文丘里除尘器烟气带水的计算分析.docx

文丘里除尘器烟气带水的计算分析
CalculationAnalysisofGasWater-ratioforVenturiPrecipitator
胡满银赵毅刘忠
文摘通过建立文丘里除尘器运行时的热量平衡和物质平衡方程，推导出工况下的烟气带水量的计算公式，得出烟气带水量随各参数变化的规律，为文丘里除尘器的设计及安全经济运行提供科学的计算依据。关键词文丘里除尘器烟气带水计算分析
火电厂中的文丘里除尘器在设计工况下都有较高的除尘效率，而且对其进行改造还可以进行湿法烟气脱硫。因此，目前文丘里除尘器在火电厂中仍被广泛使用。但是，这种除尘器都不同程度地存在烟气带水现象，造成除尘器出口烟道、吸风机进气烟箱湿灰堆积，引起烟道阻力急剧增加，甚至限制锅炉出力；吸风机叶片粘灰，引起风机震动、腐蚀，甚至“飞车”；影响排烟扩散，厂区周围降落灰水团的现象严重，污染环境。有些电厂的文丘里除尘器烟气带水严重，已构成对安全生产的重大威胁。准确掌握文丘里除尘器烟气带水量是解决烟气带水问题的重要依据。目前有两种测量烟气带水量的方法，即重量法和冷凝法。在实际应用中，这两种方法都需要等速采样，仪器笨重，可操作性差，工作量大，易受现场条件限制，测量误差大。本文从物质平衡和热量平衡原理出发，建立相应的数学模型，推导出烟气带水量的计算公式，通过编程运算，得到实际工况下的烟气带水量。也可以根据带水量随参数的变化规律，绘制曲线图，根据实际测取的相关参数计算或直接查图得到该工况下的烟气带水量，这不仅大大减小了工作量，而且减小了误差。因此本文可为解决文丘里除尘器烟气带水问题提供科学的依据。
1文丘里除尘器工况下质量、热量平衡分析
文丘里除尘器工况下的物质平衡如图1所示。在这个系统中存在如下物质平衡：
Q1＋ΔQ＝Q2(1)
G1＋G2＝ΔG1＋ΔG2＋G3(2)
式中Q1--文丘里除尘器入口烟气量，Nm3／h；Q2--文丘里除尘器出口烟气量，Nm3／h；ΔQ--文丘里除尘器漏风量，Nm3／h；G1--文丘里耗水量，kg／h；G2--捕滴器耗水量，kg／h；ΔG1--烟气带水量，kg／h；ΔG2--蒸发水量，kg／h；G3--文丘里除尘器的灰水量，kg／h。此外，图1所示系统中存在如下热量平衡：
图1文丘里除尘器质量平衡分析图
(3)
式中Tg1--文丘里除尘器入口烟温，℃；Tg2--文丘里除尘器出口烟温，℃；Tg3--漏风温度，℃；Tl1--除尘用水温度，℃；Tl2--烟气带水温度，℃；Tl3--灰水温度，℃；ΔT--除尘器散热估温，℃；C--烟气比热，1.36kJ／(Nm3.℃)；ql--水的气化潜热，ql＝595×4.1868×103J／kg；Cl--水的比热，Cl＝4.1868×103J／(kg.K)；Cl′--水蒸气的比热，Cl′＝0.47×4.1868×103J／(kg.K)。
2烟气带水量的计算公式
假设文丘里除尘器的漏风率为Δα，则有
Q2＝(1＋Δα)Q1(4)
ΔQ＝ΔαQ1(5)
由式(2)可得：
G3＝(G1＋G2)－ΔG1－ΔG2(6)
把式(4)、(5)、(6)代入式(3)，整理得：
(7)
即
(8)
式中ΔG--文丘里除尘器单位烟气带水量，ΔG＝ΔG1／Q1，kg／Nm3；Lw--文丘里单位耗水量，Lw＝G1／Q1，kg／Nm3；Lf--捕滴器单位耗水量，Lf＝G2／Q1，kg／Nm3；ΔG2′--文丘里除尘器单位蒸发水量，ΔG2′＝ΔG2／Q1，kg／Nm3；ΔG2＝ΔGw＋ΔGf其中ΔGw--文丘里管蒸发水量，kg／h；ΔGf--捕滴器蒸发水量，kg／h。关于ΔGw、ΔGf，西安热工研究所编写的《文丘里湿式除尘器的研究及设计原则》一书中，在没有考虑散热损失和漏风的影响情况下，推荐的计算公式为：
(9)
(10)
式中ΔTw--烟气在文丘里管中的烟温降，ΔTw＝64＋89(Lw－0.12)，℃；ΔTf--烟气在捕滴器中的烟温降，当Lf＝0.10～0.12kg／Nm3时，ΔTf＝3℃，当Lf＝0.13～0.18kg／Nm3时，ΔTf＝4℃；ΔTl1--文丘里管出口灰水温度与除尘用水的温度差，℃；ΔTl2--捕滴器中灰水温度与除尘用水的温度差，℃；Qh--捕滴器入口烟气量，Nm3／h。其中ΔTl1、ΔTl2可根据西安热工研究所编写的《文丘里湿式除尘器的研究及设计原则》一书中的L-ΔT图中查得。如果考虑散热损失和漏风的影响，就必须对其进行修正：
ΔG2＝(ΔGw+ΔGf)(1－1.5Δα)(1－0.01ΔT)(11)
式(8)中
Tg2＝Tg1－ΔTw－ΔTf(12)
Tl2＝Tg2－ΔTl(13)
Tl3＝Tl1＋ΔTl2(14)
其中ΔTl--除尘器出口烟气带水温度与烟气温度的差值(估值)，一般取3～5℃。
3计算结果及分析
采用前面推导出来的烟气带