[摘要]  锅炉的传统排烟系统由锅炉、除尘器、脱硫器、引风机组成。CTL型脱硫除尘风机将引风、除尘及脱硫三效一体设计，借助风机的作用，形成气、液、固三相之间高速相对运动，达到除尘、脱硫、排烟的目的，并且节能达40～50%。

[关键词]  三效合一

1、前言：

    我国的能源结构以燃煤为主，约占70%，因此，我国的大气环境属典型的煤烟型污染。大气环境治理主要是解决燃煤烟气的污染，燃煤烟气主要是指锅炉中的SO₂和烟尘的排放。

    设计开发低阻高效的脱硫装置，使其设备阻力接近锅炉原有除尘设备的阻力，在提高除尘效率、增加脱硫功能时，尽可能不增加引风机的功率，以减少改造费用。

    依据以上设计原则，研制开发的CTL系列脱硫除尘风机获得了成功，简述如下：

    锅炉的机械通风通常采用鼓风机和引风机配合运行。鼓风机用于克服风道与燃烧设备的阻力，引风机及烟囱则用于克服锅炉本体、烟道及除尘脱硫设备的阻力，也就是说引风机为煤燃烧产生大量烟气的排放提供动力，为达到国家有关的环保标准，烟气的排放要经过换热传输、分离烟气中粉尘及吸收烟气中的SO₂等过程。若想满足各个环节的使用要求，引风机在压力的传导上需要消耗很大的能量，因此本产品将机械通风、除尘及脱硫三效一体设计，并且全部利用引风机自身的动力性能来完成，不需要借助外力，没有了压力的中间传递过程，大幅度的降低了系统的阻力，提高了效率，节省了能源。

2、CTL型脱硫除尘风机：

2.1  CTL型脱硫除尘风机示意图（图1）

图1

2.2  参数设计依据：

 （1）功率的确定：

    由于系统阻力的降低，所需电机的功率也随之下降，只有应用Y6系列时的50-60%。如再安装使用变频装置，使电机保留一定上下调整的余地，更有利于满足不同的工况要求，并达到进一步节能的目的。

 （2）风量的确定：

    按锅炉房设计手册，产生1t/h蒸汽的烟气量见表1

 （3）风压的确定：

    按锅炉房设计手册，锅炉本体风烟道阻力表2

    锅炉烟气总阻力包括下列各项：

  a. 炉膛真空度，一般为20-40(Pa)；

  b. 锅炉本体受热面阻力；

  c. 除尘器阻力，对于旋风除尘器阻力为600-800Pa，多管除尘器阻力为800-1000Pa，水膜除尘器阻力为800-1200Pa；

  d. 烟道阻力；

  e. 烟囱阻力。

    如果其它条件不变，锅炉系统如只考虑除尘和脱硫的阻力，传统型产品应在1000-2000Pa左右，三效一体风机其压力可降低1500Pa，只有200-500Pa左右。

3、脱硫除尘风机工作原理：

 （1）含尘烟气经风道进入湿式旋流分离器，在中心粗尘导流器的作用下，管道中心处的粗粒粉尘远离中心部，然后经旋流板的作用，使含尘烟气旋转，又经离心力的作用，粗颗粒沿筒壁向下旋转，进入由洗涤液形成的水膜区，在洗涤液的重力及离心力的作用下，沿筒壁和集风器之间的间隙，绕过叶轮流入机壳，至此完成了粗粉尘的分离过程，解决了磨损问题。

 （2）在湿式旋流分离器上半部的中心处安装一根喷水管，喷水方向为径向，其喷出的洗涤液在烟气轴向速度的作用下约呈45^O方向流向筒壁，起到降温的作用和加大水膜的厚度，利于冲洗灰尘。

 （3）烟气进入风机后，与在叶轮上方的洗涤液汇合进入叶轮，洗涤液在经过高速运动的叶片时被充分雾化，同时与烟尘、SO₂结合，完成一次净化。其理论基础是与文丘里等效的，同时由于此过程是在旋转时完成的，有离心力的存在，所以其效果应高于文丘里。

 （4）洗涤液与烟气在叶轮内完成一系列复杂运动后，以60-150米/秒的速度离开叶轮，此时的高速气流在集风器与筒体间隙出口处形成负压区，形成喷枪效应，既将沿此间隙流出的一次洗涤液雾化，从叶轮飞出的高速洗涤液与一次洗涤液发生撞击，此时残余烟尘与SO₂被高密度的雾状洗涤液二次捕集。

 （5）由于风机特性，离开叶轮的烟气速度减慢，并从蜗舌部起沿蜗壳向出风口汇集，在汇集过程中不断遇到高速叶轮甩出的洗涤液的高速扫射，烟气到达出口时完成第三次捕集。

 （6）在净化过程中，液气比可达1-1.5L/m³，但由于大量的洗涤液由旁路进入，利用负压，不会产生烟气倒流的问题，同时由于洗涤液比重大，离开叶轮时有一个很高的速度，它能使烟气得到一个较高的动压，所以在此净化过程中，几乎没有阻力消耗并可提高风机效率。

 （7）通过以上分析得知，除尘、脱硫效率均可达99%以上，阻力损失除用于预处理及脱水器外还可得到500-1000Pa的余压，净化风机占地小于同类引风机。

4、脱硫除尘风机的净化机理：

    风机叶轮旋转与气流穿过的相对速度达到60m/s的喉管速度是很容易的，文丘里气液混合过程可以通过叶轮对气流形成动力的同时在风机内部完成，风机相当于动态文丘里，脱硫除尘风机的净化机理等效于文丘里洗涤器，对比如下表3：

    风机的净化机理等效于文丘里洗涤器还可以从下面的分析图（图2）看出。

图2

    从图中显示的文丘里低速度的捕集效果①与高速度的捕集效果②，证明高速时的捕集率要比低速时的捕集率大得多。从净化风机的净化效果分析图和文丘里捕集效果分析图比较，证明在同样的速度下，净化风机的净化效果远比文丘里大得多。

5、脱硫除尘风机的主要特点：

 （1）防磨损

    为了防止高速旋转的叶轮在和烟尘接触时的磨损，我们设计了预分离系统，即在烟尘进入风机前先经过一个湿式旋流分离器。这个湿式分离器可将大部分的粗颗粒粉尘除掉，由于洗涤液膜的作用，减小了粉尘对旋流器的磨损，这样就解决了粉尘对整体设备的磨损问题。

 （2）防腐蚀

    整体设备及系统全部采用316L优质不锈钢，使防腐问题彻底解决。

 （3）烟气降温

    本设备主体是风机，而风机全部采用A式传动，所以较高的排烟温度对电机和脱硫效果的影响是很大的。在设计时进行综合考虑，采用三级供水方式，使烟气在进入风机前已经降到100℃以下，再加上电机本身的降温系统和良好的通风环境，所以解除了烟气高温对设备和脱硫效果的影响。

 （4）除尘、脱硫高效

  a. 旋流器预处理的作用除了解决磨损和高温之外，第三个就是能够使粉尘下降60%以上，SO₂下降40%以上，这样就减轻了风机主体的负荷，可称为第一级脱硫除尘。

  b. 风机主设备的作用可称第二级脱硫除尘，气液两相最大面积的接触，烟尘及SO₂经过风机净化后总效率均应达到99%以上。

  c. 由于前两级均为洗涤液雾化而对烟气进行洗涤的过程，所以烟气的脱水过程是不可少的，采用规整填料或旋风式脱水器进行脱水是较为理想的选择，它不仅阻力小还能进一步对效率起到保护和增强的作用，可称为第三级脱硫除尘。

 （5）降低阻力

    用风机除尘脱硫不但能满足原系统的要求，还能使整体阻力远远小于传统系统的阻力，其原因是除尘脱硫和为烟气提供动力的风机是三位一体，除尘和脱硫过程是在风机为锅炉烟气提供动力的同时完成的，所以不需消耗其它风机的功率，因此也无阻力消耗可言。这样不但不影响锅炉的正常运行，还能使能耗比常规系统低很多，如工艺流程图（图3）：

图3

 （6）节能

    本技术的净化理论是在风机内部完成即在为烟气提供动力时完成，所以除了旋流预处理器和脱水器外再无其它消耗能源的装置或环节，因此系统阻力比任何同类的设备都要低许多，电机功率下降40-50%。另外，本技术还可与变频器配合，根据工况需要安排自动跟踪调速使风机永远在最佳效率点工作，可节电40％以上，对于一台10t的锅炉一个月可节省电费5万余元。

6、部分工程业绩