湿法脱硫除雾器的工作原理、种类、适用场景介绍
脱硫除雾器是应用于湿法脱硫系统的除雾器产品。脱硫除雾器在湿法脱硫系统中是应用于吸收塔环节,在被净化气体离开吸收塔之前,脱硫除雾器要负责去除其中的杂质。脱硫除雾器的应用对于FGD系统来说非常关键,它的性能直接影响湿法脱硫系统的正常运行。
除雾器详解
除雾器(mist eliminator)主要是由波形叶片、板片、卡条等固定装置组成,在湿法脱硫,吸收塔在运行过程中,易产生粒径为10--60微米的“雾”,“雾” 不仅含有水分,它还溶有硫酸、硫酸盐、二氧化硫等,同时也造成风机、热交换器及烟道的玷污和严重腐蚀,因此,湿法脱硫工艺上对吸收设备提出除雾的要求,被净化的气体在离开吸收塔之前要除雾。
除雾器系统由除雾器本体及冲洗系统组成。具体为二级除雾器本体、冲洗水管道、喷嘴、支撑架、支撑梁及相关连接、固定、密封件等组成。
除雾器本体按外形分:流线型二通道除雾器、折线型二通道除雾器、流线型二通道带钩除雾器、折线型三通道除雾器。
(1)流线型二通道除雾器
流线型二通道不带钩除雾器板片是四种板片结构中使用范围最广、使用量最大的一种,由于板片不带钩,虽然在效率上稍稍不及流线型二通道带钩除雾器板片,但是其自清洁能力和清理的容易程度远远优于流线型二通道带钩除雾器板片,这种板片结构是目前湿法脱硫中普遍采用的一种板片结构形式。
(2)折线型二通道除雾器
折线型二通道除雾器板片,在很多应用场合已被流线型二通道除雾器板片代替,目前情况下已很少使用 。
(3)流线型二通道带钩除雾器
流线型二通道带钩除雾器板片是四种板片结构中效率最高的一种,由于板片带钩,效率和二次夹带的临界速度都得以提高,但也因此带钩而使冲洗的难度增加,这种板片结构只用于一些除雾效率要求高,结垢不严重的场合使用。
(4)折线型三通道除雾器
折线型三通道除雾器板片的优点是除雾效率较高。但缺点:阻力降相对高些,不过总体还是低于200pa,这种板片结构形式最主要的问题就是清洗困难,所以一般用于不易结垢的场合。
除雾器用于分离塔中气体夹带的液滴,以保证有传质效率,降低有价值的物料损失和改善塔后压缩机的操作,一般多在塔顶设置除雾器。可有效去除3--5um的雾滴,塔盘间若设置除雾器,不仅可保证塔盘的传质效率,还可以减小板间距。所以除雾器主要用于气液分离。亦可为空气过滤器用于气体分离。
除雾性能
除雾性能可用除雾效率来表示。除雾效率指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值。除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。影响除雾效率的因素很多,主要包括:烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等。
对于脱硫工程,目前用于衡量除雾性能的参数主要是除雾后烟气中的雾滴含量。一般要求,通过除雾器后雾滴含量一个冲洗周期内的平均值小于75mg/Nm3。该处的雾滴是指雾滴粒径大于15μm的雾滴,烟气为标准干烟气。其取样距离为离除雾器距离1-2m的范围内。
1.压力降
压力降指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失,系统压力降越大,能耗就越高。除雾系统压降的大小主要与烟气流速、叶片结构、叶片间距及烟气带水负荷等因素有关。当除雾器叶片上结垢严重时系统压力降会明显提高,所以通过监测压力降的变化有助把握系统的状行状态,及时发现问题,并进行处理。
湿法脱硫系统除雾器的压力降一般要求小于200Pa。
2. 除雾器的特性参数
(1)除雾器临界分离粒径
波形板除雾器利用液滴的惯性力进行分离,在一定的气流流速下,粒径大的液滴惯性力大,易于分离,当液滴粒径小到一定程度时,除雾器对液滴失去了分离能力。除雾器临界分离粒径是指除雾器在一定气流流速下能被完全分离的最小液滴粒径。除雾器临界分离粒径越小,表示除雾器除雾能力越强。
(2)除雾器临界烟气流速
在一定烟速范围内,除雾器对液滴分离能力随烟气流速增大而提高,但当烟气流速超过一定流速后除雾能力下降,这一临界烟气流速称为除雾器临界烟气流速。临界点的出现,是由于产生了雾沫的二次夹带所致,即分离下来的雾沫,再次被气流带走,其原因大致是:①撞在叶片上的液滴由于自身动量过大而破裂、飞溅;②气流冲刷叶片表面上的液膜,将其卷起、带走。因此,为达到一定的除雾效果,必须控制流速在一合适范围:最高速度不能超过临界气速;最低速度要确保能达到所要求的最低除雾效率。
3.除雾器的主要设计参数
(1)烟气流速
通过除雾器断面的烟气流速过高或过低都不利于除雾器的正常运行,烟气流速过高易造成烟气二次带水,从而降低除雾效率,同时流速高系统阻力大,能耗高。通过除雾器断面的流速过低,不利于气液分离,同样不利于提高除雾效率。此外设计的流速低,吸收塔断面尺寸就会加大,投资也随之增加。设计烟气流速应接近于临界流速。根据不同除雾器叶片结构及布置形式,设计流速一般选定在3.5~5.5m/s之间
(2)除雾器叶片间距
叶片间距的大小,对除雾器除雾效率有很大影响。随着叶片间距的增大除雾效率降低。板间距离的增大,使得颗粒在通道中的流通面积变大,同时气流的速度方向变化趋于平缓,而使得颗粒对气流的跟随性更好,易于随着气流流出叶片通道而不被捕集,因此除雾效率降低。
除雾器叶片间距的选取对保证除雾效率,维持除雾系统稳定运行至关重要。叶片间距大,除雾效率低,烟气带水严重,易造成风机故障,导致整个系统非正常停运。叶片间距选取过小,除加大能耗外,冲洗的效果也有所下降,叶片上易结垢、堵塞,最终也会造成系统停运。叶片间距根据系统烟气特征/(流速、SO2含量、带水负荷、粉尘浓度等/)、吸收剂利用率、叶片结构等综合因素进行选取。叶片间距一般设计在20~95mm。目前脱硫系统中最常用的除雾器叶片间距大多在30~50mm。
(3)除雾器的级数
级数的增加,除雾效率增大,而压力损失也随之增大。除雾器的设计要以提高除雾效率和降低阻力损失为宗旨。因此,单纯地追求除雾效率而增加级数,却忽视了气流阻力损失的增加,其结果将使能量的损耗显著增加。现在的WFGD系统采用两级除雾系统。
(4)除雾器冲洗水压
除雾器水压一般根据冲洗喷嘴的特征及喷嘴与除雾器之间的距离等因素确定/(喷嘴与除雾器之间距离一般≤lm/),冲洗水压低时,冲洗效果差。冲洗水压过高则易增加烟气带水,同时降低叶片使用寿命。一般情况下,第二级除雾器之间,每级除雾器正面/(正对气流方向/)与背面的冲洗压力都不相同,第1级除雾器的冲洗水压高于第2级除雾器,除雾器正面的水压应控制在2.5×l05Pa以内,除雾器背面的冲洗水压应>1.0×105Pa,具体的数值需根据工程的实际情况确定。
(5)除雾器冲洗水量
选择除雾器冲水量除了需满足除雾器自身的要求外,还需考虑系统水平衡的要求,有些条件下需采用大水量短时间冲洗,有时则采用小水量长时间冲洗,具体冲水量需由工况条件确定,一般情况下除雾器断面上瞬时冲洗耗水量约为1~4m3/h。
(6)冲洗覆盖率
冲洗覆盖率是指冲洗水对除雾器断面的覆盖程度。
来源:低碳与供热
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