《洁净煤技术第07章烟气净化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《洁净煤技术第07章烟气净化（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 烟气净化煤燃烧(氧化)过程中的一些不可燃或未燃尽的物质，包括固体物质细颗粒的烟尘；气体的氧化硫，氧化氮及其它。这些有害烟 气排入大气，对工农业生产及人类生存都带来很大危害。在我国消费的煤炭总量中，用于发电的占1/3，由于一方面电站容量越来越大，燃煤量大，向大气排放的污染物集中，另一方面也较易于采取集中治理措施，所以本章着重对大型燃煤电厂排放的烟尘，二氧化硫，氧化氮的洁净技术作详细介绍。第一节 燃煤电厂锅炉烟尘的净化烟气中的粉尘量主要取决于燃烧方式和煤质情况。煤中的灰分及未燃尽炭变成飞灰的份额。固态排渣煤粉炉为0.850.90；液态排渣煤粉炉为0.60左右；旋风炉为0.200.40；链条
2、炉为0.20左右；抛煤机炉为0.30左右；沸腾炉为0.400.60。同样的炉型，燃用的煤质不同，锅炉排烟中含尘浓度的差别也很大。据测试数据，固态排渣煤粉炉燃用发热量为28000kJ/kg、灰分为10%的优质煤时，排烟中的含尘浓度不足10g/m3(标)，而当燃用发热量为1447kJ/kg、灰分为47%的劣质煤时，含尘浓度可达70g/m3(标)左右。对飞灰粒度影响最大的因素是磨煤机的型式。燃煤电厂的磨煤机按转速可分为三类：低速磨煤机(1525r/min)，如筒式钢球磨煤机；中速磨煤机(50300r/min)，如平盘磨，碗式磨和E型磨等；高速磨煤机(5001500r/min)，如风扇磨，竖井磨等。磨
3、煤机型式的选择视煤的可磨性及煤质情况等而异。所磨制的煤粉，球磨机较细，中速磨次之，风扇磨较粗。链条炉，抛煤机炉的飞灰粒度大多在10-20m之间。一般煤粉炉的飞灰粒度大多在3100m之间，粒度小于10m的约占20%40%，小于44m的约占60%80%。一、烟气净化技术的国内外状况工业发达国家早期由于电厂单机容量小，也曾用过机械除尘等技术较落后的除尘设备，但随着大容量电站锅炉的采用，技术落后、除尘效率低的除尘器已不能满足高效收尘的要求，另外，像日本的火力发电设备曾大部分燃油，但70年代石油危机以来，电厂朝着燃煤的方向发展，建设了一批燃煤电厂，其所产生的烟尘量比燃油电厂增加100倍之多。因此，开发生
4、产高效除尘器已成当务之急。70年代后高效除尘装置大量被采用，欧洲，美国、日本电站锅炉基本全部采用静电除尘器及布袋除尘器。我国使用电除尘器始于40年代，1949年以前仅有水泥，有色金属及制酸工业用的几台电除尘器，70年代初，钢铁工业和造纸工业开始用电除尘器。我国电站锅炉基本上是50年代由前苏联援建，大部分是50MW以下小机组，设计技术也是按当时苏联标准，大都采用离心式旋风除尘及水膜除尘器，仅有两个电厂装有苏联及原东德的电除尘器。80年代随着300MW及以上大机组的采用，低效的除尘器不仅不能满足环境要求，而且造成对大型风机磨损振动，直接影响大机组的安全生产，因此，国内各制造厂纷纷引进国外技术并开发
5、了各种型式的电除尘器，对于5m以上的微粒，仍可有99%的收尘效率(见表7-1)。表7-1 各种除尘设备对不同粒度微尘的平均收尘效率除尘器粒 度 范 围（m）总收尘效率（%）055101020204444隔板尘降室长锥形旋分器洗涤塔静电除尘器布袋除尘器2540909799.52279989910043929899.51008095100100100909710010010058.584.294.499.099.7电除尘器的供电电源，几十年来也有了迅速发展，由50年代的机械整流，发展到硅整流，控制系统也由80年代的可控硅到计算机控制。在中、小型机组上目前还有不少仍然采用湿式文丘里(斜棒栅)水膜除尘
6、器及旋风除尘器。二、各种除尘器的原理及特点(一)电除尘器1.特点电除尘器是利用强电场电晕放电使气体电离，粉尘荷电，并在电场力作用下，使粉尘从气体中分离出来的除尘装置。其特点是：(1)除尘效率高，可达99%以上；(2)本体压力损失小，压力损失一般为160300Pa；(3)能耗低，处理1000m3烟气约需0.20.6kW；(4)处理烟气量大，可达106m3/h以上；(5)耐高温，普通钢材可在350以下运行。缺点是：(1)耗钢量大；(2)占地面积大；(3)对制造、安装、运行要求严格；(4)对粉尘的特性较敏感，最适宜的粉尘比电阻范围为10451010cm，若在此范围之外，应采取一定的措施，才能取得必要
7、的除尘效率。2.电除尘器的基本工作原理是：在两种曲率半径相差很大的金属集尘极和放电极上，通以高压直流电，维持一个足以使电极之间气体产生电晕放电的不均匀电场，气体电离所生成的电子、阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上而使粉尘荷电。荷电粉尘在电场库仑力作用下，向电极性相反的电极运动而沉积在电极上，以达到粉尘和气体分离的目的。当沉积在电极上的粉尘达到一定厚度时，借助振打机构使粉尘脱离电极落入灰斗，并由卸灰器输送出除尘器，净化后的气体由排气口引出(见图7-1)。图7-1 电除尘原理电除尘器按气流流动方向分为立式与卧式；按集尘极形式分为管式与板式；按放电极性分为负电晕与正电晕；按粉尘的荷电与分离区的空
8、间分为单区与双区；按清灰方式分为干式与湿式。燃煤电厂一般采用卧式、负电晕、板形集尘极、干式清灰、单区除尘器。(二)袋式除尘器l.特点袋式除尘器是利用织物制作的袋状过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置。其特点是：(1)除尘效率高，一般在99%以上，除尘器出口气体含尘浓度在数十毫克每标准立方米之内，对亚微米粒径的细尘有较高的分级除尘效率；(2)处理风量的范围广，小的仅每分钟数立方米，大的可达每分钟数万立方米，既可用于尘源的通风除尘，改善作业场所的空气质量，也可用于电站锅炉及工业炉窑的烟气除尘，减少大气污染物的排放；(3)结构比较简单，维护操作方便；(4)在保证同样高的除尘效率前提下，造价低
9、于电除尘器；(5)采用玻璃纤维、Nomex等耐高温滤料时，可在200以下的高温下运行；(6)对粉尘的特性不敏感，不受粉尘比电阻的影响；(7)用于干法脱硫系统，可适当提高脱硫效率。缺点是：(1)体积与占地面积较大；(2)本体压力损失较大，一般为10002000Pa；(3)对滤袋质量有严格的要求，若滤袋破损率高，使用寿命短，则运行费用将大大增加。2.袋式除尘器的基本工作原理是：含尘气体进入挂有一定数量的滤袋的袋室后，首先被干净的滤袋纤维过滤。随着阻留的粉尘不断增加，一部分粉尘嵌入滤料内部；一部分覆盖滤袋表面形成一层粉尘层。此时，含尘气体的过滤主要依靠粉尘层进行，其除尘机理为含尘气体通过粉尘层与滤料
10、时产生的筛分、惯性、粘附、扩散与静电等作用。当粉尘层加厚，压力损失达到一定程度时，需要进行清灰。清灰后压力降低，但仍有一部分粉尘残留在滤袋上，在下一个过滤周期开始时，起良好的捕尘作用。(三)湿式除尘器1.湿式除尘器的特点。藉水或其它液体形成的液网、液膜或液滴与含尘气体接触，借助于惯性碰撞、扩散、拦截、沉降等作用面捕集尘粒，使气体得到净化的各类除尘装置，统称湿式除尘器。其特点是：结构简单，无转动部件，造价较低，安装、维护、管理均较方便，除尘效率一般可达90%95%，能适应高温、高湿气体以及粘性大的粉尘，并能净化部分有害气体。缺点是；需消耗一定的水量，有处理灰水的麻烦，排烟温度低，不利于扩散，湿灰
11、利用也比较困难，对憎水性或水硬性的粉尘不宜采用，对腐蚀性较大的气体则需有防腐措施。2.湿式除尘器种类及工作原理。湿式除尘器的种类很多，目前燃煤电厂常用的有：水膜除尘器，斜棒栅除尘器和文丘里管除尘器。各自的基本工作原理如下：（1）水膜除尘器水膜除尘器俗称捕滴器，是一种切向直通湿式旋风除尘器。其入口在旋风筒的下方，含尘气体切向(或蜗壳)进入除尘器后，旋转上升。旋转气流所产生的离心力将尘粒甩向筒壁。粉尘一旦达到筒壁，即被由除尘器上部供水装置形成的自上而下流动的均匀水膜所捕集，并排出筒体。(2)斜棒栅除尘器斜棒栅除尘器由进口烟道处的斜棒栅与捕滴器组成。斜棒栅前装有雾化喷嘴，运行时产生大量细小的水滴。含
12、尘烟气通过雾化水滴流向斜棒栅，而错列布置的斜棒四周形成比较完整的自上而下的流动水膜，烟气流经时，多次改变运动方向，一部分粒径较大的湿灰粒因受惯性力的作用被斜棒表面水膜捕集带走；另一部分粒径较小的尘粒在棒栅处，与细小水滴再次发生碰撞、粘附、凝聚，形成较大的灰水滴，随烟气进入捕滴器，依靠离心力和重力作用而被分离。过去，曾在垂直于进口烟道的平面上布置卧式洗涤栅，运行结果大多洗涤栅堵灰，被迫拆除。而斜棒栅除尘器却能高效稳定运行，其原因主要是：栅棒斜置，且主要由顶部稳压水箱供水，可以形成比较完整的水膜；斜棒栅的表面积与形状系数大于卧式洗涤栅；烟气与水滴通过斜棒栅的时间比卧式洗涤栅长，加之，斜棒栅除尘器为
13、防堵灰事故，在烟道底部与斜棒栅前加设了喷管，因此其运行可靠性有很大的提高(图7-2斜棒栅结构示意图)。文丘里管除尘器由文丘里管与捕滴器组成。含尘气体进入文丘里管，在收缩段加速，至喉口处流速达5570m/s。在接近喉口处喷入水，在水滴被高速气流迅速破碎的过程中，尘粒与细水滴开始有效地碰撞，凝聚。进入扩散段后，由于流通断面逐渐扩大，气流减速，尘粒与水滴再碰撞，凝聚而形成灰水滴，然后到捕滴器内分离捕集(见表7-2)。图7-2 斜棒栅除尘器结构示意图l-斜棒；2-雾化喷嘴；3-导灰板；4-冲灰水管；5-窥视孔；6-喷管；7-套管；8-矾士水泥砂浆；9-稳压水箱；10-支撑板表72 文丘里管除尘器基本设
14、计参数项目单位设计参数收缩段收缩角度2330最大45扩散段扩散角度68最大10喉部长度200350喉口烟气流速m/s5575文丘里管干态阻力系数圆形0.150.18矩形（高度比1.02.0）0.25园矩结合（高度比1.5）0.200.22文丘里管湿态阻力系数圆形内喷（溅椎）0810.87外喷（溅板）0.300.46文丘里管水耗内喷/m3(标)0.130.18外喷/m3(标)0.180.21(四)旋风除尘器1.旋风除尘器的特点旋风除尘器是利用旋转的含尘气流所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的除尘装置。其特点是：(1)除尘器本身没有运动部件，结构简单，制造安装费用较少；(2)维护管理方便；(3
15、)耐高温，可采用各种不同的材料制作，以适应粉尘物理性能的特殊要求。缺点是：(1)处理风量较大时，需采用多个旋风子组合，风量分配不易均匀，(2)某些部位易磨损；(3)排灰口易堵塞；(4)在电厂允许的压力损失及一般的飞灰粒径条件下，除尘效率难满足环保的要求，尤其是捕集细尘的能力较差。旋风除尘器由进气口，简体、锥体、排气管、集灰斗等部分组成，如图7-3所示。图7-3 旋风除尘器示意图2.旋风除尘器的工作原理 其基本工作原理是：含尘气流从进气口切向进入除尘器后，沿壁面自上而下作旋转运动。气流被迫一边旋转一边向下由筒体到达锥体。下旋气流到达锥体端部后就折转方向，旋转上升，通过排气管离开除尘器。含尘气流作旋转运动时，其中尘粒在离心力的作用下，向壁面移动，到达壁面的尘粒，在气流和重力的作用下，沿壁面流入灰斗。3，旋风除尘器的种类很多，但是在燃煤电厂锅炉上采用的旋风除尘器
