导流抑尘装置降低二次扬尘的研究

摘 要：本文针对现有除尘器烟气旁路导致的出口排放超标问题，提出了一种导流抑尘装置。该装置不仅能够解决原除尘器气流分布板底部与进口喇叭底板间隙，阳极板底部与灰斗面顶部间隙间烟气流速过高，形成烟气旁路的问题，还能将气流导入除尘器电场内部，使旁路的粉尘实现二次荷电、收尘的过程，并使气流不进入灰斗内部，保证灰斗内存灰不被二次扰动，防止出现灰斗内存灰二次扰动扬尘。

关键词：旁路；导流抑尘；烟气走廊；二次扬尘

中图分类号：X 701" " 文献标志码：A

“十三五”以来，电除尘行业已经成为我国环保产业中能与国际厂商相抗衡且最具竞争力的行业，未来企业应主动融入国内、国际双循环战略的大格局中[1]。新时期要求煤电行业向炉煤种多变、负荷多变的实际情况以及低低温解列依然能够满足粉尘排放标准要求的挑战[2]。因此，常规电除尘器通常是被动适应，通过加大烟气断面以降低烟气流速、增加电场数量以延长烟气停留时间以及增加极板数量以提高收尘面积等被动适应手段来满足不断提高的烟尘排放标准要求。而上述何种技术手段均会导致除尘器能耗增大，与低碳节能的发展理念相悖。而一些低成本、高技术含量的除尘器补丁技术的应用既能够保证除尘器超低排放的要求，又符合现阶段低碳环保的全球发展理念。鉴于此，本文提出了一种导流抑尘装置，并对其进行研究。

1 现有技术方案和技术缺陷

1.1 现有技术方案

现有电除尘器虽然已经较成熟，但在一些细节方面还不尽如人意，具体如下所示。1）常规电除尘器在进口喇叭位置设置多层气流分布板装置，为防止积灰，其底部与进口喇叭底板间留有150mm～200mm的缝隙。2）为防止灰斗满灰造成阳极板变形，同时避免阴极放电，阳极板底部与灰斗顶部留有一定间隙。3）为防止灰斗落灰造成二次扬尘和烟气进入灰斗内部后扰动造成二次扬尘，在灰斗内部设置灰斗阻流板装置。

1.2 现有技术缺陷

现有技术虽然能够在一定程度上起到缓冲作用，但或多或少存在一定缺陷。1）作为气流均布的一种手段，气流分布板的作用是使烟气进入除尘器前由无序状态转化为有序状态[3]，但出于防止积灰的考虑，在气流分布板底部与喇叭底板间通常留有150mm～200mm的间隙，烟气流经此区域时，流速将为电场区域的2～3倍，从而形成烟气走廊，高速流经的气流将携带走大量粉尘（如图1所示）。2）灰斗顶部与阳极板底部间留有较大间隙，同样存在高风速区，进而形成烟气走廊，灰斗落灰造成的二次扬尘和经由气流分布板底部烟气走廊携带的粉尘等均将由此区域到达电场尾部，无法得到有效捕集，造成除尘器出口排放超标（如图1）。3）虽然灰斗内部设置有阻流板装置，但是其主要目的为防止气流进入灰斗内部造成灰的二次扰动，并且其布置位置通常为前、后2个电场灰斗内，中间电场无设置，扰动的粉尘将随烟气走廊到达电场尾部，造成除尘器出口排放超标。

2 导流抑尘装置研究

2.1 研究目的

基于分布板底部预留间隙、灰斗顶部与阳极板底部空间大、灰斗内部只有前/后电场安装阻流板等现有技术存在的缺陷，本文研究了一种既能实现烟气零旁路，又能防止粉尘堆积的装置。其主要目的是使气流最大限度地进入电场内部，防止形成烟气走廊，提高除尘效率。

2.2 导流抑尘装置组成

该装置主体可分为以下4个部分：前置导流抑尘装置、进口流线型导流抑尘装置、中部流线型导流抑尘装置以及出口流线型导流抑尘装置。

本文通过与附图对照方式进一步阐述该导流抑尘装置，如图2所示。

2.3 前置导流抑尘装置

原则上，气流分布板的安装应覆盖进口喇叭整个横断面，但考虑其对粉尘具有一定的拦截作用，因此其底部与喇叭底板留有150mm～200mm的间隙，防止积灰。正是该间隙的存在，导致该区域风速过高，进而形成烟气走廊。基于上述不合理现象，本文在分布板底部安装一定数量的前置导流抑尘装置，其层数与分布板层数一致。鉴于此处入口粉尘浓度较高，前置导流抑尘装置结构形式选用平板间隔布置的平板式，平板能够覆盖间隙高度，根据入口粉尘浓度、分布板结构形式以及飞灰特性确定平板和间隔大小，同时，在烟气流经方向，将各层进行交错安装（如图3所示）。

2.4 进口流线型导流抑尘装置

气流经过分布板底部后，在惯性和电场风速的作用下，一部分进入第一电场灰斗内部，对灰斗内存灰进行二次扰动，造成二次扬尘；另一部分在风速的作用下，沿阳极板底部、灰斗顶部间隙进入下一级电场烟气走廊内。鉴于此，需要除尘器进口下端板顶部位置增设进口流线型导流抑尘装置，目的是将气流进行强制改向，一方面阻止其进入灰斗内部，对存灰造成二次扰动，同时抑制振打落灰造成的二次扬尘；另一方面使改向的气流进入除尘器电场内部，实现粉尘荷电、收尘的过程。由于该进口流线型导流抑尘装置布置于第一电场内部，粉尘浓度较高且具有气流改向作用，其结构形式选取弧形梳齿板。根据入口粉尘浓度、一电场收尘效率、飞灰特性以及前端前置导流抑尘装置的形状统一确认该弧形梳齿板梳齿大小、间隔和梳齿数量，并根据第一电场柱距、电场有效长度等基础参数计算确认弧形梳齿板长度（如图4所示）。

2.5 中部流线型导流抑尘装置（一）

电场风速作用下的气流和部分紊流气流到达第一电场末端时，由于原设计未采用导流、阻流措施，因此粉尘将在电场风速作用下进入第二电场，并在后续的电场中重复上述进程。鉴于此，在除尘器第一电场尾部、灰斗面顶部位置设置中部流线型导流抑尘装置（一），其目的也是将气流进行强制改向，一方面最大限度阻止气流进入下级电场烟气走廊，并抑制振打落灰造成的二次扬尘；另一方面使改向的气流最大限度地进入除尘器电场内部，在后级电场实现粉尘荷电、收尘。该中部流线型导流抑尘装置（一）同样布置于第一电场内部，粉尘浓度较高且具有气流改向作用，其结构形式选取弧形梳齿板。根据入口粉尘浓度、一电场收尘效率、飞灰特性统一确认该弧形梳齿板梳齿大小、间隔和梳齿数量，并根据第一电场柱距、电场有效长度等基础参数计算确认弧形梳齿板长度（如图4所示）。

2.6 中部流线型导流抑尘装置（二）

由于第一电场收尘效率为50%以上，当粉尘通过第一电场后，其浓度已经降低，通常为10g/Nm3以下。此时粉尘比第一电场收集的粉尘颗粒更细。当由第一电场流经的气流到达第二电场后，携带的粉尘量相对较少，此时在第二电场前设置中部流线型导流抑尘装置（二）。其作用与上述导流抑尘装置基本一致，但粉尘量较少且更细，结构形式选取开孔方式为长孔的弧形孔板。根据前述导流格栅及入口粉尘浓度等参数确定该弧形孔板中孔的大小、；开孔率等。一般情况下，长孔长度为60mm～100mm，宽度为40mm～50mm，开孔率为30%～55%。弧形孔板长度根据电场柱距、电场有效长度等基础参数确定（如图5所示）。

2.7 中部流线型导流抑尘装置（三）

气流到达第二电场末端时，常规除尘器在此位置未设置其他导流手段，粉尘将在电场风速的作用下进入第三电场且同样会被烟气走廊带入后级电场，影响收尘效率。因此在此位置设置中部流线型导流抑尘装置（三），作用与前述导流抑尘装置基本一致。但该装置处于第二电场尾部，粉尘浓度比上述导流抑尘装置更低，结构形式可选取长孔式弧形孔板，也可以为圆孔式弧形孔板，具体选取方式需要根据上述导流抑尘装置形式、入口粉尘浓度而定，并通过计算选取长（圆）孔的大小、开孔率等参数。当选用长孔式孔板时，长孔长度为60mm～90mm，宽度为40mm～50mm，开孔率为30%～55%；当选用圆孔时，其孔径为40mm～50mm，开孔率为30%～55%，孔板长度根据电场柱距和有效长等基础参数计算确定（如图5、图6所示）。

2.8 中部流线型导流抑尘装置（四）～（六）

粉尘通过第一、二电场后，其浓度已经非常低，常规在1g/Nm3以下。此时粉尘属细微粉尘的范畴，除尘器收集的粉尘量较少，本文在后级电场前设置中部流线型导流抑尘装置（四）、（六），在后级电场尾部设置中部流线型导流抑尘装置（五）。作用与上述导流抑尘装置基本一致，结构形式为圆孔式弧形孔板，孔板开孔率、孔的大小等参数根据上述导流抑尘装置形式、入口粉尘浓度等确定。一般情况下，圆孔孔径为30mm～50mm，开孔率为30%～50%。孔板长度根据电场柱距和电场有效宽度等基础参数确定（如图6所示）。

2.9 出口导流抑尘装置

除尘器末电场是出口排放把关的重要一环，少量粉尘逃逸都会造成出口排放超标，为此在出口下端板位置设置出口导流抑尘装置。其目的是将流经此处的无序气流调整为有序气流，并在前级导流抑尘装置的配合下，将此处的烟气流速降至与电场内部基本一致，甚至更低。流经的粉尘能够在电场力的作用下被捕集，同时能够防止气流进入灰斗内部，对灰斗内存灰进行二次扰动，造成二次扬尘。由于烟气难以进入灰斗内部，振打落灰后粉尘不会被气流带起，因此能够起到抑尘作用。该出口导流抑尘装置采用圆孔式弧形孔板，孔板开孔率、圆孔大小等参数根据上述导流抑尘装置形式等确定。一般情况下，圆孔孔径为30mm～50mm，开孔率为30%～45%。孔板长度根据电场柱距和电场有效宽度等基础参数确定（如图6所示）。

3 结语

本文在分布板底部设置前置导流抑尘装置，不仅具有缓解烟气走廊的作用，还可以使上部的分布板气流更均匀。在除尘器内部设置导流抑尘装置，可以最大限度地使气流不进入灰斗内部，防止灰斗二次扬尘，并可使气流进入除尘器电场内部，其携带的粉尘进入电场，实现荷电、收尘。同时也能保证振打落灰不被气流裹挟，避免落灰造成的二次扬尘，并提高除尘效率。

参考文献

[1]刘学军，胡汉芳，鹂建国，等.2019年电除尘行业发展评述及展望[J].中国环保产业，2020（2）：12-18.

[2]郦建国，郦祝海，何毓忠，等.低低温电除尘技术的研究及应用[J].中国环保产业，2014（3）：28-34.

[3]林航英，郭刚，章健.一种凝并式多孔气流分布板装置研究[J].中国环保产业，2020（11）：46-49.