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10t以下的锅炉烟气除尘的适用设备和技术经济比较
发布时间：2013-07-08 08:05 来源：未知
0、引言
目前，我国已成为高能耗高污染的重工业化国家，经济增长明显地具有重化工业为主导的特征，高物耗、高能耗产业的污染严重，此外我国城市化进程加快，集中供热、垃圾焚烧，危险废物焚烧等发展迅猛。这些都可能对大气环境造成严重污染，使局部地区的大气环境进一步恶化。另一方面，在空气污染治理设备中主要为除尘器，我国的除尘器生产已具有一定的规模，各种旋风除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器和静电除尘器等性能逐渐完善。各种除尘设备有其特点，各自有自己的适用范围。对于北方郊区或近郊区或某些工厂等自己供热单位，还有某些特殊行业，如洗浴中心等一般都用小型锅炉，这些锅炉除尘设备简陋甚至没有除尘设备，对环境污染严重。很有必要研究10t以下的锅炉烟气的适用设备和经济比较。
1、除尘技术原理及分类
从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置。除尘器的工作原理都是以作用力为理论基础。根据力的性质不同，设计出不同的除尘器。传统的除尘技术包括：重力、惯性或离心分离、过滤、静电和湿式净化。这里面仅用了两大净化机理：空气动力分离和静电收集。实际上还存在其他许多外力，如泳力、分子力、磁力等都可以用于气溶胶粒子的收集。除尘工程中常用的除尘器分为四大类，这些除尘器都是依靠各种作用力从气体中分离和过滤粉尘粒子的。以下将对四类常用除尘器除尘技术进行介绍，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
1.1、机械除尘器
机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器三个类别。
重力沉降室工作利用的是重力，在重力作用下含尘气体中的粉尘在沉降室被分离出来。惯性除尘器分离粉尘利用的是惯性力。在相同的作用力下惯性小的物体比惯性大的物体容易改变运动状态，从而把粉尘分离出。旋风除尘器利用的是离心力。它是依据在旋转过程中质量大、旋转速度快的物质获得的离心力也大的原理进行工作的。下面介绍具有代表性的机械除尘器一旋风除尘器的工作原理。
普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成，如图l所示。气流沿外壁由上向下旋转运动（称外涡旋），少量气体沿径向运动到中心区域。旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转（称内涡旋），气流运动包括切向、轴向和径向；切向速度、轴向速度和径向速度。到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁上涡旋一气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。
1.2静电除尘器工作原理
静电除尘器分离粉尘靠的是静电力即库仑力。静电除尘的三个基本过程如下。
1)悬浮粒子荷电一高压直流电晕。这个过程包括两步：第一，气体电离，在电晕极与集尘极之间施加直流高电压（40~70 kV），使放电极发生电晕放电，气体电离生成大量的自由电子和正离子；第二，粒子荷电，一般电晕极为负极，此时，正离子被电晕极吸引失去电荷，自由电子和随即形成的负离子受电场力的驱使向集尘极移动，并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时，自由电子、正离子与粉尘碰撞并附着其上，便实现了粒子荷电。
2)带电粒子在电场内迁移和捕集一延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）。
3)捕集物从集尘表面上清除一隔一定时间振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗，完成除尘过程。
1.3湿式除尘器工作原理
使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置叫湿式除尘器。湿式除尘机理涉及各种机理中的一种或几种。主要是惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前某处气流开始改变方向，绕过液滴运动，而惯性较大的尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势。尘粒运动主要受两个力支配，即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。当尘粒的惯性力大于周围气体对它的阻力时，尘粒与液滴相碰撞，尘粒与液滴相融合。
1.4袋式除尘器工作原理
袋式除尘器是利用多孔纤维材料制成的滤袋（简称布袋）将含尘气流中的粉尘捕集下来的一种干式高效除尘装置。袋式除尘器工作时，含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层。新鲜滤料的除尘效率较低，粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率。随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。
2、各类除尘器的主要性能比较分析
除尘器的技术经济性能，可以用这样三个主要指标来概括，即除尘效率，压力损失、处理气体量与负荷适应性还有使用寿命等几个指标。下面为各类除尘器的性能比较。
3、除尘器的选择
1)选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度。
2)粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响。
3)气体的含尘浓度。气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒。
4)气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素。高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器。烟气中同时含有S02、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题。
5)选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题。如湿式除尘器未经处理就排出去会造成二次污染。
6)其他因素。设备的位置，可利用的空间，环境条件等。如塔式洗涤器和文丘里洗涤器占地面积少，适用于空间小的地方使用。
设备的一次投资（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用。电除尘一次投资费用高，安装精度要求高，结构复杂，对于10t以下的小锅炉，为节约一次投资费用，不宜使用。文丘里洗涤器虽然结构简单，一次投资费用低而且能高效处理小颗粒粉尘，但是运行费用高也不宜使用。
4、结束语
10吨以下的小型锅炉一般用水膜除尘和旋风除尘器，旋风除尘器一次投资和运行费用最低，但是全效率比较低，对环境污染大，随着国家对污染控制要求的不断提高，对粉尘排放的要求也大幅提高。人们开始换成水膜除尘，尽管一次投资和运行费用都比旋风除尘高。在耗用相同能耗时，水膜除尘器全效率比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除0.1 m以下粉尘粒子，仍有很高效率。可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体；在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用。
电除尘由于一次投资费用高昂，安装精度高，不便于维护等，一般小锅炉极少使用。只有在电力行业大锅炉电除尘才广泛使用，电除尘器行业占有量的格局：电力行业72%，建材水泥行业17%，钢铁行业5%，有色冶金行业3%，其他行业3%。在我国电力行业中，使用电除尘器的火电装机容量已经占总火电装机容量的90%以上。
