尘

---

1．烟尘的成分

(1)煤粉锅炉烟尘成分见表14—2—92。

表14-2—92

越是在低O₂下运行，SO₃的生成量越小，但烟尘量却呈现增加的趋势。

5．除尘器的选择

(1)按照烟尘颗粒尺寸选择：

❶ 与各种除尘装置的粉尘粒径相对应的除尘率如图14—2—31所示。

❷ 各种除尘装置的实用性能如表14-2-96所示。

表14-2-96

❹ 图14—2—33示出燃煤锅炉烟气量偏离标准值时，除尘效率的变化。

(4)对粉尘粘附性的考虑：每单位体积尘粒的表面积称为比表面积，并设它为S_v，假设球形尘粒的直径为d，则S_v可表示如下：

(5)对粉尘电阻的考虑：进行正常的电除尘，粉尘的电阻率应在10⁴～10¹¹Ω·cm范围内，但烟尘的电阻率随排出的烟气温度和湿度不同而有变化，如图14—2—35示出了烟尘的处理烟气温度和电阻的关系。

(6)对处理烟气温度的考虑：干式除尘装置，原则上必须在排出烟气的露点以上的温度下进行。如图14—2—36所示，在含SO₃的烟气中，即使SO₃是微量的，也会大幅度地提高露点。

图14—2—37是露点为149℃的排出烟气中铁的表面温度与硫酸冷凝量、铁的腐蚀量的测定实例。

(7)当燃料含硫值在4186．8kJ／kg(1000kcal／kg)不超过1．2%，排烟温度不超过300℃，需要除去有害气体，或需要除去极微细的炭黑之类粉尘时，可以采用湿式除尘。对采用湿式除尘系统、除考虑大气扩散效果降低，烟流拖长，烟雾降落等之外，还应考虑洗涤污水的处理。

(8)对烟尘性质的考虑：

❶ 提高粉尘的凝并性：利用热交换器等间接冷却，或水喷雾的直接冷却和增湿，或者利用静电的凝并作用等来提高粉尘的凝并效果。

❷ 改变粉尘的电阻率，在高电阻粉尘的场合，喷入水、蒸汽、SO₃等调节剂，以降低粉尘的电阻率。燃烧重油烟气时，粉尘电阻过低时，喷入NH₃气，生成电阻较高的硫铵，把全部粉尘的电阻调到10⁴～10¹¹Ω·cm范围之内。图14-2-38是燃烧重油烟气中，NH₃喷入量和粉尘电阻关系的实例。

6．几种除尘器的实际应用

(1)重力除尘装置，只用来捕集10μm以上粗尘粒。压力损失大致为50～100Pa(5～10mmH₂O)。

(2)惯性除尘一般用于捕集10μm到数十微米比较粗大尘埃，压力损失100～1000Pa(10～100mmH₂O)。

(3)离心除尘装置，也称旋风除尘器，如图14-2—39所示。这种装置较为广泛，其极限粒径，一般可由下式计算：

1—内圆筒 2—外圆筒 3—圆锥部 4—假想圆筒 5—灰斗 6—涡旋流动 7—被分离的粉尘

考虑压力的损失增加和提高除尘器的经济性，故进口烟气速度，一般取7～15m／s。

切线进入式除尘器，过去只用于处理小烟气量，但最近已用于大烟气量上；从图14—2—40看出越是小口径装置，越能分离细小的尘粒。唯有有口径时，也越容易因粉尘而引起堵塞。为了避免这一点，一般有必要将进口烟气速度UQ和外圆半径R表示的涡流气流离心加速度加以限制，即

1—排风机 2—抽泄用旋风除尘器 3—旋风除尘器

旋风除尘器可捕集到数微米的粉尘粒，其压力损失通常小于980Pa(100mmH₂O)。

(4)贮水式涡流洗涤器：这一形式具有用水量少，效率高的特点，压力损失大致在1．18～1．96kPa(120～200mmH₂O)，其具体结构及除尘效率见图14-2—42。

(a)结构 (b)弯曲部分详图 (c)涡流型洗涤器对硅酸盐(dp50=2．72μm，s≥2．6)的捕集性能 (d)涡流型洗涤器中含尘浓度和集(除)尘率的关系 (e)涡流型洗涤器的分级除尘率粉尘： a—硅砂型，b—硬脂酸锌盐．

运行条条；Q=41．7m³／min，C=1g／m³，△P=1．96kPa(200mmH₂O)

(5)文丘里洗涤器：图14—2—43示出文丘里洗涤器对各种粒径dp，粉尘的最佳水滴直径dw和烟气速度v的关系。

喷射于喉部而被气流雾化的水滴直径、如虚线所示地随烟气速度v的增加而呈双曲线地减小。因气流而雾化的液滴，对20℃的水来说可以用下式表示：

喉口段的烟气流速越大，液气比〔水量(L)／气量(m³)〕L越小，则生成的水滴直径越小。

文丘里洗涤器的除尘性能好、效率高、结构简单，不仅可以减少安装面积、还可除去气体中的二氧化硫和三氧化硫；但其缺点就是压力损失大，动力消耗较多，有时还要搞污水处理装置。

文丘里洗涤除尘器必须和旋风除尘器配合使用。

为了防止磨损和腐蚀、文丘里管和旋风分离器内表面必须衬上耐磨防腐的内衬。

目前各厂文丘里湿式除尘器的内衬材料及其胶泥配方以及使用情况列于表14—2—99。

表14—2—99 部分文丘里湿式除尘器内衬材料及其胶泥配方和使用情况

(7)袋式过滤除尘器(图14-2-46)：

❶ 袋式过滤器振动式清灰装置如图14—2—47。

❷ 各种滤布材料的性质和价格比

较见表14-2-100。

表14-2—100

图14-2—49示出粒径在1μm以上时，电除尘装置中尘粒的分离速度Ua，大致与粒径成比例地增大；而在1μm以下时，用，U。大致是一个定值。

影响干式电除尘装置性能的最大因素，是粉尘的电阻率，电阻率和除尘率的关系、示如图14—2—50和图14—2—51中。

自图14-2—51可以看出，电阻率在10⁴Ω·cm以下时，被集尘极吸附的电荷尘粒的电性中和过早，而发生分离的尘粒二次飞扬的现象。为防止这种现象，需要用湿式或半湿式的电除尘装置，或者过滤等除尘装置。

在10⁴～10¹¹Ω·cm范围内，由于电性中和以适当的速度进行，所以能获得理想效果。在该区域内，几乎可以忽略因电阻不同而引起的除尘率的变化。

在10¹¹Ω·cm以上时，集尘极板上的粉尘层两界面间的电位差逐渐升高，在这部分产生绝缘破坏，随后就在集尘极上发生(+)电晕。这种现象，称为反电晕。

这种(+)电晕容易发展，而频繁地发生火花(火花放电现象)，以致火花电压下降，导致除尘效率降低。如果电阻率高达10¹²～10¹³Ω·cm以上时，火花放电现象就消失，粉尘层的整个面上绝缘遭受破坏而产生荧光现象，与此同时，流过很大的正电晕电流。除尘时，为防止中和必需的负电晕而产生的反电晕问题，则应在进口的烟气中喷入水或蒸汽等，增加其湿度，降低其温度，从而使除尘率显著提高。可见使粉尘的电阻率降低到10¹⁰Ω·cm以下是很必要的，这称为进口烟气的润湿。

使集尘极表面经常形成连续的水膜、并由此而将捕集的粉尘流洗下去；或用喷雾等方法间歇地润湿集尘极表面以防止二次飞扬的结构，称为湿式或半湿式装置。这种装置有如下优点：

❶ 集尘极表面经常被清洗，能够得到强电场。

❷ 不会因粉尘的电阻大而发生反电晕，反之，也不会因粉尘的电阻小而发生二次飞扬。

❸ 在干式装置中，处理烟气速度是1～2m／s左右，而在湿式装置中是2m／s，比干式有时要高出一倍。

这种装置的缺点是产生大量泥浆，其处理是个大问题，解决的办法就是将泥浆浓缩，再利用烟气进行干燥。

选择电除尘器的注意事项：

❶ 除尘室的大小：如处理烟气过高、则容易发生二次飞扬，所以速度选在1～2m／s以下。在这个范围内，滞留时间越长，除尘率越高。

❷ 集尘极：要考虑安装时的操作或热应变的机械强度，以及防止捕集的粉尘二次飞扬和锤击效果等。

❸ 放电极：从发生电晕方面看，放电极越细越好，但要防止断线，故要考虑震动，摇摆强度和锤击效果等。

❹ 电源：要采用能充分供给(即使是在负荷变化的时候)有效电压和放电的电流，并能控制火花和击穿等方式。

电除尘的特点是：

❶ 性能高，能捕集微细尘粒(0．1μm或以下)，并可获得高除尘率(99．9%以上)。

❷ 压力损失小〔干式为98kPa(mmH₂O)左右，湿式约196k—Pa(20mmH₂O)〕，故风机动力费用少。

❸ 维护简单，不需人工、运行费低、因此，虽基建工程费最高，但由于处理的烟气量越大，越经济，所以一般都作为大容量、高效能的除尘装置使用。

❹ 处理不同性质烟雾的范围很广。它能处理的气体温度达500℃，湿度达100%，而且也能处理爆炸性的气体。