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鍋爐除塵器設(shè)備選擇
一、鍋爐的煙塵與排放標(biāo)準(zhǔn)
鍋爐燃料在燃燒過程中除放出大量熱量外，還會產(chǎn)生大量煙氣。煙氣是氣相物質(zhì)和固相物質(zhì)的混合體。氣相物質(zhì)主要包括二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、氮?dú)?、氧氣等。固相物質(zhì)即為煙塵。由于煙塵的存在，鍋爐排煙呈灰色甚至黑色。
“煙”是指煙炱，即是煙氣中的可燃?xì)怏w由于不完全燃燒，在高溫下還原產(chǎn)生的極細(xì)微的粒徑小于1微米(μm)的炭粒。在空中形成黑煙。
“塵”是指在燃燒過程中，由高溫?zé)煔鈳С龅娘w灰和一部分未燃盡的炭粒，其粒度較大，約在1微米(μm)到100微米(μm)之間。
要消除“煙”，應(yīng)從改進(jìn)燃燒(燃燒設(shè)備、燃燒條件和操作水平)著手；要消除“塵”，應(yīng)從改變煙氣流速和采用有效的除塵設(shè)備著手。
為了減少和控制鍋爐煙塵排放對環(huán)境的危害，我國已制訂出《鍋爐(不含電站鍋爐)煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)》，提出對煙塵濃度和林格曼黑度的兩個大允許值的控制指標(biāo)。該指標(biāo)見表1。
表1 鍋爐(不含電站鍋爐)煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)
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區(qū)域類別 |
適用地區(qū) |
大容許煙塵濃度[毫克／米3(ml／m3)] |
大容許林格 |
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自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景游覽區(qū)、療養(yǎng)地、名勝占跡區(qū)、重要建筑物周圍 |
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2 |
市區(qū)、效區(qū)、工業(yè)區(qū)、縣以上城鎮(zhèn) |
400 |
1 |
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3 |
其他地區(qū) |
600 |
2 |
由上述可知，工業(yè)鍋爐煙塵的防治措施主要從兩方面著手：
(1)改進(jìn)鍋爐的燃燒方式 使鍋爐中的燃料完全燃燒，尤其要淘汰手燒爐，采用鏈條爐等機(jī)械化燃燒方法。
(2)正確選擇除塵器設(shè)備 本文將對常用的除塵設(shè)備加以簡介。
二、除塵器設(shè)備的分類
按除塵器的作用機(jī)理，分為四大類型：機(jī)械力除塵器、電力除塵器、過濾除塵器和洗滌除塵器。
這四大類型除塵器的性能與費(fèi)用管理情況見表2。
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佳運(yùn)轉(zhuǎn)粉塵 |
制造 |
運(yùn)轉(zhuǎn) |
備注 |
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機(jī)械 |
重力除塵器 |
>50～100 |
低 |
低 |
占地面積大，除塵效率低 |
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力除 |
慣性力除塵器 |
>50 |
中 |
低 |
除塵效率偏低 |
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離心力除塵器 |
5～20 |
中 |
中 |
難分離小于5微米(μm)的塵 |
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電力除塵器 |
0.01～1.O |
很高 |
中 |
都需清灰裝置 |
對除塵器的評價一般以除塵效率、壓力損失、負(fù)荷變化的適應(yīng)性、造價、耐用年限及運(yùn)行管理費(fèi)用等指標(biāo)來評價。
三、機(jī)械力除塵器
1．重力沉降室 又稱重力沉降室，是一種較簡易的煙氣除塵裝置。它是利用降低煙氣流速，使較大的塵粒在自身重力的作用下，沉降分離出來。
沉降室底部可做水封池，也可用噴霧的辦法使塵粒自重增大而提高除塵效果，這種沉降室和前述的分別稱為濕室和干室沉降室。沉降室可用磚石砌筑。這種除塵設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單，投資省，經(jīng)濟(jì)耐用，阻力小等優(yōu)點(diǎn)，但占地面積大，除塵效率低(干室只有50％，濕室為80％)，而且水封池的水有酸性，腐蝕設(shè)備，并且排放需處理，目前只有在有二級除塵裝置的鍋爐中作為比較好級除塵用。
2．慣性力除塵器 又稱慣性除塵器，其機(jī)理是流動煙氣中的塵粒與煙氣具有不同的密度，塵粒的密度要比煙氣的密度大幾百倍到幾千倍，因此，塵粒與煙氣具有不同的慣性力。當(dāng)氣流急轉(zhuǎn)或與障礙擋板碰撞時，塵粒運(yùn)動軌跡將與煙氣運(yùn)動偏離，從而將塵粒分離出來。圖5—33是一些慣性力除塵器圖例，其中立帽式為常見。
立帽式除塵器又稱帽式或鐘罩式除塵器，它安裝在煙囪的頂部出口處。立帽實(shí)際是個沉降室，煙氣進(jìn)入立帽后，由于流動截面增大和改變流動方向，煙氣流速降低。塵粒在目重和慣性力作用下分離沉降，由溜灰管排出。凈化后的煙氣由上部煙管排入大氣。
慣性力除塵器效率較低，用得多的立帽式除塵器也只有40％～50％，但由于它幾乎不占地，投資省，阻力小，在一些小型立式鍋爐(包括汽水兩用爐等E級鍋爐和茶爐)上仍廣泛使用。
3．離心力除塵器 又稱旋風(fēng)除塵器，其原理是含塵煙氣在旋風(fēng)除塵器內(nèi)強(qiáng)烈地沿筒壁旋轉(zhuǎn)，并逐漸沿筒壁以螺旋線運(yùn)動下降。由于強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，把煙塵拋向筒體內(nèi)壁面，集積在壁面上的煙塵依靠重力逐漸下降至除塵器的底部，并經(jīng)集灰斗排出。凈化后的煙氣從除塵器中間的心管排出。
4．離心力除塵器安裝、使用注意事項(xiàng)
(1)安裝除塵器要保證密封，安裝完畢應(yīng)用肥皂液檢查。
(2)使用中應(yīng)定期維修，保證效率，運(yùn)行3～5年應(yīng)檢查耐磨涂料的磨損情況。
(3)運(yùn)行中應(yīng)注意排灰口(鎖氣器)的密封。
(4)選用除塵器要考慮和鍋爐的排煙量相適應(yīng)，風(fēng)機(jī)能克服排煙阻力。
四、電力除塵器
電力除塵器又稱電除塵器，其工作原理是使含塵氣體中粉塵微粒荷電，在電場力的作用下驅(qū)使帶電塵粒沉積于沉降極的表面上。目前國內(nèi)作為中小型鍋爐煙氣凈化的電除塵器產(chǎn)品主要是立管式電除塵器。這種除塵器單管處理風(fēng)量為5000米3／時(m3／h)，雙管為9000米3／時(m3／h)，三管為15000米3／時(m3／h)。
電力除塵器凈化除塵效率高，可達(dá)95％～99％，處理煙氣量大及阻力低，對煙塵顆粒范圍適應(yīng)性較好，對煙塵濃度的適應(yīng)性較好，運(yùn)行費(fèi)用低。但是電力除塵器初投資高，設(shè)備比較龐大，占地面積大，設(shè)備制造及安裝質(zhì)量、維護(hù)保養(yǎng)要求都比較高，限制了它的應(yīng)用。目前只有在煤粉爐上用作二級除塵。
五、過濾除塵器
目前工業(yè)鍋爐所用的過濾式除塵器主要是袋濾式除塵器。它是用纖維濾袋來過濾煙塵的除塵器。
1．袋濾式除塵器的結(jié)構(gòu)形式
(1)按進(jìn)風(fēng)方式分類 分為上進(jìn)風(fēng)、下進(jìn)風(fēng)和直流式。上進(jìn)風(fēng)，過濾性能好，但灰斗易結(jié)露；下進(jìn)風(fēng)，濾袋的磨損少，可以延長清灰間隔時間；直流式只用于扁濾袋。
(2)按濾袋形狀分類分為扁形袋和圓形袋。扁袋占地面積小，布置緊湊，袋端磨損小，清灰均勻，單個換袋容易。圓袋受力較好，骨架及連接較簡單，補(bǔ)漏容易，成批換袋方便，清灰功率小，噪聲小，目前國內(nèi)圓袋使用較多。
(3)按過濾方式分類分為外濾式和內(nèi)濾式兩種。外濾式是指含塵煙從袋外進(jìn)入，濾凈后的煙氣從袋內(nèi)排出。內(nèi)濾式與外濾式正相反。
2．濾袋材質(zhì)及清灰方式
(1)濾袋材質(zhì) 目前所用濾袋材質(zhì)有滌綸、尼龍、聚丙烯、丙烯纖維、玻璃纖維、聚酰胺纖維。
滌綸耐熱溫度可達(dá)135℃，但耐堿性差；尼龍耐熱溫度為100—110℃，強(qiáng)度較高；聚丙烯耐熱溫度為100℃左右，能耐酸堿腐蝕，丙烯纖維耐熱溫度為145℃，耐酸等化學(xué)性能好；玻璃纖維耐熱溫度為250℃，耐酸性好，耐堿性差；聚酰胺耐溫濾袋可耐220℃溫，耐酸耐堿性能好。
(2)清灰方式濾袋上積灰清除方式有人工敲打、機(jī)械振打和氣體噴吹三種。
人工敲打是生產(chǎn)率低、勞動強(qiáng)度高、工作條件差的一種清灰方式；機(jī)械振打?yàn)V袋損壞率高，更換和檢修工作量大；氣體噴吹分兩種，一種是脈沖噴吹，另一種是氣體反吹，這兩種方法效果都較好，工作率也穩(wěn)定，濾袋壽命長，維修工作量也小。
3．濾袋式除塵器的工作性能具有較好的工作性能，其除塵效率可達(dá)99％，有效捕集塵粒大于0.3微米(μm)。但煙氣阻力較大，約為1000帕(Pa)，需要引風(fēng)機(jī)有較大的風(fēng)壓，致使這種除塵器的應(yīng)用受到一定的限制。
六、洗滌除塵器
這種除塵器也叫濕式除塵器，它以水為介質(zhì)，利用水網(wǎng)、水膜、水滴捕集煙塵，使煙氣得到凈化。這種除塵器結(jié)構(gòu)簡單，投資省，除塵效率高，對煙氣中有害物質(zhì)也有一定的凈化作用。但它也有一些不足之處，對疏水性煙塵的除塵效率不高，黏性煙塵則容易堵塞煙道和風(fēng)機(jī)葉輪，另外，耗水量較大且需進(jìn)行污水處理。
常用的洗滌除塵器有沖擊水浴除塵器和麻石水膜除塵器。
1．沖擊水浴除塵器。煙氣沖擊在液面上激起大量的泡沫和水滴，這時由于煙氣改變方向，大部分煙塵顆粒沉留在水中，另一部分則被泡沫及水滴凝聚，在沉灰室中隨著煙氣流向的改變而被分離。
沖擊水浴除塵器效率可達(dá)85％，煙氣阻力低，為147～196帕(Pa)。
2．麻石水膜除塵器這種除塵器的結(jié)構(gòu)如圖5—35。其筒體是由麻石(花崗巖)砌筑。含塵煙氣從下部以高速切向進(jìn)入筒體，旋轉(zhuǎn)的煙塵被甩向筒壁，并被筒壁上向下流的水膜潤濕和黏附，然后隨水經(jīng)錐形灰斗、水封和排水溝排出。凈化后的煙氣從上部出口排出。
麻石水膜除塵器的效率為90％左右，煙氣阻力為578～1245帕(Pa)，可用在蒸發(fā)量6噸／時(t／h)以上的鍋爐上。
七、鍋爐除塵操作
1．除塵器的檢查及除塵操作
(1)除塵器啟動前的檢查
1)檢查操作手柄、鎖氣器開關(guān)是否靈活可靠。檢查每個法蘭接口、密封墊是否完好。打開落灰斗、儲塵池、儲塵箱等進(jìn)行檢查，若有灰塵及時清除。
2)除塵器運(yùn)行中，檢查各法蘭接口和鎖氣器處有無空氣短路現(xiàn)象。
(2)除塵操作
1)除塵器停運(yùn)前應(yīng)做好除塵的準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備好除塵用工具，如車、水管等。
2)除塵器停運(yùn)后，打開除塵池、除塵箱的密封門，開啟自來水閥門，用水浸泡灰塵。
3)灰塵浸泡后，清除灰塵，清完后打掃干凈。
4)灰塵徹底清除干凈后，應(yīng)將除塵池內(nèi)放人半池水，為浸泡灰塵作準(zhǔn)備。
5)關(guān)好儲塵池、箱的門，否則空氣從鎖氣器開關(guān)處進(jìn)入除塵器，將煙灰、粉塵帶人大氣而降低除塵效果。
2．除塵器的維護(hù)及修理
(1)除塵器的維護(hù) 密封性能的好壞決定除塵器的除塵效果，因此，除塵器密封性能及其他性能的維護(hù)，是除塵器日常維護(hù)的重點(diǎn)工作。
1)每次保養(yǎng)維護(hù)周期，應(yīng)對除塵器每個法蘭口的密封進(jìn)行徹底維護(hù)。
2)對除塵器儲灰池、箱等易造成空氣短路部位進(jìn)行清掃維護(hù)。
3)需要引入自來水的除塵設(shè)備，冬季應(yīng)對自來水管保溫。
(2)除塵器的修理除塵器常見故障有簡體磨損穿孔、筒體耐磨涂層磨損或穿孔、法蘭接口變形無法密封、鎖氣器襯墊磨損、鎖氣器開關(guān)失靈、儲塵池或箱不密封等。修理時，應(yīng)根據(jù)損壞程度采用不同的修理方法。
1)筒體穿孔的修理
?、龠\(yùn)行期間的臨時修補(bǔ) 用3毫米(mm)厚的鋼板進(jìn)行焊補(bǔ)，待停爐后進(jìn)行徹底修復(fù)。
(多停爐后的修理 根據(jù)穿孔面積大小和磨損程度，將筒體已磨損的部位用氧焊割去；按原挖補(bǔ)大小用鋼板補(bǔ)平、補(bǔ)齊，補(bǔ)用鋼板厚度應(yīng)與原鋼板相同，焊縫表面應(yīng)平滑，不允許將補(bǔ)焊鋼板重疊在原鋼板上；挖補(bǔ)的形狀以圓形、方形、長方形為主。
2)筒體內(nèi)耐磨層的修復(fù)
?、賹⒁褤p壞的耐磨層打掉，露出原鋼板，并將打掉的耐磨層廢料及時清除。
(多用6毫米(mm)的鋼筋彎成單面長30～40毫米(mm)的V形抓釘，并焊接在筒體的磨損部位上。
(爹在磨損嚴(yán)重的部位，抓釘之間的距離為150毫米(mm)，在磨損不嚴(yán)重的部位，每個抓釘之間的距離為200～250毫米(mm)。
(多耐磨層的現(xiàn)場澆注。鑄型材料的配料比例如下：625號高鋁水泥25％、0.088高鋁粉25％、1～3毫米(mm)高鋁骨料20％、5—8毫米(mm)高鋁骨料30％、純凈中性水10％～12％。
(9將以上四種料按“干三濕四”翻拌均勻。干料拌好后不能全部加水濕拌，應(yīng)先加水拌1／3的濕料。其余用多少拌多少，以免凝固無法使用。
?、迣窳线\(yùn)進(jìn)筒體內(nèi)，人工振搗、拍緊，必須拍出漿平，隨時抹平、抹光，不允許再用二次漿收平、抹光。
?、邼茶T時動作要快，必須在短時間內(nèi)完成，澆注的厚度一般為50—80毫米(mm)；若磨損嚴(yán)重可稍加厚，大厚度不超過100毫米(mm)。
?、酀沧⑼旯ず筮M(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。比較好，冬季養(yǎng)護(hù)，應(yīng)加溫養(yǎng)護(hù)，用200瓦(w)的電爐前后各一只，架空放置，筒體外面用保溫材料包上，溫度在20℃左右為宜。第二，夏季養(yǎng)護(hù)。澆注1小時(h)后，室內(nèi)溫度在35℃以上，用濕麻袋鋪在筒體內(nèi)外20小時(h)即可。
3)吊裝除塵器可用吊葫蘆通過支架或從房頂穿孔用鋼絲繩直接將除塵器筒體吊起，使之就位，穿上幾個螺栓后再進(jìn)行校正。
4)加裝密封墊 除塵器的法蘭密封墊多采用多股石棉繩制作。安裝時隨法蘭口繞一圈接上頭為止，擰緊螺栓即可。
5)筒體法蘭變形后應(yīng)進(jìn)行校正修復(fù)，螺孔對不準(zhǔn)的應(yīng)重新開孔，保證法蘭密封。
6)鎖氣器開關(guān)和密封襯墊應(yīng)保持完好無損開關(guān)靈活，開關(guān)銷子如有磨損應(yīng)及時更換或校正，以確保鎖氣器的密封性和可靠性。
