一種火電廠煙氣多級水冷除塵裝置設計研究

陳明付

福建電力職業技術學院 福建泉州 362000

燃煤火電廠在工作時會產生許多煙氣，煙氣中含有粉塵顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物，如果不對其進行處理且達到排放標準而直接排向大氣，會影響人民的生產生活、身體健康和農作物的生長等，所以我們應積極響應黨中央關于“建設環境友好型社會”的號召[1]。根據中華人民共和國國家標準，自2012年1月1日起實施的火力發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）≤100，汞及其化合物≤0.03（注：不同地區、不同爐型、新建與現有鍋爐，限制有差別）。2015年12月11日，“環境保護部、國家發展和改革委員會、國家能源局”三部委聯合發布了更為嚴格的超低排放標準，即到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭達到（在基準氧含量6%條件下）煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度應小于10、35、50mg/m3）。可見，國家對環境治理日益重視，對燃煤電廠污染物排放日益嚴格。

1 設計研究的背景

火電廠的除塵設備，按除塵機理與功能的不同，分為重力與慣性式的、旋風式的、濕式的、過濾式的、袋式的、靜電式的等，由于單一除塵裝置效率低，不能滿足環保的要求，必須采用串聯組合式除塵裝置[2]。

而對大型燃煤電廠煙氣除塵技術主要包括靜電除塵技術布袋除塵技術等，各種技術各有特點。如靜電除塵效率非常高，節省了電能消耗，具有處理范圍廣、高效低阻力等優點，但除塵效果會受到顆粒粉塵和極板面積、煙氣性質，粉塵特性，運行方式等因素影響，導致除塵效率降低；布袋除塵效率幾乎可以達到100%，但運行中會受到煙塵溫度和酸露點等影響，于是考慮采用綜合的電袋除塵技術，優化組合，除塵效率在99.9以上，能夠長期穩定運行[3]。

所以，為了提高燃煤電廠煙氣除塵效率，對于水冷除塵，若采用單級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，為此研究設計一種火電廠煙氣多級水冷除塵排放裝置。

2 煙氣多級水冷除塵凈化裝置構成

火電廠煙氣多級水冷除塵排放裝置，其構造如圖1、2、3所示。1-箱體；2-風機；3-輸送管；4-單向閥；5-隔板；6-通槽，7-網板；8-插槽；9-插板；10-噴水板；11-水泵；12-進氣管；13-出氣管；14-收容槽；15-銘牌；16-控制面板；17-接線盒；18-密封門；19-支腿；20-防滑墊；

圖1 結構示意圖

如圖中，箱體1的左側固定連接有風機2，風機2的底部連通有輸送管3，輸送管3的底部與箱體1左側的底部連通，輸送管3的表面套設有單向閥4，箱體1的內壁固定連接有隔板5，隔板5頂部的右側開設有通槽6，箱體1的內腔設置有網板7，網板7的兩側均開設有插槽8，插槽8的內腔設置有插板9，插板9的表面與箱體1的內壁固定連接，箱體1內腔的頂部固定連接有噴水板10，箱體1頂部的左側固定連接有水泵11，水泵11的右側與噴水板10的頂部連通，風機2的頂部連通有進氣管12，箱體1右側的頂部連通有出氣管13，箱體1正面頂部的左側開設有收容槽14，收容槽14的內壁固定連接有銘牌15，箱體1正面頂部的右側固定連接有控制面板16，箱體1底部的左側固定連接有接線盒17，箱體1的正面通過鉸鏈活動連接有密封門18，箱體1底部的兩側均固定連接有支腿19，支腿19的底部固定連接有防滑墊20。

該裝置中，設置了進氣管12，用于對含塵煙氣進行輸送。設置了出氣管13，用于對凈化后的煙氣進行輸送。設置了收容槽14，用于對銘牌15進行固定。設置了銘牌15，用于標注該裝置的規格信息。設置了控制面板16，用于輸入控制信號和顯示工作信息。設置了接線盒17，用于連接和輸送電能。設置了密封門18，用于對網板7進行清理。設置了支腿19和防滑墊20，用于對該裝置進行支撐。

3 煙氣水冷除塵多級凈化裝置工作原理

圖2 結構主視圖

圖3 圖1中A的局部結構放大示意圖

使用時，通過風機2將含塵的煙氣，輸送至輸送管3，通過輸送管3將其輸送至箱體1，通過箱體1內部的水體中，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，這樣就對煙氣進行了一級凈化（同時水體還能夠吸收熱量降低煙塵的溫度，這對需要降低煙氣溫度的情況是有利的）。之后煙通過通槽6輸送至網板7，在此，氣體從下往上流動過程中，在重力作用下部分粉塵有效沉降下來。氣體繼續上升，通過網板7對其體進行再次凈化，最后通過水泵11將水體輸送至噴水板10，通過噴水板10將水噴出成細小顆粒的水霧，此水霧既對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后加裝一個旋流片，讓煙氣通過輸送管3時旋轉流動，進行初步離心和慣性除塵；②把輸送管3做成U型管狀（管并在底部設置一個排除粉塵的通道，以便及時將沉降的粉塵排除出去，當氣體流經U型管時，左邊的煙氣是從上往下流動，而右邊的煙氣是從下往上流動，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輸送至網板7，及網板7到出氣管13的過程中，則煙氣上升過程中沉降出來的粉塵數量更多，除塵效果更好；④為節省水量，電廠輸煤系統超微抑塵技術可供借鑒，該技術為近年來新興的一種抑塵技術，可應用于從網板7至出氣管進行再次凈化上，其原理為通過壓縮機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，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，同時數以百萬計的霧滴形成龐大的霧陣，密度與數量均遠遠超過粒徑相仿的粉塵群，因體積接近，干霧顆粒更容易捕捉到塵埃顆粒，從而達到降塵效果[4]。

4 火電廠煙氣多級水冷除塵排放裝置使用場合延伸的探討

（1）燃煤電廠輸煤系統在生產過程中也會產生粉塵，不僅影響一線員工的身體健康，也會污染周邊的環境，若采用這套多級水冷除塵裝置，則除塵效率大大提高。其原理為借助水霧的細小顆粒與煤或煤粉粉塵充分接觸，在重力、黏結力作用下，使煤粉塵無法飛揚，沉降下來，達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企業自備的小型電廠，或建材水泥等企業，如水泥生產過程中的粉塵，其主要在系統破碎、生料配料、生料磨、熟料破碎、熟料配料、水泥磨、包裝等工序中產生，所以，除去和收集水泥生產過程中產生的粉塵，提高原材料的利用率，提升產品質量，是一項一舉多得的優良的生產環保技術方案，此裝置與原理可供借鑒。

5 結語

（1）燃煤電廠含塵煙氣通過本裝置的箱體、風機、輸送管、單向閥、隔板、通槽、網板、插槽、插板、噴水板和水泵的配合，能夠對煙氣進行多級凈化，實現了煙氣的凈化效果好的目的，減輕了煙氣排向大氣的環境污染，從而滿足當今市場的需求，提高了火電廠煙氣水冷除塵排放裝置的實用性和使用性，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題。

（2）該水冷除塵多級凈化裝置的除塵效果會受許多因素的影響，如到煙氣的數量、箱體2的容積、箱體下方內部水體的數量、風機2和水泵11的容量與揚塵，箱體下方內部水體對煙氣進行一級凈化去的粉塵的及時有效排出、網板7和噴水板10的清潔程度等，設計和使用時需統籌兼顧。