沸腾燃烧方式能够较好地利用劣质褐煤。但是，由于这种锅炉的特殊燃烧
方式，带来诸多环境问题，如治理技术难度大、运行不稳定和管理困难等一
系列问题。主要表现有：一是粉尘污染问题相当严重，一般排放烟尘浓度在
50000-70000mg/M3，经一级分离处理难以达到国家排放标准200mg/M3
以下；二是烟气温度高；三是对管道和引风机磨损严重；四是需要配套褐煤
粉碎装置等等。经过多年实践研究，笔者尝试并排除了单一除尘模式。采用
并推广了适宜沸腾炉除尘和便于运营管理的组合式除尘系统。该系统的设计
指标具有稳定地达到国家或地方排放标准，占地面积较少、抗冲击能力较强
、便于操作管理、减少二次污染、资源循环利用等方面的优良性能。
一、旋风除尘器的选择
由于城市空间有限和粉尘二次污染问题，首先排除了重力沉降室和惯性
除尘器。选择了结构简单，本身无运动部件和特殊的附属设备，占地面积小
，制造、安装投资较少，操作、维护简便，压力损失较少，动力消耗不大，
运转、维护费用较低。性能稳定，不受粉尘深度和烟气温度限制。根据含尘
浓度、粒度分布、密度等烟气特征和除尘效果要求、允许的阻力和制造条件
因素，合理地选择旋风除尘器的型式。烟气流量的变化与旋风除尘器适宜的
烟气流速相适应，以期取得良好的除尘效果。除尘器根据允许压力降确定进
口气流速度，根据允许的压降计算进口气速，由下式可得
γ：入口速度，m/s；
△P：除尘器压力损失，kpa；
δ：局部阻力系数；
ρ：气体密度，kg/m3。
确定旋风除尘器的进口截面A，入口宽度b和高度h。根据处理气量由下
式决定进口截面积A。
A：旋风除尘器的进口截面积，m2；
Q：旋风除尘器处理风量
γ：入口速度，m/s。
确定旋风除尘器各部分几何尺寸应遵循的几项原则：
1、为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插入深度；
2、为避免过高的压力损失，b≤（D-d）/2；
3、为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3 D；
4、为利于粉尘易于滑动，锥角=7°～8°，其中H为圆柱体高，L为锥体高
；
5、为获得zui大的除尘效率，d/D≈0.4～0.5，（H+L）/d≈8～10；s/d
≈1。
二、冲击水浴式除尘器结构及工作原理
冲击水浴除尘器由于它没有喷嘴，也没有很窄的缝隙。因此，不容易发
生堵塞。主要结构由喷头、本体、水池、挡水板、进气管、排气管、进水管
和溢流管等部分组成。圆形冲击式水浴除尘器一般按下式确定筒体及喷头尺
寸
D简：水洗除尘器筒体直径，m；
γ简：水洗除尘器截面风速，1～2m/s；
d简：喷头直径，m；
γ简：喷头冲击速度，10～15m/是；
Q简：处理含尘空气量m3/h。
当含尘气体以一定的速度经本体*喷头冲击于洗涤液上，较大尘粒由
于惯性作用落入液中，而较细的尘粒则随着气体以18～35 m/ s的速度通过
“S”形叶片通道，高速气体在通道处通过时，强烈地冲击着液体，形成大量
的水花，使气液充分接触，尘粒就被液滴所捕获。净化后的气体通过气液分
离室和挡水板，去除水滴后排出。被捕获的尘粒随循环水排至沉降室。机组
内的水位由水位自动控制装置、溢流箱、循环泵等构成。从而保证除尘器的
水位恒定，喷嘴没水深度一般维持在10～20mm.如果喷头气流速度过大、没
水深度过高，除尘器阻力相应增大，除尘效率会小幅提高。
三、冲击式水浴除尘器技术性能与影响因素
1、阻力、除尘效率与处理风量的关系。当溢流堰高出“S”形叶片上沿
50mm时，设备阻力随风量增加而增长。2、气体入口含尘浓度与除尘效率的
关系。沸腾炉满负荷热态监测结果表明，除尘效率与入口浓度呈正比，虽然
出口含尘浓度也随之而略有升高，但仍远好于一般干式除尘器净化后的排放
浓度。这类除尘装置对净化高浓度含尘气体有突出的优点。3、除尘效率与水
位的关系。除尘器的水位对除尘效率、阻力都有很大影响。水位高，除尘效
率就提高，但阻力也相应增加。水位低，阻力也低，但除尘效率也随之而降
低。实践以溢流堰高出叶片下沿50mm为益。4、供水及水位自动控制。为保
持水位稳定，机组设新鲜水和循环水两两套供水管路。循环水为基本供水单
元，新鲜水为应急供水单元，两套供水分别由自动调节机组内的电极和继电
器控制启闭。水面波动控制在3～10mm的范围内。如发生事故性的高、低水
位时，自动发出红灯及响声报警。在事故水位过低时，风机会自动停转，避
免机组内部积灰堵塞。
四、沸腾锅炉组合式除尘系统设计
（一）除尘系统。由于沸腾锅炉排放粉尘浓度特别大，仅用旋风除尘器
或冲击水浴除尘器都难以达到国家或地方排放标准。即使单机净化效率达到
98%或99%，也达不到国家排放标准。因此，我们采取两级串联除尘方式：
初级选择低阻低效的旋风除尘器，利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将
粉尘从气流中分离出来。主要解决粒径大于20μm的粉尘；再串接一台高阻
高效的冲击式水浴除尘器，去除大量的较小颗粒。除尘系统如下图所示
（二）粉尘、污水二次污染的综合防治。经旋风除尘器分离出来的粉尘
与冲击水浴除尘器分离出来的粉尘统一汇入沉降池中，防止旋风除尘器干灰
二次污染（如上图所示）。经过沉降的粉煤灰，送加汽混凝土厂加工成建筑
用砌块，制成可代替红砖的轻质建筑材料。沉降池不向外环境排放废水，灰
水经沉淀澄清后返回除尘器循环使用，流失的水分需自动地向除尘器补充新
鲜水。
（三）运行过程中解决的几个问题。1、为防止除尘器磨损，采用耐磨材
质制成易损件部件，取得满意效果；2、冲击式水浴除尘器运行过程中，水质
PH值为弱酸性。由于，锅炉在高温燃烧过程中产生SO2、CO2、NOx酸性气
体。烟气中CO2遇水生成不稳定的碳酸（CO2+H2O→←H2CO3）；SO2遇
水发生化学反应生成亚硫酸（SO2+H2O=H2SO3）、NOx遇水生成亚硝酸
（NOx+H2O=HNO）。这此化学物质会使水溶液呈酸性，对金属器件具有
腐蚀性。解决金属防腐问题，采用防腐耐高温的新型材料，如902-A3二甲苯
不饱和聚脂做为液相中机器元件的防腐材料。3、添加表面活性剂来增加炭黑
和微小颗粒的亲水性能，增加气液分离效果。经过试验，添加万分之一即可
取得满意效果。
五、结论
沸腾燃烧锅炉除尘系统在额定工况下实地监测结果显示，锅炉出口排放
颗粒物浓度、林格曼黑度均能稳定地达到国家或地方规定的排放标准。经过
连续几年运行，该系统具有安全可靠，除尘效果稳定，操作便捷，消除了二
次污染，对改善周围环境直到良好效果。同时对降解二氧化硫、氮氧化物等
有害气体的排放也起到一定净化作用。
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