慣性移動(dòng)床顆粒除塵器
摘要：本文介紹了新研究開發(fā)的一套慣性移動(dòng)顆粒層除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、性能及主要參數(shù)。
一、顆粒層除塵器簡介
顆粒層除塵器是以硅砂、礫石、礦渣和焦炭等粒狀顆粒物作為濾料，去除含塵氣體中粉塵粒子的一種內(nèi)濾式除塵裝置。除塵時(shí)，氣體中的粉塵粒子是在慣性碰撞、攔截、布朗擴(kuò)散、重力沉降和靜電力等多種機(jī)理作用下捕集的。
顆粒層除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)：(1)適于凈化高溫、具有磨損性和腐蝕性、易燃、易爆的含塵氣體；(2)其過濾能力不受灰塵比電阻的影響，除塵效率高，且可同時(shí)除去氣體中SO2等多種污染物。顆粒層除塵器的不足之處表現(xiàn)在過濾氣速不能太高，在處理煙氣時(shí)阻力大，過濾面積比布袋除塵器大等。
與常規(guī)顆粒層除塵器相比，移動(dòng)式顆粒床除塵器實(shí)現(xiàn)了如下幾方面的實(shí)質(zhì)性技術(shù)進(jìn)步：(1)顆粒料不放在篩網(wǎng)或孔板上，可避免篩網(wǎng)或孔板被堵塞；(2)在過濾不間斷的情況下，可再生過濾介質(zhì)（即顆粒濾料）；(3)過濾面積的設(shè)計(jì)值不必超過實(shí)際處理風(fēng)量；(4)床外清灰，徹底去掉了包含眾多運(yùn)動(dòng)部件的耙式反吹風(fēng)清灰機(jī)構(gòu)，因此除塵器體內(nèi)的維修幾乎是不必要的。
二、顆粒層除塵器的生產(chǎn)應(yīng)用概況
顆粒層除塵器大量用于工業(yè)除塵起始于1957年，德國開始采用振動(dòng)清灰的MB型顆粒層除塵器，以后經(jīng)不斷改造，又發(fā)明了GFE耙子顆粒層除塵器，針對(duì)MB型的缺點(diǎn)，進(jìn)行大量改進(jìn)工作，使得顆粒層除塵器的應(yīng)用日益廣泛。在此基礎(chǔ)上，江蘇理工大學(xué)研制了YXKC-8000型塔式旋風(fēng)顆粒層除塵器，使得單體顆粒層結(jié)構(gòu)發(fā)展到多層結(jié)構(gòu)，該除塵器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本和維護(hù)費(fèi)用較高。
日本川崎公司曾開發(fā)垂直移動(dòng)床顆粒層除塵器，采用濾料床層連續(xù)移動(dòng)，濾料體外循環(huán)，用振動(dòng)篩分離濾料和粉塵，再用提升機(jī)構(gòu)將濾料送回除塵器的方式來替代水平顆粒層的反吹風(fēng)清灰方式。該型除塵器在煤氣化爐、高爐煤氣干法凈化、沸騰爐除塵方面進(jìn)行了試用。由于在工業(yè)性試驗(yàn)中，存在著砂層移動(dòng)不均勻、局部出現(xiàn)死角，使阻力增加，特別是處理大風(fēng)量時(shí)給斷面布置帶來一定的困難，顆粒再生設(shè)備較多，因而沒有得到進(jìn)一步發(fā)展。通過比較上述顆粒除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)，我們研制了一種新型結(jié)構(gòu)的顆粒層除塵器即慣性逆流式顆粒層除塵器。
三、除塵器的結(jié)構(gòu)及工作原理
慣性旋風(fēng)體逆流式顆粒層除塵器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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這種除塵設(shè)備將移動(dòng)式顆粒過濾床（以下簡稱移動(dòng)顆粒床）與普通的慣性除塵器巧妙地結(jié)合為一體。氣流的運(yùn)動(dòng)基本上和慣性除塵器氣流走向一致。該除塵器主要由百葉體、移動(dòng)顆粒床、濾料清灰裝置、清潔濾料輸送裝置、濾料移動(dòng)置換速度調(diào)控閥、含塵氣流輸入管路和潔凈氣流輸出管路等幾部分組成。其工作原理如圖2所示。
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除塵器工作時(shí)，含塵氣流從含塵氣體進(jìn)口管7送入除塵室上具有大蝸殼的旋風(fēng)體3內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，粗大的塵粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)過程中，被拋至旋風(fēng)體邊壁，落入集灰斗1內(nèi)，約有20%~40％的粗粉塵被沉積；其余的細(xì)微粉塵在隨氣流旋轉(zhuǎn)過程中切向流進(jìn)內(nèi)裝顆粒濾料的百葉窗型顆粒床2內(nèi)（在慣性力作用下，約有80%~90％一次除塵后的含塵氣體通過百葉窗的空隙轉(zhuǎn)折146°，再進(jìn)入內(nèi)裝顆粒濾料的顆粒床），借其綜合的篩濾效應(yīng)，其余的微細(xì)粉塵進(jìn)一步得到凈化，最后經(jīng)過出氣管道6排出體外進(jìn)入大氣中。
如圖1所示，被污染了的顆粒濾料，經(jīng)過床下部的盤式加料器3，按設(shè)定的移動(dòng)速度緩慢落入圓篩9，除去收集到的微細(xì)粉塵。微細(xì)粉塵穿過圓篩落入集灰斗10，而被清篩過的潔凈濾料沿與其相銜接的溜道8流進(jìn)貯料箱，最后通過小型斗式提升機(jī)6，將其再度灌裝到顆粒床內(nèi)，以便繼續(xù)循環(huán)使用。
慣性移動(dòng)式顆粒床除塵器最顯著的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。
1．將一個(gè)結(jié)構(gòu)極其簡單的顆粒床除塵器（二級(jí)除塵）和普通的慣性除塵器（一級(jí)除塵）有機(jī)地組合為一體，巧妙地利用了除塵室內(nèi)的有限空間。在保證除塵室體積不變的前提下，采用了雙排顆粒床，除塵器過濾面積是普通顆粒層除塵器過濾面積的兩倍。
2．移動(dòng)式顆粒床除塵器顆粒濾料清灰是在顆粒床之外進(jìn)行的，省去了水平布置顆粒層除塵器的耙式反吹風(fēng)清灰系統(tǒng)。移動(dòng)式顆粒床除塵器僅在顆粒床下部設(shè)置了一個(gè)圓形的濾料清灰篩，改善了顆粒料在篩上滾動(dòng)清灰的效果，借床下部盤式加料器的閥門動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)在顆粒床過濾不間斷的情況下清灰，再生過濾介質(zhì)。
3．為了實(shí)現(xiàn)清篩過的潔凈濾料重新灌注到顆粒床循環(huán)使用，除塵器配置了小型斗式提升機(jī)。
四、主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇
1．顆粒層的選擇
對(duì)顆粒料的材質(zhì)要求是耐磨、耐腐蝕、價(jià)廉，用在高溫氣體除塵的還要求耐熱。一般選擇含二氧化硅99％以上的石英砂作為顆粒料，它具有很高的耐磨性，在300~400℃溫度下可長期使用，化學(xué)穩(wěn)定性好，價(jià)格也便宜。顆粒大小、過濾速度和顆粒層厚度是影響顆粒層過濾性能的重要因素。
顆粒層厚度越大，除塵效率越高，壓力損失也越大。燃燒爐粉塵粒徑較粗的，在能滿足國家排放粉塵含量標(biāo)準(zhǔn)的條件下，顆粒層厚度可以薄些，實(shí)驗(yàn)后認(rèn)定取顆粒層厚度為96mm、采用0.5~1.5mm的石英砂。
2．過濾風(fēng)速
風(fēng)速提高，擴(kuò)散、重力、攔截等效應(yīng)都有所降低，而慣性效應(yīng)提高。高風(fēng)速的情況下，大塵粒的反彈和二次沖刷也將加劇，效率反而降低，實(shí)驗(yàn)認(rèn)定取30m/min。
五、慣性逆流式顆粒層除塵器的主要用途
1．回收有價(jià)值的原料。工藝中的某些產(chǎn)品可能呈粉塵狀態(tài)，隨高溫氣體逸出？捎么顺龎m器將其分離后回收。
2．在高溫下除塵，節(jié)省冷卻設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，保護(hù)環(huán)境。
3．燃燒后的高溫氣體中若含有有害氣體，可采用吸附材料作為過濾介質(zhì)，以便吸收有害氣體，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。
參考文獻(xiàn)：
[1]國家電力公司熱工研究院．移動(dòng)顆粒層過濾高溫除塵工藝與設(shè)備研究開發(fā)[R]，2000，12.
[2]許世森．移動(dòng)顆粒層過濾及旋風(fēng)分離的高溫除塵研究[D]．西安交通大學(xué)博士論文，1996.
[3]張惠忠．逆流式顆粒層除塵器的機(jī)理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)[R]，2003.
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