目前国内电厂在役机组中，200　MW以下机组普遍采用水膜除尘器。此种除尘器新投入运行时，除尘效率不高于90%。由于磨损等原因致使效率不断降低，最低时不到70%。针对该情况，国内一些电厂也曾采用文丘里管除尘器及斜棒栅除尘器等，综合效率设计值可达95%。但是，实际投运后，由于存在烟气带水，长期运行后磨损严重、棒栅断脱，导致除尘效率降低，使得电厂粉尘排放超标，对环境造成严重污染，且由此导致引风机叶片积灰、磨损、震动等问题。电气除尘器除尘效率虽高，但由于其价格昂贵，不适于国内200 MW以下机组。如何在现有水膜式除尘器基础上找到一种合理的方案，既可使现有除尘器高效、可靠、安全地运行，又不需要太大的投入，是目前亟待解决的问题。

1　新型湿式除尘器设计及试验装置

　　新型水膜式除尘器方案是在传统水膜式除尘器基础上提出改进的，其主要特点如下：新型水膜式除尘器由内外筒组成，气流从外筒上部采用蜗壳进气(即入口管与筒体内壁相切，外壁采用渐开线形式)。进入筒体后旋转向下，与外筒内壁水膜同向流动;再从外筒体底部进入中心筒向上流动，从中心筒顶部进入引风机(其工作原理及结构如附图所示)。

图1　新型水膜除尘器工作原理及结构图

　　试验装置由送风机供风，经供风管道(其上有给灰机)向风管内加灰，模拟烟气带灰。进入除尘器前，管道内装有6个溅锥喷嘴，喷水时可形成水栅，起到初步除尘的作用。除尘器进口管外侧设有三支溅板喷嘴向进口截面最小处的气流喷水；外筒内壁上部装有环形喷嘴，向筒壁喷水形成水膜；引风机出口套有大布袋，用以收集气流中未被除去的细灰；进气管道上装有均速管流量计，可测出气流速度。此外，试验装置上进、出口还装有压差计，用来测量除尘器的流动阻力；供水系统装有压力表及转子流量计，可测供水压力及总耗水量。

2　冷态模化试验

2．1　冷态模化试验的理论依据

　　含尘气流在湿式旋风分离器中的除尘过程是一个气、液、固三相混合物的复杂流动过程，其运动微分方程可描述如下^［1］：
　　ρ^″W^″（W^″／S）=ρ^″g－P／S＋γ^″（²W／x²＋²W／y²＋²W／z²）
　　m^′dW^′／dτ=g（m^′－m^″）－（C／Rⁿ_eδ）fρ^″（u²／2）＋C₂m^″dW^″／dτ
式中　ρ^″——气流密度；
　　　W^″——气流运动速度；
　　　W^′——固体粒子流速；
　　　γ^″——气流运动粘性系数；
　　　δ——固体粒径；
　　　g——重力加速度；
　　　m^′——固体物质的质量；
　　　m^″——气体物质的质量。
　　用积分类比法可以导出研究固体微粒在气流中运动规律的模化试验时应遵守的相似准则，即：
　　（1）　付鲁德准则：Fr=W²／gL
　　付鲁德准则Fr数为惯性力和重力之比值。在模化试验中必须保证模型的Fr数与实物的Fr数相等，才能使模化的除尘器分离状况相似。根据此准则得到的模型设计时尺寸比与气流速度比应满足：

式中　C_L——定性尺寸与模型对应尺寸的比值；
　　　C_W——实物与模型中对应速度的比值。
　　（2）　斯托克斯准则：
　　Stk=（ρ^′W^″δⁿ＋1）／（Cγ^″nLρ^″）
　　斯托克斯准则表征粉尘是否容易从气流中分离出来的准则数。Stk越大，粉尘越容易从气流中分离出来。故模型设计必须使Stk数与实物相等。
　　（3）　雷诺准则：Re=W^″L／γ^″
　　雷诺准则数Re是表征流动工况的准则数，它是惯性力与粘性力之比。当Re很大时，粘性力项相对于惯性力显得十分微小，可以忽略不计。于是流动阻力与粘性力就没关系了，即主流场不再与Re数有关，这种情况称进入第二自模化相应的雷诺数叫做第二临界雷诺数Re_цLj。只要模型在试验工况下雷诺数Re＞Re_цLj，就可保证模型与实物流动状况相同。
　　在除尘器模型设计及试验参数选取时除考虑以上相似准则外，还考虑到其他模化要求，如气、固密度比的模化，气、固速度比的模化等。

2．2　模型对象及模型设计

　　以目前电厂使用较多的内径捕滴器3010mm为模拟对象，模型直径选取500mm，模型设计按上述模化原则进行。模型设计中对下列参数作以假设：
　　（1）　烟气温度均按150℃考虑，其参数值为
　　γ_y=22．46×10

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