冶金除尘工艺（五）湿法除尘

冶金除尘工艺（五）湿法除尘

 

钢铁企业常见的除尘工艺包括布袋除尘、滤筒除尘、塑烧板除尘、重力除尘、湿法除尘、静电除尘、湿电除尘、多管除尘等。

本文主要介绍湿法除尘。

 

 

1、工作原理

湿法除尘是通过惯性碰撞、截留、扩散、凝聚等作用使含尘气体与液体充分接触，让尘粒被液体捕获并从气体中分离出来达到除尘目的，湿式除尘的关键是使液相与气相密切接触从而使粉尘从气相转移到液相。

尘粒从气相转移到液相可通过液滴、液膜、气泡三种接触介质实现。

1）液滴：通过机械装置或气流把液体雾化成小液滴，液体成分散相，含尘气体呈连续相，两者之间存在相对速度，利用惯性碰撞等作用实现液滴对颗粒物的捕集。

 

2）液膜：把液体喷淋在填料介质表面形成水膜，液相和气相均为连续相，气体中的粉尘由水膜进入水体被带走。

 

3）气泡：气体穿过液体层产生气泡，气体为分散相，液体为连续相，颗粒在气泡中依靠惯性、重力和扩散作用沉降进入液体。

 

2、设计参数

1）处理风量：一般指进入湿法除尘器内部的含尘烟气工况流量，用Q表示，单位：m³/h。

2）烟气流速：该参数的选择直接关系到除尘器的除尘效率及阻损，随着超低排放政策要求的提高，目前新建湿法除尘器中烟气流速一般设计的V≤3m/s。

3）本体漏风率：是评价除尘设备结构严密性的重要指标，一般通过风量平衡法或碳平衡阀进行测定，一般要求≤2%。

4）本体阻力：表征系统能耗大小的技术指标，不同工况对本体阻力的要求不同。

5）耐压等级：与选用的引风机风压匹配。

6）除尘效率：指除尘设备从含尘气体中去除粉尘的能力，一般用含尘气流通过除尘设备时所收集的粉尘含量占进入除尘设备粉尘总量的百分比表示，目前新建的高效湿法除尘器除尘效率η≥99.5%。

 

3、系统组成

湿法除尘系统一般包括除尘器壳体、喷淋装置、除雾装置、循环水系统、水处理系统、电控系统、动力系统等组成。

1）除尘器壳体：除尘器壳体作为除尘器的基础框架用于安装和固定除尘器内部的所有部件，根据工况不同一般将壳体设计呈圆柱形或方形，其中圆柱形壳体结构相比较而言更耐压，适用于系统负压较高的场合如转炉一次湿法除尘等。

 

2）喷淋装置：一般包括喷嘴、喷枪、管道、阀门等，用于向除尘器内部喷淋水雾增加液体与含尘烟气的接触面积提高捕集效率。

常见的喷淋装置结构有以下几种：

A.纯喷淋结构：用雾化喷嘴将液体雾化成细小颗粒，并使喷出的液滴与烟气充分接触达到液滴捕集粉尘的目的，压降一般为750-1500Pa。

 

B.水浴结构：含尘气体高速冲入洗涤液中转折一定角度后冲出液面，在此过程中激起水花、水雾使含尘气体得到净化，压降一般为1-5kpa。

 

C.填料结构：作为一种新型喷淋吸收设备已在废气净化中得到广泛应用。他的特点是：气速高，处理能力大，气液分布比较均匀，不易被固体及黏性物料堵塞。由于塔内小球的无规则运动，表面经常碰撞、冲洗，在一定空塔气速下，会产生自身清净作用。在栅板上放置一定量的轻质球形填料，在上升高速气流的冲力、液体的浮力和自身重力等各种力的相互作用下，球形填料悬浮起来形成湍动旋转和相互碰撞，引起气、液的密切接触，有效地进行传质、传热和除尘作用。

 

D.文丘里结构：气流经过收缩管进入喉管时，气体压力转变为动能，气体流速最大可达180m/s，同时喷嘴喷出的水被高速气流雾化，雾化后的水滴表面形成较大的表面积增大粉尘与水滴的碰撞捕集效率，混合气到达扩散段后气流速度减小，凝聚作用变强有利于吸附较细的粉尘形成含尘液滴。

 

3）除雾装置:

用来去除被烟气携带的湿法喷淋液滴，防止排放口落雨。

A.旋流除雾器：气体携带液滴或颗粒以一定速度切向进入除雾器的筒体，通过设计好的旋流通道（如螺旋叶片或切向入口）形成高速旋转气流。旋转过程中，气体与液滴因密度差异产生离心力，适用于高流速大液滴除雾。

 

B.折流板除雾器：气体携带液滴通过折流板的弯曲通道（通常为Z形、V形或波浪形路径）时，因气流方向多次改变，液滴因惯性无法跟随气流转向，直接撞击挡板表面，被捕集的液滴在挡板表面聚结成液膜后，受重力作用向下流动至集液槽排出，净化后的气体从出口流出，对大液滴除雾效率高，但是易堵塞需定期冲洗。

 

 

C.丝网除雾器：丝网除雾器的除雾机理主要有惯性碰撞、直接拦截和布郎扩散三种。应用范围广泛、结构简单、体积小、除雾效率高、压降小、安装操作简便、使用寿命长，可有效分离3-100μm的液滴，对粒径5mm以上的液滴分离效率达98-99.8%，压降一般250-500Pa，常见材质有铁丝网、玻璃纤维或塑料纤维制备的复合丝网。

 

 

4）循环水系统:包括循环水池、循环水泵、循环水管路及配套阀门等。其中循环水池一般设计成多级池主要用来存储及沉淀循环水；循环水泵主要用来为水循环提供动力；循环水管路主要作为水循环的通路，阀门则起到控制通路开断的作用。

 

 

5）水处理系统：湿法除尘水一般为循环使用，在循环沉淀的过程中水池中的污泥会越来越多，需要定期对污泥水进行外排置换或压滤处理。外排置换一般是定期用泥浆泵将循环水池中的污泥转移至污水处理系统集中处理；压滤一般是在循环水池附件建设压滤机系统定期对污泥进行压滤处理降低循环水中的悬浮物含量。

6）电控系统

含循环水池液位计、流量计、压力变送器、温度变送器、除尘器压差测量仪表、上位机等，主要用来监测除尘器的工作参数并实现除尘器各电控设备的远程和就地操作。

7）动力系统

包括除尘器配套的风机、电机、变频器等。

 

4、能源介质：

1）电：主要为系统用电设备供电，电压10KV/380V；

2）气：湿法除尘系统一般不需要用气，个别案例会用气来搅拌沉淀池或者部分气动控制阀门用气，压力一般为0.5-0.6MPa；

3）水：主要为系统循环水补水及风机轴承箱冷却用水，其中系统补水对水压和水温一般无要求，用量根据具体工况选择合适的补水量；风机轴承箱冷却用水压力0.2-0.3MPa，水温≤30℃，用量约2-3m³/h。

5、优缺点

1）优点：设备结构简单、除尘效率高（＞95%）、能处理高温/高湿/易燃易爆含尘烟气、系统运行稳定、操作维护简便。

2）缺点：一次投资费用高、水处理系统投资成本高、占地面积大、存在水污染风险、管道需考虑防腐、污泥需定期处理。

 

6、投资费用

一般可按照20万元/万风量估算做参考，上述价格一般含收尘罩、收尘管道、土建基础、除尘器本体、动力系统等全套设备。

7、应用场合

常应用在净化高温/高湿烟气场合，如烧结混料机除尘、烧结梭式布料器除尘、转炉一次除尘（湿法）、钢渣处理除尘等。

 

8、总结

钢铁企业全流程不同生产工序产生的含尘烟气具有不同的粉尘特性，需根据烟气参数如烟气温度、烟气湿度、粉尘性质、粉尘浓度、投资性价比等因素综合考虑选择合适的除尘工艺。