旋流雾化水膜除尘器研究与应用.docx

旋流雾化水膜除尘器研究与应用重 庆 大 学 (重庆400044)张力冉景煜李良生金泽华郭世昌张韵杰盘县发电厂 (贵州盘县561619)[ 摘要 ]研制的旋流雾化水膜除尘器已成功地应用于锅炉水膜除尘器改造 。运行情况表明 ,在锅炉额定负荷及除尘器供水为灰水回水方式下 ,除尘效率达 96 . 8 % ,烟气含湿量降低 2 . 2 % ,二氧化硫排放 浓度也有明显降低 ,且节水 30 %以上 。[ 关键词 ]旋流雾化水喷嘴水膜除尘器锅炉除尘目前 ,水膜除尘器在我国大容量工业锅炉 、工业窑炉和部分电站 锅炉烟气净化设备中仍占有相当数量1 ,具有投资少 、结构简单 、操作维护方便 、占地面积小 、比旋风 除尘器效率高等特点 。但是 ,常规 的水膜除尘器效率约为 90 %左右 ,且耗水量较大 ; 运行中 , 常常由于 文丘里喷管处的喷水不能正常有 效地投入 , 造成除尘器效率下降 、 烟气带水 、引风机磨损或积灰振动 等 ,严重时将危及锅炉机组的安全经济运行2 、3 。 针对水膜除尘器存在的这些问题 , 以文丘里处有效均匀加湿 、 强化旋转离心分离效果 、增大烟尘 与水膜有效接触面积为切入点 ,研究开发了旋流雾化水膜除尘器 。大流量理论计算喷嘴流量 ,由理论和试验获取旋流雾化水喷嘴的最 佳特性数据 。1. 2. 2 水膜除尘器内旋流动力工况 水膜除尘器内旋流动力工况的方程式为7 :Ug Rn = Cu(1)R2 nρUg. ip = -+ Cp(2)g 2 nr2 n图 1 旋流雾化水膜除尘器示意图ρ———密度 ;Ug ———捕滴筒内某一点的 切向速度 ;Cp 、Cu ———常数 ;i ———入口 ;r ———除 尘 器 内 任 一 点 半 径 ;R ———以 筒 体 轴 心 为 极 心 的半径 ;g ———重力加速度 ;n ———含尘烟气流的运动流 态指数 。运动流态指数 n 变化范围应在 0 . 5 ～0 . 9 ( 即在准自由涡旋范 围) ,由式 (1) 、( 2) 可得出除尘器内 流场速度及压力分布如图 2 。除尘 器内中心区域的压力较外侧低 ,显 然 ,存在一个指向除尘器内中心的 压力梯度 ,使得尘粒向除尘器中心 区域移动 ,在离心力起主要作用的 外 侧 , 尘 粒 向 除 尘 器 筒 内 壁 移式中水膜有效接触面积作为突破口 ,专门研究了在较低压力 ( 0 . 15 MPa～0 . 4 MPa) 下运行稳定 、雾化质量良 好的旋流雾化水喷嘴 ,按容量大小成不同组合布置在文丘里烟道处 ,在流通截面上形成均匀的水雾膜 。 当烟气流经这层水雾膜时 ,烟气中的粉尘 ,特别是细小的微尘被有效均匀加湿 ,增强了在捕滴筒内的旋 转离心分离效果4 ～6 。同时 ,按照 等流量原理 ,设计了沿流程不等径 且倾斜开孔的喷水溢水环 ,布置于 除尘器捕滴筒的内筒锥体上以形成内水膜 。捕滴筒内为双水膜 ,烟 尘进入捕滴筒时正面与内水膜相 交 ,旋转上行的烟气流内外均能与 水膜接触 , 从而提高除尘效率 , 节 水节能 , 降低烟气含湿量 , 改善引 风机运行条件 。1 . 2 . 1 旋流雾化水喷嘴根据 Г.Η. 阿布拉莫维奇的最1 旋流雾化水膜除尘器1 . 1装置组成旋流雾化水膜除尘器组成如 图 1 所示 , 包括文丘里管 ( 缩放烟 道) 、旋流雾化水喷嘴 、捕滴筒 、等 流量喷水溢水环 、捕滴筒内筒锥 体 、内水膜 、捕滴筒水膜等 。1 . 2设计原理以文丘里处有效均匀加湿 、强 化旋转离心分离效果 、增大烟尘与动8。设置双水膜 ,使烟尘在进入46热力发电·1999 ( 5)新技术开发捕滴筒时正面与内水膜相交 ,旋转上行的烟气流内外均能与水膜接 触 ,以提高尘粒收集率 。双水膜的 形成质量直接影响尘粒收集率 ,按 照等流量原理设计喷水溢水环 。氧化硫排放浓度降低 14 . 14 % 。与未改造前相比 ,除尘效率提 高 6 . 2 % , 达到 96 . 8 % , 二氧化硫浓度减少 168 mg/ m3 (标准状态) 。3 . 应用结果及分析3 . 1 应用结果盘县发电厂 3 号炉水膜除尘 器改造前 ,文丘里处锥射喷嘴的喷水基本上是直射流 ,一次除尘效果 不大 , 且增加烟气带水量 , 除尘效 率仅为 90 . 6 % , 造成引风机积灰 , 振动频繁 ;同时由于烟气中粉尘浓 度和二氧化硫排放浓度较高 ,每年均发现叶轮和轮毂的连接螺栓磨 损 、腐蚀严重 , 对机组的安全运行 造成严重影响 。改造为旋流雾化的水膜除尘 器 ,自 1997 年 9 月投运至今 ,一直运行稳定 、可靠 ,引风机积灰 、磨损 不明显 , 清灰次数由原来 2 次/ 周 下降到现在 1 次/ 月 ; 且未发现喷 嘴磨损 、堵塞现象 。每台除尘器总 耗水量