除尘技术概论

第一节 除尘技术概论

无论用何种方法制得的煤气,煤气中都会含有杂质。 这些杂质大致分为两类:

一类是固体颗粒杂质:主要是煤灰;

另一类是化学物质:硫化物、卤化物、砷化物、酚、氨、煤焦油、氰化物等。

这些物质进入管道中,会导致管道堵塞、设备腐蚀、催化剂中毒、环境被污染等一系列问题。 因此,在煤气出气化炉后应立即对煤气进行净化处理,以减少煤气中的杂质对后续生产及环境带来的危害。

一、除尘技术的分类

煤气除尘就是从煤气中除去固体颗粒物。 化工生产中所用的除尘设备有4类:机械力除尘、静电除尘、过滤除尘和洗涤除尘。

1.机械力除尘

机械力除尘器依靠机械力将尘粒从气流中除去,其结构简单,设备费和运行费均较低,但除尘效率不高。 依据其作用力的不同,机械力除尘器又分为重力沉降除尘器、惯性力除尘器和旋风除尘器。

(1)重力沉降除尘器

重力沉降除尘器是利用粉尘与气体的比重不同的原理,使扬尘靠本身的重力从气体中自然沉降下来的净化设备,通常称为沉降室或降生室。 它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备,只能用于粗净化。

(2)惯性除尘器

惯性除尘器也叫惰性除尘器。 它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同,将粉尘从气体中分离出来。 一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物,使气流的方向急剧改变。 此时粉尘由于惯性力比气体大得多,尘粒便脱离气流而被分离出来,得到净化的气体在急剧改变方向后排出。 这种除尘器结构简单,阻力较小,多用于多段净化时的第一段,与其他净化设备配合使用。

(3)旋风除尘器

旋风除尘器是利用含尘气流做旋转运动时所产生的对尘粒的离心力,将尘粒从气流中分离出来,具有结构紧凑、简单,造价低,维护方便,除尘效率较高、操作管理简便等优点,是工业中应用最为广泛的一种除尘设备。

2.静电除尘

静电除尘是利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。 静电除尘器净化效率高、阻力损失小、允许操作温度高、处理气体范围量大,但是,静电除尘器设备比较复杂,投资高,要求设备调运和安装以及维护管理水平高,而且对粉尘比电阻有一定要求。 所以,静电除尘对粉尘有一定的选择性,不能使所有粉尘都获得很高的净化效率。

3.过滤除尘

过滤除尘是使含尘气流通过过滤材料而将粉尘分离捕集。 依据过滤介质不同又可分为颗粒层过滤器和袋式过滤器。颗粒层过滤器是把松散多孔的填料装在框架内作为过滤层,尘粒在过滤层内部被捕集;袋式过滤使用纤维织物作为滤料介质,通过过滤介质的表面捕集尘粒。

4.洗涤除尘

湿法洗涤器是在除尘设备内将水通过喷嘴喷成雾状,当含尘烟气通过雾状空间时,尘粒与液滴之间发生碰撞、拦截、凝聚、静电吸引等作用,尘粒随液滴降落下来。 湿法洗涤器既可用于除去气体中颗粒物,又可同时脱除气体中的有害化学组分,所以用途十分广泛。 但它只能用来处理温度不高的气体,排出的废液或泥浆尚需二次处理,否则会形成二次污染。

二、除尘技术比较

各类除尘器的比较见表4．1．1。

表4．1．1 除尘方法与设备

 

续表

 

各类除尘技术设备除尘原理各不相同,设备各有其特点。 分别选取各类除尘设备中的典型代表加以介绍。

三、除尘技术的选择

选择工业除尘设备的运行条件:选择除尘器时必须考虑除尘系统中所处理烟气、烟尘的性质,使除尘器能正常运行,达到预期效果。 烟气性质:如温度、压力、黏度、密度、湿度、成分等对除尘器的选择有直接关系。 烟尘性质:如烟尘的粒度、密度、吸湿性和水硬性、磨损性对除尘器的选择及其正常运行都具有直接影响。

1.按处理气体量选型

处理气体的多少是决定除尘器大小类型的决定性因素,对大气量,一定要选能处理大气量的除尘器,如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的;对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器最经济、最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。

由于除尘器进入实际运行后,受操作和环境条件影响有时是不易预计的,因此,在决定设备的容量时,需保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。

2.按粉尘的分散度和密度选型

粉尘分散度对除尘器的性能影响很大,而粉尘的分散度相同,由于操作条件不同也有差异。 因此,在选择除尘器时,首要的是确切掌握粉尘的分散度,如粒径多在10um以上时可选旋风除尘器;在粒径多为数微米以下,则应选用静电除尘器、袋式除尘器。 而具体选择,可以根据分散度和其他要求,参考常用除尘器类型与性能表进行初步选择;然后再依照其他条件和介绍的除尘器种类和性能确定。 如图4．1．1所示为不同除尘设备所能捕集到的最大粒径范围。

粉尘密度对除尘器的除尘性能影响也很大。 这种影响表现最为明显的是重力、惯性力和离心力除尘器。 所有除尘器的一个共同点是堆积密度越小,尘粒分离捕集就越困难,粉尘的二次飞扬越严重,所以在操作上与设备结构上应采取特别措施。

3.按气体含尘浓度选型

对惯性和旋风除尘器,一般说来,进口含尘浓度越大,除尘效率越高,但会增加出口含尘

 

图4．1．1 气体净化设备可能捕集到的最大粒径范围

浓度,所以不能仅从除尘效率高就笼统地认为粉尘处理效果好,对文氏洗管除尘器、喷射洗涤器等湿式除尘器,以初始含尘浓度在10g/m3以下为宜;对袋式除尘器,含尘浓度愈低,除尘性能愈好。

4.粉尘黏附性对选型的影响

粉尘和壁面的黏附机理与粉尘的比表面积和含湿量关系很大。 粉尘粒径d越小,比表面积越大含水量越多,其黏附性也越大。 在旋风除尘器中,粉尘因离心力黏附于壁面上,有发生堵塞的危险;而对袋式除尘器黏附的粉尘容易使过滤袋的孔道堵塞,对电除尘器则易使放电极和集尘极积尘。

5.粉尘比电阻对选型的影响

粉尘的比电阻随含尘气体的温度、湿度不同有很大变化,对同种粉尘,在100~200℃之间比电阻值最大。 因此,在选用电除尘器时,需事先掌握粉尘的比电阻,充分考虑含尘气体温度的选择和含尘气体性质的调整。

6.选择工业除尘器的其他因素

选择除尘器时应考虑的其他因素主要有除尘设备的经济性、占地面积、维护条件以及安全因素等,因此,在除尘器的选择时,必须满足所处理烟尘达到排放标准的基础上,确保除尘器运行中的技术,经济合理性。 表4．1．2比较了不同除尘设备的除尘效率。

表4．1．2 不同除尘设备除尘效率

 

续表