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烟气除尘工艺(烟气除尘的原理及方法)

烟气除尘工艺(烟气除尘的原理及方法) 烟气除尘的主要技术

燃料等物质燃烧过程产生的烟尘,以及固体物料的破碎、筛分、输送等机械过程,都是以固体或液体颗粒的形式存在于气体中。除尘就是将这些颗粒从烟尘中分离出来,并收集回收的过程。实现除尘过程的设备称为除尘器或除尘装置。除尘的技术和设备很多,性能特点也不一样。因此,必须根据粉尘排放的特点和自身的特点,选择合适的技术和设备。

一、除尘装置的分类

吸尘器有很多种。根据除尘过程中是否使用润湿剂,除尘器可分为干式除尘器和湿式除尘器。根据除尘的基本原理,可分为机械除尘器、湿式除尘器(主要是水洗除尘器)、过滤除尘器、静电除尘器和声除尘器。下面将从后面分类的角度简要介绍各种除尘器的工作机理、特点、适用场合和除尘效率。

(1)机械除尘器机械除尘器是通过质量力的作用达到除尘目的的除尘装置。力包括重力、惯性力和离心力。主要的机械除尘器有重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。这种除尘器结构简单,投资少,功耗低,除尘效率一般在40%-90%之间。是国内常见的除尘设备。

1.重力沉降室。重力沉降室是利用粉尘与气体的密度差,使含尘气体中的尘粒靠自身重力从气流中沉降下来,从而达到净化目的的装置。当含尘气流从管道进入沉降室时,由于横截面的膨胀,气体的流速减慢。沉降速度大于气流速度的沉积物沉降下来。

重力沉降室分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室。重力沉降室的性能特点是结构简单、投资低、维护管理方便、体积大。其风速一般为0.5 ~ 1m/s,只能收集大于50μm m的尘粒,干沉降室除尘效率为50% ~ 60%,湿沉降室为60% ~ 80%。主要适用于烟尘量小、尘粒粗、场地宽敞、环境要求低的场合,或作为高效除尘的预处理装置。

2.惯性除尘器。惯性除尘器是一种使含尘气流冲击在挡板上,气流方向急剧变化,从而依靠尘粒本身的惯性力与气流分离的装置。

惯性除尘器的性能特点是压力损失大,除尘效率低。其烟气流速在12 ~ 15m/s范围内,适用于收集粒径大于20μm的尘粒,除尘效率约为50% ~ 70%。主要适用于密度和粒径较大的非粘性、非纤维状、金属或矿物粉尘,多用于多级除尘中的第一级除尘。

3.旋风集尘器。旋风除尘器是使含尘气流按一定方向旋转,并通过离心力将尘粒从气流中分离出来的装置,也称离心除尘器。

在机械除尘器中,旋风除尘器是效率最高的一种,历史悠久,应用广泛,种类繁多。其中,多管旋风除尘器具有布局紧凑、体积小、处理效率高的特点。旋风除尘器的烟气速度约为15 ~ 20m/s,大于10μm的尘粒除尘效率一般为70 ~ 90%。多用于锅炉烟气除尘、多级除尘和预除尘。其主要缺点是对粒径小于5μm的细小尘粒的去除效率较低。

(2)湿式除尘器湿式除尘又称洗涤除尘,是利用烟气流动与液体的密切接触,使尘粒与液膜、液滴或雾状物质碰撞并被吸附、冷凝、放大,最终将尘粒从烟气中分离出来的装置。湿式除尘器不仅能净化烟气中的尘粒,还能去除气态污染物。适用于净化气态污染物和不与水发生化学反应的非纤维状粉尘,尤其适用于净化高温、易燃易爆的烟气。也可用于烟气的冷却、加湿和除雾。其主要性能特点是结构简单、成本低、占地少、操作维护方便、压力损失小、处理效率高。湿式除尘器能有效去除0.1 ~ 20μ m的液体或固体颗粒,大于10μm的尘粒除尘效率可达90 ~ 95%。低能洗涤器通常用于焚化炉、化肥制造、石灰窑和铸造厂炼铁炉的除尘;高能洗涤器,如文丘里洗涤器,净化效率在95%以上,常用于炼铁、炼钢、造纸、冶炼炉烟气除尘。湿式除尘器有很多种,根据人工特性大致可分为以下几类:

1.喷雾型。在这种除尘器设备中,含尘气流是连续相,液体既可以是分散相,也可以是连续相,因此相接触面有限,分离效率不高。这种类型包括喷淋洗涤器、旋风水膜洗涤器、填料洗涤器等。

2.泡沫洗涤除尘器。气体是分散相,液体是连续相和分散相共存。由于气体的鼓泡作用形成泡沫,湍流度大,相间接触面积大,除尘效率高。

3.压力喷射除尘器。在气液压力下,喷雾形成的颗粒分散在另一相中(大部分液相分散在气相中),湍流度和相接触面大,冲击强度高,除尘效率高。喷雾洗涤器、喷射洗涤器、文丘里洗涤器等。都是这种类型。

(3)过滤除尘器过滤除尘器是利用棉、毛、人造纤维等纺织物品或固体颗粒的过滤作用,分离和捕集气体中固体或液体颗粒的一种处理方法。过滤除尘的过程比较复杂。根据不同粒径的粉尘在流体中运动的不同力学特性,发生惯性碰撞效应、截面效应、扩散效应、静电效应、筛分效应等。过滤式除尘器可分为内滤式和外滤式。

1.内部过滤类型。颗粒层除尘器属于内过滤式,利用一定厚度的颗粒作为过滤层。耐高温、耐腐蚀,滤料可长期使用,除尘效率高。适用于一般工业窑炉。

2.外部过滤类型。如袋式除尘器,这也是目前应用最广泛的过滤除尘设备。袋式除尘器是使含尘气体通过滤袋过滤粉尘的分离装置。它不受粉尘浓度、粒径和空气体量变化的影响,具有除尘效率高、适用范围广、可处理不同类型的颗粒污染物、操作弹性大、结构简单、运行可靠等优点。粒径为0.5μm的尘粒收集效率为98 ~ 99%,粒径为0.1μm的尘粒收集效率也很高。然而,袋式除尘器的应用受到滤布耐高温和耐腐蚀性能的限制。对于粘附性强、吸湿性强的尘粒,有可能粘在滤袋上,堵塞滤袋的孔隙,因此不适合处理这类含尘气体。

过滤除尘器主要用于净化工业原料气,回收固体粉尘,去除工业废气或烟气中的尘粒等。

(4)静电除尘器静电除尘器是使烟气气流中漂浮的尘粒带电,并在高压电场产生的静电力(库仑力)的作用下工作。

定向运动,从气流中分离固体颗粒或液体颗粒的方法。静电除尘器通常也称为静电除尘器。静电除尘器具有独特的性能和特点:

1.电除尘器除尘性能优异,对细小粉尘和雾滴有很好的收集性能。对于粒径大于0.1μm的粉尘,除尘效率可达99%以上。

2.节约能源。由于气流通过静电除尘器的阻力很小,风机的功耗很小;由于消耗的电能通过经典力直接作用在尘粒上,所以通过的电流很小,能耗很低。

3.适用范围广,从低温低压到高温高压,适用范围广。因此,它被广泛应用于冶金、化工、建材、火力发电、纺织等工业部门。

静电除尘器有两种类型:管式和板式。管式用于流量小、有油雾气体或需要用水冲洗电极的场合。板式主要用于工业,气体处理量为25 ~ 50m3/s,粉尘特别是金属颗粒可回收。电除尘器的主要缺点是成本高,安装维护管理要求严格,需要高压变电和整流控制设备,占地面积大。

二、除尘装置的选择

选择除尘器时,必须充分考虑相关因素。一是除尘器的性能、阻力、适用范围、一次投资和维护管理;二是了解污染源情况和排放要求,然后通过分析比较选择经济有效的除尘设备。选择除尘设备时,应注意以下几个方面:

(1)注意标准中规定的排放浓度。所选除尘器必须满足排放标准中规定的排放浓度。对于运行不稳定的系统,应注意风量的变化

除尘效率和阻力的影响。比如旋风除尘器的效率和阻力随着风量的增加而增加,而静电除尘器的效率随着风量的增加而降低。

(2)合适的粉尘性质和粒径分布粉尘的性质对除尘器的性能影响很大。比重小的粉尘难以收集,容易发生二次飞扬;粘性灰尘

容易附着在除尘器表面,所以干法除尘不合适;比电阻过大或过小的粉尘不宜采用静电除尘器;湿式除尘不适用于纤维状或疏水性粉尘。

不同的除尘设备对不同的粒径有不同的除尘效率。在选择除尘器的时候,一定要了解粉尘的粒径和分布,以及除尘器对于不同粒径的除尘效率。

(3)含尘气体的浓度和流量当气体的含尘浓度较高时,应在静电除尘器或布袋除尘器前设置低阻力的初步净化装置,去除粗尘粒,以利于这类除尘器的作用。大多数除尘器只有在含尘气体保持正常流量时才能取得良好的效果。有些除尘器在流量低于正常流量时效率较低,如惯性除尘器、离心除尘器、文丘里洗涤器等;有些除尘器在流量高于正常流量时效率较低,如重力沉降室、振动除尘用袋式除尘器、填料洗涤塔、静电除尘器等。

(四)气袋过滤器的性质不适用于高温高湿气体。如果气体中含有有害气体,可以考虑湿式过滤器,但必须注意腐蚀和排放废水的进一步处理。

 

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