【文章內容簡介】 、脫硫與冷卻增濕設備，其脫硫率大于80%。二級水膜除塵器主要用于分離已形成的含有塵粒及硫化物的水滴及塵粒，特別是水膜中含有脫硫劑，可進一步吸收S02氣體，在重力作用下，經排污口排出。文丘里管除塵對負荷適應能力強，多與煤粉爐、沸騰爐、循環(huán)流化床爐配套使用，當然也可用于鏈條爐及其他爐型。（3）濕式脫硫除塵器噴霧旋流塔結構特點：該型除塵裝置由主筒、附筒、聯(lián)結煙道以及安裝于主筒中精制麻石板砌成的多層旋流板裝置構成。這種除塵器70年代便應用于化工工業(yè)。它采用旋流板結構來進行除塵和除霧。旋流板結構是氣體通過旋流板螺旋上升，將噴入的水分散成液滴，液滴與塵粒同時被旋流所產生的離心力甩向塔壁，因重力作用，水與粘附上的塵粒沿塔壁下流到下一級，煙氣中未被粘附的塵粒繼續(xù)被用同樣的方法粘附，最后經排污口排走。通常旋流板式結構為多級配置。旋流板用于除塵時，使用內向板；而作為除霧作用時采用外向板。對于含塵量大的煙氣的適應能力如何不清楚。采用脫硫劑后，可以脫除部分S02。該型除塵器的構造復雜，制作費用較高，耗水量及耗電量比其他除塵器如文丘里管式除塵器大。（4）前置塔及主塔、副塔除塵器結構特點：該型除塵器裝置由前置塔、主筒、附筒、聯(lián)結煙道組成，在前置塔內安裝多排噴頭。這種除塵器利用復噴與復擋的原理。所謂復噴就是利用多排噴射，增加氣相中液固相的撞擊機會。使液滴與塵粒多次撞擊，充分利用霧化液滴的速度來造成很高的氣液相對速度，促使塵液兩相微粒凝聚。在復噴除塵時，氣流速度為20～30m/S，水的噴射速度為20～30m/s。復擋安裝于復噴后，進行煙氣除沫，當然在該除塵器中己不采用旋風器這種形式，而是采用使煙氣流經過曲折的通道的方式。如在水中摻入脫硫劑，在除塵的同時也可以脫除SO2氣體。在鍋爐除塵系統(tǒng)中，這種結構應用較少，曾用于沸騰爐除塵。[14]電除塵器的類型有干式、濕式、立式、臥式、管式、板式、單區(qū)式和雙區(qū)式。以板式為例，電除塵器的工作原理是在兩個曲率半徑相差很大的金屬極上（即沉淀極和電暈極）通以高壓直流電，則在兩極間形成強度分布不均勻的電場，離電暈極越遠，電場強度越強；繼續(xù)升高兩極間電壓，電場強度也隨之增大，當電暈線附近的一個很小區(qū)域內（一般為2～3mm）電場強度大至某一值時，金屬線附近的游離子在電場作用下被加速至很高速度，并在運動中與中性氣體相碰撞，使中性氣體分子轉變?yōu)檎x子和電子，此時用肉眼可以觀察到金屬線的表面有藍色的火點，且從金屬電極發(fā)出哩喳聲和嚼啪的爆炸聲，這種現(xiàn)象稱之為電暈現(xiàn)象，而此金屬線被稱之為電暈線。在金屬附近的氣體電離區(qū)稱為電暈區(qū)，電暈區(qū)的離子數可在107離子/cm3以上。發(fā)生電暈時的電壓稱為臨界電壓，若繼續(xù)增加兩極的電壓，電暈區(qū)也隨之增大；電收塵就是籍助于電極發(fā)生電暈極電時，在電暈一極產生的離子沿著電力線方向向另一電極運動，在電極間通過的含塵氣體中粉塵粒子被運動著的離子吸附，使粉塵帶電，并沿電力線運行，向另一電極沉積。極板主要起沉積粉塵作用。工作過程可分為四個階段：①電暈極附近的氣體電離，產生電子、正離子、負離子；②使含塵氣體中的懸浮塵粒帶電；③大多數粉塵向沉淀極運動；④經振打將粉塵收集于灰斗中。除塵器的外殼采用鋼板焊接而成，含塵氣體從進口喇叭處被吹入，即進入電場，粉塵帶電后，向極板沉積，然后經陰陽極振打錘擊打落入灰斗之中。電除塵器還需附屬設備，如保溫箱、電機、減速機等。保溫箱內設有加熱器和溫度控制器，若出現(xiàn)電暈極框架的支撐絕緣套管周圍的溫度過低的情況，則其表面會產生冷凝水汽。在電除塵器工作時，冷凝水汽沿絕緣套管表面產生放電，致使電壓不能上升，以至無法正常供電。保溫箱的設置則可以保證電除塵器的正常工作溫度，而對于戶外式的電除塵器來說尤為重要。電機、蝸輪減速機則用于振打裝置。通過對上述一些濕式脫硫除塵設備機理的簡述可以發(fā)現(xiàn)：吸附煙氣塵粒和吸收煙氣中二氧化硫的氣液接觸面積是相同的，液滴的表面張力、重力、慣性力對煙氣塵料的捕集吸附非常有效，而對脫硫幾乎不起作用，只能增大氣液接觸面積，煙氣中的主流氣距離液滴較遠，二氧化硫難以靠擴散作用到達液面，而且煙氣中__的SO2 濃度很低，除塵器很難做到脫硫除塵同步高效，所以在保證煙塵排放達標的同時提高脫硫效率是技術發(fā)展的關鍵。、腐蝕、結垢問題利用濕法同時去除煙塵和二氧化硫，不可避免地同時存在磨損、腐蝕、結垢問題，特別是磨損、腐蝕相互促進，使解決問題的難度加大。煙氣中存在大量塵粒，必然會對煙道、除塵器甚至風機造成磨損；而濕法脫硫除塵設備中洗滌液呈酸性或呈堿性，如果除霧器(脫水器) 配置不當，酸性蒸氣流又必然會腐蝕煙道、除塵器或風機；鈣質脫硫劑過量，洗滌液的PH 值過高，促進了煙氣中CO2 吸收，生成了過多的碳酸鈣、硫酸鈣等沉淀物質，結垢于煙道、除塵器、風機葉片上，同樣會破壞除塵器工作工況，使阻力增大、風機帶水、惡化處理效果，所以必須引起足夠的重視。煙氣排放要求高于露點溫度（約60 ℃左右）10 ℃～20 ℃，同時要求煙囪出口排煙速度在2. 5 m/s～3 m/s，以免冷空氣倒灌，溫度較高時，煙氣比重小得多，風機容易將其排出煙囪。而目前利用濕法除塵脫硫，排煙溫度很難達到露點溫度，使得煙道內壁、風機結露，造成腐蝕。同時也增大了風機負荷，降低了煙道及風機壽命，影響其經濟運行性。因此，一些成熟的濕法脫硫技術都配置有煙氣再加熱器。濕法脫硫除塵必然存在污液問題，為做到沒有二次污染及節(jié)約用水，洗滌液必須循環(huán)使用，要在洗滌液循環(huán)系統(tǒng)的合適位置加入適量的脫硫劑、固硫劑，才能真正做到脫硫。如不及時加入脫硫劑，必然會使循環(huán)洗滌液的酸度逐漸上升，降低脫硫效率，同時設備腐蝕加劇。要分離脫硫產物還需增加很多的工藝流程，成本也很高，中小型燃煤鍋爐難以推廣使用。以上對目前濕法煙氣脫硫除塵設備應用中存在的問題做了簡要闡述，國際上至今始終沒有出現(xiàn)非常經濟而有效的脫硫方案，其根本原因在于實現(xiàn)快速、高效的傳質反應很難，消除二次污染的成本太高，真正完備的脫硫技術到目前為止仍然是復雜、龐大和非常昂貴的。雖然超重機不是針對空氣污染控制而提出的，但從理論和實踐上都表明超重機具有較好的粒子捕集性能及高效傳質性能。超重機與傳統(tǒng)的脫硫除塵裝置相比較有以下幾個方面的顯著優(yōu)點：（1）超重機的體積都要小的多，故而占地面積大為減少實驗中所應用的超重機除塵系統(tǒng)（包括進出口管線和分析系統(tǒng)）的總占地面積不超過二平方米。其外形小，因而造價低，設備投資小，由于其體積小決定了其可以使用一些貴重的耐磨耐腐蝕材料。同時可以應用于不同場合。在現(xiàn)代的發(fā)電廠或礦山里，粉塵處理裝置都占據了相當大的空間。而在一些高度和大小受到限制的地方，搭建一個大型的填料塔或靜電除塵器都比較困難，而且大型裝置不論在制造還是運輸方面都存在許多問題，而超重機可以很好的解決這些問題。（2）超重機的處理氣量大，適應范圍廣作為一種離心分離設備，超重機的液泛點很高，使得超重機可以應用于高氣量的場合。目前，許多工廠要求的氣體處理量都在每小時幾千至幾萬個立方米。如果應用填料塔，設備龐大不說，所需的液體噴入量也相當可觀。由于濕式除塵器不可避免的要帶來二次污染，所以減小液體用量不僅使污水凈化的負擔減輕，也使循環(huán)液體的能耗降低。另外，超重機對除塵粒子沒有特殊要求，而且可以應用于高濃度的場合。超重機中的液體由填料以幾十至幾百個重力加速度向外拋出，對填料層進行沖刷、洗滌，因而填料不易堵塞。而對于普通的纖維除塵器，其流通氣速不能太高，否則壓降過大；進口氣體的含塵濃度不能太大，否則纖維層會迅速地堵塞而不能繼續(xù)使用。靜電除塵器則要求粉塵的粒子有合適的比電阻。（3）超重機能適應于高溫、高濕和有腐蝕性的場合在實際的工業(yè)應用中，含塵氣體的溫度往往較高，而超重機內的高溫氣體遇到飽和的液體蒸汽后，蒸汽會以細小的粉塵粒子為核心凝結成直徑較大的液滴，從而易于被捕集下來。對于極細小的粉塵顆粒來說，這種粒子增大的機制對粉塵的脫除裝置就更具有現(xiàn)實意義。另外，超重機本身的體積小，對于處理具有腐蝕性的氣體時，有利于使用價格較高的抗腐蝕材料。（4）超重機的設備壓降比較低從前人的工作可以看出，超重機的壓降比文丘理洗滌器的壓降小得多，比沖擊式洗滌器的壓降也要低。因此，應用超重機可以利用工廠流程自身的壓力而不必再另外加入能量。（5）超重機啟動后達到穩(wěn)定態(tài)的時間短，對運行參數的變化適應性強超重機啟動后能迅速達到穩(wěn)定，在操作過程中，如果氣量、粉塵濃度、氣體溫度等發(fā)生變化時，超重機的操作性能變化不大，有利于進行自動控制。（6）超重機也可以進行液沫和霧滴的捕集由于填料絲網的存在和其高速旋轉的操作方式，超重機在捕集固體顆粒的同時也可以捕集細小的液沫和霧滴。但是，超重機和所有的濕式除塵器一樣，都需要對捕集粉塵后的污水進行處理，所以，應用超重機除塵必須要有與之配套的污水處理系統(tǒng)。另外，與一般濕式除塵器一樣，超重機不適于處理黏性大的粉塵。隨著旋轉床超重力場技術的應用領域的不斷開拓，近年申請含有超重力場技術的專利不斷增多，現(xiàn)有專利技術中所提供的裝置采用水平軸旋轉的布置形式，、、也有采用垂直軸的旋轉布置形式，、、美國專利US4382900、蘇聯(lián)專利SU127408等。它們多數只能處理小流量的氣體。由于電廠的煙氣量都比較大，超重機單機處理氣體量小、結構復雜等原因，目前利用超重技術進行脫硫除塵的研究工作在國內只是進行了一些實驗性質的研究工作。所進行的最大煤氣處理量也不超過1萬常規(guī)的超重力脫硫除塵設備在處理超過5萬Nm3/h的氣體時，由于要增加旋轉體的半徑，從而導致旋轉填料重量的增加，轉動軸的增長。但這些結構將會帶來在確定動平衡、制作轉動軸時的難度、費用的增加，甚至無法制作。另外，在進行脫硫除塵時，由于進氣中存在大量灰塵及酸性氣體，旋轉碟片或絲網常因高速磨擦及腐蝕而變得各部分重量不一，這樣就會破壞高速旋轉時的穩(wěn)定性，使裝置在加工時過分關注的動平衡失去意義。本研究針對這些裝置在實際生產中應用的缺點后，自行研發(fā)旋轉軸、行星支撐、旋轉碟片及離合啟動等裝置，以使得這項技術能得以在實際生產中應用，在為國家的脫硫除塵市場引入一種新處理方式的同時，又使用戶的投資及運行費用得以降低，另外還達到節(jié)能降耗減排的目的。第2章 試驗裝置及測試方案鍋爐的煙氣必須經過脫硫除塵工藝處理達標后才能排放?，F(xiàn)有的各種脫硫除塵器都有自身的缺點，因此，開發(fā)高效、節(jié)能的新型的除塵設備成為了人們日益關注的焦點。前人已經在試驗室對超重力在除塵及除SO2方面的逆流操作進行了一些實驗性質的研究工作，為了進一步考察超重力設備在實際生產中的脫硫除塵性能，本研究在綜合考慮前人專利設計不足之處的基礎上設計了一種垂直軸超重力設備及實驗方法，從各個方面對超重力脫硫除塵設備進行試驗，包括：除塵效率、脫硫效率、操作液量的影響、超重機轉速的影響、并流和逆流操作的對比等。試驗裝置如圖21所示。圖21 碟片式超重機脫硫除塵試驗流程示意圖啟動超重機，打開進水水泵，穩(wěn)定運行15分鐘后，打開進氣管道風門，控制進水流量，同時調整進水的pH值。超重機采用變頻控制，轉速從0至700轉/min可調。布水水管分兩組進行試驗，一組在旋轉碟片外部，一組在旋轉碟片內部。旋轉碟片是由一組間距為10mm的304不銹鋼碟片組成，碟片具有導向裝置。碟片采用24根鋼柱固定在厚度為40mm，直徑1100mm的鋼板上，以調速電機為動力，經傳動裝置高速旋轉形成超重場。布水水管上開有小孔，液體從小孔噴出，形成水霧或水膜；與SO2及煙塵發(fā)生反應。檢測設備采用德國產Testo 335煙氣分析儀，檢測進、出口粉塵及SO2濃度反應生成物從超重床反應器底部排出至灰水沉淀池。大氣腿深入到液面下50cm，形成一定高度的液封，防止漏氣。為了獲得超重機最佳的脫流除塵結果，從考察常規(guī)脫硫除塵器的性能入手，主要從以下幾個方面進行：（1）進行超重機的進氣方式實驗，摸索逆流操作超重機所產生的壓降及出口煙氣含水量試驗，為后面的設計及試驗提供基礎。（2）液量對超重機去除效果的影響比較（3）轉速對超重機去除效果的影響比較（4）考察最佳條件下的脫硫除塵的效率。取得上述的試驗結果在試驗中測定了如下參數：（1）進出口管道內氣體的溫度與壓力（包括取樣點的凈壓及氣體溫度）：用ST630紅外溫度測定計和U型管壓差計測定。（2）進出口管道內煙氣的含塵含硫濃度：采用德國產Testo 335煙氣分析儀進行測定。（3）設備的總體壓降：用 U 型管壓差計測定。（4）液體流量：用轉子流量計測定，量程為0～2 m3/h。（5）超重機轉速：用變頻器進行控制（測定之前需要用光電轉速測定儀標定轉速），轉速控制范圍300～500轉/min。（7）超重機碟片厚度及間距：厚度用直尺測定，由于試驗設備比較龐大，拆卸不方便，間距只采用兩組數距，先進行間距為5mm的試驗，再間距為10mm的試驗。（1）干床實驗部分考察氣量對設備總體壓降的影響：轉速一定，調整氣量的大小，記錄設備壓降數據。氣量的水平選取為Q＝2萬，4萬，6萬，8萬m3/h。轉速調節(jié)水平為：n＝0，235，329，376，470rpm?？疾燹D速對設備總體壓降的影響：氣量一定，調整超重機的轉速，記錄設備總體壓降數據。轉速的水平選取為：n＝0，235，329，376，470rpm。氣量調節(jié)為：Q＝2萬，4萬，6萬，8萬m3/h。（2）濕床實驗部分在前面干床試驗已確定的轉速及氣量的基礎上，考察液量對設備總體壓降的影響：氣量、轉速一定，調整液量的大小，記錄設備總體壓降數據。氣量調整為：Q＝2萬，4萬，6萬，8萬m3/h；轉速調整水平為：n＝0，235，329，376，470rpm。液量選取水平為：L＝。超重機流體力學部分實驗旨在考察實驗條件內超重機的操作特性。（1）碟片式超重機脫硫塵器（2）氣體質量流量計（3）Testo 335煙氣分析儀（4）轉子流量計；（5）ST630紅外溫度測定計；（6）U型測壓。（1）碟片式超重機反應器結構示意圖如圖2－2所示，其主要構造為：側面設有進氣口的桶形直立機殼，機殼中間設有垂直的轉動體，機殼下部設有反應生成物排出口，轉動體的中間設有導氣桶，導氣桶的頂端與除霧器相連，轉動體的側壁是旋