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除雾器类
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管式除雾器


  随着人们对环保意识的不断增加,和气候变得越来越恶劣、雾霾天气系数不断增加、厄尔尼诺现象平凡出现;在工业排放方面要求越来越紧,特别是向大气排放的燃煤、燃气、焚烧锅炉烟囱和化工洗涤塔等:它们所排放的气体虽然前期经过脱硫碱化除雾等综合处理,但后期所排放的气体中还是含有一定的水份、固化颗粒和部分有害物质。那么这就要求除雾器能高效去除这水份和有害物质。高效除雾器在净化空气中就显得很重要了。


  高效除雾器的应用范围

  在许多流体气体和粉碎洗涤回收工业运行中,由于气体高速流动而使液体克服重力与气体混合形成了雾,他们悬浮气体或蒸汽中。在绝大部分场合,这些夹带物必须被清除,以净化气体,降低环境污染和附近设备腐蚀。在许多工业应用方面,特别是燃煤发电和矿石烧结等领域安装高效除雾器是解决气体有夹带效方案。高效除雾器被广泛应用一下领域:

  石油冶炼


  矿产烧结


  火力发电


  冶金化工


  酿造洗涤


  高效除雾器工作原理

  高效除雾器是脱硫净化系统中的关键设备,其性能使用直接影响到湿法洗涤烟气脱硫净化系统能否连续可靠运行。高效除雾器故障不仅会造成脱硫系统的停运,设备损坏(换热器·引风机·烟道等)。在现有FGD系统封堵的工况下甚至可能导致整个机组(系统) 停机。因此,科学合理地设计、使用高效除雾器对保证湿法洗涤烟气脱硫系统的正常运行有着非常重要的意义。


  1、高效除雾器的基本原理

  当带有液滴的烟气进入除雾器通道时,由于流线的偏折,和气流携带惯性力的作用下实现气液分离,部分液滴撞击在除雾器叶片时被捕集,液滴在除雾器叶片上再不断汇集,到一定程度在自身的重力下回到洗涤池。而残留在除雾器叶片上固体物质在冲洗水作用下也被回收到洗涤池里。如此循环工作除雾器既能起到除雾净化的作用又不会因自身积垢造成阻塞,影响系统正常工作。 (如图1 所示) 。

  

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  图1  除雾器工作原理

  

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  脱硫除雾器的主要性能、特性及设计参数


  一:主要性能参数

  1:高效除雾性能可用除雾效率来表示。除雾效率指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值。除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。影响除雾效率的因素很多,主要包括:烟气流速、通过除雾器断面气流的均匀程度、叶片结构、叶片的间距及除雾器的布置形式等有关。

  对于脱硫工程来说,目前用于衡量除雾性能的参数主要是除雾后烟气雾滴的含量。一般要求,通过除雾器的雾滴含量一个冲洗周期内的平均值小于30mg/Nm3(新要求)。该处的雾滴粒径大于5um的雾滴,烟气为标准干烟气。其取样距离为离除雾器距离为1-2m的范围内。

  目前国内尚无脱硫系统除雾器性能检测标准,一般以眼观和物理检测方法来检测除雾器性能指标;及在脱硫塔烟气出口1-2m处物理取样。

  (1) 在除雾器出口烟道上用烟气采样仪采集烟气,记录采样时间,同步测量烟气时速、标准干烟气量、烟温、烟气含湿量、烟气含氧量。

  (2) 在除雾器出口,用带加热采样管和尘分离器的标准除尘设备对烟气进行等速采样。采样体积为5m3,采样后用超纯水对采样管和采用设备进行反复冲洗,洗液倒入250ml容量瓶中定容。混均匀后用EDTA法测定Mg2+含量。

  (3) 用稀释的高氯酸和超纯水对采样后的微纤维过虑器进行反复冲洗,洗液用慢速厚型定性层析虑纸过虑到250ml容量瓶中,定容。混均匀后用EDTA法测定Mg2+含量。另取一个新的微纤维过虑器作空白样。

  (4) 用烟尘采样仪测定吸收塔进口烟尘浓度,然后计算除雾器出口液滴质量浓度。

  (5) 现目前国内多采用VD3679碰撞法检测;但需要专业技术和专业设备,如条件允许的情况下建议采用此法。


  2:压力降

  压力降是指烟气通过除雾器通道所产生的压力损失,系统压力越大,产生的能耗比就越高。除雾系统的压力大小主要与烟气流速、叶片结构、叶片间距和烟气带水负荷等因素有关。当除雾片上面积垢严重时系统压力降会明显提高,所以通过监测压力降的变化有助于把握系统运行状况,及时发现问题,并进行处理。

  湿法脱硫系统的高效除雾器的压力降一般要求在165-260pa之间(三级级除雾器加一层均衡器及多集管)


  二:除雾器的特性参数

  1:高效除雾器的临界分离粒径

  波形板除雾器利用液滴的惯性力进行分离的,在一定的气流流速下,粒径大的液滴惯性力大易于分离,当液滴粒径小于一定程度时,除雾器对液滴就失去分离捕捉能力。除雾器临界分离粒径是指除雾器在一定气流流速下能被完全分离捕捉的小液滴粒径。除雾器临界分离粒径越小,表明除雾器的除雾性能就越高。

  高效除雾器临界分离粒径:5-30um,一级分离粒径20-30um、二级10-20um、三级级5-10um

  均衡器可预先将超大携带颗粒(100-500um)分离并均衡气体;使烟气均匀平稳进入除雾系统;进一步提高除雾器的工作效率,并防止因超大颗粒附着除雾器叶片无法冲洗干净,而影响除雾器积垢堵塞的情况发生。

  2:除雾器临界烟气流速

  在一定烟速范围内,除雾器对液滴分离随烟气流速增大而提高,但当烟气流速超过一定流速后除雾能力下降,这一临界烟气流速称为除雾器临界烟气流速。临界点的出现,是由于产生了雾沫的二次夹带所致,即分离下来的雾沫,再次被烟气带走,其原因大致是:①撞在叶片上的液滴由于自身动量过大而破裂、飞溅;②气流冲刷叶片表面上的液膜,将其卷起、带走。因此;为达到一定除雾效果,必须控制烟气流速在一合适范围内。气流高速度不能超过临界气速(7.5m/s);低速度(4.5m/s)要保证能达到所要求的低除雾效率。


  三:除雾器的主要设计参数

  1:烟气流速

  通过除雾器断面的烟气流速过高或过低都不利于除雾器的正常运行,烟气流速过高易造成烟气二次带水,从而降低除雾效果,同时流速过高造成系统阻力大,能耗高。通过除雾器断面的烟气流速过低,不利于气液分离,同样不利于除雾效果。此外设计的流速低,吸收塔断面尺寸加大,投资也随之增加。设计烟气流速应接近临界流速。根据不同除雾器叶片结构及布置形式,设计流速一般选定在3.2-3.6m/s之间(指空载塔)。高效除雾器可在3.5-4.5m/s之间

  2:高效除雾器叶片间距

  叶片间距的大小,对除雾器的除雾效率有很大影响。随着叶片间距的增大除雾效率降低。板间距离的增大,使得颗粒在通道中流通面积变大,同时气流的速度方向变化趋于平缓,而使得颗粒对气流的跟随性更好,易于随着气流流出叶片通道而不被捕捉,因此除雾效果降低。

  除雾器叶片间距的选取对保证除雾效率,维持除雾系统稳定运行至关重要。叶片间距大,除雾效率低,烟气带水严重,易造成烟道二次积垢、GGH堵塞、烟囱内壁腐蚀等现象。进而导致整个系统非正常停运。叶片间距选取过小,出加大能耗外冲洗的效率也有所下降,叶片上易结垢、堵塞,终也会造成整个系统停运。叶片间距根据系统烟气特征(流速、so2含量、带水负荷粉尘浓度)、吸收利用率、叶片结构等综合因素进行选择。高效除雾器叶片间距一般设计为一级30mm、二级27。5mm、三级按叶片形式选型在15-25。4mm范围内。均衡器间距在99-110mm之间。

  3:高效除雾器的级数

  级数的增加,除雾效率增大,而压力损失也随之增大。高效除雾器的设计要求以提高除雾效率降低压力损失为宗旨。因此,单纯追求除雾效率而过多增加级数,却忽视气流阻力损失的增加,其结果将使能量的损耗显著增加。现在线运行的脱硫除雾器系统多采用两级除雾或三级除雾(一级管式、二级波纹板式)。高效除雾器采用的是三级波纹板式设计;一般情况下烟气比较平稳的脱硫塔不选择均衡器,只在烟气不稳定的脱硫塔才选择加装均衡器。

  4:除雾器的冲洗水压

  除雾器水压一般根据冲洗喷嘴的特征与除雾器之间的距离等因素确定(喷嘴与除雾器之间的距离一般为650-900mm),冲洗水压低时,冲洗效果差。冲洗水压高则易造成水滴颗粒撞击叶片产生微小颗粒(1um),造成二次逃逸。同时降低叶片使用寿命。一般情况下,一级除雾器两层对称冲洗;二级相同、三级采用一级冲洗,在三级的反面可设计事故冲洗层;只在三级反面积垢造成压差增加时开启冲洗。除雾器冲洗水压一般控制在2-4pa以内。

  5:除雾器的冲洗水量

  选择除雾器冲洗水量处理需要满足除雾器自身的要求外,还需要考虑系统水平衡的要求有些条件下需采取大水量短时间冲洗,有时则采用小水量长时间冲洗,具体冲洗水量需由工况条件确定,一般情况下除雾器断面上舜时冲洗水量约2-4.5m3/h

  6:冲洗覆盖率

  冲洗覆盖率是指冲洗水对除雾器断面的覆盖程度。

  根据不同工况条件,冲洗覆盖率一般可以选在100%~180%之间。及喷嘴喷射扩散角面积的重叠率。总的要求整个除雾器断面不能有死角,要达到130%冲洗。防止因未冲洗到而造成死角,从而造成局部积垢堵塞。

  7:除雾器冲洗周期

  冲洗周期是指除雾器每次冲洗的时间间隔。由于除雾器冲洗期间导致烟气带水量加大所以冲洗不宜过于频繁,但也不要间隔太长,否则易产生结垢现象,除雾器的冲洗周期主要根据烟气特征及吸收剂确定,一般以不超过2h一次循环,也就是不冲洗为冲洗时间的3~6倍;循环;单道时间控制在15-60/s之间。已现场工艺水流量和实际工况值来决定:在压力保证的情况下大水量时间短一些,反之时间要长一些。但总体不要超过时间值;还要考虑塔底循环池的水位平衡。否则造成冲洗不彻底或烟气携水量过大,影响除雾效果。


  高效除雾器的形式与结构

  高效除雾器有三种形式(DV230-ⅰ、DV230-ⅱ、DV230-ⅲ),其结构也各有特点和优势。主要根据实际工况和客户要求来选择。一般选取根据烟气流速来选:塔的断面小、烟气流速快(3。5~4。0m/s),烟气含水量多的;选择叶片间距小一点DV230-ⅲ。可选择棱形和屋脊形结合式除雾器、再加均衡器。塔的断面设计标准的、烟气流速趋于平稳(3。2~3。6m/s),烟气含水量接近设计值的;选择叶片间距标准设计除雾器DV230-ⅱ。可选择棱形和屋脊形结合式除雾器,也可选择三级屋脊式。塔的断面大、烟气流速趋缓(2。6~3。0m/s),烟气含水量相对少的;选择叶片间距标准设计除雾器DV230-ⅰ;可选择棱形和屋脊形结合式除雾器。以下是机组除雾器的结构形式:

  

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  DV230-ⅲ型高效除雾器

  

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  DV230-ⅱ型高效除雾器

  DV230-ⅱ型高效除雾器也可设计为全屋脊式结构,就是要三层支撑梁。相对于菱形屋脊式结合所占空间要多一些;强度也高于菱形屋脊结合式。使用寿命和效果相同;就是检修维护要方便的多。

  

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  DV230-ⅰ型高效除雾器


  高效除雾器的主要性能

  高效除雾器采用三层除雾四层冲洗加一层事故冲洗的结构方式,临界工作面采用人字形夹角;这样的设计可使上升不均匀的烟气在通过的时候充分均匀,同时在有限塔体断面增加更多除雾面。

  一级除雾器叶片间距为30mm、二级除雾器叶片间距为27.5mm、三级15-25.4mm之间,主要根据现场工况。


  高效除雾器的除雾主要参数和物理性能指标见一栏表:


项目名称特性参数特性参数特性参数
高效除雾器一级二级三级
除雾器波纹板厚度3mm3mm3mm
除雾器单级高度1210mm1210mm1210mm
除雾器波纹板间距30mm27.5mm15-25.4mm
制造材料改性增强聚丙烯(PPTV)
高可工作温度125℃125℃125℃
低可工作温度-25°C-25°C-25°C
附着尘粒1%1.20%1.50%
烟气流向向上向上向上
大设计流速4.5m/s4.5m/s4.5m/s
屈服强度24Mpa
拉伸屈服强度34.8Mpa
延伸率0.018%(55°以上时)
抗压力300kg/m2330kg/m2360kg/m2
压降综合230pa
除雾效率99.90%
物理性能测试
波纹板、120℃、168h质量和外观无明显变化质量和外观无明显变化
5%HO3,80℃,120h质量和外观无明显变化质量和外观无明显变化
5%HC1, 80℃,120h质量和外观无明显变化质量和外观无明显变化
30%H2SO4, 80℃,120h质量和外观无明显变化质量和外观无明显变化
饱和Ca(OH)2,100℃,120h质量和外观无明显变化质量和外观无明显变化


冲洗管道喷嘴参数物理性能一栏表


名      称特   性   参   数
管道材料改性pph
管道规格DN160-DN110(常规设计)
弯曲屈服强度21Mpa
拉伸屈服强度40Mpa
延长率0.018%(40°以上时)
抗压力25 Mpa(试验压力)
耐温程度-25°+110°
管道连接方式热容螺纹连接
喷嘴名称全锥切线冲洗喷嘴
喷嘴流量1.6-1.7m3/h
冲洗水压力≥0.2Mpa
冲洗水方向与除雾器本体呈对称式放射状
冲洗模式全锥螺旋切线式循环冲洗
喷洒角度90°~105°
连接方式螺纹连接
喷嘴规格1/2″
材  料改性丙稀(ppS)

  本冲洗系统设计值为常规模式。


  高效除雾器部分实物照片

  

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  高效除雾器菱形内部

  

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  高效除雾器菱形内部

  

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  安装现场

  

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  外部

  

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  一级屋脊外形

  

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  在线运行一年后的现场情况


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  无钩叶片片形



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