一種火電廠煙氣多級(jí)水冷除塵裝置設(shè)計(jì)研究

陳明付

福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建泉州 362000

燃煤火電廠在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多煙氣，煙氣中含有粉塵顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物，如果不對(duì)其進(jìn)行處理且達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而直接排向大氣，會(huì)影響人民的生產(chǎn)生活、身體健康和農(nóng)作物的生長(zhǎng)等，所以我們應(yīng)積極響應(yīng)黨中央關(guān)于“建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)”的號(hào)召[1]。根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，自2012年1月1日起實(shí)施的火力發(fā)電廠燃煤鍋爐大氣污染排放濃度限制（單位mg/m3）為煙塵≤30，二氧化硫≤100，氮氧化物（以NO2計(jì)）≤100，汞及其化合物≤0.03（注：不同地區(qū)、不同爐型、新建與現(xiàn)有鍋爐，限制有差別）。2015年12月11日，“環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局”三部委聯(lián)合發(fā)布了更為嚴(yán)格的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，即到2020年，全國(guó)所有具備改造條件的燃煤電廠力爭(zhēng)達(dá)到（在基準(zhǔn)氧含量6%條件下）煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度應(yīng)小于10、35、50mg/m3）。可見(jiàn)，國(guó)家對(duì)環(huán)境治理日益重視，對(duì)燃煤電廠污染物排放日益嚴(yán)格。

1 設(shè)計(jì)研究的背景

火電廠的除塵設(shè)備，按除塵機(jī)理與功能的不同，分為重力與慣性式的、旋風(fēng)式的、濕式的、過(guò)濾式的、袋式的、靜電式的等，由于單一除塵裝置效率低，不能滿足環(huán)保的要求，必須采用串聯(lián)組合式除塵裝置[2]。

而對(duì)大型燃煤電廠煙氣除塵技術(shù)主要包括靜電除塵技術(shù)布袋除塵技術(shù)等，各種技術(shù)各有特點(diǎn)。如靜電除塵效率非常高，節(jié)省了電能消耗，具有處理范圍廣、高效低阻力等優(yōu)點(diǎn)，但除塵效果會(huì)受到顆粒粉塵和極板面積、煙氣性質(zhì)，粉塵特性，運(yùn)行方式等因素影響，導(dǎo)致除塵效率降低；布袋除塵效率幾乎可以達(dá)到100%，但運(yùn)行中會(huì)受到煙塵溫度和酸露點(diǎn)等影響，于是考慮采用綜合的電袋除塵技術(shù)，優(yōu)化組合，除塵效率在99.9以上，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

所以，為了提高燃煤電廠煙氣除塵效率，對(duì)于水冷除塵，若采用單級(jí)水冷除塵凈化效果大多不佳，因此也需要采用綜合的除塵技術(shù)，為此研究設(shè)計(jì)一種火電廠煙氣多級(jí)水冷除塵排放裝置。

2 煙氣多級(jí)水冷除塵凈化裝置構(gòu)成

火電廠煙氣多級(jí)水冷除塵排放裝置，其構(gòu)造如圖1、2、3所示。1-箱體；2-風(fēng)機(jī)；3-輸送管；4-單向閥；5-隔板；6-通槽，7-網(wǎng)板；8-插槽；9-插板；10-噴水板；11-水泵；12-進(jìn)氣管；13-出氣管；14-收容槽；15-銘牌；16-控制面板；17-接線盒；18-密封門(mén)；19-支腿；20-防滑墊；

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

如圖中，箱體1的左側(cè)固定連接有風(fēng)機(jī)2，風(fēng)機(jī)2的底部連通有輸送管3，輸送管3的底部與箱體1左側(cè)的底部連通，輸送管3的表面套設(shè)有單向閥4，箱體1的內(nèi)壁固定連接有隔板5，隔板5頂部的右側(cè)開(kāi)設(shè)有通槽6，箱體1的內(nèi)腔設(shè)置有網(wǎng)板7，網(wǎng)板7的兩側(cè)均開(kāi)設(shè)有插槽8，插槽8的內(nèi)腔設(shè)置有插板9，插板9的表面與箱體1的內(nèi)壁固定連接，箱體1內(nèi)腔的頂部固定連接有噴水板10，箱體1頂部的左側(cè)固定連接有水泵11，水泵11的右側(cè)與噴水板10的頂部連通，風(fēng)機(jī)2的頂部連通有進(jìn)氣管12，箱體1右側(cè)的頂部連通有出氣管13，箱體1正面頂部的左側(cè)開(kāi)設(shè)有收容槽14，收容槽14的內(nèi)壁固定連接有銘牌15，箱體1正面頂部的右側(cè)固定連接有控制面板16，箱體1底部的左側(cè)固定連接有接線盒17，箱體1的正面通過(guò)鉸鏈活動(dòng)連接有密封門(mén)18，箱體1底部的兩側(cè)均固定連接有支腿19，支腿19的底部固定連接有防滑墊20。

該裝置中，設(shè)置了進(jìn)氣管12，用于對(duì)含塵煙氣進(jìn)行輸送。設(shè)置了出氣管13，用于對(duì)凈化后的煙氣進(jìn)行輸送。設(shè)置了收容槽14，用于對(duì)銘牌15進(jìn)行固定。設(shè)置了銘牌15，用于標(biāo)注該裝置的規(guī)格信息。設(shè)置了控制面板16，用于輸入控制信號(hào)和顯示工作信息。設(shè)置了接線盒17，用于連接和輸送電能。設(shè)置了密封門(mén)18，用于對(duì)網(wǎng)板7進(jìn)行清理。設(shè)置了支腿19和防滑墊20，用于對(duì)該裝置進(jìn)行支撐。

3 煙氣水冷除塵多級(jí)凈化裝置工作原理

圖2 結(jié)構(gòu)主視圖

圖3 圖1中A的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖

使用時(shí)，通過(guò)風(fēng)機(jī)2將含塵的煙氣，輸送至輸送管3，通過(guò)輸送管3將其輸送至箱體1，通過(guò)箱體1內(nèi)部的水體中，由于水是較好的一種溶劑，大部分煙氣中的粉塵都能夠溶解或者被吸附，這樣就對(duì)煙氣進(jìn)行了一級(jí)凈化（同時(shí)水體還能夠吸收熱量降低煙塵的溫度，這對(duì)需要降低煙氣溫度的情況是有利的）。之后煙通過(guò)通槽6輸送至網(wǎng)板7，在此，氣體從下往上流動(dòng)過(guò)程中，在重力作用下部分粉塵有效沉降下來(lái)。氣體繼續(xù)上升，通過(guò)網(wǎng)板7對(duì)其體進(jìn)行再次凈化，最后通過(guò)水泵11將水體輸送至噴水板10，通過(guò)噴水板10將水噴出成細(xì)小顆粒的水霧，此水霧既對(duì)煙氣中還含有少量的粉塵的加濕，又可以使水霧與粉塵粘結(jié)在一起形成直徑較大的顆粒滴落下去，最后潔凈的煙氣通過(guò)出氣管13排出。

為提高除塵效果，①可在單向閥4后加裝一個(gè)旋流片，讓煙氣通過(guò)輸送管3時(shí)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，進(jìn)行初步離心和慣性除塵；②把輸送管3做成U型管狀（管并在底部設(shè)置一個(gè)排除粉塵的通道，以便及時(shí)將沉降的粉塵排除出去，當(dāng)氣體流經(jīng)U型管時(shí)，左邊的煙氣是從上往下流動(dòng)，而右邊的煙氣是從下往上流動(dòng)，這樣就利用了重力和慣性力的作用再次除去煙氣中的粉塵；③若箱體橫截面面積足夠大，則煙氣從通槽6輸送至網(wǎng)板7，及網(wǎng)板7到出氣管13的過(guò)程中，則煙氣上升過(guò)程中沉降出來(lái)的粉塵數(shù)量更多，除塵效果更好；④為節(jié)省水量，電廠輸煤系統(tǒng)超微抑塵技術(shù)可供借鑒，該技術(shù)為近年來(lái)新興的一種抑塵技術(shù)，可應(yīng)用于從網(wǎng)板7至出氣管進(jìn)行再次凈化上，其原理為通過(guò)壓縮機(jī)將壓縮空氣與水混合壓縮，輸出的干霧顆粒度極小，為亞微米級(jí)，壓縮空氣形成的氣幕，可以有效地將含塵氣體與潔凈氣體隔絕，同時(shí)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的霧滴形成龐大的霧陣，密度與數(shù)量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)粒徑相仿的粉塵群，因體積接近，干霧顆粒更容易捕捉到塵埃顆粒，從而達(dá)到降塵效果[4]。

4 火電廠煙氣多級(jí)水冷除塵排放裝置使用場(chǎng)合延伸的探討

（1）燃煤電廠輸煤系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生粉塵，不僅影響一線員工的身體健康，也會(huì)污染周邊的環(huán)境，若采用這套多級(jí)水冷除塵裝置，則除塵效率大大提高。其原理為借助水霧的細(xì)小顆粒與煤或煤粉粉塵充分接觸，在重力、黏結(jié)力作用下，使煤粉塵無(wú)法飛揚(yáng)，沉降下來(lái)，達(dá)到降塵和抑塵的目的。

（2）鋼鐵冶金、礦山煤炭、石油石化、化工造紙等大型集團(tuán)企業(yè)自備的小型電廠，或建材水泥等企業(yè)，如水泥生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵，其主要在系統(tǒng)破碎、生料配料、生料磨、熟料破碎、熟料配料、水泥磨、包裝等工序中產(chǎn)生，所以，除去和收集水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，提高原材料的利用率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，是一項(xiàng)一舉多得的優(yōu)良的生產(chǎn)環(huán)保技術(shù)方案，此裝置與原理可供借鑒。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）燃煤電廠含塵煙氣通過(guò)本裝置的箱體、風(fēng)機(jī)、輸送管、單向閥、隔板、通槽、網(wǎng)板、插槽、插板、噴水板和水泵的配合，能夠?qū)煔膺M(jìn)行多級(jí)凈化，實(shí)現(xiàn)了煙氣的凈化效果好的目的，減輕了煙氣排向大氣的環(huán)境污染，從而滿足當(dāng)今市場(chǎng)的需求，提高了火電廠煙氣水冷除塵排放裝置的實(shí)用性和使用性，解決了以往火電廠煙氣水冷除塵排放裝置凈化效果不佳的問(wèn)題。

（2）該水冷除塵多級(jí)凈化裝置的除塵效果會(huì)受許多因素的影響，如到煙氣的數(shù)量、箱體2的容積、箱體下方內(nèi)部水體的數(shù)量、風(fēng)機(jī)2和水泵11的容量與揚(yáng)塵，箱體下方內(nèi)部水體對(duì)煙氣進(jìn)行一級(jí)凈化去的粉塵的及時(shí)有效排出、網(wǎng)板7和噴水板10的清潔程度等，設(shè)計(jì)和使用時(shí)需統(tǒng)籌兼顧。