[科普中国]-除雾器

简介

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它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、喷雾爪力和喷嘴结构有关。把除雾器性能和雾粒直径配好，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，如炯气加热器、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、炯道严莺腐蚀、结垢等，从而被迫停运。1

结构除雾器主要是由板片、支承装置构成。板片通常由高分子材料（如聚丙稀PP、FRP等）或不锈钢（如316L、317L等）2大类材料制作而成。一般分为流线型和折线型。

原理当含有雾沫的气体以一定速度流经除雾器时，由于气体的惯性撞击作用，雾沫与波形板相碰撞而被聚的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从波形板表面上被分离下来。除雾器波形板的多折向结构增加了雾沫被捕集的机会，未被除去的雾沫在下一个转弯处经过相同的作用而被捕集，这样反复作用，从而大大提高了除雾效率。气体通过波形板除雾器后，基本上不含雾沫。烟气通过除雾器的弯曲通道，在惯性力及重力的作用下将气流中夹带的液滴分离出来：脱硫后的烟气以一定的速度流经除雾器，烟气被快速、连续改变运动方向，因离心力和惯性的作用，烟气内的雾滴撞击到除雾器叶片上被捕集下来，雾滴汇集形成水流，因重力的作用，下落至浆液池内，实现了气液分离，使得流经除雾器的烟气达到除雾要求后排出。

除雾器的除雾效率随气流速度的增加而增加，这是由于流速高，作用于雾滴上的惯性力大，有利于气液的分离。但是，流速的增加将造成系统阻力增加，也使能耗增加。而且流速的增加有一定的限度，流速过高会造成二次带水，从而降低除雾效率。通常将通过除雾器断面的最高且又不致二次带水时的烟气流速定义为临界流速，该速度与除雾器结构、系统带水负荷、气流方向、除雾器布置方式等因素有关。设计流速一般选定在3.5—5.5m/s。

在通常的化工操作中所碰到的气体中分散液滴的直径约在0.1～5000μm。一般粒径在100μm以上的颗粒因沉降速度较快，其分离问题很容易解决。通常直径大于50μm的液滴，可用重力沉降法分离；5μm以上的液滴可用惯性碰撞及离心分离法；对于更小的细雾则要设法使其聚集形成较大颗粒，或用纤维过滤器及静电除雾器。2

除雾器的主要性能及设计参数（1）除雾效率。指除雾器在单位时问内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值。除雾效率是考核除雾器性能的关键指标影响除雾效率的因素很多，主要包括烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等。

除雾器布置形式通常有：水平型、人字型、V字型、组合型等大型脱硫吸收塔中多采用人字型布置，V字型布置或组合型布置（如菱形、X型）。吸收塔出口水平段上采用水平型。

（2）系统压力降。指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失，系统压力降越大，能耗就越高。除雾系统压降的大小主要与烟气流速、叶片结构、叶片问距及烟气带水负荷等因素有关。当除雾器叶片上结垢严重时系统压力降会明显提高，所以通过监测压力降的变化有助于把握系统的状行状态，及时发现问题并进行处理。

（3）烟气流速。通过除雾器断面的烟气流速过高或过低都不利于除雾器的正常运行，烟气流速过高易造成烟气二次带水，从而降低除雾效率，同时流速高系统阻力大，能耗高。通过除雾器断面的流速过低，不利于气液分离，同样不利于提高除雾效率。此外，设计的流速低，吸收塔断面尺寸就会加大。投资也随之增加。设计烟气流速应接近于临界流速。根据不同除雾器叶片结构及布置形式，塔内设计流速一般不超过4m/s。

（4）除雾器叶片间距。除雾器叶片间距的选取对保证除雾效率，维持除雾系统稳定运行至关重要。叶片间距大，除雾效率低，烟气带水严重，易造成风机故障，导致整个系统非正常停运。叶片间距选取过小，除加大能耗外，冲洗的效果也有所下降，叶片上易结垢、堵塞，最终也会造成系统停运。叶片间距根据系统烟气特征（流速、SO2含量、带水负荷、粉尘浓度等）、吸收剂利用率、叶片结构等综合因素进行选取。3

种类折流板式除雾器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，足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人气流中。这些因素相匹配协凋才能获得一个适用高效的折流板除雾器。

（1）折流板除雾器安装方式

1）水平安装。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，ν=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。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。

（2）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试验的而获得。

（3）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问的超温。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、 CI-离子浓度>10g/L）的材料。1

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 烟气进人旋流叶轮，在旋流板的导向下会偏转一个角度β，一般为25°～30°。这个νβ可以分解轴向速度ν和切向速度νˊ。于是烟一边沿轴向前进，一边按切向速度”。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。

（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。

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，ν=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。

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，利用炯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。

（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l0μm的颗粒有较高的去除率。

阻力适中，当进口速度口为25m/s时，△p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，但环形档板目能用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。1

性能保证（除雾器喷嘴）

（1）除雾效率：在正常运行工况下，除雾器出口烟气中的雾滴浓度低于75mg/Nm3；

（2）压降：不考虑除雾器前后的干扰，保证在100%烟气负荷下，整个除雾器系统的压降低于120Pa。

（3）耐高温：80--95℃。

（4）耐压：保证承受冲洗水压为0.3MPa时，叶片能正常工作。

（5）冲洗喷嘴：全锥形喷嘴，冲洗水喷射角度为90—120度，喷射实心圆锥，能够保证叶片全部被覆盖。（设计的均为最大气体负荷时的水耗量，考虑到系统水平衡的要求，如果气体负荷降低，可通过增加冲洗间隔时间将水耗量降低一半）。

用途除雾器用于分离塔中气体夹带的液滴，以保证有传质效率，降低有价值的物料损失和改善塔后压缩机的操作，一般多在塔顶设置除雾器。可有效去除3--5um的雾滴，塔盘间若设置除雾器，不仅可保证塔盘的传质效率，还可以减小板间距。所以除雾器主要用于气液分离。亦可为空气过滤器用于气体分离。此外，丝网还可作为仪表工业中各类仪表的缓冲器，以防止电波干扰的电子屏蔽器等。

湿法脱硫，它还溶有硫酸、硫酸盐、二氧化硫等。如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”。

实际就是把二氧化硫排放到大气中，同时也造成风机、热交换器及烟道的玷污和严重腐蚀。因此，湿法脱硫工艺上对吸收设备提出除雾的要求，被净化的气体在离开吸收塔之前要除雾。除雾器是FGD系统中的关键设备，其性能直接影响到湿法FGD系统能否连续可靠运行。除雾器故障不仅会造成脱硫系统的停运，甚至可能导致整个机组（系统停机）。

除雾器的布置形式最常见的有平板式布置和屋顶式布置。