除尘系统的分类及节能

除尘系统的分类及节能摘要：简述常见除尘器的分类、工作原理及各自的特点，介绍除尘系统在实际生产中的应用情况。可以看出，在保证劳动条件和气体排放达标的前提下，除尘系统所涉及的工艺布置的合理性，阵发性尘源的风量调节，除尘方式的合理选用以及高效低阻除尘装置的研制等方面，对降低除尘系统能耗降低有重要的作用。关键词：除尘系统、节能、除尘器海油碧路公司制油车间初清单元，在原料的运输、风选、初筛和破碎的过程中会产生大量对生产、环境和人的健康有害的粉尘。因此，如何采取有效的系统手段，运用先进的除尘设备把粉尘除去的同时降低系统能耗，不仅是企业生存、发展的需要，而且对落实中海油的QHSE理念，以人为本的精神，保障员工的身心健康都具有重大意义。1除尘系统除尘系统分为机械式除尘系统、电除尘系统、湿式除尘系统和过滤除尘系统等[1]。1.1机械式除尘系统机械式除尘系统包括重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器等。(1)重力除尘器使含尘气体中的粉尘借助重力作用自然沉降来达到净化气体目的的装置。重力沉降室的主要特点:结构简单，维护容易；阻力低；投资省，施工快，钢材使用少，维护费用低，经久耐用；除尘效率低；一般只适用处理中等气量的常温或高温气体的一级除尘。(2)惯性除尘器惯性除尘是利用气流中粉尘惯性力大于气体的惯性力而使粉尘与气体分离的除尘系统。这种除尘器结构简单、阻力较小，可以处理高温含尘气体，适宜安装在烟道、管道内，但除尘效率较低，一般用于除去几μm到10μm的比较粗大的尘粒，可作预除尘。a惯性除尘器的工作机理:在惯性除尘器内，主要是使气流急速转向，或冲击在挡板上再急速转向，用于尘粒的惯性效应，其运动轨迹与气流轨迹不同，从而使其与气流分离。b惯性除尘器的类型:常用的惯性除尘器是百叶式除尘器。一般包括百叶沉降式除尘器、钟罩式除尘器、蜗壳浓缩分离器和百叶窗式除尘器4种。(3)旋风除尘器旋风除尘系统是利用含尘气体旋转时所产生的离心力将粉尘从气流中分离出来的一种干式气-固相分离装置，旋风除尘器结构简单、占地面积小、操作维护简便、动力消耗不大、性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制。旋风除尘器对于捕集、分离5μm～l0μm的粉尘效率较高，但对细微尘粒(小于5μm)的分离效率仍很低，而这些粉尘微粒正是大气污染的主要污染源，对人体的危害最大，因此，旋风除尘器在工业上必须配合其他除尘器使用，才能取得良好的效果。常用的旋风分离器分为切流式和轴流式两种[2]。1.2电除尘系统电除尘是烟气中灰尘尘粒通过高压静电场时，与电极间的正负离子和电子发生碰撞，带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上，使电极上的灰尘落入收集灰斗中，使通过电除尘器的烟气得到净化，达到保护大气，保护环境的目的。电除尘器按气体流向可分为立式电除尘器和卧式电除尘器；按清灰方式可分为干式电除尘器、湿式电除尘器、电除雾器；按沉尘电极的结构形式可分为管式电除尘器和板式电除尘器；按电极在除尘器中的配置位置可分为单区式电除尘器和双区式电除尘器。(1)电除尘器的原理及过程:含尘气体在通过高压电场进行电离过程中，使尘粒带电，并在电场力的作用下，使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离。整个除尘过程可划分为四个阶段:荷电、定向移动、粘附和冲洗。(2)除尘器的特点:a除尘效率高；b系统阻力低；c处理烟气量大；d能捕集腐蚀性很强的物质；e运行费用低；f对不同粒径的烟尘有很好的分类富集作用；g不易适应操作条件的变化；h应用范围受粉尘比电阻的限制；i对制造、安装和运行水平要求较高而且初期投资大，特别是要求达到较高的除尘效率时；j能适用于高温(400℃)[3]。1.3湿式除尘系统使含尘气体与雨水或其他液体相接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用而使尘粒从气流中分离的系统称为湿式除尘系统。(1)湿式除尘器的机理:湿式除尘器的机理是含尘气流通过水或其他液体，利用惯性碰撞、拦截和扩散等，尘粒留在水或其他液体内，而干净气体则通过水或其他液体。(2)湿式除尘器的分类:根据湿式除尘器的除尘机理，可将其大致分为重力喷雾洗涤器、旋风洗涤器、自激喷雾洗涤器、板式洗涤器、填料洗涤器、文丘里洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器。(3)湿式脱硫除尘器的特点:a该脱硫除尘器工艺新，流程简单，运行可靠，管理方便。b投资少、结构简单、操作与维修方便、占地面积小。c除尘废水可循环回用。d新设备集脱硫，除尘于一体，设计新颖，结构合理，性能优良。e能同时进行有害气体的净化、烟气冷却和增湿，适用于处理高温、高湿、有爆炸性危险的气体。f但在使用过程中产生的废水、污泥需要处理，增加了设备投资和维护成本，如果污水处理不达标，易造成二次污染。1.4过滤除尘系统过滤除尘是利用多孔介质来进行的。当含尘气流通过多孔介质时，粒子黏附在介质上，而与气体分离。过滤式除尘器，又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置。目前常用的有袋式除尘器、颗粒层除尘器。在过滤式除尘器中，袋式除尘器的除尘效率最高，捕集粒径范围最大，能适应高温、高湿、高浓度、微细粉尘、吸湿性粉尘、易燃易爆粉尘等不利工况条件。因此，它的应用范围也最为广泛。袋式除尘器是用编制或毡织的滤布作为过滤材料来达到分离气体中粉尘的装置。(1)袋式除尘工作机理:当含尘气体进入除尘器时，粗粉尘因受导流板的碰撞作用和气体速度的降低而落入灰斗中；其余细小颗粒粉尘随气体进入滤袋室；受滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用，粉尘被阻留在滤袋内，净化后的气体逸出袋外，经排气管排出[4]。(2)袋式除尘器的主要适用于捕集非黏性、非纤维性的粉尘，可处理质量浓度0.0001g／m3～1000g／m3，粒径为0.1μm～200μm的粉尘。浓度太高或粒径太大的粉尘需先经旋风除尘器除尘。袋式除尘器除尘效率高，可达99%以上，且较稳定，但不适用于黏性的、含水的物料。目前，被广泛应用的脉冲袋式除尘器，操作和清灰连续，滤袋压力损失稳定，处理气量大，内部无运动部件，滤布寿命长、结构简单。同时，袋式除尘器的应用主要受滤料耐温、耐腐蚀等性能的限制，特别是在耐高温方面，常用滤料应工作在100℃～150℃以下，而玻璃纤维滤料可长期工作在260℃左右。当含尘气体温度过高时，应对气体采取降温措施，或采用特殊滤料；在捕集吸湿性较大及吸湿性较强的粉尘时，容易阻塞滤袋，应采取相应措施；滤袋容易损坏，换袋困难，劳动条件比较差。2新式除尘器在实际的除尘过程中，并不是单一的一种除尘系统就能够完成除尘效果，这就需要将各种除尘系统结合起来，开发出复合式除尘器。新式除尘器以电-袋式复合除尘器和电旋风除尘器为例介绍。2.1电-袋式复合除尘器(1)电-袋式复合除尘器结构及工作原理:电-袋复合除尘器的含尘烟气经进口喇叭内气流分布板的作用，均匀地进入收尘电场，大部分粉尘在电场中荷电，并在电场力作用下向收尘极沉积。袋收尘区可划分为若干个独立的收尘室，每个收尘室安装1个提升阀，当采用离线清灰时，可有规律的关闭某个室的提升阀，烟气便不能从该室的滤袋通过[5]。(2)电-袋式复合除尘器关键系统:a前部电收尘区以其获得一定效率作为目标；b气流分布在进口喇叭内仍需设置气流分布装置；c设计时必须按照流体力学理论计算确定气路结构、参数；d当处理烟气量较大时，采用脉冲清灰，相应地烟气净化采用外滤式；e滤袋直径的确定主要考虑喷吹气流的大小。(3)电-袋复合除尘器的优点:投资低；占地面积小，其占地面积与袋除尘器相近；基础费用少；电耗小，运行费用低；其维护费用虽比电除尘器高。2.2电旋风除尘器电旋风除尘器是离心除尘和静电除尘相结合的复合型除尘设备[6]。(1)电旋风除尘器系统特点:电旋风除尘器系统特点主要表现在旋流方式、电极布置型式两方面。而旋流方式可分为切流反转式、切流直流式、SZD流动式。(2)电旋风除尘器的结构优化:电旋风除尘器的结构优化包括反向流动式电旋风除尘器待优化、结构直流式电旋风除尘器待优化结构、SZD型电旋风除尘器待优化结构。3除尘系统中风机的节能风机是除尘系统中最主要的耗电设备，一般情况下，风机电动机的耗电要占除尘系统总能耗的90%以上。除尘系统传统的风量调节采用调节阀门或烟气挡板的开度来进行，这种风量调节方式不仅难以达到理想的调节品质和最佳的除尘效果，而且在调节阀门或烟气挡板上还要消耗大量电能。为响应节能减排的号召，在除尘系统的风机电气控制系统的设计时尝试通过调速型液力耦合器实施除尘风机转速跟踪风量的自动调节，使除尘系统风量跟随炼钢电炉的工况烟气量的变化，不仅获得了良好的电炉除尘抽风效果，而且实现了除尘系统节能降耗目的[7]。根据风机泵类设备变转速变流量的节能原理，实现风机变转速变流量控制是节电的有效方法。通常，风机等泵类负载具有以下特点:Q2/Q1=N2/N1；H2/H1=(N2/N1)2；且有:P2/P1=(N2/N1)3。式中，Q1、Q2为风量(流量)，m3/s；N1、N2为转速，r/min；P1、P2为功率，kW；H1、H2为扬程，m。从式中可以看出，风机的风量(流量)与其转速成正比，而其所消耗功率与风量的3次方成正比，即:P2/P1=(Q2/Q1)3。当工艺过程发生变化或处于工艺过程的不同阶段，要节能就需要除尘的风量也会跟着发生变化。由于除尘系统风机一般采用鼠笼异步电动机驱动，定转速定风量，没有风量调节功能；尤其是在工艺过程中烟气负荷降低时，除尘系统如仍按设计风量的工况运行，风机抽取了过多的风量，其电动机消耗了功率。若除尘风机实施变风量变转速调节，在工艺过程中烟气负荷降低时，控制系统调节液力耦合器使除尘风机的转速降低，除尘系统抽取的风量降低，其所需功率将按风量的3次方下降，除尘风机电动机所消耗的电能也将按风量的3次方减少，实现除尘风机电动机的节能。参考文献：[1]胡满银，照毅，刘忠.除尘技术[M].北京:化学工业出版社，2006.[2]吕玉贵.旋风除尘技术在硫酸工业中应用[J].化学工艺与装备，2009，8(9):125-126.[3]李斌，孙纪念.电除尘的原理及应用[J].河南化工，2003，12(4):32-33.[4]国家环境保护局.大气污染防治技术研究[M].北京:科学出版社，1993:36-39.[5]林宏.电-袋式复合除尘技术的开发与应用[J].水泥，2005，8(2):37-38.[6]刘伟军，曹伟武.电旋风除尘技术研究的发展与探索[J].能源研究与信息，2005，21(1):6-7.[7]郑涛,汪引红.除尘风机的节能应用[J].工业安全与环保，2009，35(12):20-21.