工业锅炉烟气湿法脱硫实用技术设计，除雾器种类与冲洗重要性

除雾器是脱硫塔重要部件。除雾器的功能是把在喷雾吸收过程中，烟气夹带的雾粒、浆液滴捕集下来。除雾器的效率不仅与自身的结构有关而且与雾粒的重度和粒径有关。喷嘴雾化粒径与吸收液黏度、喷雾压力和喷嘴结构有关。把除雾器性能和雾粒直径匹配好，才能取得好的除雾效果。

如果除雾不好，烟气夹带浆液会带到下游设备，如烟气加热器、引风机（工业锅炉脱硫常用）、烟道，进而引起堵塞、引风机严重振动、烟道严重腐蚀、结垢等，从而被迫停运。

目前工业锅炉脱硫运行中，烟气带水问题较多，引风机挂灰较普遍，叶轮腐蚀、磨损严重，碳钢叶轮用一个采暖季就要更换，这都是除雾不好所致。

按颗粒物的性状划分，固体的称为尘（dust），液态的称为雾（mists）。雾的粒径一般为0.05～50μm。对于10～50μm的液态颗粒有的也称为沫。对于10～50μm的尘或沫相对较容易捕集，而对于＜1_μm的雾较难捕集。

不论固态或液态的微粒，其直径＜0.05μm，分布于以空气作为胶体溶液的固体分散介质，更确切的名称是“气溶胶”（Aerosol）。一般要用静电过滤器或纤维过滤器才能有效捕集。

大型陶瓷喷嘴的液谱如图9-8所示。

由图9-8可知，这类喷嘴喷出的雾粒直径的算术平均值D=655.88μm=0.655mm。

D_d=0～200μm的，占雾粒中的19.12%；

D_d=200～400μm的，占雾粒中的24.08%；

D_d=400～600μm的，占雾粒中的16.30%；

D_d=600～800μm的，占雾粒中的8.4%；

D_d=800～1000μm的，占雾粒中的5.37%；

因此＜1mm的D_d占雾粒中的73.27%。

这种喷嘴喷出的绝大部分是＞0.2mm的液滴，还是比较容易捕集的。

大型陶瓷喷嘴一般用于大型火电厂石灰石法脱硫装置，通常采用二级折流板除雾器。

对于工业锅炉脱硫中常用的螺旋喷嘴，是实心锥型喷嘴。其喷雾液粒直径为VMD850μm。VMD为体积中位直径，表示喷雾液体中50%是小于该数值的液滴，如图9-16所示。

在脱硫初始阶段，许多喷雾喷嘴采用离心型压力喷嘴。这是空心锥型喷嘴。它的VMD300μm相对实心螺旋喷嘴小许多。要捕集这种雾粒，就要有较高效率的除雾器。现把除雾器种类划分如下：

图9-16 螺旋喷嘴液滴分布

1.折流板式除雾器

折流板除雾器如图9-17所示。

其性能指标：

分离效率＞40μm：99.9%；

分离效率＞20_μm：97%；

阻力降（两级）：120～200Pa；

图9-17 折流板除雾器

操作弹性范围（临界破膜速度）：3.2～6.0m/s；

烟气出口端含水量：75_μg/Nm³（干态）。

折流板除雾器是利用雾粒在运动气流中具有惯性，通过突然改变含雾气流的流动方向，雾粒在惯性作用下偏离气流的流向，撞击在折流板上而被分离（除去）。含雾气流是在折流板作用下而改变流动方向的，是利用雾粒惯性分离雾粒，类似于惯性除尘器。

折转角度大、气流速度高、折流板间距小，则除雾效率高，但阻力损失大。此外速度太大会把已捕集雾粒二次夹带入气流中。这些因素相匹配协调才能获得一个适用高效的折流板除雾器。

（1）折流板除雾性能 由图9-18可知：折流板间距为30mm，当烟气流速v_y=3m/s时，能捕集d_p=32μm的液滴；当v_y=4m/s时，能捕集d_p=27.5μm的液滴。3m/s下的压力损失Δp₃=20Pa，4m/s下的压力损失Δp₄=36Pa，一般这个间距用于前置除雾器，而后置除雾器用间距为25mm的折流板，当v_y=3m/s时，能捕集d_p=25.5μm的液滴；当v_y=4m/s时，能捕集d_p=22.5μm的液滴。Δp₃=23Pa，Δp₄=40Pa。

折流板压力损失如图9-19所示。

图9-18 折流板除雾性能

图9-19 折流除雾器阻力

（2）折流板除雾器安装方式

1）水平安装如图9-20所示。烟气垂直流动。

优点：安装方便占空间少；上下可布置反冲洗喷头冲洗，浆液和水一起流入循环反应槽；阻力损失小，v=3.4m/s时，Δp=180Pa。

缺点：由于烟气垂直向上流过，容易二次夹带烟气，向上流速一般3～5m/s。

2）垂直安装如图9-21所示。烟气水平方向流动。

优点：烟气流动在水平方向，捕集雾粒液体垂直向下流动，不易产生二次夹带，烟气流速可达6～7m/s。除雾元件可以布置在水平烟道内，节省脱硫塔空间及高度。

缺点：垂直安装占用较多空间。

图9-20 水平安装

图9-21 垂直安装

3）V字形安装，烟气成45°方向流入除雾器，如图9-22所示。

这种布置介于水平与垂直之间。

图9-22 V字形安装(www.xing528.com)

优点：改进了液体的排放路径，减少了二次夹带，同时提高了入口流速。

缺点：冲洗系统比水平布置复杂，安装的除雾元件也比水平安装的复杂。

（3）折流板除雾器的冲洗 由于脱硫吸收循环液中含有吸收剂颗粒、烟尘、脱硫产物等颗粒，所以折流板捕集雾粒时就会粘上这些颗粒而逐渐结垢堵塞。

为了保持除雾通道清洁畅通、不增阻力、不堵塞、能持续运行，必须定时有效地冲洗除雾器。有效是指反冲洗水流能冲下除雾折流板上的沉积物。定时是指要控制好反冲洗节奏。沉淀物多了，不但增加除雾器阻力，而且增加冲洗干净的难度。这个冲洗周期与除雾器结构、雾粒黏度、冲洗水压力、喷嘴性能等多种因素有关，一般通过模拟试验和较多的运行经验而获得。

除雾器冲洗水还是脱硫塔重要的补充水，要适当控制冲洗水量，以免引起过多水耗和废水处理量。主要注意以下几点：

1）选用冲洗专用喷嘴，一般采用实心轴向喷嘴。注意喷嘴布置覆盖率，约为200%。折流板进口（正面）和出口（反面）都要冲洗。

2）冲洗水压一般要在200～400kPa，通常结合喷嘴性能来确定。水压高，喷射流速度高，动能大，冲刷效果好。但喷速高又会导致喷雾粒小，使被烟气带走的水雾量增加。

3）冲洗水量、时间和周期

冲洗水量用L/（s·m²）表示，即每m²折流板除雾器每秒钟的冲洗水量。除雾器冲洗水量W_HM是脱硫塔水平衡的进水量之一，大量冲洗水进循环槽会给脱硫塔造成正水平衡，给循环槽浆液浓度控制带来困难。这也会使烟气水雾夹带增大。

对于火电厂石灰石法脱硫除雾器，其冲洗经验为：垂直流第一级除雾器的迎风面冲洗水量为1L/（s·m²），冲洗周期为30min冲洗一次，每次持续45～60s。第一级背面和第二级迎风面的冲洗水量为0.34L/（s·m²），第一级除雾器背面，30～60min冲洗一次每次持续45～60s。第二级迎风面每60min冲洗一次，每次持续45～60s，第二级背面只在启动、停机时进行冲洗。

对于水平流除雾器推荐冲洗水量，第一级迎风面为1L/（s·m²），第一级背面和第二级迎风面为0.7L/（s·m²）。持续时间与垂直流除雾器相同。

以上冲洗数据可以作为工业锅炉石灰法脱硫冲洗除雾器参考。但是对于氧化镁法脱硫工艺，由于液气比较低和循环液接近溶液、固体颗粒较少，所以冲洗水量和时间都可以减少。

4）冲洗喷嘴组的布置应距离除雾器表面0.6～1m，如图9-23所示。

图9-23 冲洗喷嘴布置

（4）除雾器材料 除雾器选材要考虑耐腐蚀、耐磨损、可能的烟气温度波动或短时间的超温。一般采用耐温玻璃钢、聚丙烯、聚砜及S316L、S317LM不锈钢。饱和烟气温度一般约为50℃。考虑了各种可能因素，一般应采用能耐80℃、除雾器腐蚀环境（强酸性、Cl^-离子浓度＞10g/L）的材料。

2.旋流叶轮除雾器

（1）旋流叶轮除雾器构造 如图9-24所示，由旋流板（旋流叶轮）、挡环、除雾器外壳排液管组成。

（2）旋流叶轮除雾器工作原理 烟气进入旋流叶轮，在旋流板的导向下会偏转一个角度β，一般为25°～30°。这个v_β可以分解轴向速度v_z和切向速度v_u。于是烟一边沿轴向前进，一边按切向速度v_u旋转。烟气中的粗雾粒直接碰在旋流板上被截留，再慢慢甩到旋流除雾器壁。烟气中夹带的细雾在不断的旋转和前进中，被离心力推到除雾器内壁而被捕集。

图9-24 旋流叶轮除雾器

（3）旋流叶轮除雾器的性能 除雾效率高，它与折流板和丝网除雾器在流速为3m/s的比较见表9-3。

表9-3 除雾效率比较

1）优点：结构比较简单，包括旋流叶轮、挡环、外壳，都可以自制。允许比较高的空塔流速，v=5m/s。因而仍然保持高的除雾效率。当叶片仰角β=25°～30°时，旋流叶轮除雾器的阻力与折流板除雾器类似，比丝网除雾器的低。

可以放在脱硫塔顶部，也可做成独立的除雾器。

2）缺点：当叶轮直径大时，离心力有所下降，且安装有难度。锅炉低负荷运行时，由于烟气量降低，而使旋流速度减小，除雾效率降低。旋流叶轮除雾器较适用于工业锅炉脱硫塔除雾。

旋流叶轮上方要求具有2m以上的除雾段高度。除雾器高度H与除雾效果关系见表9-4。

表 9-4

（4）旋流叶轮除雾器实例[见图9-25，（见全文后插页）]。

3.复挡除雾器

（1）复挡除雾器构造 如图9-26所示，它类似于旋风除尘器，利用烟气切线进入产生的旋转运动，使烟气中的雾粒产生离心力，逐渐甩向器壁而被捕集。雾粒运动轨迹如图9-27所示。

图9-26 复挡除雾器

图9-27 雾粒运动轨迹

（2）复挡除雾器特性

1）优点：

除雾效率高，利用多层环形挡板使烟气旋转分离雾粒，其除雾效率接近旋风分离器。对大于10μm的颗粒有较高的去除率。

阻力适中，当进口速度v为25m/s时，Δp约为250Pa。

可以单独作为一个除雾设备使用，不影响脱硫塔的运行。

2）缺点：

一般要设计4个以上环形挡板，加工制造安装相对复杂。

设备材料要求耐蚀、耐磨，因为复挡内烟气流速较高。复挡筒体可以用钢内衬铸石水玻璃涂层，但环形挡板只能用S317LM或S316L合金钢板制造。

锅炉低负荷运行时，由于复挡除雾器的进口流速下降较多而使除雾效率降低。

（3）复挡除雾器实例（见图9-28）

图9-28 复挡除雾器施工简图

1—出口法兰 2—出口直段 3—上锥体 4—脱水器体 5—芯 6～9—挡水环 10～12—支架 13—下锥体 14—排水管 15—平焊钢法兰 16—进口内板 17—进口外板 18—进口上、下板 19—进口法兰 20—支耳 21—连接筋板