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高压喷雾降尘与布袋(旋风)除尘的经济与效果对比

2016-02-22 10:24 作者:科丰佳华 [ ]

一、传统的除尘设备除尘原理及应用方向

除尘器可分为两大类:①干式除尘器:包括重力沉降室、惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。②湿式除尘器:包括喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里除尘器、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前常见的运用最多的是旋风除尘器、电除尘器、布袋除尘器及水膜除尘器等。

1.1 旋风除尘器

1.1.1 工作原理

当含尘气流以12~25m/s速度由气管进入旋风除尘器时,气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下,朝锥体流动。通常称此为外旋气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力,将密度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触,便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落,进入排灰管。旋转下降的外旋气流在到达锥体时,因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理,其切向速度不断提高。当气流到达锥体下端某一位置时,即以同样的旋转速度方向从旋风除尘器中部,由下而上继续做螺旋形流动,即内旋气流。最后净化气经排气管排出器外。一部分未被捕集的尘粒也由此逃失。
应用范围及特点:旋风除尘器适用于净化大于5~10微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。除尘效率最多可以达到75%,也有多级旋风除尘器,可以达到80-85%。

1.2 袋式除尘器

1.2.1 工作原理

袋式除尘器是依靠编织的或毡织的滤布作为过滤材料来达到分离含尘气体中粉尘的目的。它的工作原理是粉尘通过滤布时产生的筛分、惯性、黏附、扩散和静电等作用而被捕集。
袋式除尘器不适用于净化含有油雾、凝结水及黏结性粉尘的气体,一般也不耐高温。尽管采用某些耐高温的合成纤维和玻璃纤维等滤料,应用范围有所改善。
袋式除尘器用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物,捕获粉尘微粒可达0.1微米。袋式除尘器具有很高的净化效率,除尘效率可达99%。

1.2.2 优缺点

优点
(1)除尘效率很高,一般都可以达到99%,可捕集粒径大于0.3微米的细小粉尘颗粒,能满足严格的环保要求。
(2)袋式除尘器是一种干式净化设备,不需用水,所以不存在污水处理或泥浆处理问题,收集的粉尘容易回收利用。
 (3)处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米,可以作为直接设于室内、附近的小型机组,也可做成大型的除尘室。
缺点
(1)承受温度的能力有一定极限。棉织和毛织滤料耐温在80-95度,合成纤维滤料耐温200-260度,玻璃纤维滤料耐温280度。在净化温度更高的烟气时,必须采取措施降低烟气的温度。 
(2)有的烟气含水分较多,或者所携粉尘有较强的吸湿性,往往导致滤袋黏结、堵塞滤料。为保证袋式除尘器正常工作,必须采取必要的保温措施以保证气体中的水分不会凝结。
 (3)袋式除尘器的滤袋更换周期短、运行成本高。 
(4)清灰过程会产生二次扬尘。
(5)系统压力损失大。

1.3 电除尘器

1.3.1 工作原理

电除尘器是火力发电厂必备的配套设备,它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时,使其烟尘带正电荷,然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用,使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上,定时打击阴极板,使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中,从而达到清除烟气中的烟尘的目的。

1.3.2 优缺点

优点
(1)阻力损失小,设备阻力小。电除尘器的阻力损失一般为150~300Pa,约为袋式除尘器的1/5。
(2)允许操作温度高,如SHWB型电除尘器最好允许操作温度250℃,其他类型还有达到350~400℃或者更高的。
(3)可以完全实现操作自动控制。
缺点
(1)设备比较复杂,要求设备调运和安装以及维护管理水平高。
(2)对粉尘比电阻有一定要求,所以对粉尘有一定的选择性,不能使所有粉尘都的获得很高的净化效率。
(3)受气体温、温度等的操作条件影响较大,同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作,所得的效果不同,有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好,而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。
(4)一次投资较大,卧式的电除尘器占地面积较大。
(5)在某些企业实用效果达不到设计要求。

1.4 水膜除尘器

1.4.1 工作原理

水膜除尘器是依靠含尘气体切向进入时产生的离心力,使尘粒与在筒体内壁上所形成的水膜相接触,被水所黏附。其除尘效率与旋风除尘器一样,随气体进口速度增加和筒体直径减小而增大。含尘气体的进口速度一般取13~22m/s。太高会使水膜破坏,压力损失也太高。由于只要尘粒受离心力甩到到器壁,就会为水膜所黏附而被捕集,而且捕集的尘粒不会再飞扬,所以除尘效率比干式旋风除尘器要高的多。此外,除尘器的筒体高度对除尘效率也有影响,一般高度不小于筒体直径的5倍。

1.4.2 优缺点

优点
除尘效率比干式除尘器效率高;可以净化有害气体,可以用于处理高温高湿气体;压力损失相对较低,这种湿式除尘器结构简单,金属耗量小,耗水量小。
缺点
高度较大,布置困难,并且在实际运行中发现有带水现象。不适合处理粘性粉尘,易造成设备结垢;不适合处理腐蚀性气体,易对设备造成腐蚀;产生的废水还需要后续处理。

1.5 高压细水雾降尘

1.5.1 工作原理

高压细水雾持续均匀,雾粒直径小,通常为1~100μm,最小可达纳米级,比表面积大大超过一般的水雾,雾粒速度高,密度大,具有许多特殊性质:可以很快的吸热降温,并极大地增加与粉尘接触的水膜表面积,在气态、液态和介于气液之间的汽化状态下使得粉尘经吸收、增湿、凝聚、增重,而易脱除,从而达到高效降尘的目的。

1.5.2高压细水雾技术装备特点

(1)结构简单紧凑,工艺流程合理;
(2)除尘塔采用空塔结构,塔内阻力小,不易结垢和堵塞;
(3)易于在线维修,在风机正常运行状态下易于更换维修,快速排除故障。

1.5.3 优缺点

优点
(1)雾化效果好,用水量少,降尘效果好;
(2)工艺简单,占地面积小;
(3)操作方便,维修量小;运行可靠,费用少;
(4)应用范围广,适应于各种物料、各种场所的扬尘(个别遇水反应的物料除外);
(5)对一些传统除尘器难脱除的粉尘具有良好的脱除效果(如炭素、石墨粉尘和机油及重油燃烧后的粉尘等)
(6)对一些粉尘含量严重的生产场所,如矿山开采场地,矿石粉末站,燃料煤制粉站,矿石运送装置等,可以轻易做到除尘降温,消解有毒废气,极大净化环境。其用水量是常规的几十分之一左右,且不会存在淹没工作场所的现象;
(7)对高温粉尘烟气等在降尘的同时起到良好的降温效果;
(8)可配套使用喷雾固化剂,对料场、煤场、建筑工地等进行固化处理,达到长期不扬尘的效果;
(9)在降尘的同时能起到消除粉尘爆炸的作用(如硫磺、煤粉、抛光粉等);
(10)取代电除尘和布袋除尘,具有明显的节能、省空间优势。
 

二、除尘器选型要点

2.1 除尘器的选择及要点

2.1.1 根据除尘效率的要求

所选除尘器必须满足排放标准的要求。要注意烟气处理量变化对除尘效率的影响。正常运行时,除尘器的效率高低排序是:
高压细水雾除尘器=袋式除尘器>电除尘器及文丘里除尘器>水膜旋风除尘器>旋风除尘器>惯性除尘器>重力除尘器。
 
除尘器效率对比
 
除尘器名称 全效率/% 不同粒径(μm)时的分级效率/%
0~5 5~10 10~20 10~44 >44
带挡板的沉降室 58.6 7.5 22 43 80 90
普通的旋风除尘器 65.3 12 33 57 82 91
广锥体旋风除尘器 84.2 40 79 92 99.5 100
喷淋塔 94.5 72 96 98 100 100
电除尘器 97.0 90 94.5 97 99.5 100
文丘里除尘器 99.5 99 99.5 100 100 100
袋式除尘器 99.7 99.5 100 100 100 100
高压细水雾除尘 99.7 99.5 100 100 100 100
 

2.1.2 根据压力损失与能耗

除尘器压力损失
除尘器类型 文丘里除尘器 袋式除尘器 旋风除尘器 高压细水雾 惯性除尘器 电除尘器 重力除尘器
压力损失(Pa) 4000-10000 900-1800 800-1500 500-800 300-800 250-400 50-150
 

2.1.3 根据设备投资及运行费用

各除尘设备投资及运行费用
设备 投资费用(万元) 运行费用(万元)
高效旋风除尘器 100 100
高压细水雾除尘器 150 100
袋式除尘器 250 250
电除尘器 450 200
塔式洗涤器 270 260
文丘里洗涤器 220 500
 

三、高压细水雾降尘技术应用领域

(1)煤场:洗煤厂、选煤厂、输送皮带廊、储煤场等;
(2)钢铁厂:输送皮带廊、烧结矿输送及落地、原料场、堆场;
(3)电厂:原料场、煤粉输送皮带廊;
(4)垃圾处理厂:垃圾分拣厂、垃圾焚烧厂;
(5)建筑工地;
(6)水泥厂;
(7)煤矿井下降尘、降烟、防爆;
(8)其他。
 
经比较高压细水雾除尘器除尘效率较高,压力损失小,投资及运行总费用最低。
 

四、高压细水雾降尘与传统降尘方式比较

4.1以河北某环保项目为例

 
河北某环保项目概况:主要经营废弃电器电子产品拆解加工、报废汽车拆解、废旧钢铁分拣加工、报废含汞荧光灯管回收处理、废旧塑料加工等项目。
根据业主方的要求,结合我公司的工艺技术和工程经验,从工艺技术、安全运行、排放指标、经济指标等各方面进行了细致的论证,提出以下技术方案。
经计算风量为120000 m3/h,经集气罩负压收集工作台产生的扬尘,收集至除尘器。
建立负压吸风系统。在每个污染源上方约1100mm位置安装一个吸风罩。吸风罩上部连接风管,风管连接离心风机,离心风机连接除尘塔或袋式除尘器。系统负压由离心风机提供。
提供两种除尘方案
  1. 用布袋除尘器:通过负压吸风系统,将生产线产生的含尘气体经过吸风罩引入风管,送入袋式除尘器。利用袋式除尘器进行捕集粉尘,然后对灰斗进行清灰处理。
  2. 用高压细水雾除尘塔:通过负压吸风系统,将生产线产生的含尘气体经过吸风罩引入风管,送入除尘塔。含尘气体从除尘塔下部进入,而高压细水雾喷头从除尘塔上部逆气流方向喷雾,经高压细水雾清洗除尘后洁净空气,从烟囱排入大气。除尘后的废水排入污水沟,进入厂区污水处理系统,重新循环使用。
 

4.2方案效果及经济性比较

除尘效率比较
类别/名称 高压细水雾降尘 袋式除尘器除尘
除尘效率/% 99.7 99.7
初始投资(万元) 150 250
运行成本(万元) 100 250
压降(Pa) 500-800 900-1800
占地面积
二次扬尘 没有
循环经济
 
 
 
 
降尘工艺为袋式除尘器的报价单
 
序号 名  称 规 格 型 号 数 量 单 价(元) 总 价(万元) 备 注
一、设备主体部分
1 设备本体 GMDC-40 88 6000 52.8 本体、爬梯及平台
二、本体配套附件部分
1 过滤布袋 φ160×6000mm 350 430 15.05 PPS进口滤料
2 镀锌框架 φ155×6000mm 350 110 3.85 冷拔钢丝、有机硅喷涂
3 脉冲阀 3″ 30 1200 3.6 合资
4 离线阀、气缸 1000×650 6 2500 1.5  国内采购
5 气源三连体   2 1000 0.2 国内采购
6 喷吹气包   4 3000 1.2 自制
7 喷吹管路 φ89 30 260 0.78 自制
8 仓壁振动器 CBZ-0.37kw/380V 3 700 0.21  
9 电动旁通阀   1 20000 2  
小计         28.39  
三、附属
1 照明系统   1套 9000 0.9  
2 线缆桥架   1套 8000 0.8  
小计         1.7  
四、控制系统
1 PLC S7-300 1套 20000 2  
2 差压计、温度仪   1套 12000 1.2  
3 继电器及按纽   1套 10000 1  
小计         4.2  
五、其它
1 储气罐 1.5m3 1套 11000 1.1 河北
2 压缩空气管路   1套 5000 0.5 设备本体用
3 空压机系统         甲方提供
小计         1.6  
合计         88.69  
1 运费         5%(合计)
2 安装费         8%(合计)
3 税费         5%(合计)
合计         105  
               
 
 
 
降尘工艺为高压细水雾设备报价单
序序号 名称 单位 数量 备注 单价 总价
1 高压细水雾泵组 1 150 L/min,37 KW,包含电机、底座、调压阀等 120000.00 120000.00
2 高压细水雾除尘喷头 2 75 L/min 3500.00 7000.00
3 供水水箱总成 1 容积:2m³,不锈钢 20000.00 20000.00
4 高压胶管总成 4 泵组出口、溢流 800.00 3200.00
5 低压胶管总成 1 泵组进口 500.00 500.00
6 不锈钢钢管 100 喷雾管道 100.00 10000.00
7 不锈钢管件   若干 包括弯头、三通、喷头接头等 5000.00 5000.00
8 电控柜 1 包括变频、控制和报警装置 40000.00 40000.00
9 电缆   若干 包括供电电缆和控制电缆 20000.00 20000.00
10 电伴热带 200 耗电10kw,冬季不间歇使用 13.00 2600.00
11 304高压阀门总成 2   3000.00 6000.00
12 除雾器(含冲洗系统) 1 直径3000mm 45000.00 45000.00
13 冲洗离心泵 1 7.5 KW 5000.00 5000.00
14 除尘塔 1 不锈钢201 180000.00 180000.00
15 外保温 1 除尘塔及外露管道 20000.00 20000.00
16 过滤器 1   6000.00 6000.00
17 除雾器冲洗管道 若干   4000.00 4000.00
        合计   494300.00
        施工费   148300.00
        设计费   5000.00
        运费   10000.00
        税费(工程发票)   32880.00
        总计   690480.00
 
风管部分报价
序号 名称 单位 数量 价格 备注
1 风管     50万元(包含运费、税费、施工费等) 包括风管支吊架、加强筋板等
2 吸风罩    
3 风机    
           
 
 

4.3结论

经比较高压细水雾设备与袋式除尘器发现,高压细水雾于袋式除尘器除尘效率相当,但大大节约投资成本及运行成本,并不受温度限制。

设计单位:北京科丰佳华科技有限公司
咨询热线:1352-1969-577、1500-1200-355
官方Q Q:820800938
电子邮箱:techkf@qq.com
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