管式濕式電除塵器噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

信明勛

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

管式濕式電除塵器噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

信明勛

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

濕式電除塵器是一種重要的環(huán)保設(shè)備，越來越廣泛地運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中，作為一種有效的煙氣凈化裝置，它能實(shí)現(xiàn)超低排放。噴淋系統(tǒng)是濕式電除塵器的一個重要部件，它是提供有效的水沖洗的裝置，清除電極上的積灰，以保證濕式電除塵器長期穩(wěn)定運(yùn)行。本文簡述了管式濕式電除塵器噴淋系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，可在工程設(shè)計(jì)中作為參考。

管式；濕式電除塵器；噴淋；水沖洗，流量

1 概述

全國大范圍“霧霾”天氣的出現(xiàn)，受到社會的強(qiáng)烈關(guān)注。一種新的、高效去除細(xì)微粉塵、SO3酸霧、汞金屬等污染物的濕式電除塵器技術(shù)正越來越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，以實(shí)現(xiàn)超低排放。濕式電除塵器安裝在脫硫吸收塔之后，作為終端凈除塵裝置。實(shí)踐表明，濕式電除塵器達(dá)到幾乎零濁度的排放。

濕式電除塵器和與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠電陰極高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場力的作用下到達(dá)集電極。干式電收塵器主要處理含水很低的干氣體，濕式電除塵器主要處理含水較高乃至飽和的濕氣體。在對電陰極和集電極上捕集到的粉塵清除方式上有較大的區(qū)別，干式電除塵器一般采用機(jī)械振打或聲波清灰等方式清除電極上的積灰，而濕式電除塵器則采用定期水沖洗的方式，把粉塵沖洗到灰斗中。為了保證濕式電除塵器長期穩(wěn)定運(yùn)行，電極上的積灰就必須得到有效清洗，噴淋系統(tǒng)就是提供有效水沖洗的裝置。本文根據(jù)管式濕式除塵器的結(jié)構(gòu)及其水沖洗的特點(diǎn)對噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行選型計(jì)算。

2 噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

濕式靜電除塵器由于采用水噴淋清灰方式，避免了傳統(tǒng)電除塵器二次揚(yáng)塵與反電暈現(xiàn)象，可進(jìn)一步提高細(xì)顆粒物的脫除效率，實(shí)現(xiàn)PM2.5的超低排放，成為現(xiàn)在工業(yè)除塵發(fā)展的一個重要方向。目前，濕式靜電除塵器工程應(yīng)用多采用噴嘴噴淋清灰方式，當(dāng)噴淋流量過小，在收塵極板上易形成溝流，長期運(yùn)行則造成極板結(jié)垢，影響系統(tǒng)放電特性；當(dāng)噴淋量過大時，則會造成水資源的浪費(fèi)。合理的噴嘴排布方式及噴嘴選型可在較小水量下實(shí)現(xiàn)有效清灰。另外，噴嘴噴淋壓力及噴淋水量的均勻性也直接影響濕式電除塵器的清灰性能，特別是濕式電除塵器內(nèi)部處理的煙氣經(jīng)過脫硫塔時會攜帶一部分石膏液滴進(jìn)入電場區(qū)域，當(dāng)石膏液滴累積在陽極管上不能得到及時的清除，容易形成板結(jié)，難以除去，從而影響電場的除塵效率，同時還存在電場短路風(fēng)險(xiǎn)。因此，噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在濕式靜電除塵器設(shè)計(jì)中極為關(guān)鍵。

在設(shè)計(jì)濕式電除塵器沖洗系統(tǒng)時要考慮的因素有：沖洗強(qiáng)度、沖洗水壓力、沖洗覆蓋率、沖洗頻率、沖洗水水質(zhì)等。

噴嘴布置在放電極和收塵極的上方，根據(jù)濕式電除塵器的結(jié)構(gòu)形式和電場的劃分按不同區(qū)域設(shè)置沖洗。為保證有效清洗，噴淋系統(tǒng)應(yīng)能對除塵器的放電極和收塵極進(jìn)行全面沖洗，不能有未沖洗到的表面；同時，到達(dá)表面區(qū)域的沖洗水應(yīng)有一定的沖洗強(qiáng)度和沖洗壓力。

3 噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 沖洗強(qiáng)度和沖洗水壓力

沖洗強(qiáng)度就是單位面積濾層上所通過的沖洗水流量，即L(min?m2)。過低的沖洗強(qiáng)度和沖洗壓力容易導(dǎo)致放電極和收塵極結(jié)垢，沖洗效果差；而過高的沖洗強(qiáng)度和沖洗壓力又會使收塵極壁板面磨損，降低使用壽命，同時增加水泵的揚(yáng)程。有關(guān)沖洗強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)不多，一般推薦采用大約20L(min?m2)的沖洗強(qiáng)度；沖洗水壓力一般要求不小于0.2MPa。

3.2 噴嘴的選型設(shè)計(jì)

在環(huán)保設(shè)備上廣泛應(yīng)用的噴嘴主要有實(shí)心錐、空心錐、圓形、扇形等類型。首先，要研究適合導(dǎo)電玻璃鋼管式濕電清灰特性和要求的噴嘴類型。與金屬板式濕電不同的是，金屬板式濕電采用連續(xù)噴淋，其噴嘴通常采用實(shí)心錐霧化噴嘴，使金屬極板上形成連續(xù)均勻的液膜。而導(dǎo)電玻璃鋼管式濕電主要通過收集霧滴在極板表面形成水膜，并依靠重力作用自流實(shí)現(xiàn)清灰。同時，輔以間歇噴淋來加強(qiáng)清灰效果。導(dǎo)電玻璃鋼濕電的噴嘴布置在陽極模塊上方0.6m以上，距離較大，且并非一個陽極管單元對應(yīng)一個噴嘴，空心錐噴嘴適合于安裝在每個陽極管內(nèi)進(jìn)行內(nèi)壁噴淋，扇形噴嘴雖然能產(chǎn)生較高的打擊力，但覆蓋率較差。因此，導(dǎo)電玻璃鋼濕電對噴嘴的選型主要基于噴淋打擊力和覆蓋率的考慮，通常選用非霧化的實(shí)心錐噴嘴，它利用內(nèi)置葉片產(chǎn)生均勻一致的圓形實(shí)心錐形形狀，其液滴為中等和較大顆粒。

噴嘴的噴射角度取決于介質(zhì)的粘度、噴嘴結(jié)構(gòu)、噴嘴流量和噴射壓力，根據(jù)實(shí)心錐形噴嘴的特性，在噴灑區(qū)域內(nèi)的水量曲線呈拋物線形，即中間水量多，越往邊緣處的水量越少。

在相同的沖洗強(qiáng)度和噴嘴高度下，噴嘴的噴射角越大，噴射覆蓋面積相對就越大，布置的噴嘴就越少，但其執(zhí)行無效沖洗的比例也隨之增加，應(yīng)選用較大流量的噴嘴。噴嘴的噴射角越小，沖洗越集中，但覆蓋整個電場斷面所需的噴嘴數(shù)量就越多，可先用較小流量的噴嘴；當(dāng)噴嘴的噴射角小至只能覆蓋一根陽極管斷面時，每根陽極管需對應(yīng)設(shè)置一個噴嘴。當(dāng)選用大噴射角的噴嘴時，噴射角度一般在60°～120°范圍內(nèi)選取，常取90°。

3.3 噴淋覆蓋率

大型導(dǎo)電玻璃鋼管式濕電陽極模塊上方需要安裝多個噴嘴才能保證橫截面完全被噴霧區(qū)覆蓋。也就是說，在設(shè)計(jì)時只能盡量做到噴淋液滴在濕電橫截面上有比較均勻的分布。

一般采用“噴淋層覆蓋率”系數(shù)來描述噴淋層的噴淋液滴在濕電內(nèi)橫截面上的分布狀態(tài)。噴淋覆蓋率是指噴淋層覆蓋的重疊度，它由噴淋覆蓋高度、噴淋角來確定。覆蓋高度是指液膜離開噴嘴后至破碎前的垂直高度。噴淋覆蓋率的計(jì)算公式如下式所示：

式中：A―除霧器有效通流面積，（m2）；

A0―單個噴嘴的覆蓋面積，（m2）；

h―沖洗噴嘴距除霧器表面的垂直距離，（m）；

a―射流擴(kuò)散角，（°）；

n―噴嘴數(shù)量，（個）；

P―沖洗強(qiáng)度，（L(min?m2)）；

Q―噴嘴的流量參數(shù)，（Lmin）；

β―沖洗覆蓋率，即沖洗水對除塵器斷面的覆蓋程度，（%）。

由于陽極管高度較高，清潔難度大，為保證陽極管得到有效的清洗，減少弱效覆蓋并考慮一定的冗余配置，通過模擬計(jì)算將濕電的噴淋覆蓋率確定為200%～300%之間。

沖洗水泵的選型如下。

水泵的選型主要根據(jù)所需的流量和揚(yáng)程來確定。

流量：Q=k ×Q1

式中：Q―水泵的流量，（m3/h）；

k―系數(shù)，一般取1.2～1.5；

Q1―在各分區(qū)域噴淋中，最大耗水量，（m3/h）。

式中：H―水泵的揚(yáng)程，（m）；

h1―布置在最高處的噴嘴與水泵吸入點(diǎn)之間的高差，（m）；

h2―根據(jù)噴嘴的噴射壓力（靜壓）轉(zhuǎn)換的壓力高度，（m）；

P―噴嘴的噴射壓力（靜壓）（Pa，N/m2），ρ―介質(zhì)密度（kkgg/m3），g―9.8N/kgk g（通常情況下可取10N/kgkg）；如噴嘴的噴射壓力為0.3MPa時，轉(zhuǎn)換的壓力高度為30m；

k―管道的壓力損失系數(shù)；介質(zhì)流經(jīng)管道后到達(dá)噴嘴處時，其間的管道會有一定的壓力損失，一般取0.8～0.9。

3.4 沖洗水水質(zhì)

一方面既要防止噴嘴因沖洗水中的懸浮物雜質(zhì)含量過高、雜質(zhì)直徑過大而引起堵塞，一方面也要防止因硬度離子含量過高而引起噴嘴結(jié)垢現(xiàn)象，同時還要防止沖洗水的腐蝕作用。綜合來說，濕式電除塵器對沖洗水水質(zhì)的要求不高，一般的工業(yè)水水質(zhì)均能滿足其要求。通常引用脫硫系統(tǒng)的工藝水（工藝水一般來自于電廠循環(huán)水（或循環(huán)水補(bǔ)充水）、中水（即再生水）或其他工業(yè)水系統(tǒng)）、化水。

4 結(jié)語

為了維持濕式電除塵器長期運(yùn)行的穩(wěn)定性，必須設(shè)置可靠的噴淋系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)方面，要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化沖洗覆蓋率、噴嘴流量等參數(shù)，最大限度地提高設(shè)備性能。

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