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高壓噴霧降塵與布袋(旋風)除塵的經濟與效果對比

2016-02-22 10:24 作者:科豐佳華 [ ]

一、傳統的除塵設備除塵原理及應用方向

除塵器可分為兩大類:①干式除塵器:包括重力沉降室、慣性除塵器、電除塵器、布袋除塵器、旋風除塵器。②濕式除塵器:包括噴淋塔、沖擊式除塵器、文丘里除塵器、泡沫除塵器和水膜除塵器等。目前常見的運用最多的是旋風除塵器、電除塵器、布袋除塵器及水膜除塵器等。

1.1 旋風除塵器

1.1.1 工作原理

當含塵氣流以12~25m/s速度由氣管進入旋風除塵器時,氣流將由直線運動變為圓周運動。旋轉氣流的絕大部分沿器壁自圓筒體呈螺旋形向下,朝錐體流動。通常稱此為外旋氣流。含塵氣體在旋轉過程中產生離心力,將密度大于氣體的塵粒甩向器壁。塵粒一旦與器壁接觸,便失去慣性力而靠入口速度的動量和向下的重力沿壁面下落,進入排灰管。旋轉下降的外旋氣流在到達錐體時,因圓錐形的收縮而向除塵器中心靠攏。根據“旋轉矩”不變原理,其切向速度不斷提高。當氣流到達錐體下端某一位置時,即以同樣的旋轉速度方向從旋風除塵器中部,由下而上繼續做螺旋形流動,即內旋氣流。最后凈化氣經排氣管排出器外。一部分未被捕集的塵粒也由此逃失。
應用范圍及特點:旋風除塵器適用于凈化大于5~10微米的非粘性、非纖維的干燥粉塵。除塵效率最多可以達到75%,也有多級旋風除塵器,可以達到80-85%。

1.2 袋式除塵器

1.2.1 工作原理

袋式除塵器是依靠編織的或氈織的濾布作為過濾材料來達到分離含塵氣體中粉塵的目的。它的工作原理是粉塵通過濾布時產生的篩分、慣性、黏附、擴散和靜電等作用而被捕集。
袋式除塵器不適用于凈化含有油霧、凝結水及黏結性粉塵的氣體,一般也不耐高溫。盡管采用某些耐高溫的合成纖維和玻璃纖維等濾料,應用范圍有所改善。
袋式除塵器用以捕集非粘結非纖維性的工業粉塵和揮發物,捕獲粉塵微粒可達0.1微米。袋式除塵器具有很高的凈化效率,除塵效率可達99%。

1.2.2 優缺點

優點
(1)除塵效率很高,一般都可以達到99%,可捕集粒徑大于0.3微米的細小粉塵顆粒,能滿足嚴格的環保要求。
(2)袋式除塵器是一種干式凈化設備,不需用水,所以不存在污水處理或泥漿處理問題,收集的粉塵容易回收利用。
 (3)處理風量可由每小時數百立方米到每小時數十萬立方米,可以作為直接設于室內、附近的小型機組,也可做成大型的除塵室。
缺點
(1)承受溫度的能力有一定極限。棉織和毛織濾料耐溫在80-95度,合成纖維濾料耐溫200-260度,玻璃纖維濾料耐溫280度。在凈化溫度更高的煙氣時,必須采取措施降低煙氣的溫度。 
(2)有的煙氣含水分較多,或者所攜粉塵有較強的吸濕性,往往導致濾袋黏結、堵塞濾料。為保證袋式除塵器正常工作,必須采取必要的保溫措施以保證氣體中的水分不會凝結。
 (3)袋式除塵器的濾袋更換周期短、運行成本高。 
(4)清灰過程會產生二次揚塵。
(5)系統壓力損失大。

1.3 電除塵器

1.3.1 工作原理

電除塵器是火力發電廠必備的配套設備,它的工作原理是煙氣通過電除塵器主體結構前的煙道時,使其煙塵帶正電荷,然后煙氣進入設置多層陰極板的電除塵器通道。由于帶正電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用,使煙氣中的顆粒煙塵吸附在陰極上,定時打擊陰極板,使具有一定厚度的煙塵在自重和振動的雙重作用下跌落在電除塵器結構下方的灰斗中,從而達到清除煙氣中的煙塵的目的。

1.3.2 優缺點

優點
(1)阻力損失小,設備阻力小。電除塵器的阻力損失一般為150~300Pa,約為袋式除塵器的1/5。
(2)允許操作溫度高,如SHWB型電除塵器最好允許操作溫度250℃,其他類型還有達到350~400℃或者更高的。
(3)可以完全實現操作自動控制。
缺點
(1)設備比較復雜,要求設備調運和安裝以及維護管理水平高。
(2)對粉塵比電阻有一定要求,所以對粉塵有一定的選擇性,不能使所有粉塵都的獲得很高的凈化效率。
(3)受氣體溫、溫度等的操作條件影響較大,同是一種粉塵如在不同溫度、濕度下操作,所得的效果不同,有的粉塵在某一個溫度、濕度下使用效果很好,而在另一個溫度、濕度下由于粉塵電阻的變化幾乎不能使用電除塵器了。
(4)一次投資較大,臥式的電除塵器占地面積較大。
(5)在某些企業實用效果達不到設計要求。

1.4 水膜除塵器

1.4.1 工作原理

水膜除塵器是依靠含塵氣體切向進入時產生的離心力,使塵粒與在筒體內壁上所形成的水膜相接觸,被水所黏附。其除塵效率與旋風除塵器一樣,隨氣體進口速度增加和筒體直徑減小而增大。含塵氣體的進口速度一般取13~22m/s。太高會使水膜破壞,壓力損失也太高。由于只要塵粒受離心力甩到到器壁,就會為水膜所黏附而被捕集,而且捕集的塵粒不會再飛揚,所以除塵效率比干式旋風除塵器要高的多。此外,除塵器的筒體高度對除塵效率也有影響,一般高度不小于筒體直徑的5倍。

1.4.2 優缺點

優點
除塵效率比干式除塵器效率高;可以凈化有害氣體,可以用于處理高溫高濕氣體;壓力損失相對較低,這種濕式除塵器結構簡單,金屬耗量小,耗水量小。
缺點
高度較大,布置困難,并且在實際運行中發現有帶水現象。不適合處理粘性粉塵,易造成設備結垢;不適合處理腐蝕性氣體,易對設備造成腐蝕;產生的廢水還需要后續處理。

1.5 高壓細水霧降塵

1.5.1 工作原理

高壓細水霧持續均勻,霧粒直徑小,通常為1~100μm,最小可達納米級,比表面積大大超過一般的水霧,霧粒速度高,密度大,具有許多特殊性質:可以很快的吸熱降溫,并極大地增加與粉塵接觸的水膜表面積,在氣態、液態和介于氣液之間的汽化狀態下使得粉塵經吸收、增濕、凝聚、增重,而易脫除,從而達到高效降塵的目的。

1.5.2高壓細水霧技術裝備特點

(1)結構簡單緊湊,工藝流程合理;
(2)除塵塔采用空塔結構,塔內阻力小,不易結垢和堵塞;
(3)易于在線維修,在風機正常運行狀態下易于更換維修,快速排除故障。

1.5.3 優缺點

優點
(1)霧化效果好,用水量少,降塵效果好;
(2)工藝簡單,占地面積小;
(3)操作方便,維修量小;運行可靠,費用少;
(4)應用范圍廣,適應于各種物料、各種場所的揚塵(個別遇水反應的物料除外);
(5)對一些傳統除塵器難脫除的粉塵具有良好的脫除效果(如炭素、石墨粉塵和機油及重油燃燒后的粉塵等)
(6)對一些粉塵含量嚴重的生產場所,如礦山開采場地,礦石粉末站,燃料煤制粉站,礦石運送裝置等,可以輕易做到除塵降溫,消解有毒廢氣,極大凈化環境。其用水量是常規的幾十分之一左右,且不會存在淹沒工作場所的現象;
(7)對高溫粉塵煙氣等在降塵的同時起到良好的降溫效果;
(8)可配套使用噴霧固化劑,對料場、煤場、建筑工地等進行固化處理,達到長期不揚塵的效果;
(9)在降塵的同時能起到消除粉塵爆炸的作用(如硫磺、煤粉、拋光粉等);
(10)取代電除塵和布袋除塵,具有明顯的節能、省空間優勢。
 

二、除塵器選型要點

2.1 除塵器的選擇及要點

2.1.1 根據除塵效率的要求

所選除塵器必須滿足排放標準的要求。要注意煙氣處理量變化對除塵效率的影響。正常運行時,除塵器的效率高低排序是:
高壓細水霧除塵器=袋式除塵器>電除塵器及文丘里除塵器>水膜旋風除塵器>旋風除塵器>慣性除塵器>重力除塵器。
 
除塵器效率對比
 
除塵器名稱 全效率/% 不同粒徑(μm)時的分級效率/%
0~5 5~10 10~20 10~44 >44
帶擋板的沉降室 58.6 7.5 22 43 80 90
普通的旋風除塵器 65.3 12 33 57 82 91
廣錐體旋風除塵器 84.2 40 79 92 99.5 100
噴淋塔 94.5 72 96 98 100 100
電除塵器 97.0 90 94.5 97 99.5 100
文丘里除塵器 99.5 99 99.5 100 100 100
袋式除塵器 99.7 99.5 100 100 100 100
高壓細水霧除塵 99.7 99.5 100 100 100 100
 

2.1.2 根據壓力損失與能耗

除塵器壓力損失
除塵器類型 文丘里除塵器 袋式除塵器 旋風除塵器 高壓細水霧 慣性除塵器 電除塵器 重力除塵器
壓力損失(Pa) 4000-10000 900-1800 800-1500 500-800 300-800 250-400 50-150
 

2.1.3 根據設備投資及運行費用

各除塵設備投資及運行費用
設備 投資費用(萬元) 運行費用(萬元)
高效旋風除塵器 100 100
高壓細水霧除塵器 150 100
袋式除塵器 250 250
電除塵器 450 200
塔式洗滌器 270 260
文丘里洗滌器 220 500
 

三、高壓細水霧降塵技術應用領域

(1)煤場:洗煤廠、選煤廠、輸送皮帶廊、儲煤場等;
(2)鋼鐵廠:輸送皮帶廊、燒結礦輸送及落地、原料場、堆場;
(3)電廠:原料場、煤粉輸送皮帶廊;
(4)垃圾處理廠:垃圾分揀廠、垃圾焚燒廠;
(5)建筑工地;
(6)水泥廠;
(7)煤礦井下降塵、降煙、防爆;
(8)其他。
 
經比較高壓細水霧除塵器除塵效率較高,壓力損失小,投資及運行總費用最低。
 

四、高壓細水霧降塵與傳統降塵方式比較

4.1以河北某環保項目為例

 
河北某環保項目概況:主要經營廢棄電器電子產品拆解加工、報廢汽車拆解、廢舊鋼鐵分揀加工、報廢含汞熒光燈管回收處理、廢舊塑料加工等項目。
根據業主方的要求,結合我公司的工藝技術和工程經驗,從工藝技術、安全運行、排放指標、經濟指標等各方面進行了細致的論證,提出以下技術方案。
經計算風量為120000 m3/h,經集氣罩負壓收集工作臺產生的揚塵,收集至除塵器。
建立負壓吸風系統。在每個污染源上方約1100mm位置安裝一個吸風罩。吸風罩上部連接風管,風管連接離心風機,離心風機連接除塵塔或袋式除塵器。系統負壓由離心風機提供。
提供兩種除塵方案
  1. 用布袋除塵器:通過負壓吸風系統,將生產線產生的含塵氣體經過吸風罩引入風管,送入袋式除塵器。利用袋式除塵器進行捕集粉塵,然后對灰斗進行清灰處理。
  2. 用高壓細水霧除塵塔:通過負壓吸風系統,將生產線產生的含塵氣體經過吸風罩引入風管,送入除塵塔。含塵氣體從除塵塔下部進入,而高壓細水霧噴頭從除塵塔上部逆氣流方向噴霧,經高壓細水霧清洗除塵后潔凈空氣,從煙囪排入大氣。除塵后的廢水排入污水溝,進入廠區污水處理系統,重新循環使用。
 

4.2方案效果及經濟性比較

除塵效率比較
類別/名稱 高壓細水霧降塵 袋式除塵器除塵
除塵效率/% 99.7 99.7
初始投資(萬元) 150 250
運行成本(萬元) 100 250
壓降(Pa) 500-800 900-1800
占地面積
二次揚塵 沒有
循環經濟
 
 
 
 
降塵工藝為袋式除塵器的報價單
 
序號 名  稱 規 格 型 號 數 量 單 價(元) 總 價(萬元) 備 注
一、設備主體部分
1 設備本體 GMDC-40 88 6000 52.8 本體、爬梯及平臺
二、本體配套附件部分
1 過濾布袋 φ160×6000mm 350 430 15.05 PPS進口濾料
2 鍍鋅框架 φ155×6000mm 350 110 3.85 冷拔鋼絲、有機硅噴涂
3 脈沖閥 3″ 30 1200 3.6 合資
4 離線閥、氣缸 1000×650 6 2500 1.5  國內采購
5 氣源三連體   2 1000 0.2 國內采購
6 噴吹氣包   4 3000 1.2 自制
7 噴吹管路 φ89 30 260 0.78 自制
8 倉壁振動器 CBZ-0.37kw/380V 3 700 0.21  
9 電動旁通閥   1 20000 2  
小計         28.39  
三、附屬
1 照明系統   1套 9000 0.9  
2 線纜橋架   1套 8000 0.8  
小計         1.7  
四、控制系統
1 PLC S7-300 1套 20000 2  
2 差壓計、溫度儀   1套 12000 1.2  
3 繼電器及按紐   1套 10000 1  
小計         4.2  
五、其它
1 儲氣罐 1.5m3 1套 11000 1.1 河北
2 壓縮空氣管路   1套 5000 0.5 設備本體用
3 空壓機系統         甲方提供
小計         1.6  
合計         88.69  
1 運費         5%(合計)
2 安裝費         8%(合計)
3 稅費         5%(合計)
合計         105  
               
 
 
 
降塵工藝為高壓細水霧設備報價單
序序號 名稱 單位 數量 備注 單價 總價
1 高壓細水霧泵組 1 150 L/min,37 KW,包含電機、底座、調壓閥等 120000.00 120000.00
2 高壓細水霧除塵噴頭 2 75 L/min 3500.00 7000.00
3 供水水箱總成 1 容積:2m³,不銹鋼 20000.00 20000.00
4 高壓膠管總成 4 泵組出口、溢流 800.00 3200.00
5 低壓膠管總成 1 泵組進口 500.00 500.00
6 不銹鋼鋼管 100 噴霧管道 100.00 10000.00
7 不銹鋼管件   若干 包括彎頭、三通、噴頭接頭等 5000.00 5000.00
8 電控柜 1 包括變頻、控制和報警裝置 40000.00 40000.00
9 電纜   若干 包括供電電纜和控制電纜 20000.00 20000.00
10 電伴熱帶 200 耗電10kw,冬季不間歇使用 13.00 2600.00
11 304高壓閥門總成 2   3000.00 6000.00
12 除霧器(含沖洗系統) 1 直徑3000mm 45000.00 45000.00
13 沖洗離心泵 1 7.5 KW 5000.00 5000.00
14 除塵塔 1 不銹鋼201 180000.00 180000.00
15 外保溫 1 除塵塔及外露管道 20000.00 20000.00
16 過濾器 1   6000.00 6000.00
17 除霧器沖洗管道 若干   4000.00 4000.00
        合計   494300.00
        施工費   148300.00
        設計費   5000.00
        運費   10000.00
        稅費(工程發票)   32880.00
        總計   690480.00
 
風管部分報價
序號 名稱 單位 數量 價格 備注
1 風管     50萬元(包含運費、稅費、施工費等) 包括風管支吊架、加強筋板等
2 吸風罩    
3 風機    
           
 
 

4.3結論

經比較高壓細水霧設備與袋式除塵器發現,高壓細水霧于袋式除塵器除塵效率相當,但大大節約投資成本及運行成本,并不受溫度限制。

設計單位:北京科豐佳華科技有限公司
咨詢熱線:1352-1969-577、1500-1200-355
官方Q Q:820800938
電子郵箱:techkf@qq.com
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