【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的形式進(jìn)入除塵器，當(dāng)煙氣冷卻時(shí)，氣態(tài)部分轉(zhuǎn)變成可捕集的固態(tài)或液態(tài)顆粒。 去除二惡英 以及重金屬的原理如下：二惡英為毒性極強(qiáng)的污染物、熔點(diǎn)較高、沒(méi)有極性、難溶于水，在強(qiáng)酸堿中能夠保持 穩(wěn) 定。另外，隨著氯化程度的增強(qiáng)，二惡英的增長(zhǎng)有加大的趨勢(shì)。通常， 依靠添加比表面積較大的活性炭來(lái)吸附二惡英以及重金屬，使其達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 工程實(shí)踐表明：低溫控制和高效的顆粒物捕獲有利于二 次 污染物和重金屬的凈化。 該控制方法是將焚燒爐后段的燃盡室 (二次燃燒室 )的煙氣溫度升至 850℃，保證煙氣在此溫度有 2s 的停留時(shí)間，同時(shí)對(duì)氧氣與垃圾燃料進(jìn)行充分?jǐn)_動(dòng)。 顆粒物的去除： 焚燒煙氣中的主要成分為惰性無(wú)機(jī)物質(zhì)，如：灰分、無(wú)機(jī)鹽類、可凝結(jié)的氣體污染物質(zhì)及重金屬氧化物。顆粒物的去除主要利用除塵器。除塵器不僅收捕一般顆粒物，而且收 集揮發(fā)性重金屬及其氯化物、硫酸鹽或氯化物凝結(jié)的氣溶膠，還能收集吸附在灰分或活性炭顆粒上的二 次 有機(jī)類污染物。 飛灰處理 ： 飛灰是指空氣污染控制設(shè)備中所收集的細(xì)微顆粒，一般是經(jīng)旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器或袋式除塵器所收集的中和反應(yīng)物及未完全反應(yīng)的堿劑。 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 4 圖 煙氣主要污染物 去除過(guò)程 布袋除塵器凈化技術(shù) 袋式除塵器早在 19 世紀(jì) 80 年代就開(kāi)始使用 ， 當(dāng)時(shí)使用的袋式除塵器只是掛一些袋子 ， 上口導(dǎo)入含塵氣體 ， 正壓操作 ， 定時(shí)人工拍打并在下口回收粉塵。 1890年以后普遍采用機(jī)械振打清灰法； 1950 年出現(xiàn)氣環(huán)反 吹帶式除塵器 ， 1957 年出現(xiàn)脈沖袋式除塵器。袋式除塵器因其高效、穩(wěn)定和可靠 ， 已廣泛應(yīng)用于冶金、建材、礦山、鑄造、化工、糧食等部門(mén) [4]。 袋式除塵器的分類 ， 按濾袋的形狀分為：圓筒形和扁平形。按進(jìn)氣口位置分：上進(jìn)氣和下進(jìn)氣。按過(guò)濾方式分：內(nèi)濾式和外濾式。按清灰方式分：機(jī)械振打清灰、逆氣流清灰、氣環(huán)反吹、旋轉(zhuǎn)噴吹 見(jiàn) 圖 、脈沖噴吹清灰和聯(lián)合清灰。 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 5 圖 旋轉(zhuǎn)噴吹布袋除塵器 圖 脈沖清灰袋式除塵器 (1)袋式除塵器原理 袋式除塵器也稱為過(guò)濾式除塵器 ， 是一種干式高效除塵器 ， 它是利用纖 維編織物制作的袋式過(guò)濾元件來(lái)捕集含塵氣體中固體顆粒物的除塵裝置 [5]。 其作用原理是塵粒在繞過(guò)濾布纖維時(shí)因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細(xì)微的塵粒 (粒徑為 1 微米或更小 )則受氣體分子沖擊 (布朗運(yùn)動(dòng) )不斷改變著運(yùn)動(dòng)方向 ， 由于纖維間的空隙小于氣體分子布朗運(yùn)動(dòng)的自由路徑 ， 塵粒便與纖維碰撞接觸而被分離出來(lái)。其工作過(guò)程與濾料的編織方法、纖維的密度及粉塵的擴(kuò)散、慣性、遮擋、重力和靜電作用等因素及其清灰方法有關(guān)。濾布材料是布袋除塵器的關(guān)鍵 ， 性能良好的濾布 ， 除特定的致密度和透氣性外 ， 還應(yīng)有良好的耐腐蝕性、耐熱性及較高的機(jī)械強(qiáng) 度。耐熱性能良好的纖維 ， 其耐熱度目前已可達(dá)到 250～350℃。 (2)袋式除塵器的應(yīng)用 袋式除塵器應(yīng)用于 煙氣處理系統(tǒng) 見(jiàn) 圖 。 ① 將煙氣與塵粒和固態(tài)物質(zhì)分離。由于這些煙塵、反應(yīng)物和活性炭等顆粒物附著汞、重金屬和二惡英等污染物 ， 因而在除塵的同時(shí)也就將這些污染物從煙氣中清除 。② 殘留酸性氣體的中和及污染物吸附的二次反應(yīng)。在袋式除塵器的除塵過(guò)程中 ， 濾袋外累積了未完全反應(yīng)的石灰和活性炭的粉塵層 ， 煙氣通過(guò)時(shí) ， 殘留的酸性氣體和其它污染物被繼續(xù)中和、吸收 ， 使系統(tǒng)的整體處理效率大大提高。 圖 生活垃圾焚燒處理系統(tǒng) 工藝流程圖 （ 袋 式除塵器 ） 旋風(fēng)除塵器凈化技術(shù) 旋風(fēng)除塵器 見(jiàn)圖 是除塵裝置的一類。旋風(fēng)除塵器于 1885 年開(kāi)始使用，已發(fā)展成為多種 形式 。按其流進(jìn)入方式，可分為切向進(jìn)入式和軸向進(jìn)入式兩類。垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 6 按除塵效率和處理風(fēng)量分為：高效旋風(fēng)除塵器、高流量旋風(fēng)除塵器、通用旋風(fēng)除塵器。按氣流組織分類回流式、平流式、直流式。按清灰方式分：干式和濕式。普通旋風(fēng)除塵器由 筒 體、錐體和進(jìn)、排氣管等組成 [6]。 圖 旋風(fēng)除塵器 國(guó)內(nèi)研制的旋風(fēng)除塵器 ， 一律用漢語(yǔ)拼音字母來(lái)表示其型號(hào) ， X旋風(fēng)除塵器。在構(gòu)造形式方面： L立式 ， W臥式 ， S雙級(jí) ， T筒式 ， C長(zhǎng)椎體 ， P旁路式 ，A/B產(chǎn)品代號(hào)等；在工作原理方面 G多管 ， K擴(kuò)散 ， Z直流 ， P平旋。 旋風(fēng)除塵器的性能包括三個(gè)技術(shù)性能 (處理量、壓力損失、除塵效率 )和三個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) (購(gòu)置基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)管理費(fèi)、占地面積、使用壽命 )。在評(píng)價(jià)和選擇旋風(fēng)除塵器時(shí) ，需全面考慮這些因 素 [7]。 (1)旋風(fēng)除塵器的工作原理 旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)概況 見(jiàn) 圖 。 旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓 筒 體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運(yùn)動(dòng)，形成下降的外旋含塵氣流，在強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的離心力 將密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動(dòng)量和自身的重力沿壁面下落進(jìn)入集灰斗。旋轉(zhuǎn)下降的氣流在到達(dá)圓錐體底部后 。 沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上 。 形成上升的內(nèi)旋氣流， 并由除塵器的排氣管排出。自進(jìn)氣口流 入 的另一小部分氣流，則向旋風(fēng)除塵器頂蓋處流動(dòng)，然后沿排氣管外側(cè)向下流動(dòng)，當(dāng)達(dá)到排氣管下端時(shí)，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣流一同從 排 氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走 [8]。 旋風(fēng)除塵器是使合塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心力作用下使塵粒從氣流中分離捕集下來(lái)的裝置，是常用的除塵器。 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 7 圖 旋風(fēng)除塵器的工作原理 (2)旋風(fēng)除塵器的 入口 進(jìn)入方式 旋風(fēng)除塵器的形式很多，按氣流進(jìn)入方式不同，可分為切向進(jìn)入式和軸向進(jìn)入式兩類。切向進(jìn)入式又分為直入式和蝸殼式等。直入式入口是入口管外壁與筒體相切，蝸殼式入口是入口管內(nèi)壁與筒體相切，外壁采用漸開(kāi)線形式，漸開(kāi)角有180176。、 270176。、 360176。三種。蝸殼式入口形式增大進(jìn)口面積較容易，進(jìn)口處有一個(gè)環(huán)狀空間，可以減少進(jìn)氣流與內(nèi)渦旋之間的相互干擾，減小進(jìn)口壓力損失。軸向進(jìn)人式是靠導(dǎo)流葉片使氣流旋轉(zhuǎn)的，與切向進(jìn)人式相比，在同一壓力損失下，能處理約為 3 倍的氣體量 ，而且氣流分配容易均勻。 (3)影響 旋風(fēng) 除塵器除塵效率的因素 ① 進(jìn)氣口 旋風(fēng)除塵器的進(jìn)氣口是形成旋轉(zhuǎn)氣流的關(guān)鍵部件 ， 是影響除塵效率和壓力損失的主要因素。切向進(jìn)氣的進(jìn)口面積對(duì)除塵器有很大的影響 ， 進(jìn)氣口面積相對(duì)于筒體斷面小時(shí) ，進(jìn)入 除塵器的氣流切線速度大 見(jiàn) 圖 ， 有利于粉塵的分離 [9]。 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 8 圖 進(jìn)口風(fēng)速與除塵效率的關(guān)系 1擴(kuò)散型； 2XCX 型； 3長(zhǎng)錐型； 4CLT/A型 ② 圓筒體直徑和高度 圓筒體直徑是構(gòu)成旋風(fēng)除塵器的最基本尺寸。旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度對(duì)粉塵產(chǎn)生的離心力與圓筒體直徑成反比 ， 在相同的切線 速度下 ， 筒體直徑 D 越小 ， 氣流的旋轉(zhuǎn)半徑越小 ， 粒子受到的離心力越大 ， 塵粒越容易被捕集。 筒體總高度是指除塵器圓筒體和錐筒體兩部分高度之和。筒體總高度一般以 4 倍的圓筒體直徑為宜 ， 錐筒體部分 ， 由于其半徑不斷減小 ， 氣流的切向速度不斷增加 ， 粉塵到達(dá)外壁的距離也不斷減小 ， 除塵效果比圓筒體部分好。因此 ，在筒體總高度一定的情況下 ， 適當(dāng)增加錐筒體部分的高度 ， 有利提高除塵效率。一般圓筒體部分的高度為其直徑的 倍 ， 錐筒體高度為圓筒體直徑的 倍時(shí) ，可獲得較為理想的除塵效率。 ③ 排氣管 排風(fēng)管的直徑和插入深度對(duì)旋風(fēng)除塵器 除塵效率影響較大。一般認(rèn)為排 氣 管直徑為圓筒體直徑的 ～ 倍為宜。排氣管插入深度一般以略低于進(jìn)氣 口底部的位置為宜。 ④ 排灰口 排灰口的大小與結(jié)構(gòu)對(duì)除塵效率有直接的影響。通常采用排灰口直徑 為圓筒體直徑的 ～ 倍為宜 。 ⑤ 流速 綜合考慮旋風(fēng)除塵器的除塵效果和經(jīng)濟(jì)性 ， 進(jìn) 氣 口的氣流速度控制在 10～20m/s 之間，最大不超過(guò) 25m/s，一般選 15m/s 為宜 。 ⑥ 粉塵的狀況 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 9 粉塵顆粒大小是影響出口濃度的關(guān)鍵因素 見(jiàn) 圖 。氣體中的灰分濃度也是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。 圖 顆粒粒徑與除塵效率的關(guān) 系 ⑦ 運(yùn)行的影響 旋風(fēng)除塵器下部的嚴(yán)密性是影響除塵效率的又一個(gè)重要因素。 (3)旋風(fēng)除塵器的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小 ， 投資低 ， 操作維修方便 ， 壓力損失中等 ， 動(dòng)力消耗不大 ， 可用于各種材料制造 ， 能用于高溫、高壓及腐蝕性氣體 ， 并可回收干顆粒物 [10]。 缺點(diǎn)：效率 80%左右 ，當(dāng) 捕集 5μ m顆粒的效率不高。 (4)旋風(fēng)除塵器的改進(jìn) 環(huán)境保護(hù)促進(jìn)我國(guó)旋風(fēng)除塵技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)已研制出 實(shí)用新型除塵器 ：集旋風(fēng)除塵、靜電除塵和袋式除塵于一體，可廣泛用于工業(yè)含塵氣體除塵，可使廢氣排放濃度遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn) 50mg/m3，達(dá)到先進(jìn)國(guó)家 10mg/m3 廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，有利于國(guó)家環(huán)保和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求。配備自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，可非常容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。 旋風(fēng)除塵器的顯著成績(jī)還有許多： 為了適應(yīng)具有下排煙口設(shè)備的煙氣除塵 ， 湖北工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院研制出 XXD型倒置安裝的旋風(fēng)除塵器 ， 五機(jī)部六院研制出具有下排煙口的 XS 型雙級(jí)渦旋除塵器。這兩種除塵器結(jié)構(gòu)新穎 ， 安裝形式獨(dú)特 ， 能夠在保證正常運(yùn)行情況下 ， 使除塵器布置緊湊 ， 節(jié)省前后連接管道。 由撫順石油二廠等單位組成的石油部旋風(fēng)除塵器攻關(guān)小組與湖北工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院協(xié)作研制成多管式三級(jí)旋風(fēng)分離器 ， 基本上解決了石油催化裂化能量回收工程的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 ， 滿足了煙氣透平機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)的需要 ， 取得了可喜的成績(jī)。 垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 10 為了解決天然氣的輸配 ， 華東石油學(xué)院與成都天然氣設(shè)計(jì)院協(xié)作 ， 研制出導(dǎo)葉式多管旋風(fēng)除塵器 ， 已經(jīng)用于天然氣凈化 ， 取得了良好效果。 為了解決電除塵器和過(guò)濾式高效除塵器在凈化高含塵氣體時(shí)的前置除塵 ， 湖北工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院研制出 XDF 型大風(fēng)量除塵器 。 該除塵器體型小 ， 處理風(fēng)量大 ，每小時(shí)處理一千立方米含塵氣體的鋼耗量只有 18 到 23 公斤 ， 可以組裝成每小時(shí)處理 幾 萬(wàn)甚至 幾 十萬(wàn)立方米氣體的除塵裝置。 ① 高溫旋風(fēng)除塵器 高溫?zé)煔獬龎m 器類似于普通的多管旋風(fēng)除塵器 ， 它將若干個(gè)并聯(lián)的陶瓷旋風(fēng)子單元組合在一個(gè)殼體內(nèi) ， 外加總進(jìn)氣管、排氣管和灰斗 [11]。陶瓷旋風(fēng)分離器比旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)更合理 ， 結(jié)構(gòu)更先進(jìn)。旋風(fēng)分離器僅一個(gè)煙氣進(jìn)口 ， 且安排在側(cè)面 ， 陶瓷旋風(fēng)分離器有四個(gè)煙氣進(jìn)口在芯管周?chē)?， 且內(nèi)部光滑。陶瓷旋風(fēng)分離器 ， 耐磨損 ， 耐腐蝕 ， 耐高溫 ， 使用壽命可達(dá) 15～ 20 年 。工作時(shí) 高溫?zé)煔庥煽偟倪M(jìn)氣管進(jìn)入氣體分布室 ， 隨后進(jìn)入導(dǎo)向器 ， 導(dǎo)向器使氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)并使粉塵分離出來(lái)。被分離出來(lái)的粉塵從旋風(fēng)子下端出來(lái)后進(jìn)入灰斗 ， 被凈化的氣體進(jìn)入排氣室 ， 由排氣口排出。根據(jù)安裝要求 ， 總排氣管可以設(shè)置在側(cè)向或頂部 見(jiàn) 圖 。 圖 高溫?zé)煔獬龎m器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1灰斗； 2旋風(fēng)子； 3爐墻； 4支撐梁； 5出風(fēng)口； 6爐架； 7進(jìn)氣口 ② 新型高效旋風(fēng)除塵器 TLX 旋風(fēng)除塵器 由于在兩級(jí)除塵中 ， 袋式除塵器等高效除塵設(shè)備對(duì)旋風(fēng)除塵器的低效起了彌補(bǔ)作用 ， 人們忽略了旋風(fēng)除塵器的低效性?，F(xiàn)提出一種新的改進(jìn)方法使旋風(fēng)除塵垃圾焚燒廠用旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)及三維模擬 11 器的分離性能得到了極大提高。這種新型 TLX 旋風(fēng)除塵器 見(jiàn) 圖 。 在結(jié)構(gòu)上主要改進(jìn)如下 [12]： 進(jìn)口管下斜 5176?！?10176。 ，使氣流在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)保證了向下的旋轉(zhuǎn)， 并且下傾角 確保了塵粒反彈時(shí)絕對(duì)折射朝下。 采用 180176。的半圈螺旋管代替了傳統(tǒng)型的直吹進(jìn)筒 ， 從而進(jìn)一步保證了氣流的“下旋”。進(jìn)口螺旋道截面遞減 ， 增大了氣流旋轉(zhuǎn)的離心力。含粉塵的氣體在螺旋道中實(shí)現(xiàn) 倍加速。提高了塵粒的慣性 ，降低了塵粒沉降的時(shí)間。出風(fēng)管增長(zhǎng) ， 直到螺旋軌道的底部 ， 防止了內(nèi)側(cè)部分塵粒裹進(jìn)出風(fēng)管。進(jìn)口、加速段、出口的截面積之比擴(kuò)大為 1::2， 即出口風(fēng)速是進(jìn)口速度的一半；出口風(fēng)速是內(nèi)部加速段的 1/3。 圖 XLP 型旋風(fēng)除塵器 TLX 新型高效旋風(fēng)除塵器 雙 聯(lián)旋風(fēng)除塵器 見(jiàn) 圖 。 采用一個(gè)用隔板分開(kāi)的進(jìn)風(fēng)口。隔板將氣體均勻分開(kāi) ， 分別進(jìn)入兩個(gè)除塵器。含塵氣流進(jìn)入除塵器后 ， 沿殼體內(nèi)壁由上向下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ， 同時(shí)有少量氣體沿徑向運(yùn)動(dòng)到中心區(qū)域。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的大部分到達(dá)錐體底部后 ， 轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn) ， 最后由兩排氣管排出 ， 匯合后送入回風(fēng)管道。兩個(gè)除塵器以并聯(lián)的方式處理同樣的風(fēng)量時(shí) ， 單個(gè)除塵器處理的風(fēng)量為原風(fēng)量的二分之一 ， 隨著相對(duì)處理風(fēng)量的減小 ， 所需的除塵器的高度就可以降低 ， 就可以使單個(gè)除塵器的外形相對(duì)更細(xì)長(zhǎng) ， 以提高除塵效率 ， 相對(duì)處理風(fēng)量的減小 ， 還可以降低進(jìn)入設(shè)備的風(fēng)速 ， 而且 使進(jìn)入除塵器煙氣中的顆粒濃度降低 ， 減小了除塵器內(nèi)壁的磨損 ， 提高了設(shè)備使用壽命。雙聯(lián)旋風(fēng)除塵器每個(gè)筒體與原旋風(fēng)除