一种高温高湿废气的除尘方法及其在卷烟厂的应用

万可可　卓宇轩　袁儒正　吴东江　杜超阳

【摘 要】卷烟厂对高温高湿废气进行处理时，废气在输送过程中，发生冷凝现象，粉尘黏附沉积在管道中，易造成管道堵塞问题。为解决此问题，运用喷淋冷却加节流式气液交换器相结合的就地除尘方法对原除尘系统进行改造，除尘效率达到99%，系统运行稳定，有效解决了管道堵塞问题，为高温高湿废气的除尘提供了一种有效方法。

【关键词】高温高湿废气；除尘；卷烟厂；节流式气液交换器

0 引言

近年来随着环保要求的不断提高，对工矿企业粉尘排放的限制越来越严格。工业生产过程中许多环节需排放高温高湿的含尘废气，由于废气温度高、湿度大的特性，对除尘设备材料、保温工艺、清灰方式等要求较高，一旦除尘设备或系统设计不当，就会出现设备损坏、系统瘫痪的问题。近年来针对高温废气除尘的研究较多，主要集中在高温过滤介质的研制方面，包括金属或陶瓷过滤材料、耐高温的过滤布袋的研制等。这些方法可以应对高温对材料的要求，但对于高湿废气却有着先天的弱点，即容易造成滤料结块[1]，过滤孔隙堵塞，造成清灰困难，最终导致除尘系统瘫痪的问题。针对这种情况一般采用加强保温等方法，但实际效果一般。适用高温高湿废气的处理的除尘方式目前有旋风除尘、电除尘、湿法除尘等，旋风除尘由于除尘效率较低，一般用作第一级除尘；电除尘以及湿式电除尘具有较高的除尘效率，是目前电厂等较大处理风量场合的主要选择；但其设备占地面积较大、投资较高，在小风量，空间、投资有限的情况下，并不适用；近年来湿法除尘有了较大的发展，特别是高效湿式除尘器的研究发展，使得湿法除尘占地小、投资低、效率高等优点更加突出。本文正是基于一种高效的湿法除尘，研究其在高温高湿废气除尘领域的应用。

卷烟厂在制丝加工生产过程中，会产生大量高温高湿的含尘废气。卷烟厂一般采用集中处理的模式，即各产尘点废气通过管道输送汇集到除尘排潮间统一处理排放；废气需长距离输送，为了减少冷凝除尘器和管道需要做保温处理。即便如此，大部分烟厂的管道都会出现灰尘黏附在管道内壁，造成不同程度的管道堵塞现象，长期运行会造成能耗的增大，设备故障，甚至存在火灾等安全隐患。某卷烟厂制丝车间气流烘丝机排出含尘废气，风量约1500m3/h，温度约120℃，相对湿度100%，每天生产一个班次6小时；废气通过管道输送约100米至排潮间处理，除尘器选用旋风除尘器，处理后废气排入排潮井内；正常生产过程中旋风除尘器卸料器无粉尘卸出，生产一段时间检测到管道阻力增大，拆卸管道发现，大量粉尘由于冷凝，黏附沉积在管道内，经加强管道保温后效果不明显。为了保证正常生产，必须每月拆卸管道，清理积灰。为彻底解决问题，需对系统进行了改造。

1 方案与原理

1.1 改造方案

在原有管道系统基础上，拆除旋风除尘器，在气流烘丝机废气排出点附近就近配置一台节流式气液交换器，利用原有风机，处理后的废气通过原有管道排入排潮井。如图1所示，系统由喷淋冷凝段、节流式气液交换器、废水过滤污泥处理段、风机几个部分组成。

图1 工艺流程图

1.2 喷淋冷凝段

含尘气流首先进入喷淋冷凝段，由高压喷头喷雾对废气进行冷却；气体温度降低，形成过饱和环境，水蒸汽发生相变在微细颗粒物表面凝结[2]，不断长大形成液滴；部分粘附于壁面上被水流除去，其余随气流进入除尘器中被除去。喷淋冷凝不仅可以通过碰撞机理直接去除粒径较大粉尘，还可以通过相变冷凝作用增大微细颗粒物的粒径，提高微细粉尘去除率。

1.3 节流式气液交换器

节流式气液交换器是一种基于两相对流节流交换原理[3]研制的新型高效湿式除尘器。它以水为除尘介质，含尘气体在通过节流板与液面形成的节流区域时，速度急剧升高，气流剧烈冲击液面，形成水幕；在此过程中气液间发生强烈碰撞、凝聚作用，完成两相间热质交换。节流式气液交换器具有除尘效率高、占地面积小、结构简洁易维护等特点。

1.4 废水过滤污泥脱水段

除尘废水进入螺旋压滤机，进行废水过滤及污泥脱水过程，处理后的废水不含有较大固体颗粒，可直接排入排污管道，进入厂区的污水处理系统进行后续处理。污泥脱水后，出料含水率小于60%[4]，作为固体废弃物进行后续无害化处理。

2 运行参数及效果

2.1 运行参数检测

系统设计处理能力为1500m3/h，设备正常开启，运行稳定后，除尘动力风机频率设定为46Hz，风量满足气流烘丝机生产要求。使用风速仪测量管道风速，计算得实际风量为1350m3/h。在进、排管道测量口分别安装温度仪，测量进风和排风温度；在节流式气液交换器进出口之间安装压差计，测量节流式气液交换器单机压力损失；在总进水管路装有电磁流量计，读取瞬时流量值。在一个生产班次，设备运行6小时，每隔1小时采集一次数据，如表1所示。

由检测数据可知，除尘器单机压损约为1800Pa，耗水量约为1.5m3/h，废气温度降低约40℃，系统运行稳定。

2.2 除尘效率

使用烟气粉尘采样仪检测进、出风粉尘（总尘）浓度，数据见表2。

3 结论

（1）通过对原系统进行改造，运用喷淋冷却加节流式气液交换器相结合的就地除尘方法处理高温高湿废气，除尘效率达到99%，高效地去除了废气中的粉尘，避免了废气输送过程中粉尘沉积黏附在管道中，解决了管道堵塞的问题。

（2）烟草尘是一种润湿性较好的粉尘，在其他工业场合处理类似性质粉尘时可进行实验推广，为高温高湿尾气除尘提供了一种有效方法。

【参考文献】

[1]陈杰瑢，等.环境工程技术手册[M]北京：科学出版社，2008：732-733.

[2]熊英莹，谭厚章.湿式毛细相变凝聚技术对微细颗粒物的脱出机理研究[J].洁净煤技术，2015，21（2）：21-22.

[3]卓卫民.一种气液交换装置及气液交换方法.中国专利CN102631817A，2012-08-15.

[4]武浩，等.一种新型螺旋污泥脱水机的设计及其应用前景[J].科技情报开发与经济，2011，21（25）：220.