除尘器在工业生产中的应用与发展

贾 超,靳悦淼，孟兴智，靳月娇

(1.河北中盐龙祥盐化有限公司，河北 宁晋 055550；2.中盐工程技术研究院有限公司，天津 300450；3.天津师范大学 管理学院，天津 300387)

1 前言

火电、水泥、煤矿、化工等行业，在生产中极易产生大量粉尘，如果管控措施不到位，不仅对环境造成严重的污染，还易产生安全隐患，严重时发生爆炸事故，影响员工的身心健康。目前，众多企业多采用通风，增湿、除尘的方式来处理粉尘，达到环保要求，保障员工健康的目的。

2 除尘器的分类

2.1 旋风分离器

含尘气体切向进入旋风分离器，气流由直线变为圆周运动，气流沿器壁自筒体呈螺旋形向下锥流动，气体在旋转过程中产生极大的离心力，粉尘相对密度较大直接被甩到筒壁从而沿着筒壁进到收料管中，而净化后的气体经排气管排出。

旋风分离器结构简单、操作方便、耐高温，分离效率高，但是设备造价费用和阻力较高。

有的学者在此基础上不断优化改造，采用弧形导流板分隔进气入口结构，渐扩型出口结构，旋风分离器平均压降有了明显下降，而分离效率保持不变[1]；有的学者研究发现缩口角度跟旋风分离器的压降和分离效率存在明显的关系，经过多次试验验证，当缩口角度在20°时，压降和分离效率最佳[2]；有的学者将排气管直径、排气管插入深度、筒体圆柱段进行优化，提高了旋风分离器的性能[3]；同样对入口高宽比[4]、分离器直管段的长度进行优化，也是提高分离性能，降低压差的有效手段[5]。

2.2 布袋除尘器

含尘气体由进风道进入灰斗，颗粒较大的尘粒直接掉落到底部，细尘粒直接粘附在布袋外表面，过滤后的洁净气体通过风道直接排到大气中，而粘附在布袋上的尘粒通过脉冲阀的不间断反吹后，将慢慢从布袋上剥离沉降到灰斗底部。

布袋除尘器除尘效率高，风量处理范围广，结构简单，操作方便，布局简单，运行比较方便，维护简单，已广泛的应用在钢铁、有色冶金、化工、机械等多个工业部门，但是耐高温性能差，易磨损，并且烟气水分较多时易使布袋黏结，易造成二次污染。

布袋除尘器以其结构和布局简单，应用方便的特点得到应用，有效防止污染气体超标[6]。有的学者对除尘器烟道入口截面形状、导流板的数量和形状、倒灰板的形状和位置加以改进，有效地改善了烟气量分配不均和负载不平衡问题[7]；有的学者为了避免入口高速烟尘射流将导致部分滤袋磨损严重，对气流分布板、导流结构、滤袋渗透率布置方式进行优化，改善了流场分布的均匀性，减少了对滤袋的冲击，达到了理想的效果[8]；对烟气温度、过滤风速选择、喷吹压力调整进行优化同样可以减轻滤袋磨损，提高使用寿命[9]。

2.3 滤筒除尘器

滤筒除尘器的原理跟布袋除尘器相类似，不过滤筒除尘器的除尘效率远高于布袋除尘器，并且滤筒磨损低，使用寿命长，节省土建空间，阻力和耗气量小，但是由于滤筒存在褶皱，反复清理易折损，粉尘残留后易堵塞滤筒，增加过滤阻力，造成过滤面积减少，导致滤筒易破损。

有的学者将滤筒除尘器的进出口夹角设定到180°，发现气流分布最均匀，除尘器内部流场最好[10]；有的学者将除尘器进行改造，采用多孔介质气体散射器干扰其内部清灰流场，显著地提高了清灰效率[11]；在清灰过程中，一般采用普通喷吹口和诱导喷嘴，实践证明诱导喷嘴的效果更加显著[12]；由于滤筒除尘器占地面积小的独特优势，在阻力500 Pa以下时，成功应用于狭小空间除尘[13]。

2.4 水膜除尘器

含尘气体从筒体下部顺切向进入除尘器，旋转上升，尘粒受离心力作用而被抛向筒体内壁，水从筒体的上部喷嘴切向喷至筒壁，筒壁和筒体内部形成很薄的一层水膜，水膜层湿润，吸附尘粒后一并流向底部锥体，经排尘口卸出，达到除尘的目的。

水膜除尘器具有结构简单、耗水量和阻力均较小，但是设备高度较高，布置困难，运行中有带水现象。

有的学者将水膜除尘器筒体改造成倒圆台形，中间加导向折流板，出口增加除雾旋流板，增高了除尘效率，减少了引风机带水[14]；水膜除尘器用水一般都是循环水，随着运行时间的延长，水内杂质较多，在进入喷嘴前增加一道水处理工序，保证在除尘器内清洗彻底，不堵塞喷头[15]，在生产实践中，多数生产企业将喷头改为喷嘴，不仅防止堵塞，而且喷出的水雾呈扇状，增大了与尘粒接触面积，处理更加彻底[16]；部分生产企业通过改造，将雾化射流技术应用于水膜除尘器上，把雾化和射流最佳状态控制在一个临界点上，大幅度地提高了除尘效率[17]。

2.5 水浴除尘器

含尘气体经进气管后，通过喷头以较高速度喷出，对水层进行冲击后，大部分尘粒与水粘附后留在水中，部分尘粒随气体跟冲击水滴和泡沫混合在一起，尘粒将进一步得到净化，净化后的气体经挡水板从排气管排走。

水浴除尘器工艺简单、造价低、运行费用少、安装方便、除尘效率高、适应性强，特别适应水溶性含尘气体，但是不适合干式物料回收利用，若循环处理不好，易造成二次污染。

在水浴除尘器的基础上，部分学者通过创新，设计了一种垂直管簇水浴除尘器，并且安装多孔节流板以及通过补集液改性提高了除尘效率，降低能耗[18]；还有学者研究设计了“冲击—喷雾联合除尘器”，解决了尘粒较细，粉尘浓度高不易净化的问题，且不会产生二次污染，拓宽了水浴除尘器的应用范围[19]；一般含尘气体进入口为喇叭状，预示着会多一道焊口，进口一直液封，当水质含酸碱时会腐蚀焊口，影响寿命，有的生产企业将喇叭口改造成锯齿状，既可保证使用寿命，又能使气流均匀分布[20]；水浴除尘器以应用范围广、除尘效率高的优势应用于各个行业，当烟气中含有SO2等强腐蚀气体时，需要对水浴除尘器的各个部分进行防腐[21]。

2.6 湿式电除尘器

金属放电线在直流高电压的作用下，将其周围气体电离，使粉尘或雾滴粒子表面荷电，荷电粒子在电场力的作用下向收尘极运动，并沉积在收尘极上，水流从集尘板顶端流下，在集尘板上形成一层均匀稳定的水膜，将板上的颗粒带走。

湿式电除尘器应用范围广、除尘效率高、适用高温高湿烟气、没有二次扬尘、可靠性高，可去除亚微米级颗粒，但是设备造价高，需要有良好的防腐措施。

有的学者在此基础上设计并搭建了线板式湿式电除尘装置，对电场强度、停留时间、粉尘浓度和液滴流量等参数优化，提高了补集效率，降低了耗水量[22]；有的学者对尘粒粒径、尘粒表面属性、相对湿度和清灰方式分析探索研究，并且加以优化，提高了除尘器除尘效果[23]；有的学者对气体压力、极配形式和电场风速等参数优化，可以有效去除垃圾等离子气化燃气中的颗粒物[24];有的学者在总结湿式电除尘器设计和运行经验技术基础上，对布置方式、流场特征、喷淋及排污系统、加热装置进行改进，提高了运行的安全和稳定性[25]；有的学者提出了布袋除尘器加湿式电除尘器与脱硫系统协同除尘方案，并应用到了火电厂除尘中，取得了理想的效果[26]；有的学者提出科学合理地给水和排水方式，实现了湿式电除尘器在火电厂工艺系统上零水耗，并且解决了内部腐蚀问题[27]；有的学者将高频电源应用到柔性阳极湿式电除尘器上，实现了烟尘的达标排放和超低排放[28]。

2.7 文丘里湿式除尘器

烟气进入文丘里管时，通过收缩管，在喉管处速度达到最高，与喉部喷水装置喷出的水滴碰撞，雾化成细小水珠，并充满整个喉管，水珠与尘粒之间存在很高的相对速度，尘粒与小水珠充分碰撞、接触后凝聚成较大尘粒，然后进入离心式水膜除尘器，尘粒在离心力作用下被分离出来而流入下部灰斗中，净化后的烟气从水膜除尘器顶部流出。

文丘里湿式除尘器结构简单、维护成本较低、操作简单方便、占地较小、除尘效率高，但是费用较高。

有的学者将液滴直径、液气比和喉管气速等参数优化，在一定压力损失下以最大补集效率捕捉到了1 μm钠气溶胶颗粒[29]；有的学者将文丘里湿式除尘器跟电除尘器串联起来成功地应用到收集锅炉粉尘上，明显地提高了除尘效率[30]。

3 总结

工业生产中易产生粉尘的行业，一般通过除尘器来收集处理，文章对几种常用除尘器进行了简单介绍，虽然达到了使用效果，但是在特殊行业仍存在一些问题，学者们在此基础上不断探索研究，改进和创新，使除尘器的应用领域得到了升华，为今后除尘器的持续创新和发展有一定的指导意义。