燃煤電廠低排放要求日益嚴(yán)格，部分重點(diǎn)地區(qū)及電廠提出FGD出口粉塵濃度<5mg/Nm³甚至更低的排放限值。為滿足此要求，一方面需要提高吸收塔對(duì)粉塵的脫除效率，另一方面需要減少FGD出口霧滴的攜帶量。脫硫除霧器是影響FGD出口霧滴攜帶量的關(guān)鍵設(shè)備，該設(shè)備性能對(duì)粉塵排放濃度的量化有明顯的影響。

除霧器出口霧滴含量研究

在FGD中，脫硫后的煙氣中都帶有細(xì)小的液滴。這些液滴中包含著固形物或可溶物，他們主要是吸收SO₂后的生成物、過剩的脫硫劑以及未被捕集的粉塵，如果不除去這些液滴，這些液滴會(huì)沉積，堵塞，結(jié)垢，將會(huì)產(chǎn)生一系列的問題。例如會(huì)造成二次污染、石膏雨、后續(xù)設(shè)備的振動(dòng)和腐蝕，或者是減少設(shè)備的使用效果和使用壽命。工程中常采用除霧器對(duì)脫硫后的煙氣進(jìn)行汽水分離。

以往工程中，除霧器出口霧滴含量保證值一般為75mg/Nm?。國(guó)內(nèi)業(yè)界一直認(rèn)為除霧器出口霧滴含固量等同于吸收塔內(nèi)石膏漿液含固量，通常為20%。

根據(jù)石膏漿液顆粒成分分析，26.5微米以下直徑的顆粒占總粒徑的重量比小于37.57%。

　　表1 石膏漿液顆粒成分分析表

而除霧器存在極限粒徑的參數(shù)，一般平板式極限粒徑為28~32μm左右，屋脊式極限粒徑為22~24μm左右，超過極限粒徑的液滴全部被除霧器捕獲，不能通過除霧器。石膏顆粒理論上在漿液中應(yīng)該是均勻分布的，通過除霧器的小液滴中只能含有更小直徑的石膏顆粒，而通過上述數(shù)據(jù)分析，小顆粒直徑的石膏顆粒占比不超過37.35%，因此針對(duì)20%含固量的吸收塔石膏漿液，通過除霧器的液滴含固量理論約20%X37.35%=7.5%。如果吸收塔內(nèi)石膏漿液的濃度和顆粒分布發(fā)生變化，除霧器出口液滴含固量相應(yīng)變化。該結(jié)論與日本日立三菱公司結(jié)論相近。

根據(jù)霧滴含固量分析，即75mg/Nm?霧滴約含粉塵約6mg/Nm?，而且很多項(xiàng)目除霧器出口實(shí)際霧滴含量甚至超過75mg/Nm?。由于吸收塔本身除塵效率有限，在這種除霧器出口霧滴情況下要保證火電廠粉塵排放20mg/Nm?甚至5mg/Nm?的要求是非常困難的，因此必須提高除霧器除霧效率。

除霧器出口霧滴含量的影響因素

決定霧滴出口含量的除霧器性能參數(shù)重要的是：攜帶速度、極限分離粒徑和除霧器的分級(jí)分離效率。

（1）攜帶速度。除霧器的捕集效率隨氣流速度的增加而增加，這是由于流速高，作用于液滴上的慣性力大，有利于氣液的分離，但是流速的增加將造成系統(tǒng)阻力增加，使得能耗增加。并且實(shí)驗(yàn)證明，流速增加到一定的程度，除霧效率不升反而急劇下降，分離后的霧滴將被氣體再次攜帶。這就是臨界氣體速度。這是除霧器選型和設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。平板式除霧器臨界速度一般為5.2m/s左右，屋脊式除霧器臨界速度一般為7.2m/s左右，煙道式除霧器臨界速度一般為9m/s左右。對(duì)應(yīng)的空塔或空煙道速度一般分別為3.8m/s、4.5m/s和5m/s左右。

（2）極限分離粒徑。極限分離粒徑就是所有大于此霧滴粒徑的液滴將被100%地從氣體中分離。窄的葉片間距和長(zhǎng)的通道長(zhǎng)度能獲得更小的極限分離粒徑，但同時(shí)帶來積垢和阻塞的問題。平板式除霧器極限粒徑為28~32μm左右，屋脊式除霧器極限粒徑為22~24μm左右，煙道式除霧器極限粒徑約為15μm左右。

（3）除霧器的分級(jí)分離效率。每一級(jí)除霧器除了能夠100%分離大于極限霧滴的顆粒，還可以分離那些比極限粒徑小的顆粒，這部分分離效率即為分級(jí)分離效率。下圖體現(xiàn)了同種工況下同種型號(hào)除霧器不同級(jí)數(shù)的分級(jí)分離效率：

　　圖1 除霧器分級(jí)分離效率圖

 圖中四根曲線自下而上分別對(duì)應(yīng)的是單級(jí)除霧器、兩級(jí)除霧器、三級(jí)除霧器、四級(jí)除霧器針對(duì)不同直徑液滴不同的分級(jí)分離效率曲線。

圖中顯示72%的10μm的液滴能被3級(jí)除霧器分離，而同樣的單級(jí)除霧器只能分離35%。除霧器本身的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了同種工況下的極限分離粒徑，所以盡管上圖中不同級(jí)數(shù)除霧器的極限分離粒徑都是相同的20μm，但實(shí)際除霧器后的霧滴含量性能值卻會(huì)有明顯的不同。這就是因?yàn)榉旨?jí)分離效率的區(qū)別。

常規(guī)的三級(jí)屋脊式除霧器第一級(jí)為粗除霧器，承擔(dān)了90%的霧滴分離任務(wù)，后兩級(jí)為精除霧器，結(jié)構(gòu)形式相同，在保證極限分離粒徑的同時(shí)提高分級(jí)分離效率。

但直徑小于15微米的液滴占所有液滴體積百分比是很小的（見下表例子），因此過多增加除霧器級(jí)數(shù)是不經(jīng)濟(jì)的，一般采用三級(jí)除霧器。制作精良的高效三級(jí)屋脊除霧器能保證除霧器出口霧滴含量小于20mg/Nm?。按7.5%含固量計(jì)算，霧滴對(duì)粉塵的貢獻(xiàn)為1.5 mg/Nm?，可見采用高效除霧器對(duì)粉塵排放的達(dá)標(biāo)具有重要的意義。

　　表2 除霧器入口霧滴分布表

除霧器出口霧滴測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)比較

歐美除霧器出口液滴通常采用VDI3679撞擊法測(cè)量，而我國(guó)和日本則采用收集稱重法測(cè)量。由于測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的不同，容易造成對(duì)性能保證值理解的偏差，現(xiàn)對(duì)兩種測(cè)量方法對(duì)比如下：

由于收集法測(cè)量范圍比撞擊法更廣，包含了3微米至15微米的液滴，根據(jù)上面部分粒徑分布與分級(jí)效率的研究，推斷收集法測(cè)量值比撞擊法測(cè)量值高10~20mg/Nm?左右。本文霧滴含量均折算為收集稱重法取值。

除霧器出口霧滴含量影響粉塵排放達(dá)標(biāo)值，通過對(duì)石膏顆粒粒徑的分析，得出除霧器出口霧滴含固量約7.5%的結(jié)論。并對(duì)除霧器出口霧滴含量的影響因素進(jìn)行分析，得出采用高效三級(jí)屋脊式除霧器能保證除霧器出口霧滴含量小于20 mg/Nm?，對(duì)粉塵的貢獻(xiàn)約1.5 mg/Nm?，對(duì)粉塵排放的達(dá)標(biāo)具有重要的意義。針對(duì)國(guó)內(nèi)外霧滴測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)存在差異易引起誤解的問題，對(duì)兩種測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比，得出二者的差值約為10~20mg/Nm?左右的結(jié)論。（上述結(jié)論對(duì)脫硫行業(yè)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)起到重要的指導(dǎo)和借鑒作用。并已在實(shí)際工程項(xiàng)目中得到推廣。）

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