??? 針對現(xiàn)有機(jī)械類除塵器除塵效率低等特點，結(jié)合國內(nèi)外除塵領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過多年實驗總結(jié)，在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上我們提出了“富集層取出型分離理論”，富集層理論是對分離理論的創(chuàng)新，氣固分離理論的創(chuàng)新推動了分離設(shè)備的創(chuàng)新，分離設(shè)備的創(chuàng)新必將引起采用分離設(shè)備的相關(guān)行業(yè)的變革，特別是水泥行業(yè)設(shè)備的變革，變革的結(jié)果是高效、節(jié)能、降耗。應(yīng)用富集層理論設(shè)計的產(chǎn)品已經(jīng)獲得了多項國家專利技術(shù)，在實際的工程中被廣泛應(yīng)用。
??? 富集層取出型分離理論
??? 在很多研究旋風(fēng)分離器的文獻(xiàn)中，都提到在旋風(fēng)分離器運行時，內(nèi)筒壁附近有一層很薄的固體粒子層，這層固體粒子在旋渦軸向力和重力的雙重作用下向下運行，最終落入灰斗，我們稱這一固體粒子層為富集層。通過對富集層的研究我們提出了一個分離理論新思路：通過理論計算，合理設(shè)計除塵器結(jié)構(gòu)，使在離心分離器內(nèi)的富集層，不受干擾，完整引出分離器。
??? 該層內(nèi)的固體粒子是以堆積容積密度占據(jù)分離器富集層的空間，在富集層與分離器運動過程中，由于富集層與管壁的摩擦阻力作用，富集層內(nèi)的速度遠(yuǎn)低于分離器內(nèi)氣流運行的速度，在運動的過程中是逐漸增厚的。由于離心力的作用，較小的顆粒到達(dá)富集層后繼續(xù)運動通過較大顆粒的縫隙到達(dá)富集層下部，避免了小顆粒被氣流從新卷起，提高除塵效率。
??? 與傳統(tǒng)的機(jī)械類除塵器比較，富集層沉降室是利用顆粒的離心力作用原理進(jìn)行沉降，沉降加速度為V2/R與氣流速度的平方成正比，遠(yuǎn)大于靠顆粒自身重力作用沉降的沉降加速度g。煙氣流速愈大，除塵效率越高，綜合考慮一般控制煙氣流速在15m/s—20m/s之間，沉降效率顯著提高，在單位處理時間內(nèi)，處理煙氣量明顯增加，這樣設(shè)備體積減少，除塵成本降低。
??? 通過該理論設(shè)計的除塵器，完全解決了影響旋風(fēng)除塵器除塵效率的二次攜帶、上灰環(huán)、軸向逆流等主要問題，使除塵效率顯著提高，經(jīng)過該除塵器的氣流，不需二次分離，是分離效率最高的機(jī)械類除塵器。
??? 通過大量實驗，我們驗證了該理論的可行性和優(yōu)越性。圖1是在一臺2t/h燃煤鏈條爐排鍋爐上做的工業(yè)性實驗，采用兩個富集層分離器進(jìn)行并聯(lián)而組成的分離器組對鍋爐煙氣的進(jìn)行除塵。經(jīng)山東省環(huán)保部門檢測結(jié)果顯示，除塵前，煙氣含塵濃度為1.207g/m3,流經(jīng)除塵器后煙氣所含的顆粒濃度為61和38mg/m3（按過剩空氣系數(shù)=1.8再折算）滿足Ⅰ類地區(qū)Ⅱ時段的含塵量80mg/m3要求，熱態(tài)除塵效率為95.8%，除塵器阻力為665Pa。完全達(dá)到了國家規(guī)定的表1中《工業(yè)鍋爐旋風(fēng)除塵器技術(shù)條件》所要求的性能標(biāo)準(zhǔn).
工業(yè)鍋爐旋風(fēng)除塵器熱態(tài)性能指標(biāo)
??? 聯(lián)合型除塵器
??? 在實際的新建或改造項目中，為了滿足國家政策的要求，含塵煙氣排放必須環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，這就要求煙氣須經(jīng)過靜電除塵器或袋除塵器，甚至經(jīng)過電-袋聯(lián)合除塵器后才能達(dá)到環(huán)保要求。但由于現(xiàn)場空間等工況條件的限制，沒有足夠的場地空間建設(shè)大型的靜電除塵器或袋式除塵器。另外，電、袋除塵器建設(shè)和運行成本費用已經(jīng)成為了企業(yè)很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。針對這種情況我們借鑒了電—袋聯(lián)合除塵器的設(shè)計思路提出了應(yīng)用富集層理論設(shè)計的富集層沉降室與電、袋除塵器相結(jié)合，稱之為富袋聯(lián)合除塵器和聯(lián)合型富集層除塵器，這兩項產(chǎn)品都已經(jīng)取得了“產(chǎn)品專利”證明。
該項設(shè)計的優(yōu)點是：
??? 富袋、富電聯(lián)合除塵器與電—袋聯(lián)合除塵器進(jìn)行比較，具備了電—袋聯(lián)合除塵器的優(yōu)點，可以達(dá)到電—袋收塵同樣的除塵效率。富集層沉降室取代了電—袋聯(lián)合收塵器的電收塵部分，簡化了電收塵部分控制，降低設(shè)備投資和運行費用。富袋聯(lián)合除塵器提高了袋除塵器部分的氣布比（過濾速度），增加了袋除塵器的單位時間處理能力，減小袋式除塵器的體積和投資建設(shè)費用和占地。進(jìn)入布袋氣體濃度的降低，延長了袋除塵器的清灰間隔，降低了時間平均阻力，延長了布袋和設(shè)備的使用壽命，節(jié)省了每年運行維護(hù)的費用。
??? 聯(lián)合型富集層除塵器中富集層沉降室替代電收塵前一個或兩個電場除塵室。電除塵器電場數(shù)量減少，體積減小，造價低、耗材低，降低了投資建設(shè)費用。富集層沉降室阻力僅為700Pa，整個設(shè)備除塵電耗降低，控制操作簡單。聯(lián)合型富集層除塵器占地少，其中富集層沉降室運行可靠，在電收塵出現(xiàn)故障時，也可保證排放在Ⅱ～Ⅲ類排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。
圖1 富集層分離器
??? 富集層沉降室體積小、造價低、運行可靠、除塵效率高等優(yōu)點，在保證具有同樣除塵效率的基礎(chǔ)上，完全可以使整個設(shè)備體積小電、袋除塵的體積，適合于在改造項目中場地空間不足情況下應(yīng)用；富集層沉降室成本造價低廉，其建造成本遠(yuǎn)小于建設(shè)一個電除塵器的電場或建設(shè)一個袋除塵器的濾袋室所耗費的成本，另外，富集層沉降室?guī)缀醪恍枰笃谶\行成本，節(jié)省了電除塵器運行電耗，或袋除塵器更換濾袋所帶來的高昂成本，這些優(yōu)點都是在保證達(dá)到同樣除塵效率的情況下所具有的。此項設(shè)計是北京登普公司在研發(fā)、設(shè)計富集層除塵器中所產(chǎn)生的思路，真誠希望與電除塵器或袋除塵器廠家達(dá)成合作意向，共同完善、發(fā)展新一代除塵器。
??? 增能、零排放余熱發(fā)電系統(tǒng)
??? 富集層除塵器能夠完全解決風(fēng)機(jī)的磨損問題，根據(jù)這一特點我們對現(xiàn)有熟料冷卻機(jī)余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)了增能、零排放最優(yōu)余熱利用設(shè)計方案。
??? 在傳統(tǒng)的水泥行業(yè)中，窯頭蓖冷機(jī)冷卻系統(tǒng)是利用引風(fēng)機(jī)抽取室溫下的空氣對水泥熟料進(jìn)行冷卻，水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)就是利用窯頭蓖冷機(jī)排放的②路溫度較高的煙氣經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生高溫蒸汽，高溫蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)后進(jìn)行發(fā)電。②路煙氣經(jīng)余熱鍋爐后與①路煙氣一起經(jīng)除塵器除塵，在經(jīng)風(fēng)機(jī)后對空排放。排放系統(tǒng)如圖1所示。該系統(tǒng)是利用300℃～400℃的含塵煙氣進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生的蒸發(fā)量、蒸汽出口溫度較低、進(jìn)而余熱發(fā)電量較低。要想提高發(fā)電量，就需要提高余熱鍋爐煙氣進(jìn)口溫度，根據(jù)蓖冷機(jī)冷卻系統(tǒng)的特性，利用低溫?zé)煔鈱κ炝线M(jìn)行冷卻，使煙氣循環(huán)利用，做到系統(tǒng)零排放，提高了進(jìn)余熱鍋爐的煙氣溫度，增加發(fā)電量。
??? 為了能實現(xiàn)煙氣的循環(huán)利用，必須解決的是風(fēng)機(jī)的磨損問題。北京登普公司應(yīng)用富集層理論設(shè)計出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的除塵設(shè)備——斜置富集層分離器。該設(shè)備除塵效率達(dá)到了95%，流經(jīng)該設(shè)備的煙氣，可以達(dá)到風(fēng)機(jī)不磨損。根據(jù)這一特點北京登普公司對現(xiàn)有熟料冷卻機(jī)熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，圖2 、圖3 、圖4 所
示。
圖2:
圖3：
圖4：
??? 根據(jù)熟料冷卻的特點，①、④路系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)引進(jìn)室溫空氣對熟料進(jìn)行冷卻，而②、③路系統(tǒng)是引風(fēng)機(jī)利用余熱鍋爐和 ①路系統(tǒng)所產(chǎn)生的低溫?zé)煔猓瑢κ炝线M(jìn)行冷卻。圖2循環(huán)系統(tǒng)適用于新建余熱發(fā)電項目，圖3、圖4循環(huán)系統(tǒng)適用于對現(xiàn)有余熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行改造項目，根據(jù)不同工況和用戶的要求選擇最優(yōu)的解決方案。熱力循環(huán)系統(tǒng)特點是：
??? 1、斜置富集層除塵器除塵效率高，保證風(fēng)機(jī)不磨損。
??? 2、②、③路系統(tǒng)利用低溫?zé)煔鈱κ炝线M(jìn)行冷卻，減少了被煙氣攜帶排放的熱量，使熱量得以從新利用。
??? 3、②路系統(tǒng)排放的煙氣溫度提高，提高了余熱鍋爐進(jìn)口煙氣溫度、蒸發(fā)量和蒸汽出口溫度，提高余熱發(fā)電量。該系統(tǒng)也減少了低溫能源的浪費，達(dá)到了高效、增能目的。
??? 4、整個系統(tǒng)煙氣循環(huán)利用，實現(xiàn)零排放，以100000m3/h風(fēng)量為例，可減少粉塵排放量為5t/h。
??? 5、②、③路系統(tǒng)選用風(fēng)機(jī)最高使用溫度200℃，壓頭分別增加1000Pa和2000Pa左右。風(fēng)機(jī)運行成本小于由于零排放所省去的電除塵器和大功率引風(fēng)機(jī)設(shè)備的運行成本，整體運行成本降低。富集層取出型理論是登普公司對分離理論的創(chuàng)新，富袋、富電聯(lián)合除塵器和增能、零排放余熱發(fā)電系統(tǒng)是富集層除塵器的最佳應(yīng)用實例。我們可以根據(jù)客戶要求，設(shè)計出滿足不同工況條件的除塵器，保證余熱鍋爐、風(fēng)機(jī)不磨損或達(dá)到國家規(guī)定的環(huán)保排放要求。
??? 作者：高吉國
??? 來源：北京登普環(huán)保科技開發(fā)有限公司