賈 超,靳悅淼，孟興智，靳月嬌

(1.河北中鹽龍祥鹽化有限公司，河北 寧晉 055550；2.中鹽工程技術(shù)研究院有限公司，天津 300450；3.天津師范大學(xué) 管理學(xué)院，天津 300387)

1 前言

火電、水泥、煤礦、化工等行業(yè)，在生產(chǎn)中極易產(chǎn)生大量粉塵，如果管控措施不到位，不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，還易產(chǎn)生安全隱患，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生爆炸事故，影響員工的身心健康。目前，眾多企業(yè)多采用通風(fēng)，增濕、除塵的方式來處理粉塵，達(dá)到環(huán)保要求，保障員工健康的目的。

2 除塵器的分類

2.1 旋風(fēng)分離器

含塵氣體切向進(jìn)入旋風(fēng)分離器，氣流由直線變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)，氣流沿器壁自筒體呈螺旋形向下錐流動(dòng)，氣體在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生極大的離心力，粉塵相對(duì)密度較大直接被甩到筒壁從而沿著筒壁進(jìn)到收料管中，而凈化后的氣體經(jīng)排氣管排出。

旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、耐高溫，分離效率高，但是設(shè)備造價(jià)費(fèi)用和阻力較高。

有的學(xué)者在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化改造，采用弧形導(dǎo)流板分隔進(jìn)氣入口結(jié)構(gòu)，漸擴(kuò)型出口結(jié)構(gòu)，旋風(fēng)分離器平均壓降有了明顯下降，而分離效率保持不變[1]；有的學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)縮口角度跟旋風(fēng)分離器的壓降和分離效率存在明顯的關(guān)系，經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)縮口角度在20°時(shí)，壓降和分離效率最佳[2]；有的學(xué)者將排氣管直徑、排氣管插入深度、筒體圓柱段進(jìn)行優(yōu)化，提高了旋風(fēng)分離器的性能[3]；同樣對(duì)入口高寬比[4]、分離器直管段的長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化，也是提高分離性能，降低壓差的有效手段[5]。

2.2 布袋除塵器

含塵氣體由進(jìn)風(fēng)道進(jìn)入灰斗，顆粒較大的塵粒直接掉落到底部，細(xì)塵粒直接粘附在布袋外表面，過濾后的潔凈氣體通過風(fēng)道直接排到大氣中，而粘附在布袋上的塵粒通過脈沖閥的不間斷反吹后，將慢慢從布袋上剝離沉降到灰斗底部。

布袋除塵器除塵效率高，風(fēng)量處理范圍廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，布局簡(jiǎn)單，運(yùn)行比較方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，已廣泛的應(yīng)用在鋼鐵、有色冶金、化工、機(jī)械等多個(gè)工業(yè)部門，但是耐高溫性能差，易磨損，并且煙氣水分較多時(shí)易使布袋黏結(jié)，易造成二次污染。

布袋除塵器以其結(jié)構(gòu)和布局簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便的特點(diǎn)得到應(yīng)用，有效防止污染氣體超標(biāo)[6]。有的學(xué)者對(duì)除塵器煙道入口截面形狀、導(dǎo)流板的數(shù)量和形狀、倒灰板的形狀和位置加以改進(jìn)，有效地改善了煙氣量分配不均和負(fù)載不平衡問題[7]；有的學(xué)者為了避免入口高速煙塵射流將導(dǎo)致部分濾袋磨損嚴(yán)重，對(duì)氣流分布板、導(dǎo)流結(jié)構(gòu)、濾袋滲透率布置方式進(jìn)行優(yōu)化，改善了流場(chǎng)分布的均勻性，減少了對(duì)濾袋的沖擊，達(dá)到了理想的效果[8]；對(duì)煙氣溫度、過濾風(fēng)速選擇、噴吹壓力調(diào)整進(jìn)行優(yōu)化同樣可以減輕濾袋磨損，提高使用壽命[9]。

2.3 濾筒除塵器

濾筒除塵器的原理跟布袋除塵器相類似，不過濾筒除塵器的除塵效率遠(yuǎn)高于布袋除塵器，并且濾筒磨損低，使用壽命長(zhǎng)，節(jié)省土建空間，阻力和耗氣量小，但是由于濾筒存在褶皺，反復(fù)清理易折損，粉塵殘留后易堵塞濾筒，增加過濾阻力，造成過濾面積減少，導(dǎo)致濾筒易破損。

有的學(xué)者將濾筒除塵器的進(jìn)出口夾角設(shè)定到180°，發(fā)現(xiàn)氣流分布最均勻，除塵器內(nèi)部流場(chǎng)最好[10]；有的學(xué)者將除塵器進(jìn)行改造，采用多孔介質(zhì)氣體散射器干擾其內(nèi)部清灰流場(chǎng)，顯著地提高了清灰效率[11]；在清灰過程中，一般采用普通噴吹口和誘導(dǎo)噴嘴，實(shí)踐證明誘導(dǎo)噴嘴的效果更加顯著[12]；由于濾筒除塵器占地面積小的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在阻力500 Pa以下時(shí)，成功應(yīng)用于狹小空間除塵[13]。

2.4 水膜除塵器

含塵氣體從筒體下部順切向進(jìn)入除塵器，旋轉(zhuǎn)上升，塵粒受離心力作用而被拋向筒體內(nèi)壁，水從筒體的上部噴嘴切向噴至筒壁，筒壁和筒體內(nèi)部形成很薄的一層水膜，水膜層濕潤(rùn)，吸附塵粒后一并流向底部錐體，經(jīng)排塵口卸出，達(dá)到除塵的目的。

水膜除塵器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗水量和阻力均較小，但是設(shè)備高度較高，布置困難，運(yùn)行中有帶水現(xiàn)象。

有的學(xué)者將水膜除塵器筒體改造成倒圓臺(tái)形，中間加導(dǎo)向折流板，出口增加除霧旋流板，增高了除塵效率，減少了引風(fēng)機(jī)帶水[14]；水膜除塵器用水一般都是循環(huán)水，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，水內(nèi)雜質(zhì)較多，在進(jìn)入噴嘴前增加一道水處理工序，保證在除塵器內(nèi)清洗徹底，不堵塞噴頭[15]，在生產(chǎn)實(shí)踐中，多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)將噴頭改為噴嘴，不僅防止堵塞，而且噴出的水霧呈扇狀，增大了與塵粒接觸面積，處理更加徹底[16]；部分生產(chǎn)企業(yè)通過改造，將霧化射流技術(shù)應(yīng)用于水膜除塵器上，把霧化和射流最佳狀態(tài)控制在一個(gè)臨界點(diǎn)上，大幅度地提高了除塵效率[17]。

2.5 水浴除塵器

含塵氣體經(jīng)進(jìn)氣管后，通過噴頭以較高速度噴出，對(duì)水層進(jìn)行沖擊后，大部分塵粒與水粘附后留在水中，部分塵粒隨氣體跟沖擊水滴和泡沫混合在一起，塵粒將進(jìn)一步得到凈化，凈化后的氣體經(jīng)擋水板從排氣管排走。

水浴除塵器工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用少、安裝方便、除塵效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，特別適應(yīng)水溶性含塵氣體，但是不適合干式物料回收利用，若循環(huán)處理不好，易造成二次污染。

在水浴除塵器的基礎(chǔ)上，部分學(xué)者通過創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了一種垂直管簇水浴除塵器，并且安裝多孔節(jié)流板以及通過補(bǔ)集液改性提高了除塵效率，降低能耗[18]；還有學(xué)者研究設(shè)計(jì)了“沖擊—噴霧聯(lián)合除塵器”，解決了塵粒較細(xì)，粉塵濃度高不易凈化的問題，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，拓寬了水浴除塵器的應(yīng)用范圍[19]；一般含塵氣體進(jìn)入口為喇叭狀，預(yù)示著會(huì)多一道焊口，進(jìn)口一直液封，當(dāng)水質(zhì)含酸堿時(shí)會(huì)腐蝕焊口，影響壽命，有的生產(chǎn)企業(yè)將喇叭口改造成鋸齒狀，既可保證使用壽命，又能使氣流均勻分布[20]；水浴除塵器以應(yīng)用范圍廣、除塵效率高的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，當(dāng)煙氣中含有SO2等強(qiáng)腐蝕氣體時(shí)，需要對(duì)水浴除塵器的各個(gè)部分進(jìn)行防腐[21]。

2.6 濕式電除塵器

金屬放電線在直流高電壓的作用下，將其周圍氣體電離，使粉塵或霧滴粒子表面荷電，荷電粒子在電場(chǎng)力的作用下向收塵極運(yùn)動(dòng)，并沉積在收塵極上，水流從集塵板頂端流下，在集塵板上形成一層均勻穩(wěn)定的水膜，將板上的顆粒帶走。

濕式電除塵器應(yīng)用范圍廣、除塵效率高、適用高溫高濕煙氣、沒有二次揚(yáng)塵、可靠性高，可去除亞微米級(jí)顆粒，但是設(shè)備造價(jià)高，需要有良好的防腐措施。

有的學(xué)者在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并搭建了線板式濕式電除塵裝置，對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、停留時(shí)間、粉塵濃度和液滴流量等參數(shù)優(yōu)化，提高了補(bǔ)集效率，降低了耗水量[22]；有的學(xué)者對(duì)塵粒粒徑、塵粒表面屬性、相對(duì)濕度和清灰方式分析探索研究，并且加以優(yōu)化，提高了除塵器除塵效果[23]；有的學(xué)者對(duì)氣體壓力、極配形式和電場(chǎng)風(fēng)速等參數(shù)優(yōu)化，可以有效去除垃圾等離子氣化燃?xì)庵械念w粒物[24];有的學(xué)者在總結(jié)濕式電除塵器設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)布置方式、流場(chǎng)特征、噴淋及排污系統(tǒng)、加熱裝置進(jìn)行改進(jìn)，提高了運(yùn)行的安全和穩(wěn)定性[25]；有的學(xué)者提出了布袋除塵器加濕式電除塵器與脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵方案，并應(yīng)用到了火電廠除塵中，取得了理想的效果[26]；有的學(xué)者提出科學(xué)合理地給水和排水方式，實(shí)現(xiàn)了濕式電除塵器在火電廠工藝系統(tǒng)上零水耗，并且解決了內(nèi)部腐蝕問題[27]；有的學(xué)者將高頻電源應(yīng)用到柔性陽(yáng)極濕式電除塵器上，實(shí)現(xiàn)了煙塵的達(dá)標(biāo)排放和超低排放[28]。

2.7 文丘里濕式除塵器

煙氣進(jìn)入文丘里管時(shí)，通過收縮管，在喉管處速度達(dá)到最高，與喉部噴水裝置噴出的水滴碰撞，霧化成細(xì)小水珠，并充滿整個(gè)喉管，水珠與塵粒之間存在很高的相對(duì)速度，塵粒與小水珠充分碰撞、接觸后凝聚成較大塵粒，然后進(jìn)入離心式水膜除塵器，塵粒在離心力作用下被分離出來而流入下部灰斗中，凈化后的煙氣從水膜除塵器頂部流出。

文丘里濕式除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)成本較低、操作簡(jiǎn)單方便、占地較小、除塵效率高，但是費(fèi)用較高。

有的學(xué)者將液滴直徑、液氣比和喉管氣速等參數(shù)優(yōu)化，在一定壓力損失下以最大補(bǔ)集效率捕捉到了1 μm鈉氣溶膠顆粒[29]；有的學(xué)者將文丘里濕式除塵器跟電除塵器串聯(lián)起來成功地應(yīng)用到收集鍋爐粉塵上，明顯地提高了除塵效率[30]。

3 總結(jié)

工業(yè)生產(chǎn)中易產(chǎn)生粉塵的行業(yè)，一般通過除塵器來收集處理，文章對(duì)幾種常用除塵器進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，雖然達(dá)到了使用效果，但是在特殊行業(yè)仍存在一些問題，學(xué)者們?cè)诖嘶A(chǔ)上不斷探索研究，改進(jìn)和創(chuàng)新，使除塵器的應(yīng)用領(lǐng)域得到了升華，為今后除塵器的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義。