湿式除尘器范文（精选9篇）
湿式除尘器 第1篇
燃煤锅炉的烟尘净化方法, 早年普遍采用干式旋风除尘器, 利用旋转气流的离心力来捕捉灰尘。这种除尘器阻力大、效率低, 其除尘效率仅达60%左右, 对于小颗粒烟尘不起作用, 显然不能满足严格的环保要求。
20世纪70年代以后, 烟尘治理引起各方面的重视, 出现了水膜除尘器、水浴除尘器等湿式除尘器。其除尘效率虽高, 但是阻力也很大, 而且还带来了除尘水的二次污染等问题。显然其广泛应用也颇受限制。因此, 开发研制新型、高效、低阻力的除尘器已经成为一种必然趋势。
下面对新研制开发的一种湿式除尘器进行详细介绍。
2 新型高效除尘器的除尘原理及结构特点
2.1 结构特点
2.1.1 湿式除尘器是利用水或其它液体来消除烟尘或其它有害气体的设备。它具有以下几个优点:
a.在除尘的同时也可以除去其它有害气
b.除尘效率比较高;
c.结构简单, 造价较有相同效率的其它设备要低;
d.可以处理湿度大、温度高或带粘性的粉尘及废气, 因而在处理废气或粉尘方面得到较广泛的应用。
2.1.2 本工程所采用的湿式除尘器与普通湿式除尘器不同, 它具有以下几个特点:
a.阻力极低, 小于l Omm H20, 在自然通风的手烧锅炉上也可以采用;
b.除尘效率高, 达到90%以上, 可以满足日益严格的环保要求;
c.具有较强的捕捉细尘粒的能力, 连手烧锅炉排烟中的碳黑也能够有效捕捉, 使其符合烟气黑度低于林格曼1级的环保要求, 具有强大的市场潜力。
2.2 除尘原理
其主要工作原理是使水滴与含尘气体接触, 并在气流的流动方向上安装折流板, 利用灰尘与水滴的碰撞使灰尘被水滴吸附。在气流的流动方向上所安装的折流板使气流曲折运动, 一方面可以延长烟气的停留时间, 另一方面可以使烟气改变流动方向, 增加灰尘与水滴的接触机会, 进一步增强捕捉灰尘的能力。细小的尘粒在随烟气上升过程中被落下的水滴所吸附、捕捉, 从而达到除尘的目的。其具体结构如图1所示。
清水通过淋水装置均匀喷出, 撞击到雾化板后碎裂成细小的水滴和水雾, 极大地增加了与烟气的接触面积, 使灰尘被大量的水滴吸附, 质量变大。烟气经过折流板作曲折运动, 细小的尘粒在随烟气上升过程中被落下的水滴所吸附、捕捉, 从而达到除尘的目的。折流板上的灰尘被水冲到沉淀池中, 经粗、细两层滤网过滤后变为清水, 由水泵加压后进入淋水装置循环使用。滤网上的污泥可定期清洗。此装置阻力小、效率高、无水污染问题、水可以循环使用, 非常适合小型手烧锅炉的除尘改造。
3 应用实例
目前, 随着环保要求的日益提高, 经过LSC0.5锅炉进行技术改造, 在其锅炉上部安装高效除尘器以满足环保要求。
手烧锅炉燃烧时产生的烟尘较难治理, 这是因为手烧锅炉在燃烧过程中, 由于手工间歇加煤, 造成燃烧的煤层厚度和进风量的周期性变化, 当煤投入炉膛时, 煤被迅速烘干, 煤中的挥发分很快析出, 此时正需大量空气进行燃烧, 而从炉排下进入的风量因煤层的加厚而减少, 致使部分挥发物在高温缺氧的情况下分解和裂化生成碳黑, 因此造成了手锅炉的周期性黑烟污染。
按照上文结构我们对0.5t/h手烧燃煤锅炉进行了技术改造, 进行了测试, 测试结果如下:
锅炉型号:LSC0.5 (手烧)
过量空气系数:1.9
烟囱高度:18m
烟尘排放浓度:97.3mg/Ndm3
烟气黑度:1级 (林格曼级别)
除尘器效率:96.4%
由测试结果不难看出, 完全达到设计要求。
结束语
湿式除尘器 第2篇
摘要：介绍了针对火电厂输煤系统作业环境粉尘治理而研制开发的新型湿式湍流除尘器的设计思路、设备结构、技术特点及在电厂输煤系统的应用情况.作 者：李艳萍 李勇 山乐胜 沈竞为 Li Yanping Li Yong Shan Lesheng Shen Jingwei 作者单位：山东电力研究院,济南,250002 期 刊：环境污染治理技术与设备 ISTICPKU Journal：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL 年，卷(期)：2006, 7(9) 分类号：X773 关键词：湍流 除尘器 粉尘 输煤系统★ 输煤检修专工竞聘演讲
★ 郭沫若《炉中煤》
★ 洗选中煤合同书
★ 煤层压裂改造配套工艺技术论文
★ 煤企行政检查汇报材料
★ 煤矿区队长述职报告
★ 浅谈煤楼无人值守控制系统的设计论文
★ 毛煤生产综合成本控制分析论文
★ 煤飞鞋舞的散文
箱体湿式捕尘器的改造和应用 第3篇
关键词 钻孔施工；粉尘；捕尘器；改造；应用
中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0100-02
1 概况
大平矿位于登封市与新密市交界处，煤层属典型的“三软”不稳定煤层，透气性较差，呼吸性粉尘的浓度平均值为3.6 mg/m3，粉尘爆炸浓度为16.21 mg/m3。为了加大防突、消突方面的投入，在具有突出危险性回采工作面和掘进工作面均采取了本煤层大面积预抽、边掘边抽、穿层钻孔、区域探测钻孔等措施，这些措施的执行使井下钻孔施工任务量显著增加。由于回采区内煤体受采动影响比较破碎、散落，造成了施工钻孔期间巷道粉尘超标的问题，导致工作环境恶劣，从而严重威胁工人健康。同时。由于高浓度粉尘的存在，有可能造成煤尘爆炸事故发生，影响矿井安全。因此，除尘、降尘工作也成为我矿攻关研究的重要课题。
2 钻孔施工及捕尘器的选择条件
根据目前煤矿施工钻孔条件分析，排粉方式不外乎水排粉与风排粉两种。采用水排粉会导致在水从钻孔排出时冲蚀孔口及孔壁，造成孔壁及孔口塌孔严重，没有办法封孔抽放；另外水排粉受巷道条件限制，在巷道没有水沟或水沟不通时无法应用。经长期的实践验证，只有采用风排粉才不易造成塌孔，钻孔成型好，封孔方便，有利于瓦斯释放及抽放；不受条件限制，只要有压风管路就可以进行施工。
综上所述，水排粉适合在巷道排水方便的地方施工岩石钻孔（不会塌孔），不适合主要为煤孔的抽放孔施工。而风排粉如果制作一种有效的捕尘器，就无疑是一种较佳的排粉方式。
3 一代捕尘器的结构
它主要由孔口捕尘管、捕尘箱两个部分组成。孔口捕尘管由捕尘管、导管构成；捕尘箱由密闭箱、水箱等部分组成（见图1）。
经长期在井下使用，钻孔内煤粉经捕尘箱的过滤起到了一定的降尘作用，但是由于各施工地点的地质情况不尽相同，有作业些地点煤体比较松动，在施工钻孔时，钻孔排粉量比较大，排出的煤粉经水箱一次过滤，不能完全被捕捉到，一代捕尘器起不到很好的捕尘效果。在大平煤矿抽探队技术人员的努力下，我们参照一代捕尘器的工作原理研制出二代捕尘器。经过在大平煤矿11东翼煤柱面、13回风平巷东段现场试用，此种捕尘器比一代捕尘器相比效果明显提高，捕尘率达到了95%以上，基本上完全消除了打钻排粉时煤尘飞扬的现象，现场文明生产及质量标准化有了更进一步的改善，得到了钻孔施工人员及我矿领导的一致认可。
4 二代捕尘器的结构及工作原理
4.1 结构
二代捕尘器和一代捕尘器相同，都是由孔口捕尘管、捕尘箱两个部分组成。但是二代捕尘器的捕尘箱则是由一个密闭箱和两个过滤水箱（一个密封、一个敞口）等部分组成
4.1.1 捕尘管
捕尘管用四寸钢管加工而成，长度约1米，在外端0.2米处焊接排粉岔口，最外端管口处可焊接法兰盘，在使用中，我们可以利用废旧编织袋，把钻杆与法兰盘包在一起封严孔口，以防漏风。在排粉口用四寸埋线软管连接至捕尘箱。
4.1.2 捕尘箱
捕尘箱由煤粉密闭箱及一级除尘水箱和二级除尘水箱组成（见图2），用3 mm厚钢板制成，密闭箱为圆形，下为漏斗状，漏斗下端口安装挡尘板；密闭箱与两个水箱用钢管相连，钢管中间断开使用快速接头连接，把进气管改在密闭箱的上方，并使用快速接头，便于拆卸和井下现场使用，一级过滤水箱加装一个密封盖，两个水箱内分别加装扩散器，用于降尘。
图2 二代捕尘箱示意图
4.2 工作原理
钻孔施工时，钻屑由孔底排出，在钻孔口处由捕尘管集流压缩，在高压风的作用下，经埋线软管进入密闭箱，大块煤体或煤粉落在箱体下部—即漏斗中，当漏斗中钻屑积存到一定程度时，依靠手柄自重堵在漏斗口的挡尘板便会自动打开，放出钻屑，随之关闭；剩下细小粉尘在高压风的作用下顺导尘管经扩散器首先进入一级密封水箱内，经水的过滤作用一部分粉尘沉积下来，残余气体从密封盖上方的导尘管排出，进入二级水箱内再次过滤。而粉尘颗粒则沉在水中，当水浑浊时，打开水箱下方放水阀门放出污水，从水箱上方补充净水（一级水箱从水箱盖进水口处补充）。
5 使用效果
经在大平煤矿11东翼煤柱面、13回风平巷东段现场试用，此种捕尘箱比以往旧的捕尘箱的捕尘效果有了一次很大的提高，捕尘率达到了95%以上，基本上消除了施工钻孔期间巷道煤尘飞扬的现象，现场文明生产及质量标准化有了进一步的改善，使我们现场作业人员远离了煤尘的危害，为职工们创造了良好、安全的生产环境，得到了钻孔施工人员以及矿领导的一致认可。在使用过程中需要注意以下几点。
1）捕尘管与捕尘箱连接的埋线胶管长度不宜过长，以免造成钻屑积聚，排粉不畅。
2）当钻孔中有水渗出或钻屑潮湿时，应立即停止使用捕尘箱，否则会造成孔内煤粉堵塞。
此种捕尘箱经过改装，体积稍大较为笨重，在今后的实践中应向轻便、易于携带方面改进。
6 结论
新式自制捕尘箱捕尘效果较好，有效解决了钻屑飞扬的问题，有利于职工健康，且加工成本低，材料简单，使用方便，值得推广。
作者简介
湿式除尘器 第4篇
1KCS-3Z除尘器工作原理及使用方法
1.1工作原理
KCS-3Z矿用打钻孔口水射流除尘器主要由架柱、隔爆电机、喷雾泵、射流除尘管、射流盘、输尘管、矿用高压胶管、集尘器等构成, 其主要结构如图1所示。该除尘器采用引射流直接将钻孔煤尘由集尘器吸入射流除尘管, 与水雾混合后使煤尘沉降在射流除尘管的内壁, 而后被水冲出从而达到除尘的目的。根据现场调查, 其除尘率在90%以上, 有效解决了钻孔施工过程中浓度大的问题。
1.2使用方法
①将集尘器安装在煤层打钻孔口位置, 使集尘器与需钻孔位置相对应, 用矿用高压胶管连接喷雾泵和射流盘, 用输尘管连接集尘器和射流除尘管;②使钻机钻杆通过集尘器中心口钻孔;③将喷雾泵的进水口与水源连接, 喷雾泵的出水口用高压胶管与射流盘连接;④水源供应的流量要大于8 L/min, 水源压力大于0.02 MPa, 水源要保持清洁, 防止堵塞喷头;⑤应使射流除尘管的出口端水平位置低于射流盘端的水平位置, 以便除尘水流顺利排出;⑥接好隔爆电机电源, 启动隔爆电机即可开始打钻。
2除尘器的技术参数
KCS-3Z矿用打钻孔口水射流除尘器主要技术参数见表1。
3应用效果
2010年4月, 义安煤矿在YX001工作面胶带运输巷防突作业现场使用了KCS-3Z型除尘器。水压正常时可达到良好的效果, 射流管内煤尘与雾化水流在高压水喷雾作用下充分混合, 以煤泥和煤水形式从射流除尘管末端流出。
经现场实测, 未使用KCS-3Z型除尘器前钻孔口粉尘平均浓度为300 mg/m3, 作业人员位置粉尘平均浓度为280 mg/m3;使用KCS-3Z型除尘器后钻孔口粉尘平均浓度为25 mg/m3, 作业人员位置粉尘平均浓度为18 mg/m3。从使用前后的粉尘浓度实测对比可以看出, 使用后作业现场的除尘率在90%以上, 极大地改善了钻孔作业现场的空气环境, 取得了较好的效果。且除尘器具有操作简单、使用方便、不影响现场作业等优点。
4存在问题
(1) 义安煤矿是高瓦斯突出矿井, 在打钻施工过程中瓦斯较大, 容易出现喷孔、吸钻、夹钻等现象, 尤其是喷孔时在瓦斯压力作用下, 瞬间可喷射出大量碎煤颗粒及煤尘, 此时除尘器的集尘器可吸入煤量明显减少, 除尘效果不是很好。
(2) 义安煤矿煤巷支护多采用工字钢梯形棚和36U型钢拱形棚2种形式, 36U型钢拱形棚扎角为82°, 近乎直角, 可方便集尘器吊挂, 除尘效果明显;工字钢梯形棚棚腿扎角为72°, 因扎角过大, 集尘器罩吊挂后自由悬吊下垂, 罩面垂直于巷道顶底板, 不能紧贴棚腿与煤墙壁, 此处容易留出空间, 由于该矿煤质比较松软破碎, 碎煤易从孔口流出, 在风流作用下形成飘扬的浮尘, 除尘效果不好。
(3) 由于受到钻孔设计开口位置的高度影响, 集尘器下口距离地面有一定高度, 因此, 容易形成浮尘, 污染工作环境。
(4) 在安装和使用射流除尘管时, 受到工作环境和工作条件 (空间) 的限制约束, 射流管末端易高于射流盘一端, 造成煤泥和水的混合物倒流, 堵塞射流盘喷头, 喷头无法将水流雾化, 抽放负压难以达到设计要求。
(5) 使用时因排水需要, 需清挖出专用临时水沟, 打钻后排出的煤泥和煤粒在巷道内堆积, 难于清理, 影响质量标准化工作。因此, 需加装一个过滤器将煤、水分离, 再把水排出后, 将过滤煤装车运出。这样可节约资源, 提高回收率。
(7) 使用过程中需定期更换泵箱内的机油。受打钻影响, 机油容易受到污染, 需定期更换。否则, 混入杂质后电机容易发热, 不利于机器维护保养, 影响使用效果。
5结语
湿式除尘器 第5篇
当前, 我国环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本遏制, 尤其是近年来严重的雾霾导致环境矛盾日益凸显, 环保压力持续加大。环保企业纷纷推出各种超低排放的新技术、新工艺、新产品, 为治理雾霾亮出各式武器。湿式电除尘器作为其中的一种新的治霾利器, 在满足超低排放、治理PM2.5方面得到业内专家、治污企业的一致认可。作为一种先进的烟气治理技术, 湿式电除尘技术在欧洲、美国、日本等国家已得到广泛应用且效果良好。
2 湿式电除尘工作原理
湿式电除尘器是一种用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味、PM2.5等有害物质的有效设备。湿式静电除尘器在静电除尘方面与通常说的干式静电除尘器没有太多差别, 湿式静电除尘器的主要工作原理是:在集尘极和放电极之间施加数万伏直流高压电形成强电场, 同时直接将水雾喷向放电极和电晕区, 水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化, 在这里, 电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并, 共同对粉尘粒子起捕集作用, 最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集;与干式电除尘器通过振打将极板上的灰振落至灰斗不同的是, 湿式电除尘器则是将水喷至集尘极上形成连续的水膜, 流动水将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出, 同时对酸雾、有毒重金属以及PM10, 尤其是PM2.5的微细粉尘有良好的脱除效果。由于没有振打极板产生的烟尘二次飞扬, 湿式静电除尘器可以达到很低的烟尘排放浓度。
尽管湿式电除尘的类型和结构很多, 但基本原理相同, 主要包括以下四个复杂而又相互有关的物理过程: (1) 气体的电离; (2) 气溶胶、悬浮尘粒的凝并与荷电; (3) 荷电尘粒与气溶胶向电极运动; (4) 将电极上的粉尘清除。
由于金属极板湿式电除尘器的极板稳定, 且有水膜覆盖冲洗系统, 因此在电场稳定性、清灰性能上具有优势, 喷水清灰同时具有脱除SO3、汞等重金属污染物的能力。在防腐性能上, 金属极板在有中性水膜覆盖的条件下防腐性能较好。因此, 采用金属极板的湿式电除尘器更具优势, 应用也更加广泛。图1为湿式电除尘原理示意图。
3 湿式电除尘器控制系统
湿式电除尘器是由除尘器机械本体部分和电控部分组成, 其中电控部分与常规电除尘器电控相比, 既有相同的部分也有不同的部分, 相同的是都需要配备高压整流设备、配备加热控制系统、配备上位机实现管理控制功能, 不同的是湿式电除尘器无需振打卸灰之类的控制, 而是灰水处理控制系统, 它们共同组成湿式电除尘器的电控系统。其组成示意图如图2所示。
3.1 高压系统
湿式电除尘器与干式电除尘器的收尘原理相同, 都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电, 荷电后的粉尘在电场力的作用下到达收尘板, 然后采用定期冲洗的方式, 使粉尘随着冲刷液的流动而清除。因此整个湿式除尘器高压控制系统至关重要, 一般采用高效电源, 如高频电源、三相电源和新型的常规电源。采用新型高压供电控制系统, 有效配合喷淋系统, 运行平稳, 输入功率高, 避免过度闪络、间断供电、频繁启停所造成的能耗和除尘效率下降, 确保湿式电除尘器高效、节能。
3.2 灰水处理控制系统
灰水处理主要目的就是将阴极、阳极上的积灰清除干净, 使湿式电除尘器长期保持较高的除尘效率、超低的排放水平。由于清洗后的污水直接排放会产生二次污染, 并造成大量耗水导致运行成本高企, 应进行污水的循环利用。所以湿式除尘器的灰水处理控制系统一般分为喷淋和冲洗两大系统, 具体包括补水系统、冲洗系统、过滤系统、加碱系统、循环水系统等五个部分。其处理流程图如图3所示。
3.2.1 补给水自动控制系统
(1) 根据补给水箱的液位, 自动开启或关闭来水电动蝶阀, 控制补给水箱的液位在一定的范围之内; (2) 通过补给水箱外的两台变频泵, 将水箱的水送至除尘器的顶部进行喷淋冲洗, 因为要满足喷淋水的雾化要求, 所以对水的压力要有精确的控制, 采用以水压为控制点, 对变频泵采用正反馈的PID控制, 保证了补给水的输送及喷淋水的雾化效果。
3.2.2 冲洗水自动控制系统
冲洗喷淋自动控制系统由若干个电动蝶阀组成, 根据喷淋的工艺要求, 按照一定的顺序进行冲洗喷淋, 整套冲洗喷淋系统实现自动顺序控制, 安全可靠。
3.2.3 过滤水自动控制系统
过滤水控制系统采用的是上下两层的灰水分离器, 每层各有9个电磁阀, 整套系统采用PLC逻辑控制, 准确地控制每一个电磁阀的开关时间和开关顺序, 运用自控联锁的技术, 确保了灰水分离器的正常运行。
3.2.4 加碱自动控制系统
为了防止循环进入除尘器的循环水对本地的腐蚀, 增加了加碱系统, 调整循环水的酸碱性以达到防腐蚀标准。加碱系统的自动控制是根据循环水的p H值作为参考值来实现的, 加碱泵以p H值作为PID的调节变量, 不断给循环水注入碱液, 保持循环水呈现一定的弱碱性, 保护除尘器本体。
3.2.5 循环水自动控制系统
循环水系统将过滤后的清水通过循环泵的增压, 送至除尘器的顶部进行冲洗。循环水的循环利用, 降低了冲洗水的水耗, 进一步达到了节能环保的要求。循环水系统的自动控制由循环泵和除尘器顶部的电动蝶阀组成。循环泵根据设定水压作为PID调节的依据, 将循环水以一定的压力送至除尘器顶部, 然后由出口的若干个电动蝶阀, 按照自动顺序控制的方式, 对阴阳极板进行冲洗喷淋。
3.3 加热系统
加热系统包括绝绝缘子保温箱加热和热风吹扫加热, 由PLC自动控制, 根据需要保温箱进行加热或停止加热、进行或停止热风吹扫加热。其中热风吹扫系统由风机, 蝶阀和加热器组成, 自动开启时, 按照风机-蝶阀-加热器的顺序启动;自动关闭时, 按照加热器-蝶阀-风机的顺序关闭。
3.4 安全保护系统
整套湿式除尘器系统都采用自动控制的方式, 无须人工干预和操作, 因此对整套系统的安全保护措施要求非常严格。湿式除尘器的安全保护系统以水系统作为主要的控制依据, 当各个水箱的液位低于报警值时, 控制系统会报警并在画面上不断闪烁提醒;当各个水箱的液位低于保护值时, 停止水箱外部变频泵的运行;当各个水箱的液位低于保护值超过某个时限, 停止水系统的运行, 并联锁停止高压系统。
3.5 上位机系统
为保证系统的稳定可靠运行和高性能, 上位机系统选用工业控制计算机作为上位机, 同时选配相应的具有最新功能的智能通讯卡、网络前端机等采集设备, 使系统具有不凡的数据采样能力和处理能力, 从而实现对湿式电除尘集中管理、分散控制、节能减排运行的要求。
上位机系统通过智能通讯卡、网络前端机等采集各高压、水处理、加热等各个子系统的运行工况数据以及相应的模拟量值和开关量信号, 以各种动画、图形、表格、曲线、文本等形式在画面上显示;在需要时将人工设定的有关参数送往下位机或根据反馈信号实施自动控制, 从而获得更好的控制效果。
4 湿电应用
2014年11月, 惠州热电公司一期 (2×330MW) 1号机组绿色发电计划项目湿式除尘器改造工程顺利通过168h试运行。该项目工程是在湿法脱硫设备后增设一个两电场的WBE205/2-2型卧式金属极板湿式电除尘器, 设计除尘效率≥80%, 电除尘阻力≤200Pa, 电场风速≤2.5m/s, 两个电场共采用4台高压设备供电。
本工程的水系统采用了喷淋和冲洗两大分立系统, 总体用水量小于40t/h, 废水排出量小于10t/h, 排出水完全回用于湿法脱硫工艺水, 对电厂整体不产生额外水耗量。下图是湿式电除尘器投运后CEMS系统在线监测画面, 机组负荷在227.8MW时, 湿式电除尘器出口烟尘浓度低于1mg/Nm3, 可见湿式电除尘器展现了其极高的除尘能力。
项目正式投运后, 惠州热电公司委托广东省环境监测中心对该项目进行了性能测试, 在负荷率大于75%情况下, 分别进行了2天共6次性能测试, 6次检测结果显示湿式电除尘器出口烟尘浓度最低值为0.8mg/Nm3, 最高值为1.8mg/Nm3, 平均烟尘排放浓度为1.4mg/Nm3, 远远低于5mg/Nm3的设计指标。目前该项目投运超过半年时间, 湿式电除尘器在其控制系统的管控下, 烟尘排放浓度一直非常稳定在<2mg/Nm3的超低排放水平, 成为广东地区的绿色发电计划的示范工程。
5 结语
湿式电除尘器的性能不受粉尘比电阻和煤灰性质的影响, 内部没有运动部件, 没有振打清灰引起的二次扬尘, 因此, 性能稳定, 高效, 运行可靠, 对PM2.5和SO3有很高的脱除效率, 是湿法脱硫后最终环保把关的最佳设备。随着环保要求的越来越严, 湿式电除尘器将得到越来越多的推广应用。湿式电除尘器的工艺、控制将进一步优化完善, 尤其是提高水处理系统中PID控制的精度和准度, 以达到湿式电除尘器高效节能节水的更好控制效果。
参考文献
[1]林国鑫, 等.湿式电除尘器—应对PM2.5超低排放新武器, 第14届中国电除尘学术会议论文集.
[2]刘鹤忠.湿式电除尘器在工程中的应用.电力勘测设计, 2012.3.
燃煤电厂湿式电除尘技术 第6篇
根据统计, 在中国各行业中, 燃煤电厂排放的工业烟尘所占比例是最高的[1]。国家逐年降低火电厂污染物排放限值, 最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》中燃煤电厂烟尘排放限值降低至30mg/m3, 而对于重点地区, 其燃煤电厂烟尘排放限值降低至20mg/m3。当燃煤电厂燃煤灰份大、比电阻高或锅炉排烟温度较高时, 干式电除尘器往往达不到新标准的要求。经过对燃煤电厂电除尘器前后细灰组成进行研究, 发现除尘器前粉尘大颗粒占大多数, PM10和PM2.5占总灰百分比为39.35%和2.42%, 而除尘器后高达92.47%和35.56%, 说明普通电除尘器对细灰捕集效率不高, PM2.5除尘效率较低[2]。
近年来针对微细颗粒的排放控制发展了许多新技术, 其对微细粉尘的收集效率如图1所示, 从图中可以看到, 随着颗粒直径由10μm递减至小于1μm, 各种技术相应的粉尘收集效率曲线陡降, 唯一例外的是湿法与静电并用的湿式电除尘技术, 该技术的收尘效率受微细颗粒直径影响较小, 对粒径0.06~10μm范围内的颗粒都具有较高的收集效果。
根据国内外应用情况, 在湿法脱硫装置后安装湿式电除尘器, 不仅能有效控制烟气中的微细颗粒的排放, 而且可以脱除湿法脱硫后烟气中携带的石膏液滴, 以及经过SCR后生成的SO3气溶胶颗粒, 从而消除烟囱“石膏雨”和烟气的“蓝烟”等现象。
1 湿式电除尘技术工作原理及其脱除性能
1.1 工作原理
湿式电除尘脱除粉尘分为荷电、集尘、清灰三个步骤。将水雾喷向放电极和电晕区, 水雾在电极形成的电晕场内荷电后分裂进一步雾化, 电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并, 共同对粉尘粒子起捕集作用, 最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集, 喷雾形成的连续水膜将捕获的粉尘冲刷到灰斗中排出。
1.2湿式电除尘对微细粉尘和SO3雾滴的脱除
湿式电除尘中, 放电极电子较易溢出, 水雾被进一步细化, 使电场中存在大量带电雾滴, 大大增加亚微米粒子碰撞带电的机率, 而带电粒子在电场中运动的速度是布朗运动的数十倍, 这大幅度提高了亚微米粒子向集尘极运行的速度, 可以在较高的烟气流速下, 捕获更多的微粒[4]。烟气中的SO3在205℃以下时, 主要以H2SO4的微液滴形式存在[5], 其平均直径在0.4μm以下, 因此干式静电除尘器和FGD对SO3去除较低。湿式电除尘器对亚微米颗粒的高捕获率, 可对SO3的微液滴起相同作用。湿式电除尘器独特的工作环境决定了它能够高效地脱除亚微米级别的粉尘、雾滴, 除尘效率最高可达到99.9%以上[6]。
2 湿式电除尘器设计
2.1结构设计
湿式电除尘器在结构上主要分为两种基本型式:管式和板式。管式湿式电除尘器的集尘极为多根并列的圆形或多边形金属管, 放电极均布于极板之间, 管状湿式电除尘器只能用于处理垂直流动的烟气。板式湿式电除尘器的集尘极呈平板状, 可获得良好的水膜形成特性, 极板间均布电晕线, 板式湿式电除尘器可用于处理水平或垂直流动的烟气。
这两种湿式电除尘器的不同点主要在于[7]:
(l) 对于给定的除尘效率, 电极长度相同的前提下, 管式湿式电除尘器所允许的烟气流速是板式湿式电除尘器的两倍。
(2) 对于给定的除尘效率, 管式湿式电除尘器的局部干燥区比板式湿式电除尘器要小。
2.2 材料选择
壳体通常采用带有衬层保护的碳钢, 为防止腐蚀, 其内表面需涂有防腐材料。安装时还需严格控制壳体内表面破损, 防止产生腐蚀, 如焊缝、孔隙、构件连接处及盖板等。
为了避免发生点腐蚀和裂隙腐蚀, 内部构件材料必须考虑工艺气体和冲洗液体中氧和氯化物的浓度。对于耐腐蚀性和材料选取的关系, 表1显示了各种材料的选择及其能够正常工作的氯化物浓度范围。
2.3 湿式电除尘布置形式
目前在国外电厂常采用的湿式电除尘器布置形式有以下三种:水平烟气独立布置;垂直烟气独立布置;垂直烟气与WFGD整体式设计。前两种布置方式需要专门的空间, 第三种布置方式是近些年来最常用的, 同时成本和运行费用也是最低的, 占地面积也很小。
3 湿式电除尘在燃煤电厂的应用
湿式电除尘器最早在1907年开始应用于硫酸和冶金工业生产中, 上世纪八十年代后国外大容量燃煤电厂也逐渐采用湿式电除尘器净化脱硫后的烟气, 取得了良好的效果。美国的AES Deepwater电厂于1986年采用湿式电除尘技术, 该电厂以石油焦作为主要燃料, 其湿式电除尘器由3个电场、12套平行向上的烟气流系统模件组成, 经测试对硫酸雾的脱除效率高于90%[9]。2000年和2002年N&B电力公司分别对Dalhousie电厂和Cloeson Cove电厂 (1050MW) 的WFGD进行改造并安装了湿式电除尘器, 采用的都是WFGD与湿式电除尘器整体布置方式。日本中部电力碧南电厂五台机组 (3700MW+21000MW) 使用湿式电除尘器后, 其排放浓度长期稳定在2~5mg/Nm3, 表明湿式电除尘器能高效地除去烟气中的烟尘和石膏微液滴。国内在燃煤电厂领域的应用仍处于起步阶段。
4 结束语
湿式电除尘器作为烟气终端精处理设备能高效收集对人体危害特别大的PM 2.5、PM10等颗粒物。但是, 由于需要选用耐腐蚀性强的高等级不锈钢作为电极材料以及烟气流速较低造成设备体积庞大, 导致现有的湿式电除尘器工程造价偏高, 成为制约该技术推广的重要因素。如果能够在电极材质和烟气流速方面得到改进, 将会大大促进该技术在国内的应用进程。
摘要：颗粒物特别是细颗粒物 (PM2.5) 对环境及人类健康危害巨大, 而燃煤电厂是细颗粒物的主要排放源。湿式电除尘器作为烟气污染物的终端精处理装备, 具有捕集烟气中细颗粒物和雾滴的功能, 在电力行业得到了推广应用。文章总结了湿式电除尘技术原理、设计及性能影响因素和技术研究现状, 以及湿式电除尘器在燃煤电厂的应用情况。
关键词：燃煤电厂,湿式电除尘,PM2.5控制,酸雾控制
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新型湿式电除尘器的研究应用 第7篇
研究人员针对燃煤电厂烟气的特点,反复试验,研制出了一种新型湿式电除尘器———SPIC-YD-WESP。该除尘器集喷淋、水膜、静电多种除尘机理为一体,湿法脱硫后饱和湿烟气经该新型湿式电除尘器净化后排放浓度低至0.8 mg/Nm3。整台除尘设备具有重量轻(600 MW机组设计重量不超过360 t),占地面积小(采用与湿法脱硫塔整体布置),阴极掉线率低(放电极采用自主开发的螺旋刚性电极[6]),除尘效率高,维护简便等优点,而且收集烟气中的水直接排入脱硫浆液池,进一步减少脱硫系统补充水,不外排,不产生二次污染。
该产品于2015年5月通过了重庆市科技委员会组织的专家组鉴定和环保认证,并应用于300MW以上燃煤机组,取得良好应用效果。
1 工艺流程
该新型湿式电除尘器采用与湿法脱硫塔整体布置。即:SPIC-YD-WESP安装在脱硫吸收塔机械式除雾器顶部。湿式电除尘器壳体与脱硫吸收塔整体设计,烟气经脱硫吸收塔充分洗涤降温,通过机械除雾器将大颗粒雾滴去除后,直接进入湿式电除尘器进气室;均布装置将饱和湿烟气导入高压电场,烟气深度净化后,沿湿式电除尘器上部烟箱排入烟囱。
独立布置的湿式电除尘器,将喷淋下来的灰水通过过滤、循环使用,部分废水通过收集水箱排入脱硫系统;与吸收塔整体布置的新型湿式电除尘器,喷淋下来的冲洗水直接进入吸收塔浆池作为脱硫系统的补给水。该新型湿式电除尘器仅设置一只冲洗水箱,通过水泵与湿式电除尘器内的喷嘴对阴阳极系统进行间歇冲洗,带走附着在其表面上的烟尘等物质,保持阳极管表面和阴极线清洁。
新型湿式电除尘器系统见图1。
1.湿式电除尘本体;2.冲洗水系统;3.热风系统;4.电源系统
2 结构及特点
2.1 工作原理
新型湿式电除尘器的工作原理与干式电除尘器基本相同。脱硫后的饱和湿烟气经均布装置进入湿式电除尘器,其放电极在直流高电压的作用下,将其周围气体电离,烟尘等污染物在电场中荷电并在电场力的作用下向收集极运动,移动到收收集极表面释放电荷被捕集,污染物沿收集极经自流或在冲洗水作用下进入脱硫吸收塔浆液池。
与干式ESP采用振打等方式使收尘极捕集的颗粒脱离相比,冲洗的方式可以避免二次夹带,从而提高除尘效率。
湿式电除尘器的性能不受粉尘比电阻和煤灰性质的影响,内部没有运动部件,没有振打清灰引起的二次扬尘,因此,性能稳定、高效、运行可靠,对PM2.5和SO3有很高的脱除效率。
湿式电除尘器工作原理见图2。
2.2 本体结构
新型湿式电除尘器结构主要由放电极系统、收集极系统、喷淋系统、外壳、高压电源系统等组成。放电极系统包括自主开发的螺旋针刺刚性放电极[6]、阴极框架、阴极支撑杆、绝缘瓷套及绝缘箱等;收集极系统含蜂窝状收集管、支撑梁等;喷淋系统含内部上下层喷淋管路、喷嘴、支撑及外部供水部分;壳体由进出口烟箱、侧板及支撑梁构成。
新型湿式电除尘器各系统设计中须考虑安全问题。由于除尘器本体内均处于低温、酸雾(尤其烟气中CL-含量较高)、水膜、水雾、烟尘、烟气等固、液、气混合物,设计中须综合考虑导电、烟尘形成的泥浆堵塞。
虽然静电收集室处于水雾环境中,但实践表明,只要放电极(电晕线)与收集极(收尘管)之间没有线状连续水滴,绝缘套及水平拉杆绝缘子处采用电加热或热风吹扫等方法,并采用自动控制来调节绝缘箱内烟气温度保持在露点以上,即不产生爬电现象,湿式电除尘器均能保持长期稳定运行。
由于经过湿法脱硫后的燃煤烟气腐蚀性很强,壳体内壁及与烟气接触的部件需严格防腐,以防止湿式电除尘器因腐蚀影响装置的安全稳定运行。
新型湿式电除尘器结构见图3。
1.进口烟箱;2均布板;3.下部冲洗;4.下部限位装置;5.横向绝缘室;6.放电极;7.收集极;8.支撑梁;9.阴极框架;10.上部冲洗;11.阴极支撑杆;12.绝缘箱;13.烟气出口
2.3 系统特点
采用SPIC-YD-WESP成套技术,针对燃煤电厂湿烟气特性,能有效控制细颗粒物(PM2.5)和酸雾(SO3)排放。
(1)出口粉尘可稳定控制在5 mg/Nm3以下,达到“超洁净”排放标准;PM2.5细颗粒物的去除效率能达到95%以上。
(2)在系统研制过程中开发出的具有自主知识产权的螺旋针刺刚性放电极,其独特的螺旋结构既有效增大了电流密度且使得电场分布更加均匀,又避免了高烟气流速下的极线摆动和电流电压波动,允许更高的烟气流速。
(3)在电力行业率先采用导电玻璃钢作为收尘极材料,简化了系统、减轻了重量,降低了系统阻力,节约投资成本和运行费用。
(4)冲洗废水直接进入脱硫系统循环利用,达到废水“零”排放,不产生二次污染。
3示范与应用
3.1设备与性能参数
(1)湿式电除尘本体1台
规格:Φ16.7 m×16.6 m;
处理风量:1 690 000 m3/h;
进口浓度:35 mg/Nm3;
压损:≤250 Pa;
冲洗水量:2.2 t/h。
(2)高压供电装置(2 000 m A/72 k V)4套
(3)冲洗水泵2台(一用一备)
流量:40 m3/h;
扬程:80 m;
功率:22 k W。
(4)冲洗水箱Φ3.0 m×4.8 m 1只
(5)热风风机1套
流量:4 500 m3/h;
全压:1 500 Pa;
功率:7.5 k W。
3.2运行效果
目前,SPIC-YD-WESP型湿式电除尘器已有10余套投入燃煤电厂运行。运行结果显示,该型湿式电除尘器运行稳定,PM2.5等超细颗粒物、酸雾脱除效果显著。经第三方环保监测评估,烟气排放各项指标均符合超洁净排放标准,即出口烟尘浓度≤5 mg/Nm3。
3.3设计与使用事项
(1)由于SPIC-YD-WESP型湿式电除尘器与湿法脱硫塔采用整体布置方式,荷载较大。尤其涉及技改项目时须核算原湿法脱硫塔的荷载能力,必要时进行脱硫塔加固。另外,由于整套装置安装在脱硫塔顶部,应充分考虑风载影响,并采取必要措施。
(2)设备运行时应有良好接地,采取必要的防雷措施以及高压保护措施。
(3)由于采用喷淋收尘、清灰和静电水膜收尘、清灰,为保证设备正常运行,设计时应充分考虑湿式电除尘器下部冲洗喷淋高度和喷淋压力,保持收集极下端和下部限位装置清洁。
4结论
(1)通过实际运行表明,该型湿式电除尘器采用了螺旋刚性电极和蜂窝管导电玻璃钢作为阴阳极,有利于提高比收尘面积和运行电晕功率,减少了湿式电除尘装置的空间体积,从而将湿式电除尘器与湿式脱硫塔整体设计创造条件。
(2)将湿式电除尘器与湿法脱硫塔整体布置,节约占地空间的同时,减少了湿式电除尘污水处理系统,降低了整体造价。每次冲洗后的水直接排入脱硫塔循环利用,节约了脱硫系统补充水,达到新增装置无污水外排。
(3)出口粉尘可稳定控制在5 mg/Nm3以下,达到“超洁净”排放标准,有较高的社会效益。
摘要：介绍了一种与湿法脱硫塔整体布置的新型湿式电除尘器。通过燃煤电厂300 MW机组示范运行表明:该型湿式电除尘器运行稳定可靠、烟尘脱除效果明显,排放指标完全满足国家最新颁布的燃煤电厂超洁净排放标准。
关键词：湿式电除尘,湿法脱硫,燃煤电厂
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湿式除尘器 第8篇
PM2.5即细颗粒物, 指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。PM2.5粒径小, 面积大, 活性强, 易附带有毒、有害物质 (例如, 重金属、微生物等) , 且在大气中的停留时间长、输送距离远, 对人体健康和大气环境质量造成很大影响[1]。煤烟型PM2.5是我国细颗粒污染的重要因素之一, 也是我国雾霾天气污染的重要原因, 对国家的环境保护、经济发展及国家政治发展带来了沉重负担和挑战。现阶段, 应用比较广泛的高效除尘设备主要有电除尘器和袋除尘器和湿式除尘器等。这些传统的除尘器对直径10微米以上的颗粒物除尘效率可以达到95%以上, 但对PM2.5的除尘效果较差, 造成PM2.5的大量排放。目前, 煤烟型PM2.5的治理已成为我国一项重要的政治经济工作任务, 开发一套经济、实用、可广泛推广的有效降低PM2.5排放的新技术、新设备迫在眉睫。
1 煤烟型PM2.5冷凝湿式除尘器的设计思路
煤烟型PM2.5冷凝湿式除尘器采用冷凝-湿式除尘相结合的除尘思路。首先, 对烟气进行冷凝, 使PM2.5在饱和态高温烟气降温过程中, 以PM2.5为凝结核进行凝结, 改变PM2.5的极性, 形成以PM2.5为凝结核的小水滴。然后, 进入湿式除尘过程, 利用以PM2.5为凝结核的小水滴与水介质进行惯性碰撞, 进行捕捉。利用同极性相吸、同质相溶的性质, 最终实现水对PM2.5的除尘。在此理论构思的基础上, 开展煤烟型PM2.5冷凝湿式除尘器的创意设计。
2 煤烟型PM2.5冷凝湿式除尘器的结构设计
煤烟型PM2.5冷凝湿式除尘器的结构主要由PM2.5凝聚器和水环式除尘器两部分组成, 如图1所示。其中, PM2.5凝聚器包括1烟气管道、2喷水装置、3文丘里收缩管、4文丘里喉管 (文丘里喉管是由无数根细长金属管束构成, 在管束四周充有冷却水) 、5文丘里扩散管、6连接风管, 水环式除尘器包括7水环泵泵体、8水环泵叶轮、9水环、10水环泵进气区、11水环泵气体压缩区、12水环泵排气区。
1.烟气管道;2.喷水装置;3.文丘里收缩管;4.文丘里喉管;5.文丘里扩散管;6.连接风管;7.水环泵泵体;8.水环泵叶轮;9.水环;10.水环泵进气区;11.水环泵气体压缩区;12.水环泵排气区
3 煤烟型PM2.5冷凝湿式除尘器的工作原理
煤烟型PM2.5主要成分包括煤炭灰分矿物细颗粒物[2]、重金属气化细颗粒物[3]、未燃烬炭细颗粒物[4]以及SOx、NOx细颗粒物前体物[5]等。其中, 煤炭灰分矿物细颗粒物、重金属气化细颗粒物等具有较好的亲水性, 易于被水捕捉;未燃烬炭细颗粒物具有疏水性, 难以被水捕捉。本设计中, 在雾化进水里添加有亲水-疏水双极活化剂。当活化剂与疏水的细颗粒物接触时, 首先疏水极与疏水的细颗粒物相结合, 然后亲水极再与水相结合, 从而实现水对未燃烬炭细颗粒物的捕捉。在水环泵用水中添加有Ca O等碱性物质, 以利于吸收SOx、NOx细颗粒物前体物。
煤烟型PM2.5冷凝湿式除尘器的工作原理:含PM2.5烟气通过烟气管道进入文丘里收缩管后流速增大, 进入喉管时流速达到最大值。水从收缩管口加入时, 气液两相间相对流速很大, 液滴在高速烟气气流冲击下, 实现雾化。雾化后的烟气气流高速进入文丘里喉管, 一方面高温烟气受冷却水的冷却作用, 部分水蒸气以PM2.5颗粒为凝结核发生冷凝, 转化成细小液滴;另一方面, 高速烟气气流通过文丘里喉管的细长管束时, PM2.5颗粒与液滴, 以及PM2.5颗粒、液滴与管束壁面发生激烈碰撞和凝聚, 这样就使得被雾化的烟气湿度达到饱和, PM2.5颗粒充分被水湿润。在扩散管中, 烟气气流速度减小, 压力回升, 以PM2.5颗粒为凝结核的凝聚作用进一步加快, 凝聚成粒径较大的含尘液滴, 从而完成了PM2.5颗粒的凝聚作用, 完成凝聚作用的含PM2.5烟气经连接风管进入水环式湿式除尘器。在叶轮和水环构成的气体压缩区, 含PM2.5烟气进一步被压缩, 并进一步发生凝聚作用。以PM2.5颗粒为凝结核的液滴在高速的离心作用下, 被甩向水环, 并被水捕捉, 同时水中添加有Ca O等碱性物质, 可以吸收SOx、NOx细颗粒物前体物, 最终实现了对含PM2.5烟气的净化。当洁净烟气气流的在压缩作用下达到要求的气压时, 经水环泵排气区排出水环泵式除尘器, 并经水气分离器脱除水后进入烟道最终排放。水环泵内的水环经吸收PM2.5颗粒后变成污水, 须经沉淀过滤PM2.5颗粒处理后可以实现循环利用。
4 结论
针对煤烟型PM2.5除尘技术问题, 进行了一种新型冷凝湿式除尘器的创意设计。对该除尘器的设计思路和机械结构及工作原理进行了阐释。该除尘器首先对含PM2.5烟气进行冷凝, 使PM2.5在饱和态高温烟气降温过程中, 以PM2.5为凝结核进行凝结, 形成以PM2.5为凝结核的小水滴。然后以PM2.5为凝结核的小水滴与水介质进行惯性碰撞, 进行捕捉, 最终实现水对PM2.5的除尘。
摘要：针对煤烟型PM2.5除尘技术问题, 进行了一种新型冷凝湿式除尘器的创意设计.该除尘器首先对含PM2.5烟气进行冷凝, 使PM2.5在饱和态高温烟气降温过程中, 以PM2.5为凝结核进行凝结, 形成以PM2.5为凝结核的小水滴.然后以PM2.5为凝结核的小水滴与水介质进行惯性碰撞, 进行捕捉, 最终实现水对PM2.5的除尘。
关键词：PM2.5,湿式除尘器,煤烟型,创意设计
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湿式除尘器 第9篇
1 影响波纹板脱水效率的关键因素
1.1 波纹板脱水装置工作原理及结构
波纹板是通过惯性碰撞的原理进行脱水的,液滴随气流进入波纹板后,由于惯性的作用使液滴的流线和空气的流线发生偏移,液滴撞击到波纹板上被捕捉下来
图1 波纹板结构示意图
1.2 影响波纹板脱水效率的主要因素
波纹板通过惯性碰撞进行脱水。随着脱水段风速的增大,通过弯曲通道气体速度方向的改变也越快,由于惯性力的作用,颗粒跟随性变差,速度弛豫时间变长,所以易于碰到壁面而被捕集,脱水效率也越高
通常将通过脱水器断面的最高且又不发生二次夹带时的气流速度定义为最高临界风速,把脱水效果明显变差时脱水器断面上的最低风速定义为最低临界风速。因此,湿式除尘器波纹板脱水段的风速应该处于临界风速之间才能保证脱水段有较高的脱水效率
2 数值模拟研究
计算流体力学(CFD)方法以其强大的数值模拟功能为解决流体计算问题提供了新途径,通过数值模拟不但能取得产品设计所需的流动特性参数,而且还可以掌握流场内部的详细情况。与实验方法相比,CFD数值模拟具有成本低、周期短,以及提供信息充分等优势。CFD方法及其应用软件早已在飞机、汽轮机等产品的设计中广泛应用,其模拟的精确度与可靠性完全能满足工程设计的要求
2.1 几何模型的建立及网格生成
对KCS-450D矿用湿式除尘器内部空间进行3D建模,同时对模型进行适当简化,建模过程中略去对除尘器内部流场影响较小的结构。对模型进行网格划分,模型如图2所示。
图2 除尘器内部空间3D模型示意图
2.2 参数及边界条件的设定
流体类型设置为空气,密度为1.225 kg/m3,动力黏度为17.9×10-6,计算得到雷诺数Re为290 000。由雷诺数可知流动为湍流流动,湍流模型采用重整化k—ε湍流模型,因为重整化k—ε湍流模型能较好地处理高应变率和流线弯曲程度较大的流动
式中:ρ为流体密度;k为湍动能;ε为湍动能耗散率;u为流速;ui为流速在i方向上的分量;μ为流体动力黏度;μt为湍动黏度;Gk是由平均速度梯度引起的湍动能k的产生项;Gb是由浮力引起的湍动能k的产生项;YM代表可压缩湍流中脉动扩张的贡献,对不可压缩流体,YM=0;C1ε=1.44、C2ε=1.92、C3ε=0.09,为经验常数;αk、αε分别为湍动能和耗散率的有效普朗特数的倒数;本模型为高雷诺问题,Cμ=0.084 5;gi为重力加速度在i方向上的分量;β为热膨胀系数;Mt为湍动能马赫数;a为声速;R为修正系数。
重力加速度为9.82 m/s2,入口为Velocity_Inlet边界条件,入口气流速度为7 m/s,在进口截面均匀分布,气流的马赫数远小于0.1,所以把气体视为不可压缩气体处理。壁面条件为无滑移,绝热。出口为Outflow边界条件。求解过程中不考虑能量交换,采用基于压力基的非耦合稳态求解方法,采用SIMPLE算法,进行迭代直至收敛。
2.3 数值模拟结果
2.3.1 未安装导流装置的数值模拟结果
采用2.2中的设置,在Fluent中对流场进行求解,可以得到波纹板所在位置截面的速度分布云图和截面速度分布点状图,如图3所示。
图3 未安装导流装置的数值模拟结果
从图3可以看出,KCS-450D矿用湿式除尘器在未加任何导流装置的时候,波纹板位置所在截面上的风速分布在中间部分比较集中,两边的风速和中间部分的风速相差较大,通过点状图可以看出在临界风速之间的分布较少。
2.3.2 安装导流装置的数值模拟结果
由于除尘器在未安装导流装置时,其波纹板所在位置的风速分布较为集中,风速较高,不利于波纹板脱水。设计两种类型的导流装置,以改变波纹板所在截面的风流分布。第一种导流装置如图4所示,第二种导流装置如图5所示。
图4 第一种导流装置示意图
图5 第二种导流装置示意图
分别对安装不同导流装置的除尘器内部空间进行3D建模,模型求解参数与2.2中相同,进行迭代,直至收敛。安装第一种导流装置和第二种导流装置的模拟结果分别如图6和图7所示。
图6 安装第一种导流装置的数值模拟结果
图7 安装第二种导流装置的数值模拟结果
2.3.3 数值模拟结果对比
由数值模拟结果可以发现,未安装导流装置时,波纹板所在截面风速分布在中间部分较为集中,中间风速相对周边风速较高。由图6可见,安装第一种导流装置时,截面上的风速分布相对于不安装导流装置有所改善,除了中间风速还是比较集中外,四周风速的分布相比未安装导流装置时已有明显改善,但是由于导流装置结构的原因,靠近截面周边上下两部分的风速相对于左右两部分的风速分布改善并不是很明显。由图7可见,安装第二种导流装置时,风速分布相对于其他两种方式有很明显改善,通过图7中的速度分布点状图可以很明显看出,截面上的速度分布较为均匀,中间和周边的风速分布相差不大,使波纹板所在截面上的风速大部分位于临界风速之内,改善了截面上的速度分布,有利于脱水效率的提高。
把每组模拟结果中的点状图数据经过处理计算可得到在不同风速区间的百分比,结果见表1。由表1中数据可知,安装第一、第二种导流装置下的波纹板位置所在截面的临界风速区间的风速分布百分比分别比不安装导流装置提高了14.78%和22.87%,在最大临界风速之上的百分比分别比不安装导流装置降低了8.99%和8.57%。安装第二种导流装置有效改善了波纹板位置所在截面上的风速分布,有利于脱水效率的提高。
表1 不同方式下波纹板截面风速分布情况
3 试验验证
依据MT 159—2005《矿用除尘器通用技术条件》设计湿式除尘风机试验流程
1—测试管道;2—喷嘴;3—过滤组合网;4—进水口;5—波纹板脱水器;6—出水口;7—风机。
图8 波纹板脱水效率试验平台
通过试验,KCS-450D矿用湿式除尘器在未安装导流装置和分别安装第一、第二种导流装置时的脱水效率分别为93.2%、98.1%和99.3%。试验验证了安装导流装置可提高除尘器波纹板脱水效率,安装第二种导流装置时效率提高较为明显,脱水效率提高了6.1%,脱水效果较好。
4 结论
通过Fluent模拟除尘器内部的流场分布,由模拟结果可知,KCS-450D矿用湿式除尘器在没有安装导流装置时,波纹板所在截面上风速分布极不均匀,中间部分的风速相对周边风速较高,不利于波纹板对液滴的捕集。安装导流装置后,改变了除尘器内部流场的分布,使波纹板所在位置的截面临界风速区间的分布百分比得到提高,有利于波纹板对液滴的捕集。试验结果表明,安装第一、第二种导流装置后,波纹板的脱水效率分别提高了4.9%和6.1%。
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