收水型冷凝除尘除雾器

1.技术背景与创新

2020年，德梅斯特公司成功研发了第III代CFS冷凝除尘除雾技术，该技术攻克了吸收塔治理亚微米级烟尘的难题，为环保事业带来了新的助力。基于第II代冷凝湿膜技术，CFS技术通过冷凝作用，使烟气中的粉尘和雾滴吸附气态水转化为液态水，迅速增大粒径，从而实现高效分离。与传统折流板除雾器相比，CFS技术显著提高了分离效率，减少了吸收塔空间需求，且对水溶性亚微米颗粒（如SO₃）展现出卓越的脱除性能。

2.工作原理

CFS技术的核心在于其独特的螺旋型管道设计。饱和湿烟气流经螺旋管道时，产生连续的惯性力和离心力。随着烟气冷却，气态水转化为液态水滴，覆盖并包裹细微颗粒，使其增大并形成光滑球形。这一过程不仅增强了颗粒的离心力，还降低了烟气对颗粒的粘制力，使颗粒被持续推送至管壁并被水膜湮灭，从而实现高效分离。

原理图

3.材料优势

CFS冷凝除尘除雾器采用石墨烯碳素合金材料（PPCT），这是一种创新的石墨烯复合材料。通过原位聚合技术，石墨烯均匀分散于聚合物基体中，赋予材料优异的耐腐蚀性、导热性和物理化学稳定性。这种材料不仅满足湿法烟气脱硫系统的需求，还显著提升了设备的可靠性和使用寿命。

收水型冷凝除尘除雾器由管式预分离器、收水型除雾器、冷凝除尘除雾器、屋脊式除雾器和冲洗系统组成。收水型冷凝除尘除雾器凭借其高效的除尘性能、节水功能、低阻力设计、紧凑布局以及强大的低负荷适应性，成为超净排放、水平衡治理和节能减排的理想解决方案。

1.管式预分离器

• 功能：位于最下方，靠近喷淋层。由两层交错布置的圆管组成。

• 作用：通过惯性力作用，拦截烟气中大雾滴（粒径>250μm），起到预处理效果，减少后方除雾器的堵塞风险，同时具有烟气均布作用。

2.收水型除雾器

• 功能：位于管式预分离器上方。

• 作用：采用特殊设计的波纹板，拦截随烟气向上的微小雾滴，同时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.精细屋脊除雾器

• 功能：位于收水型屋脊除雾器上方。

• 作用：采用特殊设计的波纹板，进一步拦截烟气中的微小雾滴（粒径＞15μm），降低烟气中雾滴浓度至50mg/Nm³以下。

4.CFS冷凝除尘除雾器

• 功能：位于烟气冷凝器上方，属于核心除尘除雾设备。

• 作用：既是一种气液换热器，也是一种高效的除雾器。饱和湿烟气流经管内侧，冷却水流经壳外侧。烟气中的细微颗粒物（包括粉尘、雾滴和气溶胶）在冷凝水的作用下长大，通过螺旋叶片的惯性力和离心力作用，实现高效分离，去除粒径大于0.5μm的颗粒物。

5.超精细屋脊除雾器

• 功能：位于CFS冷凝除尘除雾器上方，作为最后一级除雾设备。

• 作用：采用特殊孔钩设计的波纹板，主要用于去除CFS冷凝除尘除雾器冲洗系统运行时产生的雾滴，确保净烟气中雾滴浓度极低。

6.冲洗系统

• 功能：贯穿整个设备，分布在各级除雾器之间。

• 作用：通过定期冲洗，防止除雾器叶片表面结垢和堵塞，确保设备长期稳定运行。冲洗水可循环利用，大部分冲洗水与冷凝水一起被收水型除雾器收集并排出吸收塔外，从而不影响浆液池的液位水平解决水平衡问题。

1.超净排放能力

• 高效除尘性能：冷凝除尘除雾器能够有效去除亚微米级颗粒物（粒径小于1μm），实现净烟气粉尘排放浓度低于5mg/Nm³，甚至在设计工况下可达到小于3mg/Nm³的超净排放标准。

• 冷凝放大颗粒物：通过冷凝作用，将细微颗粒物（如0.5μm以上颗粒）放大到5μm以上，利用惯性力和离心力实现高效分离，解决了传统除雾器难以去除小粒径颗粒物的问题。

2.水平衡治理与节水功能

• 冷凝水回收利用：冷凝除尘除雾器在运行过程中可产生冷凝水，冷凝水品质高，可用于吸收塔制浆等用途，实现水资源的循环利用。

• 收水功能：配备收水型除雾器，能够有效收集冷凝水及冲洗水，排出吸收塔外，避免系统水平衡问题，尤其适用于低负荷运行和蒸发量不足的情况。

3.低能耗与低阻力设计

• 节能运行：冷凝除尘除雾器在低负荷运行时，通过调整冷却水流量，依然可以保持高效的除尘性能，无需额外增加能耗。

4.设备优化与空间利用

• 紧凑设计：与传统三梁屋脊除雾器相当，相同空间设计的功能具备除尘除雾器及收水，适合在现有吸收塔内进行改造或新增安装。

• 一体化功能集成：集烟气提水、除尘除雾、收水功能于一体，无需额外增加湿式电除尘器等设备，降低了设备投资和运行成本。

5.技术创新与专利支持

• 专利技术：采用德梅斯特公司自主研发的CFS冷凝除尘除雾技术，拥有专利号ZL 2022 10214184.6/ZL 2022 20468039.6，技术成熟，性能可靠。

• 材料与工艺：设备采用石墨烯碳素合金材料（PPCT），具有耐腐蚀、耐高温、高导热系数（导热系数6）等特点，确保设备长期稳定运行。

6.适应性强与运行稳定性

• 低负荷适应性：即使在20%-30%的低负荷运行工况下，通过冷凝作用放大颗粒物粒径，依然能够保证稳定的除尘效果，解决了传统除雾器低负荷运行时效率下降的问题。

• 自清洁功能：冷凝水可对设备自身及后方除雾器进行冲洗，减少设备堵塞风险，降低维护成本。

7.实际案例验证

• 成功应用案例：冷凝除尘除雾器已在多个项目中成功应用，如台州市椒江热电（1.02-1.52mg/Nm³）、中铝山西交口兴华电厂（2.3mg/Nm³）、华电河西包头电厂（1.9-2.3mg/Nm³）等，均实现了超净排放目标，验证了其技术的可靠性和有效性。

8.综合效益

• 节能减排：通过冷凝水回收利用和低能耗运行，降低系统用水量和能耗，实现节能减排目标。

• 环保达标：满足日益严格的环保排放标准，助力企业实现绿色生产，避免因超标排放带来的环保压力和经济处罚。

CFS冷凝除尘除雾器对亚微米级颗粒（如SO₃、氨、可溶性盐）具有卓越的脱除效果。经验证，入口粉尘浓度80mg/Nm³时，通过方案设计可实现净烟气排放可低于5mg/Nm³，无需额外湿式电除尘设备，大幅降低了投资和运行成本。

收水型深度冷凝除尘除雾器是一种高效、节能且环保的设备，广泛应用于多个行业和场景，尤其适用于需要实现超净排放、水平衡治理和节能减排的项目。以下是其主要应用场景和适用地点：

1.火力发电厂

• 湿法脱硫系统：用于600MW、1000MW等大容量燃煤机组的烟气脱硫系统，替代传统除雾器，实现净烟气粉尘浓度低于5mg/Nm³甚至更低，满足超低排放要求。

• 水平衡优化：在低负荷运行或蒸发量不足的情况下，通过冷凝回收烟气中的水分，解决脱硫系统水平衡问题。

2.钢铁厂

• 烧结机烟气处理：用于烧结机尾气的脱硫除尘，去除烟气中的雾滴和粉尘，减少对后续设备的腐蚀。

• 焦化厂烟气治理：适用于焦化厂的烟气净化，去除焦油雾滴和粉尘，降低污染物排放。

3.垃圾焚烧厂

• 烟气净化：用于垃圾焚烧发电厂的烟气处理，去除烟气中的酸性气体、雾滴和细微颗粒物，确保达标排放。

4.化工厂

• 废气处理：用于化工生产中的废气处理，去除废气中的水蒸气、雾滴和粉尘，减少对大气的污染。

• 废水处理：在废水处理过程中，通过冷凝回收水蒸气，实现水资源的循环利用。

5.造纸厂

• 黑液蒸发：在造纸厂的黑液蒸发过程中，用于去除水蒸气和雾滴，提高蒸发效率。

• 废气净化：用于造纸厂废气的净化处理，去除废气中的颗粒物和异味。

6.玻璃厂

• 烟气治理：用于玻璃熔炉的烟气处理，去除烟气中的粉尘和雾滴，降低对环境的污染。

7.炭黑厂

• 尾气净化：用于炭黑生产过程中的尾气净化，去除尾气中的粉尘和雾滴，减少对大气的污染。

8.热电厂

• 小型机组改造：适用于小型热电机组的脱硫除尘改造，实现超净排放。

• 水平衡治理：通过冷凝回收烟气中的水分，解决热电机组在低负荷运行时的水平衡问题。

9.其他工业领域

• 砖窑陶瓷厂：用于砖窑和陶瓷厂的烟气处理，去除烟气中的粉尘和雾滴。

• 有色金属冶炼厂：用于有色金属冶炼过程中的烟气净化，去除烟气中的粉尘和重金属。

10.改造项目

• 现有脱硫系统升级：适用于现有湿法脱硫系统的升级改造，通过更换或增加冷凝除尘除雾器，提升系统的除尘除雾效率。

• 低负荷运行优化：在低负荷运行的项目中，通过冷凝作用放大颗粒物粒径，确保除尘效率。

11.特殊环境

• 高湿度环境：适用于高湿度的工业环境，通过冷凝回收水分，降低空气湿度。

• 水资源短缺地区：在水资源短缺的地区，通过冷凝回收水蒸气，实现水资源的循环利用。

12.环保工程公司

• 提供一站式解决方案：为环保工程公司提供高效、节能的除尘除雾解决方案，满足客户的超净排放需求。

总结

冷凝除尘除雾器凭借其高效的除尘除雾性能、冷凝水回收功能以及低能耗运行特点，适用于多种工业场景，尤其在湿法脱硫、水平衡治理和节能减排方面表现出色。它不仅能满足严格的环保排放标准，还能降低企业的运行成本，是一种理想的环保设备。