锅炉燃料在燃烧过程中除放出大量热量外,还会产生大量烟气。烟气是气相物质和固相物质的混合体。气相物质主要包括二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、氮气、氧气等。固相物质即为烟尘。由于烟尘的存在,锅炉排烟呈灰色甚至黑色。为了减少和控制锅炉烟尘排放对环境的危害,要正确选择锅炉除尘设备。按除尘器的作用机理,分为四大类型:机械力锅炉除尘设备、电力锅炉除尘设备、过滤锅炉除尘设备和洗涤锅炉除尘设备。
机械力锅炉除尘设备:重力除尘——利用粉尘与气体的比重不同的原理,使扬尘靠本身的重力(重力) 从气体中自然沉降下来的净化设备,通常称为沉降室或降生室。它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备,只能用于粗净化。重力降尘室的工作原理如下图所示:含尘气体从一侧以水平方向的均匀速度V进入沉降室,尘粒以沉降速度V沉下降,运行t时间后,使尘粒沉降于室底。净化后的气体,从另一侧出口排出。惯性除尘——惯性除尘器也叫惰性除尘器。它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同,将粉尘从气体中分离出来。一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物,使气流的方向急剧改变。此时粉尘由于惯性力比气体大得多,尘粒便脱离气流而被分离出来,得到净化的气体在急剧改变方向后排出。
电力式锅炉除尘设备:静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离,气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成,叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成,叫集尘电极。静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标,它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低,尘粒难以保持在集尘电极上,致使其重返气流。比电阻过高,到达集尘电极的尘粒电荷不易放出,在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。静电除尘器的电源由控制箱、升压变压器和整流器组成。电源输出的电压高低对除尘效率也有很大影响。因此,静电除尘器运行电压需保持40一75kV乃至100kV以上。
过滤式锅炉除尘设备:过滤除尘是使含尘气流通过过滤材料而将粉尘分离捕集。采用廉价的砂、砾、焦炭等颗粒物作为滤料的颗粒层除尘器,在高温废气除尘方面引人注目。过滤除尘的除尘效率可高达99%。采用耐高温纤维织物作滤料的袋式除尘器,在工业尾气的除尘方面应用较广。
湿式锅炉除尘设备:湿式除尘器是把水浴和喷淋两种形式合二为一。先是利用高压离心风机的吸力,把含尘气体压到装有一定高度水的水槽中,水浴会把一部分灰尘吸附在水中。经均布分流后,气体从下往上流动,而高压喷头则由上向下喷洒水雾,捕集剩余部分的尘粒。其过滤效率可达85%以上。