第三节-旋风水膜除尘器

第三节旋风水膜除尘器采用喷雾或其他方式，使旋风除尘器的内壁上形成一薄层水膜，可以有效地防止粉尘在器壁上的反弹、冲刷而引起的二次扬尘，从而大大提高旋风除尘器的效率。相同大小干、湿两种普通旋风除尘器分级效率相比较，对于5μm的粉尘，湿式清灰效率可高达87％，而干法的除尘效率仅70％左右。可见，湿式较干式的效率有明显提高。在离心力作用下，水雾所受的力远较单纯喷淋塔高。离心力作用下水滴对大小为2～5μm的粉尘的除尘效率比单纯重力作用的要大的多。一、立式旋风水膜除尘器这种除尘器的结构形式很多，可以采用切向进口，也可以从中心进气通过导流叶片而获得旋转运动。从喷水方式来说，可以有四周喷雾、中心喷雾或上部周边淋水等方式。1．CLS型除尘器图5-16所示为旋风水膜除尘器的一种（CLS型除尘器）。喷嘴设在筒体上部，由切向将水雾喷向器壁，这样使筒体内壁始终覆盖一层往下流动的很薄的水膜。含尘气体由筒体下部切向引入器内，旋转上升，由于离心力作用而分离下来的粉尘，甩向器壁，为水膜层所吸收，然后随污水经排污口排出，净化后的气体由筒体上部排出。为了防止除尘器在运行中带水，有的在其上部设挡水圈。图5-16CLS型旋风水膜除尘器2．中心喷雾旋风水膜除尘器图5-17为中心喷水管喷雾的旋风水膜除尘器。含尘烟气由下部切线方向送入，水雾进入气流后在旋转气流作用下也作旋转运动，然后被甩向器壁，在其上形成水膜，这种除尘器的入口风速通常在15m/s以上，有的可高达30m/s。除尘器的断面风速通常为1.2～2.4m/s，阻力500～1500Pa，用于净化气体的耗水量为0.4～1.3L/m3。为了防止水雾带出，在喷水管的上部设有挡水圆盘。气体出口有整流叶片以降低除尘器阻力。这种除尘器常用作文氏管的脱水器。图5-17中心喷雾旋风水膜除尘器3．麻石水膜除尘器用于锅炉烟气除尘的立式旋风水膜除尘器中，目前常见的有采用耐磨耐腐材料麻石（花岗岩）砌筑的麻石水膜除尘器，亦有砖或混凝土壳体的以及内部衬以铸石、瓷砖或涂敷耐磨耐腐材料钢板壳体的各种水膜除尘器。但从结构形式和除尘原理上来说是相同的。下面介绍使用较广的麻石水膜除尘器。（1）麻石水膜除尘器的结构和除尘原理目前所使用的麻石水膜除尘器的结构由圆柱形筒体（用耐磨耐腐材料麻石——花岗岩砌筑）、环形喷嘴（或溢流水槽）、水封、沉淀池等组成。含尘烟气从下部以高速切向进入筒体，形成急剧上升的旋转气流。烟尘在离心力作用下甩向筒壁，并被由负压吸入在筒壁形成自上而下的水膜湿润和粘附，然后随水流入锥形灰斗，经水封和排水沟冲至沉淀池。净化后的烟气从上部出口排出。（2）麻石水膜除尘器的特点及存在问题特点：a抗腐蚀性强，耐磨性好，经久耐用。b适应性强，不仅能用于抛煤机锅炉和其他不同型式的层燃炉，同时也能适应含尘浓度较高、烟尘颗粒较细的煤粉炉和含尘浓度极高的沸腾炉。c除尘效率高，一般均可达90％左右。d由于主体不用钢材，因此耗钢量少，对于麻石产区还是具有能就地取材、节约投资的特点。存在问题：a采用环形喷嘴在运行中易被烟尘堵塞，但如采用内水槽溢流供水，水膜的形成会随供水量的多少而变化。所以一般均用外水槽，靠除尘器内外压差供水，其水膜形成较稳定。b耗水量大。c含酸废水需经处理后排放。d由于麻石对温度的适应性有一定的范围（20～100℃），不适宜于激冷激热。（3）麻石水膜除尘器的结构与砌筑要求①圆柱形筒体。应保证筒体接缝严密不漏气和具有抵抗因筒壁内外温差作用或意外原因而产生的冲击力的能力，筒体的砌筑应参照下列要求：筒壁的厚度不宜小于200mm。砌块的高度以500～700mm为宜。②给水装置与供水方式。在立式旋风水膜除尘器的内壁，能否形成均匀、稳定的水膜是保证除尘性能的必要条件，而水膜的形成除了与筒体内烟气的旋转方向、旋转速度及烟气的上升速度有关外，供水的方式也是一个十分关键的因素。供水方式大体上可分为喷嘴（图5-18）和溢流式（图5-19，图5-20）两大类，其中溢流水槽又分为内水槽式（图5-19）和外水槽式（图5-20）两种。图5-20外水槽溢流式1—外水槽；2—漏斗溢流口；3—进水管；4—出水口；5—内壁图5-18喷嘴式图5-19内水槽溢流式1—进水口；2—内水槽；3—溢流口喷嘴为环形布置，在筒体内壁四周顺气流旋转方向贴壁喷水，使筒壁形成水膜。这种供水方式的筒体结构简单，但在运转中喷嘴易被堵塞和腐蚀。造成断水和喷射方向发生改变，同时各喷嘴的水分配量难以均匀，导致筒体内四周水膜形成不均匀而影响除尘效果。内水槽溢流式供水方式基本上消除了沿筒体内壁四周水膜的不均匀和断水现象，但由于内水槽无法对水位实行控制，溢流水量随供水量的多少而变化，因而除尘效率很难稳定。图5-21带挡水檐的外水槽溢流式溢水槽；2—挡水檐；3—筒体内壁；4—水越入区；5—出水槽外水槽溢流式是在内水槽溢流式基础上改进的，它靠除尘器内外的压差溢流供水，在有些除尘器结构中，为了增加溢流水量，还将溢流口与水槽水位保持一定高差，在这种方式供水的除尘器中，只要不断水，由于驱使溢流的水压为一恒值，这对稳定水膜的形成，提供了有利条件，所以应用较为广泛。为保证在圆筒内壁的四周给水均匀，溢水槽给水装置采用环形给水总管，由环形给水总管接出8～12根竖直支管，向溢水槽给水。溢水槽内水越入区的高度所具有的水压大于引风机的全压头（294～490Pa），故一般可取300mm（图5-21）。造成烟气大量带水的主要原因是水越入区吸入大量空气，或溢水口水膜上漂形成水泡。③水封装置。筒体内径小于1500mm者，锥形灰斗尽可能做成整体为好。如大于1500mm者，一般可用8～10块拼砌。若内径大于2000mm，由于每块麻石太长，不易加工和运输，因此可将锥形灰斗的下部制成整体，而上部仍采取8～10块拼砌。但当采取这种分段拼砌的方案时，应特别注意在灰斗下部整体锥形部分要加支承，否则接缝灰浆强度可能承受不住整体锥形部分和下端排灰水管的重量。为了确保水封装置的可靠性，排灰水管及水封锁气器要用耐腐材料制作，例如麻石、陶瓷、松木等均可。其形式可做成壶、瓢、盆等多种。如能将排灰水管直接插入水池内效果更好。排灰水管如采用麻石制作，则高度以不超过500～600mm为好，否则不易加工。④烟气进口。为防止烟气进入筒体时将进口截面上的水膜吹散，在进口的上檐及非进入侧应设挡水檐，将进口截面这部分水膜引开。为了检查和疏通烟气进口处的堵灰情况，在烟气进口管的顶部及与烟气进口相对的圆筒壁上，各设置通灰孔，在烟气进口管的侧壁上，设置检修门，以便及时清除堵灰。⑤除尘器与烟道的连接。为了防止烟道热胀冷缩对除尘器所产生的推力，除尘器的进、出口前后一般要求装补偿器，所有麻石与铁件接头处，均应保持一定膨胀间隙，中间用石棉绳填充。二、卧式旋风水膜除尘器卧式旋风水膜除尘器又称鼓形除尘器、旋筒式水膜除尘器、螺旋水膜除尘器及卧式旋风水浴除尘器等名称，通常称之为卧式旋风水膜除尘器。1．结构与除尘原理卧式旋风水膜除尘器的结构如图5-22所示，它由截面为倒卵形或倒梨形的横置圆筒外壳，类似外壳形状的内筒，在外壳与内筒之间的螺旋导片、角锥泥浆槽、挡水板及水位调节机构等组成。图5-22卧式旋风水膜除尘器示意图1—内心；2—外壳；3—螺旋导流片；4—静水位；5—运转时动水位；6—排灰浆管；7—供水管；8—灰浆斗卧式旋风水膜除尘器的除尘原理为：含尘气流由除尘器的一端沿切线方向高速进入，并在外壳，内筒间沿螺旋导流片作螺旋运动前进，烟尘中较大颗粒的一部分在烟气多次冲击水面时，由于惯性力的作用沉留在水中。而颗粒较细的烟尘，被烟气多次冲击水面时溅起的水泡、水珠所润湿、凝聚，然后在随烟气作螺旋运动中受离心力作用加速向外壳内壁位移，最后被水膜粘附。被捕集到的烟尘最后在泥浆槽内靠自重力沉淀，并通过排浆阀定期排出除尘器。而经过净化的烟气通过檐板或旋风脱水后由除尘器的另一端排出。2．特点及存在的问题（1）特点①除尘效率高，一般可达90％以上。②由于尘粒与外壳内壁不直接撞击，所以磨损很小。③由于在运动过程中，除尘器内部的水量基本保持不变，不必连续供水，因此耗水量不大。④结构简单，操作稳定，维护方便。（2）存在的问题①为避免净化后烟气带水，一般控制其烟气流速在5m/s以下，因此除尘器的体积庞大，耗钢量与占地面积较大。②一旦水位控制不合理，不仅除尘器外壳内壁易出现干湿交界面，导致积灰，而且使除尘效率不稳定。③对于作为锅炉烟气除尘的卧式旋风水膜除尘器，为防止酸性水对装置的腐蚀，除尘器内部金属表面必须考虑防腐措施。④由于湿灰粘性较大，灰浆斗容易堵塞。