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1、 除尘篇 燃煤电厂烟气治理技术进步以及未来发展 一 烟尘的性质1 烟尘的分类2 烟尘的物理特性二 除尘设备1 除尘装置的性能2 静电除尘设备3 袋式除尘设备4 电袋式除尘设备 一 烟尘的性质 1 颗粒物 尘 的分类总悬浮颗粒物 TSP 空气动力学直径小于粒径小于100 m的颗粒物 可吸入颗粒物 PM10 空气动力学直径小于粒径小于10 m的颗粒物 细颗粒物 PM2 5 空气动力学直径小于粒径小于2 5 m的颗粒物 空气动力学直径表述粒子运动的一种 假想 粒度 定义为 单位密度 0 1g cm3 的球体 在静止空气中作低雷诺数运动时 达到与实际粒子相同的最终沉降速度 Vs 时的直径 back 2
2、 烟尘的物理特性 一 形状 粒径及分散度二 粉尘密度三 粉尘的安息角四 粉尘的磨损性五 粉尘的粘附性 back 六 粉尘的浸润性七 粉尘的荷电性八 粉尘的导电性九 粉尘的含水率十 粉尘的爆炸性 一 形状 粒径及分散度 形状 尘粒的形状有 针状 球状 枝状 片状 纤维状等 尘粒的形状直接影响除尘器的捕集效果和清灰情况 例如 对纤维状粉尘 选用机械式除尘器和电除尘器时除尘效果往往不理想 对球形粉尘 用各种除尘器都会取得满意效果 粒径 为表征颗粒的大小 通常采用当量粒径 所谓当量粒径 是指颗粒在某方面与同质量球体具有相同特性的球体直径 由于颗粒形状不规则 要精确测量其粒径是非常困难的事 所以采用当量
3、粒径 分散度 是指粉尘中各种粒径的颗粒所占的百分数 其可分为计重分散度和计数分散度 粉尘的分散度不同 对人体的危害 除尘机理和除尘方式也不同 所以它是评估粉尘危害程度 除尘器性能和选择除尘的基本条件之一 粉尘粒径越细越难补集 二 粉尘密度由于粉尘与粉尘之间有许多空隙 有些颗粒本身还有空隙 因此粉尘的密度有如下表述方法 真密度 不考虑粉尘颗粒间的空隙 颗粒本身实有的密度 即在抽真空的条件下测得的密度 堆放密度 在自然堆积状态下的单位体积的质量 即包括尘粒间和尘粒体内部的空隙的密度 空隙率 表征真密度和堆积密度之间的关系 空隙率越大堆积密度越小 对一种粉尘来说 堆积密度是一定的 真密度则随着空隙率
4、的变化而变化 三 粉尘的安息角 安息角 粉尘自漏斗连续地落到水平板面上时 自然堆积成的锥体母线与水平板面的夹角称为粉尘的安息角 也称休止角或堆积角等 安息角是粉尘动力特性之一 与粉尘物料的种类 粒径 形状 含水率 粘附性 等有关 安息角小于30 时颗粒流动性好 大于30 小于45 时颗粒流动性中等 大于45 时颗粒流动性差 粉尘安息角的大小对设计除尘器灰斗的角度有重要的意义 通常把灰斗的斗壁与水平面的夹角设计为比粉尘安息角3 5 四 粉尘的磨损性 1 尘粒直接冲击器壁引起的磨损 尘粒以90 角直接冲击器壁时最为严重 对硬度高的金属尤为严重 宜采用韧性好的钢材来预防磨损 2 尘粒与器壁摩擦所引起
5、的磨损 尘粒以30 角冲击器壁时最为严重 这是一种微切割作用 宜采用硬度高的钢材来预防磨损 粗尘的磨损以第2种磨损为主 细尘则以第1种为主 此外尘粒的硬度对磨损有很大影响 尘粒比钢软时磨损不严重 当尘粒的硬度是钢的1 1 1 6倍时磨损严重 粉尘的磨损性还与其流速和浓度有很大关系 设计管道式 除考虑粉尘不沉积外还必须考虑其摩擦 对摩擦系数大的粉尘 应适当降低管内流速 并在弯头处增加管道的耐摩层 做成耐磨弯头 五 粉尘的粘附性 尘粒附着在固体表面上 或粒子间彼此附着的现象称为粘附 这一性质有利于粉尘的分离和捕集 可用粉尘层的粘附强度作为评定粉尘粘附性的指标 粉尘颗粒间的粘附力主要有以下3种 作用
6、力 库仑力和毛细粘附力 毛细粘附力是粉尘颗粒含有水分时 互相吸附的颗粒之间由于毛细管作用而生成 液桥 产生颗粒互相粘附的力 粉尘的粘附性对除尘既有利 也有害 粉尘的粘附性直接影响管道和除尘器的堵塞和结垢情况 所以遇到粘附性大的粉尘时 必须考虑采取相应的措施防止堵塞和结垢 使用袋式除尘器时处理粘附性强的粉尘时 应适当增加清灰次数和清灰强度 避免滤袋粘附粉尘 灰斗上的振打电动机的功率也应稍大些 使粉尘不至于在灰斗下料口搭桥堵塞 back 六 粉尘的浸润性 粉尘颗粒能被水 或其他液体 浸润的特性叫做浸润性 粉尘可根据被水浸润的程度分为疏水性粉尘和亲水性粉尘 粉尘的浸润性是选择除尘方式的依据之一 对于
7、亲水性粉尘 选用湿式除尘方法可能取得较好的效果 对于疏水性粉尘 则不宜选用湿式除尘法 对于吸湿性粉尘 袋式除尘器的清灰力度要加大 否则可能发生湖黏滤袋问题 影响粉尘的浸润性的因素 粉尘的粒径 生成条件 组分 温度 压力 含水率 表面粗糙度及荷电性 液体的表面张力 尘粒与液体间的粘附力及相对运动速度等 例如 粉尘的浸润性随温度上升而下降 随压力增加而增加 随液体表面张力减小而增强 随细尘粒 5 m以下 特别是l m以下的超微米尘粒与水滴问相对运动速度的增高而增大 亲水性粉尘 易被水润湿的 如锅炉飞灰 石灰尘 可选用湿式除尘器 疏水性粉尘 难于被水润湿的 如煤尘 石墨 硫黄尘 不宜选用湿式除尘器
8、水硬性粉尘 吸水后形成不溶于水的硬垢 如水泥 熟石灰和白云石粉尘等 不宜采用湿式除尘 易使管道和设备结垢 堵塞 back 七 粉尘的荷电性 尘粉与尘粒间的摩擦 尘粒与器壁间的摩擦都可能使尘粒获得电荷 在气体电离的电场内 尘粒会从气体离子获得电荷 较大尘粒是与气体离子碰撞而荷电 微小尘粒则由于扩散而荷电 八 粉尘的导电性 粉尘的导电性用电阻率来表示 其大小与它测定时的温度 湿度 粉尘的粒径和堆积的松散度等有关 粉尘的导电性只是用来表示相互比较的粉尘电阻 所以也称比电阻 粉尘的比电阻是指面积为1cm2 厚度为1cm的粉尘层的电阻值 单位为 cm 粉尘的比电阻值直接影响电除尘器及荷电滤料的捕尘效果
9、九 粉尘的含水率 粉尘中所含水量与粉尘总质量的百分比称为粉尘的含水率 粉尘中所含水量是指附着在尘粒表面上的和包含在凹坑处及细孔中的自由水份 以及紧密结合在尘粒内部的结合水份 化学结合的水份 如结晶水等不属于水量范围 粉尘总质量是指粉尘中所含水量与干粉尘质量之和 粉尘的含水率对粉尘的润湿性 粘附性 荷电性 导电性 安息角及爆炸性等有影响 十 粉尘的爆炸性 具有一定浓度的某种粉尘遇到明火 放电 高温 摩擦等作用时 在氧气充足的条件下具有爆炸性 这在堆放和输送过程中要注意 用袋式除尘器处理易燃易爆的粉尘时 除选用导电滤袋外 还应设计相应的防爆装置 选用防爆配件 如防爆电磁阀等 二 除尘设备 1 除尘
10、装置的性能2 袋式除尘器3 静电除尘器3 电袋式除尘器 1 除尘装置的性能 处理气体量 是除尘装置处理气体能力大小的指标 以体积流量表示 除尘器的进口气体量为 出口气体量 则除尘器处理的气体量除尘器的漏风率除尘效率 总效率 通过率 分级除尘效率 总效率 除尘装置的总效率是指同一时间内除尘装置除去的粉尘量与装置进口的含尘气体中粉尘量的百分比 也称平均效率 当除尘装置的除尘效率很高时 用通过率表示除尘装置性能上的差别比用总效率表示时更为明显 例如 除尘器的除尘效率从99 提高到99 8 只提高了0 8 而从通过率来看 则由1 降到2 即排尘量降低了80 压力损失 含尘气流流经除尘器时所消耗的能量大
11、小 也称压力降 用表示 除尘器的阻力系数 由实验和经验公式确定 气流的密度 除尘器进口时的气流速度 除尘器压力损失的大小 取决于除尘器的结构形式 气流的密度和速度 压力损失大的除尘器 运行时能量消耗大 费用高 还直接关系列所需要的烟囱高度 以及是否需要安装引 送风机等 除尘器的压力损失 一般用除尘器进 出口断面上的全压差表示 back 袋式除尘器 2 袋式除尘器 主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用 它通过以下几种效应捕集粉尘 1 筛滤效应 当粉尘的粒径比滤料空隙或滤料上的初层孔隙大时 粉尘便被捕集下来 2 惯性碰撞效应 含尘气体流过滤料时 尘粒在惯性力作用下与滤料碰撞而被捕集
12、3 扩散效应 徽细粉尘由于布朗运动与滤料接触而被捕集 袋式除尘器的除尘机理 袋式除尘器 袋式除尘器的性能参数1 除尘效率 袋式除尘器的除尘效率与滤料表面的粉尘层有关 滤料表面的粉尘初层比滤料起着更重要的捕集作用 以滤料在不同运行状态下的分级除尘效率变化曲线即可看出这个结论 2 过滤风速 单位时间通过每平方米滤料表面积的空气体积 即为过滤风速 其单位为m3 m2 min 过滤风速对除尘器的性能有很大的影响 过滤风速增大 过滤阻力增大 除尘效率下降 滤袋寿命降低 在低过滤风速的情况下 阻力低 效率高 但需设备尺寸增大 一般要求 细粉尘的过滤风速要比粗粉尘的低 大除尘器的过滤风速要比小除尘器的低 袋
13、式除尘器 3 阻力 袋式除尘器的阻力 一般由除尘器的结构阻力 g 滤料阻力 o 和粉尘层阻力 C 三部分组成 即 g o C结构阻力 也称为机械阻力 它与设备的进出口及内部通道有关 在正常过滤速度下 该项阻力一般为200 500Pa 滤料阻力是指过滤粉尘前清洁滤料的阻力 它与过滤风速 F m3 m2 min 空气动力粘度 Pa s 成正比 即 o F 60Pa其中 o为滤料的阻力系数 1 m 粉尘层阻力 Pc影响的因素较多 它与过滤风速UF 空气动力粘度 粉尘层厚度 c 粉尘密度 c成正比 即 Pc m c c UF 60Pa其中 m为粉尘层的平均比阻 m Kg 它随粉尘粒径 真密度及粉尘层内
14、部空隙率的减小而增加 袋式除尘器的性能参数 袋式除尘器的基本结构 1 按清灰方式分有以下几种结构 1 机械清灰 这是一种最简单的方式 它包括人工振打 机械振打 高频振荡等 清灰时 振打方式有水平振打 垂直振打和快速振动 机械清灰简单 但振动分布不均匀 过滤风速低 对滤袋损害较大 2 逆气流清灰 它是采用室外或循环空气以与含尘气流相反的方向通过滤袋 使滤袋上的尘块脱落 掉入灰斗中 逆气流清灰有两种工作方式 反吹风清灰和反吸风清灰 前者以正压将气流吹入滤袋 后者则是以负压将气流吸出滤袋 清灰气流可以由主风机供给 也可以单独设反吹 吸 风机 这种清灰方式气流分布比较均匀 但清灰强度小 过滤风速不宜过
15、大 4 声波清灰 它是采用声波发生器使滤料产生附加的振动而进行清灰的 3 脉冲喷吹清灰 它以压缩空气通过文氏管诱导周围的空气在极短的时间内喷入滤袋 使滤袋产生脉冲膨胀振动 同时在逆气流的作用下 滤袋上的粉尘被剥落掉入灰斗 这种方式的清灰强度大 可以在过滤工作状态下进行清灰 允许的过滤风速高 2 按含尘气流进入滤袋的方向分 有向外式和向内式 向外式含尘气流首先进入滤袋内部 由内向外过滤 粉尘积于滤袋内表面 向外式的滤袋外部为干净气体侧 便于检查和换袋 向内式的含尘气流由滤袋外部通过滤料进入滤袋内 净化后的气体由袋内排出 向内式适用于脉冲喷吹和高压气流反吹的袋式除尘器 袋式除尘器的基本结构 3 按
16、除尘器内的压力分 分有负压式和正压式 负压式的除尘系统中风机置于除尘器的后面 使除尘器处于负压 含尘气流被吸入除尘器中进行净化 这种方式的特点是进入风机的气流是已经净化的气流可以防止风机被磨损 正压式的除尘系统中风机置于除尘器的前面 除尘器在正压下工作 正压式的特点是管道布置紧凑 对外壳结构的强度要求不高 但风机易磨损 不适用于浓度高 颗粒粗 硬度大 磨损性强的粉尘 袋式除尘器的基本结构 4 按滤袋形状分有圆袋和扁袋 圆袋结构简单 便于清灰 扁袋占空间小 单位体积内所布置的过滤面积大 但结构和清灰较复杂 换袋困难 滤袋与骨架的磨损较大 因此工业中大多采用圆袋 袋式除尘器的基本结构 5 按进气口位置分有下进风式和上进风式 下进风式的含尘气流由除尘器下部 灰斗部分进入除尘器内 该方式除尘器结构简单 但气流方向与粉尘下落方向相反 容易使部分细粉尘返回滤袋表面上 降低清灰效果 设备阻力增加 上进风式的含气流由除尘器上部进入除尘器内 该方式的气流与粉尘下落方向一致 下降的气流有助于清灰 设备阻力可降低15 30 除尘效率也有所提高 袋式除尘器的基本结构 要求滤料耐温 耐腐 耐磨 吸湿性小 易清灰
