管式濕式電除塵器噴淋系統設計要點

信明勛

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

管式濕式電除塵器噴淋系統設計要點

信明勛

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

濕式電除塵器是一種重要的環保設備，越來越廣泛地運用于工業生產中，作為一種有效的煙氣凈化裝置，它能實現超低排放。噴淋系統是濕式電除塵器的一個重要部件，它是提供有效的水沖洗的裝置，清除電極上的積灰，以保證濕式電除塵器長期穩定運行。本文簡述了管式濕式電除塵器噴淋系統關鍵參數的設計計算方法，可在工程設計中作為參考。

管式；濕式電除塵器；噴淋；水沖洗，流量

1 概述

全國大范圍“霧霾”天氣的出現，受到社會的強烈關注。一種新的、高效去除細微粉塵、SO3酸霧、汞金屬等污染物的濕式電除塵器技術正越來越廣泛地應用于工業生產中，以實現超低排放。濕式電除塵器安裝在脫硫吸收塔之后，作為終端凈除塵裝置。實踐表明，濕式電除塵器達到幾乎零濁度的排放。

濕式電除塵器和與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠電陰極高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場力的作用下到達集電極。干式電收塵器主要處理含水很低的干氣體，濕式電除塵器主要處理含水較高乃至飽和的濕氣體。在對電陰極和集電極上捕集到的粉塵清除方式上有較大的區別，干式電除塵器一般采用機械振打或聲波清灰等方式清除電極上的積灰，而濕式電除塵器則采用定期水沖洗的方式，把粉塵沖洗到灰斗中。為了保證濕式電除塵器長期穩定運行，電極上的積灰就必須得到有效清洗，噴淋系統就是提供有效水沖洗的裝置。本文根據管式濕式除塵器的結構及其水沖洗的特點對噴淋系統的設計進行選型計算。

2 噴淋系統設計要求

濕式靜電除塵器由于采用水噴淋清灰方式，避免了傳統電除塵器二次揚塵與反電暈現象，可進一步提高細顆粒物的脫除效率，實現PM2.5的超低排放，成為現在工業除塵發展的一個重要方向。目前，濕式靜電除塵器工程應用多采用噴嘴噴淋清灰方式，當噴淋流量過小，在收塵極板上易形成溝流，長期運行則造成極板結垢，影響系統放電特性；當噴淋量過大時，則會造成水資源的浪費。合理的噴嘴排布方式及噴嘴選型可在較小水量下實現有效清灰。另外，噴嘴噴淋壓力及噴淋水量的均勻性也直接影響濕式電除塵器的清灰性能，特別是濕式電除塵器內部處理的煙氣經過脫硫塔時會攜帶一部分石膏液滴進入電場區域，當石膏液滴累積在陽極管上不能得到及時的清除，容易形成板結，難以除去，從而影響電場的除塵效率，同時還存在電場短路風險。因此，噴淋系統的設計在濕式靜電除塵器設計中極為關鍵。

在設計濕式電除塵器沖洗系統時要考慮的因素有：沖洗強度、沖洗水壓力、沖洗覆蓋率、沖洗頻率、沖洗水水質等。

噴嘴布置在放電極和收塵極的上方，根據濕式電除塵器的結構形式和電場的劃分按不同區域設置沖洗。為保證有效清洗，噴淋系統應能對除塵器的放電極和收塵極進行全面沖洗，不能有未沖洗到的表面；同時，到達表面區域的沖洗水應有一定的沖洗強度和沖洗壓力。

3 噴淋系統設計要點

3.1 沖洗強度和沖洗水壓力

沖洗強度就是單位面積濾層上所通過的沖洗水流量，即L(min?m2)。過低的沖洗強度和沖洗壓力容易導致放電極和收塵極結垢，沖洗效果差；而過高的沖洗強度和沖洗壓力又會使收塵極壁板面磨損，降低使用壽命，同時增加水泵的揚程。有關沖洗強度的經驗不多，一般推薦采用大約20L(min?m2)的沖洗強度；沖洗水壓力一般要求不小于0.2MPa。

3.2 噴嘴的選型設計

在環保設備上廣泛應用的噴嘴主要有實心錐、空心錐、圓形、扇形等類型。首先，要研究適合導電玻璃鋼管式濕電清灰特性和要求的噴嘴類型。與金屬板式濕電不同的是，金屬板式濕電采用連續噴淋，其噴嘴通常采用實心錐霧化噴嘴，使金屬極板上形成連續均勻的液膜。而導電玻璃鋼管式濕電主要通過收集霧滴在極板表面形成水膜，并依靠重力作用自流實現清灰。同時，輔以間歇噴淋來加強清灰效果。導電玻璃鋼濕電的噴嘴布置在陽極模塊上方0.6m以上，距離較大，且并非一個陽極管單元對應一個噴嘴，空心錐噴嘴適合于安裝在每個陽極管內進行內壁噴淋，扇形噴嘴雖然能產生較高的打擊力，但覆蓋率較差。因此，導電玻璃鋼濕電對噴嘴的選型主要基于噴淋打擊力和覆蓋率的考慮，通常選用非霧化的實心錐噴嘴，它利用內置葉片產生均勻一致的圓形實心錐形形狀，其液滴為中等和較大顆粒。

噴嘴的噴射角度取決于介質的粘度、噴嘴結構、噴嘴流量和噴射壓力，根據實心錐形噴嘴的特性，在噴灑區域內的水量曲線呈拋物線形，即中間水量多，越往邊緣處的水量越少。

在相同的沖洗強度和噴嘴高度下，噴嘴的噴射角越大，噴射覆蓋面積相對就越大，布置的噴嘴就越少，但其執行無效沖洗的比例也隨之增加，應選用較大流量的噴嘴。噴嘴的噴射角越小，沖洗越集中，但覆蓋整個電場斷面所需的噴嘴數量就越多，可先用較小流量的噴嘴；當噴嘴的噴射角小至只能覆蓋一根陽極管斷面時，每根陽極管需對應設置一個噴嘴。當選用大噴射角的噴嘴時，噴射角度一般在60°～120°范圍內選取，常取90°。

3.3 噴淋覆蓋率

大型導電玻璃鋼管式濕電陽極模塊上方需要安裝多個噴嘴才能保證橫截面完全被噴霧區覆蓋。也就是說，在設計時只能盡量做到噴淋液滴在濕電橫截面上有比較均勻的分布。

一般采用“噴淋層覆蓋率”系數來描述噴淋層的噴淋液滴在濕電內橫截面上的分布狀態。噴淋覆蓋率是指噴淋層覆蓋的重疊度，它由噴淋覆蓋高度、噴淋角來確定。覆蓋高度是指液膜離開噴嘴后至破碎前的垂直高度。噴淋覆蓋率的計算公式如下式所示：

式中：A―除霧器有效通流面積，（m2）；

A0―單個噴嘴的覆蓋面積，（m2）；

h―沖洗噴嘴距除霧器表面的垂直距離，（m）；

a―射流擴散角，（°）；

n―噴嘴數量，（個）；

P―沖洗強度，（L(min?m2)）；

Q―噴嘴的流量參數，（Lmin）；

β―沖洗覆蓋率，即沖洗水對除塵器斷面的覆蓋程度，（%）。

由于陽極管高度較高，清潔難度大，為保證陽極管得到有效的清洗，減少弱效覆蓋并考慮一定的冗余配置，通過模擬計算將濕電的噴淋覆蓋率確定為200%～300%之間。

沖洗水泵的選型如下。

水泵的選型主要根據所需的流量和揚程來確定。

流量：Q=k ×Q1

式中：Q―水泵的流量，（m3/h）；

k―系數，一般取1.2～1.5；

Q1―在各分區域噴淋中，最大耗水量，（m3/h）。

式中：H―水泵的揚程，（m）；

h1―布置在最高處的噴嘴與水泵吸入點之間的高差，（m）；

h2―根據噴嘴的噴射壓力（靜壓）轉換的壓力高度，（m）；

P―噴嘴的噴射壓力（靜壓）（Pa，N/m2），ρ―介質密度（kkgg/m3），g―9.8N/kgk g（通常情況下可取10N/kgkg）；如噴嘴的噴射壓力為0.3MPa時，轉換的壓力高度為30m；

k―管道的壓力損失系數；介質流經管道后到達噴嘴處時，其間的管道會有一定的壓力損失，一般取0.8～0.9。

3.4 沖洗水水質

一方面既要防止噴嘴因沖洗水中的懸浮物雜質含量過高、雜質直徑過大而引起堵塞，一方面也要防止因硬度離子含量過高而引起噴嘴結垢現象，同時還要防止沖洗水的腐蝕作用。綜合來說，濕式電除塵器對沖洗水水質的要求不高，一般的工業水水質均能滿足其要求。通常引用脫硫系統的工藝水（工藝水一般來自于電廠循環水（或循環水補充水）、中水（即再生水）或其他工業水系統）、化水。

4 結語

為了維持濕式電除塵器長期運行的穩定性，必須設置可靠的噴淋系統。在設計方面，要不斷總結經驗，優化沖洗覆蓋率、噴嘴流量等參數，最大限度地提高設備性能。

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TM621.73

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