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漩流板塔脱硫除尘技术
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漩流板塔脱硫除尘

  • 一、主要工作原理及技术特点 旋流板塔通常为圆柱塔体,塔内装有旋流塔板。工作时,烟气由塔底向上流动,由于切向进塔,尤其是塔板叶片的导向作用而使烟气旋转上升,使在塔板上
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一、主要工作原理及技术特点
旋流板塔通常为圆柱塔体,塔内装有旋流塔板。工作时,烟气由塔底向上流动,由于切向进塔,尤其是塔板叶片的导向作用而使烟气旋转上升,使在塔板上将逐板下流的液体喷成雾滴,使气液间有很大的接触面积;液滴被气流带动旋转,产生的离心力强化气夜间的接触,最后甩到塔壁上沿壁下流到下一层塔板上,再次被气流雾化而进行气液接触。如上所述,液体在与气体充分接触后又能有效的分离---避免雾沫夹带,其气液负荷比常用塔板大一倍以上。又因塔板上液层薄,开孔率大而使压降较低,达同样效果时的压降约低一半,因此,综合性能优于常用塔板。循环液由除尘器外部循环水管进入内壁,由雾化喷头在旋流上形成均匀分布的雾滴与烟气充分接触,形成极大的相际接触界面,与SO2充分反应形成可溶性酸式盐或沉淀(根据所选脱硫剂而不同),同时较大的尘粒在离心力作用下被除去,较小的尘粒受到雾滴的碰撞与拦截,以及受到多次的布朗扩散等作用而凝聚成较大的尘粒而被甩至塔壁,下流经过清灰口排入沉灰池。
    由于塔内提供了良好的气液接触条件,气体中的SO2被碱性液体吸收(脱硫)的效果好;旋流板塔同时具有很好的除尘性能,气体中的尘粒在旋流塔板上被水雾粘附而除去,此外,尘粒及雾滴受离心力甩到塔壁后,亦使之被粘附而除去,从而使气流带出塔的尘粒和雾滴很少。


旋流板塔主要技术特点:
1. 占地面积小,投资少;
2. 除尘年需运行成本近似等于水泵电费,设备增加运行成本主要为脱硫药剂费。
3. 除尘脱硫效率高,除尘效率为95%以上,脱硫效率可达90%以上;
4. 用麻石作为主体材料,供水管使用不锈钢水管,除尘器使用寿命长;
5. 除尘脱硫器阻力小,阻力为800~1200Pa;
6. 对水质要求低,除尘脱硫用水可循环使用,达到高脱硫效率、低运行成本;
7. 可选用工业废碱、废水、石灰进行脱硫,降低运行成本。
8.进液量少,一般气液比1 L/m3左右,根据实际设计为0.6-3L/m3
9.脱水效果99%以上,引风机不带水;
10.维护保养方便,旋流板装拆方便;在塔顶及每层旋流板上方均设有检修孔,可设检修平台、爬梯等辅件设施,方便日常检修。
11.处理效果好,排放达标;运行费用低;操作简单;安全可靠。
12.无二次污染,脱硫除尘使用水循环系统,脱硫碱性液体循环过程中不流失、不外排。

二、除尘机理
1、湿法碰撞理论

旋流板除尘的机理其一是液滴与尘粒之间的惯性碰撞和拦截作用,碰撞除尘效率取决于气液的相对速度,相对速度越大,碰撞除尘效率越高,为获得较大的相对速度来提高碰撞除尘效率有设计时提高空塔气速和提高喷淋液滴速度两种方式,而空塔气速的提高会导致烟气通过速度加快,塔内气液接触时间减少,降低脱硫效率。因此旋流板塔作为脱硫塔使用空塔气速一般控制在1.25-2.25m/s左右,作为除尘脱硫塔空塔气速一般控制在2.25-3.4m/s左右,考虑阻力因素,同等液气比的情况下,不改变喷淋布液前提下,置换低压高效雾化喷头,以获取最大喷淋液滴速度除尘和最佳雾化效果。
为了方便地考虑颗粒、液滴与气流性质对碰撞的影响,假设:含尘气体在运动中与液滴相遇,在液滴前Xd处气流开始改变方向,绕过液滴流动,而惯性较大的颗粒将继续保持原来的直线运动趋势,颗粒运动主要受两个力的支配,一个是本身的惯性力,另一个是周围气体对它的阻力。定义颗粒从脱离流线到惯性运动结束时候所移动的距离为粒子的停止距离Xs,若Xs大于粒子开始偏离流线那一点至液滴的距离Xd,颗粒就会和液滴发生碰撞。定义Xs与液滴直径Dc的比值为惯性碰撞参数:
对斯托克斯范围的粒子,无因次的惯性碰撞参数,即斯托克斯准数:Dc

中:——粒子直径,m;
   ——粒子的密度,kg/m3
   ——在流动方向上粒子的速度,m/s;
   ——液滴的速度,m/s;
   ——气体的粘度,Pa•s;
   ——Cunningham修正系数。
由上式可知,当颗粒直径和密度确定以后,碰撞系数与液滴和颗粒的相对速度成正比,与液滴的直径成反比。所以对于给定的烟气系统,提高除尘效率的有效途径就是提高气、液相对速度和减小液滴的直径。但液滴直径也不宜太小,太小有可能随气流一起运动,反而减小了气、液相对速度。经研究显示,液滴直径在300μm -500μm为宜。捕集效率可以根据惯性碰撞参数进行计算:

式中:K——关联系数,取决于设备几何结构和系统操作条件;
      L——液气比,L/1000m3气体。
可见,湿式除尘效率随碰撞参数的增大而增大,并与液气比成正比。所以,适当提高供液量可以提高除尘净化效率,但供液量的提高,也将使除尘器耗水量增加,并使旋流装置因持液量的增加而增大阻力,我厂在实际设计中,在阻力损失允许的范围内设计喷淋系统,在喷淋覆盖区域达到150%以上时,除尘器实际碰撞除尘效率大约为44%。

2、旋风分离效率模型
旋风分离是一种使含有固体颗粒的气体旋转,并依靠离心力达到气固分离的装置。单一的旋风除尘器除尘效率不高,现在的旋流板除尘器是把旋风除尘技术和其他形式的除尘技术组合起来具备高效净化效率的除尘设备,又理解为湿式多旋风除尘器。我厂在湿式除尘脱硫工艺中应用旋风除尘技术,把旋风分离机理和湿式碰撞机理相结合,不但有助于提高除尘效率,也把旋流装置科学应用于湿法除尘脱硫中的烟气脱水装置,取得良好的经济效益和实际效益。
假设切向进风旋风除尘器筒体直径为D,进气口尺寸为a×b,排出管直径为De。


其中:
      








式中:T——气体温度,K;
      Q——气体流量,m3/s;
      di——粒子直径,μm。
dm——粉尘质量分布中位径
σ——粉尘质量分布标准差
对于给定的气体和入口粉尘质量粒度频率分布,分别给出不同的结构尺寸,可用该式估算除尘效率,用于指导除尘器设计,实际运行中第一层除尘效率35%左右,因除尘后单位体积内烟气有效质量降低导致除尘效率下降而出现逐层分离效率降低的特点,我厂设计除尘器旋风分离综合效率为80%以上。
综合湿法碰撞除尘效率与旋风分离效率估算该双塔结构旋流板除尘器综合除尘效率大于99%。


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