高效管束除尘器原理说明.docx
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高效管束除尘器原理说明
管束式除尘器技术介绍
管束式除尘器是国电清新环保技术股份有限公司自行研发的高效除尘除雾装置，已取得了发明和新型二项国家专利（专利号为：
201410427997.9和201420487994.4），并在云冈电厂成功实施了工业示范工程。
1、管束式除尘器的工作原理
1.1管束式除尘器的除尘机理
管束式除尘器是除雾除尘设备，应用于湿法脱硫塔饱和净烟气携带的雾滴和尘的脱除净化。
管束式除尘器是主要依赖于吸收塔上部低温饱和净烟气中含有大量细小雾滴的特点，利用大量细小雾滴高速运动条件下增加粉煤灰颗粒与雾滴碰撞的机率，雾滴与粉煤灰颗粒凝聚从而实现对此部分极微小粉煤灰尘和雾滴的捕悉脱除。
管束式除尘器的工作原理可简单表述为通过粉煤灰颗粒、雾滴的凝聚、捕悉和湮灭的三种运动状态，在烟气高速旋流、剧烈混合、旋转运动的过程中，将烟气中携带的雾滴和粉尘颗粒脱除。
凝聚是指大量的细小液滴与颗粒在高速运动条件下碰撞机率大幅增加，易于凝聚、聚集成为大颗粒，从而实现从气相的分离；
捕悉是指细小的液体颗粒跟随气体与分离器中的持液层充分接触后，被液体捕悉实现分离；除尘器筒壁面的液膜会捕悉接触到其表面的细小液滴，尤其是在增速器和分离器叶片的表面的过厚液膜，会在高速气流的作用下发生“散水”现象，大量的大液滴从叶片表面被抛洒出来，在叶片上部形成了大液滴组成的液滴层，穿过液滴层的细小液滴被捕悉，大液滴变大后跌落回叶片表面，重新变成大液滴，实现对细小雾滴的捕悉。
湮灭是指细小的液体颗粒被抛洒至分离器的表面时，形成附着液膜从烟气中脱离出来；经过加速器加速后的气流高速旋转向上运动，气流中的细小雾滴、尘颗粒在离心力作用下与气体分离，向筒体表面方向运动。
而高速旋转运动的气流迫使被截留的液滴在筒体壁面形成一个旋转运动的液膜层。
从气体分离的细小雾滴、微尘颗粒在与液膜层接触后被捕悉，实现细小雾滴与微尘颗粒从烟气中的脱除。
湮灭过程中颗粒物与旋转的液膜层相对运动速度较少，液膜层又有效的避免了细小雾滴和颗粒物直接撞击筒壁形成更细小的二次雾滴或颗粒物。
1.2管束式除尘器的结构构造
管束式除尘器即是一种具有凝聚、捕悉、湮灭作用的装置，它由管束筒体和多级增速器、分离器、汇流环及导流环组成。
根据不同的烟气及除尘效果要求，可选择不同的增速器、分离器、汇流环进行多级组合。
首先，流经一级分离器将烟气中的较大雾滴和颗粒物进行脱除，然后经过增速器增速后进入二级分离器，脱除粒径更为细小的雾滴和颗粒物。
同时利用汇流环控制各级内筒壁的液膜厚度，以确保高速条件下不产生更细小的二次雾滴。
为保证除尘效果，装置内设置了多级增速器、分离器、汇流环，强化了气流运动，延长了气体停留时间，提高了除尘器对粉尘颗粒的分离效果。
最后的气流排出口设置导流环，防止气流的二次夹带。
1.3管束除尘器的除尘效果保证措施
管束除尘器的除尘效果保证有以下几种方案：
延长管束筒体的高度，保证气体在管束内的停留时间，确保脱除的效率；
选取更高效率的增速器和分离器，提高对极小粒径的雾滴和颗粒物的脱除效率；
选择更为合理的导流环，最大程度的避免高速气流引起的二次夹带问题；
2、技术优势
常规屋脊式除雾器由于捕捉原理的制约，无法捕悉粒径小于15μm的细小液滴，而目前控制脱硫塔出口5mg/Nm³的尘排放浓度就是控制对细小粉尘和细小石膏浆液液滴的脱除。
若采用湿式静电除尘器技术，不但存在一次投资大，运行费用高的问题，而且占地面积大。
管束式除尘器的优势如下：
1）初投资省，运行费用低；
2）占用空间小，利于新建和改造项目的总平面布置；
3）结合国电清新二代高效湍流器，在现有吸收塔入口条件下，吸收塔除尘器出口粉尘排放浓度≤5mg/Nm3。
4）运行阻力低，除尘器运行阻力≤350Pa。
3、管束式除尘器模组在吸收塔的安装和运行
1）管束式除尘器采用模块化设计，其布置在喷淋层上部即原除雾器的位置，可完全代替常规除雾器的使用功能，且除雾除尘效果远远优于目前常用的屋脊式除雾器。
2）对于新建脱硫机组，仅需设置一层与屋脊式除雾器强度相当的支撑梁，直接将管束式除尘器模组安装在梁上即可完成安装。
对于改造脱硫机组，仅需拆除原有除雾器层，保留最底层除雾器大梁即可完成改造工作量，管束式除雾器的安装在原有梁上即可。
原有上层除雾器梁可根据实际布置情况确定是否需要拆除。
3）管束式除尘器内无复杂的叶片结构，无结垢风险，其冲洗水的冲洗频率、冲洗水量和冲洗水电动阀门数量均要少于常规的屋脊式除雾器。
4）管束式除尘器无动设备，无电气设备，运行维护简单。
以下部分为管束式除雾器应用项目图纸与安装照片。
图表1管束式除尘器布置图
图表2管束式除尘器梁布置图
图表3旋流除尘器冲洗水管布置图
图表4单个管束式除尘器外形图
图表5管束式除尘器安装图
4、管束式除尘器的应用
1）管束式非电除尘器中试项目
国电清新公司在试验基地实施了管束式非电除尘器的中试项目。
图表6中试项目设计参数表
序号
项目名称
参数
单位
1
烟气流量
40000
m³/h
2
烟气温度
125
℃
3
入口SO2浓度
3500
mg/Nm³
4
入口尘浓度
50
mg/Nm³
5
出口SO2浓度
≤45
mg/Nm³
6
出口粉尘浓度
≤5
mg/Nm³
图表7中试项目运行监测数据
测试日期
烟尘含量标况
备注
mg/Nm3
9月19日
3.26
2.01
9月20日
1.09
喷淋层全开
4.10
三层喷淋层
0.90
三层喷淋层
9月21日
1.39
喷淋层全开
2.82
喷淋层全开
9月24日
1.23
喷淋层全开
1.15
喷淋层全开
1.09
喷淋层全开
1.10
喷淋层全开
9月25日
2.21
喷淋层全开
3.55
喷淋层全开
3.04
三层喷淋层
9月26日
2.38
一层喷淋层
0.36
二层喷淋层
1.74
三层喷淋层
2）管束式除尘器示范工程项目
山西大唐国际云冈热电有限责任公司是大同市规划的城市采暖热源点之一，其2×300MW扩建工程采用国产燃煤亚临界空冷抽凝式供热发电机组，烟气脱硫采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺。
国电清新选择在云冈热电3#脱硫机组进行管束式非电除尘器的示范工程项目，目前该工程示范完成施工，正式投入运行。
图表8管束式非电除尘器示范工程项目运行照片
图表9管束式非电除尘器示范工程项目运行效果
测试日期
烟尘含量标况
mg/Nm3
10月1日
5.71
4.05
4.29
10月2日
4.32
2.70
5.61
10月3日
2.39
6.07
3.62
4.12
10月4日
3.79
3.51
3.66
2.87
5、管束式除尘装置的设计要求及指标
管束式除尘装置其主要技术性能保证值如下：
当脱硫塔入口尘含量超过≥100mg/Nm³时，保证管束式除尘装置出口尘含量≤15mg/Nm³；
当脱硫吸收塔入口前尘含量≤50mg/Nm³时，保证管束式除尘装置出口尘含量≤5mg/Nm³；
当脱硫吸收塔入口前尘含量≤30mg/Nm³时，保证管束式除尘装置出口尘含量≤3mg/Nm³。
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