收水型深度冷凝除塵除霧器

1.技術背景與創新

2020年，德梅斯特公司成功研發了第III代CFS冷凝除塵除霧技術，該技術攻克了吸收塔治理亞微米級煙塵的難題，為環保事業帶來了新的助力。基于第II代冷凝濕膜技術，CFS技術通過冷凝作用，使煙氣中的粉塵和霧滴吸附氣態水轉化為液態水，迅速增大粒徑，從而實現高效分離。與傳統折流板除霧器相比，CFS技術顯著提高了分離效率，減少了吸收塔空間需求，且對水溶性亞微米顆粒（如SO?）展現出卓越的脫除性能。

2.工作原理

CFS技術的核心在于其獨特的螺旋型管道設計。飽和濕煙氣流經螺旋管道時，產生連續的慣性力和離心力。隨著煙氣冷卻，氣態水轉化為液態水滴，覆蓋并包裹細微顆粒，使其增大并形成光滑球形。這一過程不僅增強了顆粒的離心力，還降低了煙氣對顆粒的粘制力，使顆粒被持續推送至管壁并被水膜湮滅，從而實現高效分離。

原理圖

3.材料優勢

CFS冷凝除塵除霧器采用石墨烯碳素合金材料（PPCT），這是一種創新的石墨烯復合材料。通過原位聚合技術，石墨烯均勻分散于聚合物基體中，賦予材料優異的耐腐蝕性、導熱性和物理化學穩定性。這種材料不僅滿足濕法煙氣脫硫系統的需求，還顯著提升了設備的可靠性和使用壽命。

收水型深度冷凝除塵除霧器由管式預分離器、收水型除霧器、煙氣冷凝器、冷凝除塵除霧器、屋脊式除霧器和沖洗系統組成。收水型冷凝除塵除霧器憑借其高效的除塵性能、節水功能、低阻力設計、緊湊布局以及強大的低負荷適應性，成為超凈排放、水平衡治理和節能減排的理想解決方案。

1.管式預分離器

? 功能：位于最下方，靠近噴淋層。由兩層交錯布置的圓管組成。

? 作用：通過慣性力作用，攔截煙氣中大霧滴（粒徑>250μm），起到預處理效果，減少后方除霧器的堵塞風險，同時具有煙氣均布作用。

2.收水型除霧器

? 功能：位于管式預分離器上方。

? 作用：采用特殊設計的波紋板，攔截隨煙氣向上的微小霧滴，同時截流向下滴落的水滴，收集的水排到集液槽，排出吸收塔外，有效控制吸收塔液位平衡。

3.精細屋脊除霧器

? 功能：位于收水型屋脊除霧器上方。

? 作用：采用特殊設計的波紋板，進一步攔截煙氣中的微小霧滴（粒徑＞15μm），降低煙氣中霧滴濃度至50mg/Nm3以下。

4.煙氣冷凝器

? 功能：位于精細屋脊除霧器上方，屬于氣液換熱器。

? 作用：飽和濕煙氣流經冷凝器，冷卻水流經管側。煙氣遇冷釋放熱值，氣態水凝結成液態霧滴，同時以煙氣中的細微粉塵和氣溶膠為凝結核，使污染物凝并成更大粒徑的霧滴，便于后續分離。具有顯著的煙氣提水功能。

5.CFS冷凝除塵除霧器

? 功能：位于煙氣冷凝器上方，屬于核心除塵除霧設備。

? 作用：既是一種氣液換熱器，也是一種高效的除霧器。飽和濕煙氣流經管內側，冷卻水流經殼外側。煙氣中的細微顆粒物（包括粉塵、霧滴和氣溶膠）在冷凝水的作用下長大，通過螺旋葉片的慣性力和離心力作用，實現高效分離，去除粒徑大于0.5μm的顆粒物。

6.超精細屋脊除霧器

? 功能：位于CFS冷凝除塵除霧器上方，作為最后一級除霧設備。

? 作用：采用特殊孔鉤設計的波紋板，主要用于去除CFS冷凝除塵除霧器沖洗系統運行時產生的霧滴，確保凈煙氣中霧滴濃度極低。

7.沖洗系統

? 功能：貫穿整個設備，分布在各級除霧器之間。

? 作用：通過定期沖洗，防止除霧器葉片表面結垢和堵塞，確保設備長期穩定運行。沖洗水可循環利用，大部分沖洗水與冷凝水一起被收水型除霧器收集并排出吸收塔外，從而不影響漿液池的液位水平解決水平衡問題。

1.超凈排放能力

? 高效除塵性能：冷凝除塵除霧器能夠有效去除亞微米級顆粒物（粒徑小于1μm），實現凈煙氣粉塵排放濃度低于5mg/Nm3，甚至在設計工況下可達到小于 2mg/Nm3的超凈排放標準。

? 冷凝放大顆粒物：通過冷凝作用，將細微顆粒物（如0.5μm以上顆粒）放大到5μm以上，利用慣性力和離心力實現高效分離，解決了傳統除霧器難以去除小粒徑顆粒物的問題。

2.水平衡治理與節水功能

? 冷凝水回收利用：冷凝除塵除霧器在運行過程中可產生冷凝水，冷凝水品質高，可用于吸收塔制漿等用途，實現水資源的循環利用。

? 收水功能：配備收水型除霧器，能夠有效收集冷凝水及沖洗水，排出吸收塔外，避免系統水平衡問題，尤其適用于低負荷運行和蒸發量不足的情況。

3.低能耗

? 節能運行：冷凝除塵除霧器在低負荷運行時，通過調整冷卻水流量，依然可以保持高效的除塵性能，無需額外增加能耗。

4.設備優化與空間利用

? 緊湊設計：設備總高度約6.5m，與傳統三梁屋脊除霧器相當，同樣的空間設計的功能滿足除塵除霧器煙氣提水及收集功能，適合在現有吸收塔內進行改造或新增安裝。

? 一體化功能集成：集煙氣提水、除塵除霧、收水功能于一體，無需額外增加濕式電除塵器等設備，降低了設備投資和運行成本。

5.技術創新與專利支持

? 專利技術：采用德梅斯特公司自主研發的CFS冷凝除塵除霧技術，擁有專利號ZL 2022 10214184.6/ZL 2022 20468039.6，技術成熟，性能可靠。

? 材料與工藝：設備采用石墨烯碳素合金材料（PPCT），具有耐腐蝕、耐高溫、高導熱系數（導熱系數6）等特點，確保設備長期穩定運行。

6.適應性強與運行穩定性

? 低負荷適應性：即使在20%-30%的低負荷運行工況下，通過冷凝作用放大顆粒物粒徑，依然能夠保證穩定的除塵效果，解決了傳統除霧器低負荷運行時效率下降的問題。

? 自清潔功能：冷凝水可對設備自身及后方除霧器進行沖洗，減少設備堵塞風險，降低維護成本。

7.實際案例驗證

? 成功應用案例：冷凝除塵除霧器已在多個項目中成功應用，如臺州市椒江熱電（1.02-1.52mg/Nm3）、中鋁山西交口興華電廠（2.3mg/Nm3）、華電河西包頭電廠（1.9-2.3mg/Nm3）等，均實現了超凈排放目標，驗證了其技術的可靠性和有效性。

8.綜合效益

? 節能減排：通過冷凝水回收利用和低能耗運行，降低系統用水量和能耗，實現節能減排目標。

? 環保達標：滿足日益嚴格的環保排放標準，助力企業實現綠色生產，避免因超標排放帶來的環保壓力和經濟處罰。

CFS冷凝除塵除霧器對亞微米級顆粒（如SO?、氨、可溶性鹽）具有卓越的脫除效果。經驗證，入口粉塵濃度80mg/Nm3時，通過不同的設計方案可實現凈煙氣排放可低于5mg/Nm3，無需額外濕式電除塵設備，大幅降低了投資和運行成本。

收水型深度冷凝除塵除霧器是一種高效、節能且環保的設備，廣泛應用于多個行業和場景，尤其適用于需要實現超凈排放、水平衡治理和節能減排的項目。以下是其主要應用場景和適用地點：

1.火力發電廠

? 濕法脫硫系統：用于600MW、1000MW等大容量燃煤機組的煙氣脫硫系統，替代傳統除霧器，實現凈煙氣粉塵濃度低于5mg/Nm3甚至更低，滿足超低排放要求。

? 水平衡優化：在低負荷運行或蒸發量不足的情況下，通過冷凝回收煙氣中的水分，解決脫硫系統水平衡問題。

2.鋼鐵廠

? 燒結機煙氣處理：用于燒結機尾氣的脫硫除塵，去除煙氣中的霧滴和粉塵，減少對后續設備的腐蝕。

? 焦化廠煙氣治理：適用于焦化廠的煙氣凈化，去除焦油霧滴和粉塵，降低污染物排放。

3.垃圾焚燒廠

? 煙氣凈化：用于垃圾焚燒發電廠的煙氣處理，去除煙氣中的酸性氣體、霧滴和細微顆粒物，確保達標排放。

4.化工廠

? 廢氣處理：用于化工生產中的廢氣處理，去除廢氣中的水蒸氣、霧滴和粉塵，減少對大氣的污染。

? 廢水處理：在廢水處理過程中，通過冷凝回收水蒸氣，實現水資源的循環利用。

5.造紙廠

? 黑液蒸發：在造紙廠的黑液蒸發過程中，用于去除水蒸氣和霧滴，提高蒸發效率。

? 廢氣凈化：用于造紙廠廢氣的凈化處理，去除廢氣中的顆粒物和異味。

6.玻璃廠

? 煙氣治理：用于玻璃熔爐的煙氣處理，去除煙氣中的粉塵和霧滴，降低對環境的污染。

7.炭黑廠

? 尾氣凈化：用于炭黑生產過程中的尾氣凈化，去除尾氣中的粉塵和霧滴，減少對大氣的污染。

8.熱電廠

? 小型機組改造：適用于小型熱電機組的脫硫除塵改造，實現超凈排放。

? 水平衡治理：通過冷凝回收煙氣中的水分，解決熱電機組在低負荷運行時的水平衡問題。

9.其他工業領域

? 磚窯陶瓷廠：用于磚窯和陶瓷廠的煙氣處理，去除煙氣中的粉塵和霧滴。

? 有色金屬冶煉廠：用于有色金屬冶煉過程中的煙氣凈化，去除煙氣中的粉塵和重金屬。

10.改造項目

? 現有脫硫系統升級：適用于現有濕法脫硫系統的升級改造，通過更換或增加冷凝除塵除霧器，提升系統的除塵除霧效率。

? 低負荷運行優化：在低負荷運行的項目中，通過冷凝作用放大顆粒物粒徑，確保除塵效率。

11.特殊環境

? 高濕度環境：適用于高濕度的工業環境，通過冷凝回收水分，降低空氣濕度。

? 水資源短缺地區：在水資源短缺的地區，通過冷凝回收水蒸氣，實現水資源的循環利用。

12.環保工程公司

? 提供一站式解決方案：為環保工程公司提供高效、節能的除塵除霧解決方案，滿足客戶的超凈排放需求。

總結

冷凝除塵除霧器憑借其高效的除塵除霧性能、冷凝水回收功能以及低能耗運行特點，適用于多種工業場景，尤其在濕法脫硫、水平衡治理和節能減排方面表現出色。它不僅能滿足嚴格的環保排放標準，還能降低企業的運行成本，是一種理想的環保設備。