引言除雾器是湿法烟气脱硫系统中的关键设备，其作用是将烟气中携带的浆液去除，防止SO2等有害物质排放至空气中，保证下游再热器和脱硫风机的正常运转[1]。除雾器的性能直接影响到湿法烟气脱硫系统的稳定和可靠运行，如果除雾器发生故障，不仅会造成脱硫系统的停运，甚至还有可能导致整个机组停机。当带有液滴的烟气进入除雾器通道时，由于气流流向的改变，产生的离心力将气流中的部分液滴撞击在迎风的壁上，根据雾滴的碰撞和黏附等原理，壁面上的液膜形成较厚的水帘后沿壁流下。压力降和除雾效率是除雾器的重要运行参数。王文燕[2]等以折流板除雾器为实验台，通过数值模拟和实验相结合的方法对折流板前加钝体的折流板除雾器的除雾效率进行了研究。颜浩[3]等建立除雾器单元管的三维模型，采用数值模拟方法对除雾器内部流场、液体分布及团聚情况进行了研究。陈鸿伟[4]等通过建立除雾器模型，采用数值模拟方法对除雾器叶片间距、转折角度、流速等影响因素的除雾效率进行了研究，得到除雾器的整体结构优化方案。除雾效率随着气流流速的增加而增加，流速增加到一定限度，流速过高会造成二次夹带，从而降低除雾效率[5-6]。通常将通过除雾器断面最高而不产生二次夹带现象时的烟气流速定义为临界气流流速，该速度与除雾器结构、布置形式、系统带水特性等均有关系。除雾器大多设置于脱硫吸收塔的顶部，对于吸收塔高度空间受限的情况，也有设置于吸收塔出口水平烟道，即为水平流除雾器。以水平流除雾为研究对象，研究其压力降和除雾特性，并对其二次夹带现象进行分析，对水平流除雾器的应用提供了参考。1实验概况1.1实验系统实验系统如图1所示。水池中的清水经水泵提升后，经过调节阀和流量计后分成两路，一路进入喷淋塔雾化，一路被打到除雾器附近雾化，经喷嘴雾化后的清水回流入水池。此时，在引风机作用下，已形成一定带水负荷的气流，气流经过除雾器，经过除雾的气流经引风机排出。实验中喷淋流量由阀门调节，具体数值由流量计读出；气流流速使用热球风速仪测量，除雾效率由水平衡法计算。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.020.F001图1实验系统图水平流除雾器实验台中水泵为管道泵，流量为9 m3/h，扬程为30 m，流量计为电磁流量计。雾化喷嘴2是旋流喷嘴，风管中安装的雾化喷嘴1是实心锥喷嘴。总的流量由阀门1调节，旋流喷嘴流量由阀门2调节，实心锥喷嘴流量由阀门3调节。1.2实验用除雾器实验所用除雾器是已有运行经验的叶片，一种是普通正弦波型除雾器，一种是改进向前倾角为10°的正弦波型除雾器。 普通正弦波型除雾器叶片间距为20 mm，向前倾角为10°的正弦波型除雾器叶片间距为20 mm和25 mm两组，叶片形式如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.020.F002图2除雾器叶片形式示意图1.3除雾器压力降确定方法压力降通过毕托管测算，分别测量出断面1处和断面2处的压强，由式（1）计算压力降：Δp=aρgh2-h1 (1)式中：Δp——压力降，Pa；a——微压计系数；ρ——工作液密度，取值0.81×103 kg/ m3；g——重力加速度，取值9.8 N/kg；h——断面2处读数，mm；h1——断面1处读数，mm。1.4除雾效率计算方法实验装置运行一定时间（例如30 min），水池减少水量为W2，水槽增加水量为W1，除雾器的除雾效率计算式为：η=W1W2×100% (2)式中：η——除雾效率，%；W1——水槽增加水量，mm；W2——水池减少水量，mm。2实验结果与分析2.1水平流除雾器压力降特性研究10°倾斜布置和垂直布置两种方式的除雾器压力降变化规律如图3所示。由图3可知，气流流速增加，压力损失随之增大。除雾器压力降与气流流速近似呈二次曲线关系，随着气流流速增加，刚开始压力降增加缓慢；当气流流速超过5.5 m/s时，压力降增速明显加快。同时，10°倾斜布置的除雾器压力损失比垂直布置的压力损失略大，这是因为10°倾斜布置除雾器相当于增加了除雾器工作区域，造成阻力增加，损失增大。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.020.F003图3叶片布置方式对压力降影响针对10°倾斜布置的水平流除雾器，20 mm间距和25 mm间距两种除雾器的压力降变化规律如图4所示。由图4可知，叶片间距小的除雾器压力降大。这是因为：除雾器叶片间距的变化，气流的惯性造成主流与边壁脱离形成涡旋区，质点的涡旋运动耗能；同时，旋涡不断被主流带向下游，加剧下游主流的紊动强度，从而加大能量损失；流速分布因边壁而不断变化，也造成能量损失。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.020.F004图4叶片间距对压力降影响2.2水平流除雾器除雾效率特性研究叶片布置方式对除雾效率影响如图5所示。气流流速增加，除雾效率增高，当气流流速增加到临界流速时，除雾效率开始下降，即产生了二次夹带现象，垂直布置和10°倾斜布置临界流速基本相等。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.020.F005图5叶片布置方式对除雾效率影响由图5可知，在除雾过程中，同时存在着雾滴穿透和二次夹带现象。穿透除雾器的雾滴比较小，不能通过撞击分离；二次夹带的雾滴较大，来源于叶片上聚结的雾滴。针对10°倾斜布置的水平流除雾器，叶片间距对除雾效率影响如图6所示。当气流流速小于临界流速时，20 mm叶片间距除雾器比25 mm叶片间距除雾器的除雾效率要高，但临界流速却比25 mm除雾器低。当气流流速大于临界流速时，20 mm叶片间距除雾器与25 mm叶片间距除雾器的除雾效率较为接近。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.020.F006图6叶片间距对除雾效率影响2.3水平流除雾器二次夹带现象研究20 mm叶片间距除雾器的临界流速如图7所示，25 mm叶片间距除雾器的临界流速如图8所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.020.F007图720 mm叶片间距除雾器的临界流速10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.020.F008图825 mm叶片间距除雾器的临界流速针对10°倾斜布置的水平流除雾器，喷淋液流量变化时，两组除雾器除雾效率的变化规律基本一致。当喷淋液流量为6.0 m3/h时，20 mm叶片间距的除雾效率接近90%，25 mm叶片间距的除雾器效率在85%左右。同时，叶片间距为20 mm的除雾器，其临界流速在5.6 m/s左右；叶片间距为25 mm的除雾器，其临界流速在5.9 m/s左右。当流速较低时，随着气流流速增加，叶片间距小的除雾器效率较高；当流速较高时，穿透的雾滴减少，但产生大量二次夹带，叶片间距小的除雾器产生二次夹带的流速小，即临界流速较小。3结语通过对水平流除雾器的运行特性及二次夹带现象进行研究，得出以下结论：（1）除雾器压力降与气流流速近似呈二次曲线关系，10°倾斜布置的除雾器比垂直布置的压力损失略大，20 mm叶片间距比25 mm叶片间距的除雾器压力损失要大。（2）除雾效率随气流流速先增大后减小，存在除雾效率拐点，10°倾斜布置除雾器比垂直布置除雾器的除雾效率要高。临界流速前，20 mm叶片间距除雾器比25 mm叶片间距除雾器的除雾效率要高，临界流速后，两者较为接近。（3）喷淋液流量变化时，20 mm叶片间距和25 mm叶片间距的水平流除雾器除雾效率的变化规律基本一致。由于二次夹带现象的存在，叶片间距为20 mm的除雾器，其临界流速比叶片间距为25 mm的除雾器小。