一種高溫高濕廢氣的除塵方法及其在卷煙廠的應用

萬可可　卓宇軒　袁儒正　吳東江　杜超陽

【摘 要】卷煙廠對高溫高濕廢氣進行處理時，廢氣在輸送過程中，發生冷凝現象，粉塵黏附沉積在管道中，易造成管道堵塞問題。為解決此問題，運用噴淋冷卻加節流式氣液交換器相結合的就地除塵方法對原除塵系統進行改造，除塵效率達到99%，系統運行穩定，有效解決了管道堵塞問題，為高溫高濕廢氣的除塵提供了一種有效方法。

【關鍵詞】高溫高濕廢氣；除塵；卷煙廠；節流式氣液交換器

0 引言

近年來隨著環保要求的不斷提高，對工礦企業粉塵排放的限制越來越嚴格。工業生產過程中許多環節需排放高溫高濕的含塵廢氣，由于廢氣溫度高、濕度大的特性，對除塵設備材料、保溫工藝、清灰方式等要求較高，一旦除塵設備或系統設計不當，就會出現設備損壞、系統癱瘓的問題。近年來針對高溫廢氣除塵的研究較多，主要集中在高溫過濾介質的研制方面，包括金屬或陶瓷過濾材料、耐高溫的過濾布袋的研制等。這些方法可以應對高溫對材料的要求，但對于高濕廢氣卻有著先天的弱點，即容易造成濾料結塊[1]，過濾孔隙堵塞，造成清灰困難，最終導致除塵系統癱瘓的問題。針對這種情況一般采用加強保溫等方法，但實際效果一般。適用高溫高濕廢氣的處理的除塵方式目前有旋風除塵、電除塵、濕法除塵等，旋風除塵由于除塵效率較低，一般用作第一級除塵；電除塵以及濕式電除塵具有較高的除塵效率，是目前電廠等較大處理風量場合的主要選擇；但其設備占地面積較大、投資較高，在小風量，空間、投資有限的情況下，并不適用；近年來濕法除塵有了較大的發展，特別是高效濕式除塵器的研究發展，使得濕法除塵占地小、投資低、效率高等優點更加突出。本文正是基于一種高效的濕法除塵，研究其在高溫高濕廢氣除塵領域的應用。

卷煙廠在制絲加工生產過程中，會產生大量高溫高濕的含塵廢氣。卷煙廠一般采用集中處理的模式，即各產塵點廢氣通過管道輸送匯集到除塵排潮間統一處理排放；廢氣需長距離輸送，為了減少冷凝除塵器和管道需要做保溫處理。即便如此，大部分煙廠的管道都會出現灰塵黏附在管道內壁，造成不同程度的管道堵塞現象，長期運行會造成能耗的增大，設備故障，甚至存在火災等安全隱患。某卷煙廠制絲車間氣流烘絲機排出含塵廢氣，風量約1500m3/h，溫度約120℃，相對濕度100%，每天生產一個班次6小時；廢氣通過管道輸送約100米至排潮間處理，除塵器選用旋風除塵器，處理后廢氣排入排潮井內；正常生產過程中旋風除塵器卸料器無粉塵卸出，生產一段時間檢測到管道阻力增大，拆卸管道發現，大量粉塵由于冷凝，黏附沉積在管道內，經加強管道保溫后效果不明顯。為了保證正常生產，必須每月拆卸管道，清理積灰。為徹底解決問題，需對系統進行了改造。

1 方案與原理

1.1 改造方案

在原有管道系統基礎上，拆除旋風除塵器，在氣流烘絲機廢氣排出點附近就近配置一臺節流式氣液交換器，利用原有風機，處理后的廢氣通過原有管道排入排潮井。如圖1所示，系統由噴淋冷凝段、節流式氣液交換器、廢水過濾污泥處理段、風機幾個部分組成。

圖1 工藝流程圖

1.2 噴淋冷凝段

含塵氣流首先進入噴淋冷凝段，由高壓噴頭噴霧對廢氣進行冷卻；氣體溫度降低，形成過飽和環境，水蒸汽發生相變在微細顆粒物表面凝結[2]，不斷長大形成液滴；部分粘附于壁面上被水流除去，其余隨氣流進入除塵器中被除去。噴淋冷凝不僅可以通過碰撞機理直接去除粒徑較大粉塵，還可以通過相變冷凝作用增大微細顆粒物的粒徑，提高微細粉塵去除率。

1.3 節流式氣液交換器

節流式氣液交換器是一種基于兩相對流節流交換原理[3]研制的新型高效濕式除塵器。它以水為除塵介質，含塵氣體在通過節流板與液面形成的節流區域時，速度急劇升高，氣流劇烈沖擊液面，形成水幕；在此過程中氣液間發生強烈碰撞、凝聚作用，完成兩相間熱質交換。節流式氣液交換器具有除塵效率高、占地面積小、結構簡潔易維護等特點。

1.4 廢水過濾污泥脫水段

除塵廢水進入螺旋壓濾機，進行廢水過濾及污泥脫水過程，處理后的廢水不含有較大固體顆粒，可直接排入排污管道，進入廠區的污水處理系統進行后續處理。污泥脫水后，出料含水率小于60%[4]，作為固體廢棄物進行后續無害化處理。

2 運行參數及效果

2.1 運行參數檢測

系統設計處理能力為1500m3/h，設備正常開啟，運行穩定后，除塵動力風機頻率設定為46Hz，風量滿足氣流烘絲機生產要求。使用風速儀測量管道風速，計算得實際風量為1350m3/h。在進、排管道測量口分別安裝溫度儀，測量進風和排風溫度；在節流式氣液交換器進出口之間安裝壓差計，測量節流式氣液交換器單機壓力損失；在總進水管路裝有電磁流量計，讀取瞬時流量值。在一個生產班次，設備運行6小時，每隔1小時采集一次數據，如表1所示。

由檢測數據可知，除塵器單機壓損約為1800Pa，耗水量約為1.5m3/h，廢氣溫度降低約40℃，系統運行穩定。

2.2 除塵效率

使用煙氣粉塵采樣儀檢測進、出風粉塵（總塵）濃度，數據見表2。

3 結論

（1）通過對原系統進行改造，運用噴淋冷卻加節流式氣液交換器相結合的就地除塵方法處理高溫高濕廢氣，除塵效率達到99%，高效地去除了廢氣中的粉塵，避免了廢氣輸送過程中粉塵沉積黏附在管道中，解決了管道堵塞的問題。

（2）煙草塵是一種潤濕性較好的粉塵，在其他工業場合處理類似性質粉塵時可進行實驗推廣，為高溫高濕尾氣除塵提供了一種有效方法。

【參考文獻】

[1]陳杰瑢，等.環境工程技術手冊[M]北京：科學出版社，2008：732-733.

[2]熊英瑩，譚厚章.濕式毛細相變凝聚技術對微細顆粒物的脫出機理研究[J].潔凈煤技術，2015，21（2）：21-22.

[3]卓衛民.一種氣液交換裝置及氣液交換方法.中國專利CN102631817A，2012-08-15.

[4]武浩，等.一種新型螺旋污泥脫水機的設計及其應用前景[J].科技情報開發與經濟，2011，21（25）：220.