综述论文：复合多管除尘器在工业炉窑净化中的应用_关于除尘器的论文

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复合多管旋风除尘技术在工业炉窑烟气净化中的应用

沈恒根（东华大学环境科学与工程学院，上海延安西路1882号，邮编 200051）

摘要 利用惯性沉降-旋风器组合除尘设计复合多管除尘器。其中把多管组合旋风器进气空间设计为惯性沉降除尘空间；采用多进口回转通道结构设计的新型旋风器具有高效低阻性能。给出了燃煤电厂锅炉、水泥回转窑、轧钢加热炉、工业锅炉、铁合金炉烟气除尘中的实际应用结果。

关键词

复合多管除尘器，多进口旋风器，惯性沉降，工业炉窑烟气净化 引言

燃煤、煅烧、冶炼过程产生大量的含尘烟气需要净化，以往的烟气除尘器有相当部分采用的是旋风除尘器（后简称旋风器）。但是，随着国家环境保护法规日趋严格，对除尘技术的要求越来越高。早期投入使用的旋风器有相当一些不能达到国家标准要求，需要进行技术改造。

为了适应已有的管理经验和国家标准要求，需对旋风器性能进行深度研究，要求进一步达到低阻高效。因此，提出了惯性沉降-多进口旋风器组合成一体的复合多管除尘技术。2 现有技术改进的核心问题(A)单体

在CZT型、XCZ型、XCY型高效旋风器研究基础上，提出了新型低阻高效的带回转通道的多进口旋风器单体，试验研究表明(B)组合多筒组合时，双筒、四筒采用分支并联方式，对于五～八筒组合采用环状分支并联方式。

多管组合一般比多筒组合处理气体量大。针对工业炉窑的除尘器改造应用实际，设计提出了具有惯性沉降和高效旋风器两级除尘一体的单元模块，针对处理气体量比较大时（数十万m/h）进行组合使用。(C)防磨损

影响旋风器使用寿命的最大危险来自颗粒物的冲蚀磨损。一般来讲，磨损受粉尘负荷、粒度、比重、硬度、运动速度增加而加大，随旋风器材料硬度增加而减小。

采用前置惯性沉降除尘可以降低浓度、减少粗颗粒进入旋风器。

防磨损措施可以采用钢板加内衬（如矾土骨料层、铸石板）或采用耐磨材料（耐磨铸铁、硌钼合金铸件、石英或刚玉陶瓷）制做。对于耐久性、可靠性要求高的场合，推荐采用硌钼合金铸造旋风器。

旋风器单体下部排灰不畅不仅造成除尘失效，同时加剧旋风器磨损。相关影响因素有：系统风量的变化幅度（特别是低负荷状态）、旋风器单体斜置角度（旋风子斜置角度一般应大于粉尘流动角与旋风子半锥角之和）、烟气湿度、灰斗密封性、排灰方式等。3 多进口旋风器性能试验研究 3.1 冷态性能试验测定

试验粉尘选用燃煤飞灰尘样（质量中位径8.46μm，几何标准差2.15，真密度为1958 kg/m）。

改变进口通道长度（通道回转角度β表示，β大则通道长）、进口个数进行对比测定，结果汇总见表1。由表中数据可见，采用多进口可以降低阻力和提高除尘效率。

对双进口120°φ260mm的旋风子实验分级效率为

ηI= 1.0-exp[-0.909898dp常温。

3.2 热态性能试验测定

采用双进口旋风器设计成复合多管单元模块在电厂锅炉烟气除尘系统上进行工业性热态试验（进尘质量中位径26.0μm，真密度2080 kg/m）。除尘器单元进气位置采用上进口和侧进口两种方式。测

30.77647

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3[2][3]

[1]，采用多进口将有效改变旋风器内流场气流偏心；采用进气回转通道结构，[4]改变进入旋风器的颗粒浓度分布，使短路流量携固相颗粒排放量减少。

] 测定工况：旋风器进尘为惯性沉降收尘后排尘，进口速度18.4m/s，除尘效率93.30％，阻力1700Pa，定结果见表2。结果可见：进气方式不同、进气负荷不同除尘效率均可达到90％以上，尤其是上进气工况1除尘效率达到95.02％。在烟气量波动时惯性沉降空间和旋风器之间除尘效率有互补特点，使设备除尘效率稳定。

表1 冷态性能试验对比结果

──────────────────────────────────

进口形式 单 进 口 双进口 三进口 四进口

通道角度 β 30° 90° 120° 180° 120° 90° 90°

──────────────────────────────────

阻力系数 ζo 6.700 7.063 7.144 7.665 4.875 4.223 4.862 除尘效率η% 87.81 93.32 94.52 94.01 95.17 93.62 92.94 阻力增加率 % 0 5.42 6.62 14.42-27.24-36.97-27.43

排尘降低率 % 0 45.20 55.05 50.86 60.38 47.66 42.08

──────────────────────────────────

表2 热态性能测定结果

──────────────────────────────────────── 测试工况 侧 进 侧 出 上 进 侧 出

测定序号 1 2 3 4 1 2 3 4 5 ────────────────────────────────────────

进烟气量 m/h 10724 10521 7610 7651 11020 10933 10914 7621 7356

进尘浓度 g/Nm 13.11 12.76 11.13 11.50 17.04 17.18 17.18 17.18 17.33

排尘浓度mg/Nm 978 961 968 950 848 1000 1132 1233 1472

除尘效率 ％ 92.47 92.42 91.23 91.96 95.02 94.18 93.41 92.82 91.44 阻 力 Pa 1060 1060 500 500 1163 1111 1062 763 56733 ────────────────────────────────── 4应用实例 4.1 电厂锅炉除尘(A)液态排渣锅炉

宝鸡发电厂共有液态排渣锅炉4台，其中1#、2#炉额定蒸汽负荷为115 t/h，3#、4#炉为200 t/h。主要燃用铜川煤，燃煤灰份含量30％左右。由于球磨机制煤粉细（R90为10%）；炉膛液态排渣率35％；尾部过热器和竖向烟道惯性捕集粗烟尘10～15％等原因，从炉尾排出的飞灰比较细（质量中位径17.20μm，几何标准偏差3.45，真密度2661kg/m）。原有除尘系统设计采用Φ630×100多管旋风除尘器（1#、2#炉各为单组；3#、4#炉各为双组），除尘效率在50～70%。

经过1995～1998四个年度，依次进行1#、3#、4#、2#炉的除尘器改造，经改造的四台锅炉除尘器有关测试结果见表3，除尘效率91.15～93.34%，除尘器阻力（含除尘器两端测点截面内的管件阻力，下同）1000Pa左右。(B)固态排渣电厂锅炉

50MW以下燃煤电厂锅炉多数为固态排渣炉，锅炉除尘器除部分采用湿式除尘器外，大多采用旋风除尘器（轴向进气ф256旋风子多管组合、XLPф900旋风器多筒组合）。采用复合多管除尘器技术改造后测试结果见表4，除尘效率达到92.75～95.75%。4.2 轧钢加热炉

轧钢燃煤粉连续加热炉是中小钢铁厂的主要污染源之一，由于排放烟气温度波动幅度大，烟气温度可以达到500℃，使一些高效除尘设备不能使用。西安钢铁厂3座加热炉（台时产量1#炉为30t/h、2、3#炉均为16t/h）原采用颗粒层除尘器，由于烟气温度过高，造成除尘器清灰系统失效，致使除尘器无法工作。采用复合多管除尘器完成3台加热炉改造。1#炉改造测试结果见表5，除尘效率为91.23 %，阻力1000Pa。表3 宝鸡发电厂液态排渣锅炉除尘器改造后测试结果

─────────────────────────────────── 参 数 1# 2# 3# 4# ───────────────────────────────────

额定容量 t/h 115 115 200 200 烟气流量 m/h 194351 211889 398448 384877 烟气温度 ℃ 156 182 165 147 除尘效率 % 92.76 91.52 91.15 93.34 除尘器阻力 Pa 931 850 1110 920 ─────────────────────────────────── 3 表4 固态排渣锅炉除尘器改造后测试结果

────────────────────────────────────────

测 试 户县热电厂 灞桥热电厂 略阳发电厂 渭河发电厂

参 数 2# 3# 4# 5# 7# 3# 2# ──────────────────────────────────────── 额定容量 t/h 175 175 75 75 75 200 200 烟气流量 m/h 343908 316671 173787 191372 221646 476228 430377 烟气温度 ℃ 155 152 169 156 158 165 145 除尘效率 % 94.02 92.75 94.40 93.40 94.50 95.75 93.6

3除尘器阻力 Pa 950 1000 1050 800 1050 1050 970 ──────────────────────────────────────── 3表5 轧钢燃煤粉连续加热炉除尘测试结果

────────────────────────────────────────────────

处理烟气量 烟气温度 除尘器阻力 进口浓度 出口浓度 除尘效率 收尘真密度 收尘质量中位径

────────────────────────────────────────────────

45000m/h 350℃ 1000Pa 2204mg/m 193mg/m 91.23 % 1958kg/m 8.65μm

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表6 带料浆蒸发器的湿法回转窑预除尘测试结果

───────────────────────────────────────────

处理烟气量 烟气温度 除尘器阻力 进口浓度 除尘效率 收尘真密度 收尘质量中位径 ─────────────────────────────────────────── 220000m/h 250℃ 850Pa 73.16g/Nm 94.60% 2586kg/m 18.2μm ───────────────────────────────────────────

34.3 水泥回转窑预除尘洛阳水泥厂3#炉为带料浆蒸发器的湿法回转窑，台时产量17t/h，窑规格为φ3.5/4.0×69m，原除尘系统为2×Φ2800旋风器--50m立式电除尘器，由于旋风器效率过低(28.3%)，造成除尘效率急剧下降。改用复合多管除尘器替换原旋风器，测试结果见表6，收尘效率 94.60%，阻力860Pa。4.4 链条炉排工业锅炉

在陕西钢厂新建集中供热工业锅炉房(4台6t/h链条热水锅炉)和西安建筑科技大学4t/h链条锅炉除尘器改造(替换XZD/G-4)上使用复合多管除尘器，测试结果见表7，烟尘排放浓度均低于100mg/Nm。4.5 铁合金炉

硅铁冶炼过程中产生烟气中含有大量的容积密度小的微细烟尘（接近60%的烟尘粒径小于2μ成分SiO2），该烟尘回收后是绝好的保温材料。采用复合多管除尘器进行干法回收，同时可以保障后级布袋除尘器或湿式除尘器运行可靠性和安全性。设计的复合多管除尘器测试结果见表8，除尘效率达到70%

2左右。

表7 链条炉排工业锅炉除尘器改造后测试结果

────────────────────────────────────────

锅炉铭牌 DZL2.8-1.0/1.5/70-AⅡ SZL4.2-0.7/95/70-AⅡ

1# 2# 3# 4# ──────────────────────────────────────── 相当锅炉蒸发量 t/h 4 6 6 6 6 排放浓度 mg/ Nm

84.3 96.4 98.1 83.1 78.4 ──────────────────────────────────────── 3表8 铁合金炉回收粉尘测试结果

──────────────────────────────────────────── 额定容量 KVA 烟气流量m/h 烟气温度 ℃ 进口浓度mg/Nm 除尘效率 % 阻力Pa

31800 19847(低悬罩)141 8554 80.41 4500 73349(高悬罩)120 8142 62.13 1000

──────────────────────────────────────结语

（1）通过理论研究和大量的试验研究工作，提出了惯性沉降除尘和多进口旋风子两级一体的新型高效复合多管除尘器。在燃煤电厂锅炉等工业炉窑烟气除尘工程应用表明，该除尘器技术性能优越，为工业炉窑除尘器改造提供了投资少、除尘达标的实用技术。是一种适合国情需要的新型高效除尘设备。

（2）通过分离机理研究、流场测定研究和模型试验研究，提出了带回转通道的新型高效多进口旋风器单体。该旋风器与其它同类旋风器不同，通过回转进气通道改变进入旋风子内腔含尘浓度分布，减少了短路流携尘量；采用多进口，改变单进口旋风器气流轴不对称。使用结果表明，具有低阻高效性能。

（3）所设计的惯性沉降空间不仅保证了旋风器配气，而且对粗尘粒具有良好的除尘性能，这对减少旋风子磨损、提高多管除尘器长期可靠运行十分重要。

参 考 文 献

[1] 沈恒根，叶龙：单元组合式复合多管除尘器(93209986.6)．实用新型．国家专利局．1994年6月8日． [2] 沈恒根，刁永发，党义荣，许晋源：多进口旋风分离器单体性能的试验研究．环境工程1998年No4．

[3] 沈恒根，党义荣，刁永发，许晋源：双进口旋风分离器流场的实验研究．西安建筑科技大学学报1997年No3． [4] 沉恒根，张玮：旋风分离器进口回转信道气尘分离模型．西安建筑科技大学学报1998年No1．