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文檔簡介

顆粒污染物控制技術(shù)演示文稿第一頁,共三十八頁。優(yōu)選顆粒污染物控制技術(shù)第二頁,共三十八頁。一.目前國內(nèi)主要除塵器現(xiàn)狀二.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)第三頁,共三十八頁。一.目前國內(nèi)主要除塵器現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人民生活水平的日益提高,國家對大氣質(zhì)量控制要求越來越嚴(yán),同時也對除塵設(shè)備的性能及可靠性提出了更高的要求。為了貫徹可持續(xù)發(fā)展方針,使污染得到有效控制,2003年國家出臺了新的排放標(biāo)準(zhǔn),提高了煙塵、SO2排放標(biāo)準(zhǔn)要求。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自2004年1月1日起新上火電項(xiàng)目其煙塵排放濃度應(yīng)控制在50mg/m3以下,一些城市和企業(yè)要求低于30mg/m3。電除塵器是目前使用最廣泛的除塵設(shè)備,占90%以上,但是由于目前燃煤電廠煤種及粉塵特性的變化使電除塵器不能保持較高的除塵效率,達(dá)不到國家及地方的排放標(biāo)準(zhǔn),因此其應(yīng)用和發(fā)展正面臨前所未有的危機(jī)。其他形式的除塵裝置,主要為布袋除塵器,由于我國對布袋除塵器的研究還不夠,國產(chǎn)濾料耐溫性、耐腐蝕性差,使用壽命短,濾袋需周期性更換,進(jìn)口濾料因其價格較高而增加設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。因此目前,布袋除塵在我國從資金和運(yùn)行維護(hù)上還很難被大家所接受。第四頁,共三十八頁。

1.電除塵器優(yōu)缺點(diǎn)分析(1)優(yōu)點(diǎn):收塵效率高;煙氣阻力小,總的能耗低;適用范圍廣;可處理大容量煙氣;捕集到的粉塵干燥;維護(hù)保養(yǎng)簡單。(2)缺點(diǎn):①靜電除塵器對超細(xì)顆粒(如PM2.5)捕集能力有限。主要是因?yàn)槌?xì)粒子難以荷電、電極振打產(chǎn)生二次揚(yáng)塵更容易使已捕集的細(xì)微粒子逸出。②靜電除塵器的除塵效率受諸多因素(如煙溫、煙氣流速、飛灰特性、含硫量等)影響,波動較大,對靜電除塵器的穩(wěn)定、高效運(yùn)行造成很大的影響。③國家加強(qiáng)對二氧化硫排放的控制,煙氣中二氧化硫的濃度減少使煙塵中比電阻升高,造成靜電除塵器的反電暈增強(qiáng),除塵效率降低。

第五頁,共三十八頁。2.袋除塵器優(yōu)缺點(diǎn)分析:(1)優(yōu)點(diǎn):①袋除塵器對凈化含微米或亞微米數(shù)量級的粉塵粒子的氣體效率較高,一般可達(dá)99%,甚至可達(dá)99.%以上。②袋式除塵器可以捕集多種干式粉塵,特別是高比電阻粉塵。③含塵氣體濃度在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化對袋除塵器效率和阻力影響不大。④袋式除塵器可設(shè)計(jì)制造出適應(yīng)不同氣量的含塵氣體的要求。除塵器的處理氣量可從1~106m3/h。⑤袋除塵器也可做成小型的,安裝在散塵設(shè)備上或散塵設(shè)備附近,也可安裝在車上做成移動式袋式過濾器,這種小巧、靈活和袋除塵器特別適用于分散塵源的除塵。⑥袋式除塵器運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠,沒有污泥處理和腐蝕等問題,操作維護(hù)簡單。第六頁,共三十八頁。(2)缺點(diǎn):同樣袋除塵器也存在一定的局限,除運(yùn)行阻力大等問題外,還有如濾袋使用壽命問題(糊袋、燒袋、漏袋和腐蝕磨損都影響濾袋使用壽命),如何使濾袋使用壽命盡可能的長,減少袋的更換次數(shù),減少日常的維護(hù)費(fèi)用是當(dāng)前研究的一個熱點(diǎn)領(lǐng)域。只要在袋除塵設(shè)計(jì)階段根據(jù)待處理的煙氣性質(zhì),選用適當(dāng)?shù)臑V料是可以避免糊袋和燒袋的(對于有些大型的袋除塵器增加了一些如旁路煙道、緊急增溫降溫輔助設(shè)施等以提高其運(yùn)行的安全系數(shù)),但由于附著在袋上的塵餅必須清除才可以讓袋過濾再生.因此濾袋的清灰必不可少,清灰越徹底越好,有利于除塵器穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。一方面清灰徹底讓濾袋發(fā)生激振,另一方面過濾時風(fēng)速和粉塵顆粒對濾袋的琢磨,這兩方面對濾袋的使用壽命就起主要影響。如何盡可能減少清灰次數(shù)和大顆粒粉塵對濾袋表面的琢磨成為延長濾袋使用壽命的關(guān)鍵。第七頁,共三十八頁。二.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)1.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的介紹2.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的類型3.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的工作原理4.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)5.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的應(yīng)用前景第八頁,共三十八頁。1.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的介紹

靜電除塵器和布袋除塵器都是工業(yè)上普遍使用的高效除塵器。但在一些特殊的場合,如大流量、較高溫度、電暈特性差的氣流、高比電阻粉塵、超細(xì)粉塵等,單獨(dú)使用電除塵器或布袋除塵器,其經(jīng)濟(jì)性都是很差的。為解決這一難題,近年來國外出現(xiàn)了一種將靜電除塵器與布袋除塵器結(jié)合在一起新型除塵技術(shù),即靜電布袋混合式除塵技術(shù)。有研究表明,不帶電的粉塵沉積在濾袋表面為密實(shí)平整結(jié)構(gòu),而預(yù)荷電的粉塵沉積在濾袋表面呈現(xiàn)松散的凹凸不平結(jié)構(gòu),這種松散結(jié)構(gòu)有利于降低氣流的通過阻力。第九頁,共三十八頁。

根據(jù)國外的相關(guān)資料介紹:美國是國際上較早開始電袋復(fù)合除塵器研究的國家,并已在一些發(fā)電廠應(yīng)用。最具代表性的就是美國ELEX司的混合式除塵器和美國GORE公司的混合式除塵器。第十頁,共三十八頁。ELEX公司的混合除塵器由2個單元組成,前1單元是完整的電除塵器,后1單元是完整的布袋除塵器。大量粉塵經(jīng)過電除塵器后,剩余帶靜電的粉塵進(jìn)入布袋除塵區(qū),最后除盡。第十一頁,共三十八頁。

GORE公司的混合除塵器,電除塵器和布袋除塵器處于同一單元中,90%的粉塵在電場中被除去,10%的帶靜電粉塵通過多孔板陽極進(jìn)入布袋與陽極板構(gòu)成的收塵區(qū)域,從而得以除盡。第十二頁,共三十八頁。

國內(nèi)對電袋復(fù)合式除塵器技術(shù)的研究與開發(fā)在上世紀(jì)九十年代基本處于空白狀態(tài),僅有少數(shù)研究院所對荷電后的粉塵影響布袋捕集效率的關(guān)系做過一些實(shí)驗(yàn)研究。國內(nèi)第一臺電袋復(fù)合式除塵器于2002年推出,并在水泥廠成功投入工業(yè)運(yùn)行。2004年,這種新型除塵器應(yīng)用于電站鍋爐除塵改造工程,創(chuàng)造了電力行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例,使這一技術(shù)的實(shí)踐領(lǐng)域不斷拓寬。第十三頁,共三十八頁。2.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的結(jié)構(gòu)類型(1)“靜電-布袋”并列式這種方式是將1排袋濾器和1組電極相間排列,實(shí)現(xiàn)了電除塵與袋式除塵機(jī)理的有機(jī)融合,其形式如圖1所示。它既適用于新建的設(shè)備,也適用于老電除塵器的改造。第十四頁,共三十八頁。圖1”靜電-布袋”并列式第十五頁,共三十八頁。第十六頁,共三十八頁。(2)“靜電布袋”串聯(lián)式(前電后帶式)

這種形式的聯(lián)合除塵方式,前級收塵為電除塵,后級為袋式除塵(如圖2)。這種除塵器特別適用于已投產(chǎn)不達(dá)標(biāo),場地受到限制的電除塵器的改造,一般情況是保留原除塵器的前級電場,將后級電場改為袋式除塵。由于不增加原電除塵器的寬度、高度,改造的工作量小,施工周期短,投資可低于單獨(dú)采用袋式除塵器或電除塵器的費(fèi)用,同時排放質(zhì)量濃度可長期穩(wěn)定保持在50mg/m3以下,性能優(yōu)越。第十七頁,共三十八頁。圖2”靜電-布袋”串列式第十八頁,共三十八頁。第十九頁,共三十八頁。(3)預(yù)荷電+布袋(靜電增強(qiáng)型)

含塵氣流先通過預(yù)荷電區(qū),在高壓電場中,粉塵充分荷電并凝并成較大的粒子,然后由袋式除塵器收集。還有的在袋式除塵器內(nèi)設(shè)置電場,可加與荷電塵粒極性相同的電場,也可加與荷電塵粒極性相反的電場。極性相同時,電場力與流場力相反,塵粒不斷透過纖維層,效率很高,同時由于排斥作用,沉積于濾袋表面的粉塵層較疏松,過濾阻力減小,使清灰變得更容易一些。第二十頁,共三十八頁。(4)電袋一體化式此種形式又稱嵌入式電袋復(fù)合除塵器.嵌入式電袋復(fù)合除塵器是對每個除塵單元,在電除塵中嵌入濾袋結(jié)構(gòu),電除塵電極與濾袋交錯排列。嵌入式電袋復(fù)合除塵技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)和原理與串聯(lián)式電袋復(fù)合除塵技術(shù)相似。這種電袋除塵在國外已有成功應(yīng)用.總除塵效率在99.993%~99.997%范圍。盡管電袋一體化式結(jié)構(gòu)更緊湊,氣體經(jīng)過的路徑短而本體阻力小等諸多方面性能均優(yōu)于串聯(lián)式電袋復(fù)合除塵技術(shù).但也存在選擇適當(dāng)?shù)碾妶鰠?shù)以解決電極放電對濾袋的影響、濾袋更換、電極與濾袋嵌入結(jié)構(gòu)布置等問題。第二十一頁,共三十八頁。圖3電袋一體化1.含塵氣體入口2.凈氣出口3.凈氣室4.除塵室5.儲灰斗6.導(dǎo)流板7.內(nèi)外圓收塵極板8.電暈線9.覆膜折皺式濾袋第二十二頁,共三十八頁。3.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的工作原理3.1靜電除塵和過濾除塵機(jī)理

(1)靜電除塵機(jī)理:

含塵氣體高速進(jìn)入除塵器時,由于斷面擴(kuò)大,風(fēng)速減小,較大的粉塵顆粒在慣性及重力作用下首先沉積下來。在側(cè)進(jìn)風(fēng)的迎風(fēng)面沒置導(dǎo)流板,一方面起減阻作用,另一方面由于慣性作用劉粉塵有一定的收集作用。空氣在一般情況下被認(rèn)為是絕緣體,但空氣中也有極少量的電子、離子存在。當(dāng)把含塵氣體置于非勻強(qiáng)高壓靜電場(由線、板或線、管等組成的電場)中時,在線上施以負(fù)高壓(如40kV以),高壓線周圍2~3mm內(nèi)空氣中的電子在電場力作用下被加速到具有極高的能量(可達(dá)6keV以上),它碰到其它空氣分子時就會轟擊出新的電子來,新、舊電子在高壓電場中繼續(xù)被加速?第二十三頁,共三十八頁。一時間大量電子、離子像雪崩一樣產(chǎn)生(即“電子雪崩”),使空氣由絕緣狀態(tài)變?yōu)槲⑷鯇?dǎo)電狀態(tài)這種現(xiàn)象稱為空氣電離,此時在放電極上出現(xiàn)電暈放電。電暈放電產(chǎn)生的大量電子、離子通過碰撞、擴(kuò)散等作用使含塵氣流中的粉塵荷電,荷電的粉塵在電場中趨向異性電極運(yùn)動,大部分沉積在極板上,從氣流中分離出來。由于該裝置采用環(huán)行電場,在電場外側(cè)粉塵顆粒所受的離心力與電場力一致,從而提高粉塵顆粒在電場中所受的合力。粉塵顆粒所受的離心力大小與其運(yùn)動的軌道半徑r和角速度存在如下關(guān)系:第二十四頁,共三十八頁。

電場風(fēng)速要求低于1.5m/s甚至更小,氣體在電場中停留時間為2-10s,就該裝置來說電場風(fēng)速設(shè)計(jì)低于1m/s,粉塵在電場中最大平均停留時間為5s,離心力相對于靜電力非常小,可以不予考慮。第二十五頁,共三十八頁。(2)濾袋除塵機(jī)理在濾袋除塵中有深層過濾和表面過濾之分。深層過濾首先要形成過濾粉塵初層,即所謂的“塵餅”,盡管其過濾初始阻力較小,但其存在清灰再生困難,隨著清灰的次數(shù)增多,其清灰再生后阻力增加,因而其清灰次數(shù)相應(yīng)增多,將加速濾袋的磨損,最終導(dǎo)致其不能用。而采用表面覆膜的濾袋,盡管其初始阻力較大,但不存在形成粉塵初層的問題;由于覆膜濾料表面光滑易清灰,因此再生清灰容易、再生清灰后阻力恒定,有利于采用定時清灰。分析可知,粉塵在電場中充分荷電,除去粗塵,剩下荷電不充分但可在電場中被極化進(jìn)入濾袋除塵,而覆膜濾袋對微細(xì)粉塵有很高的除塵效率。分析可知,粉塵在電場中充分荷電,除去粗塵,剩下荷電不充分但可在電場中被極化進(jìn)入濾袋除塵,而覆膜濾袋對微細(xì)粉塵有很高的除塵效率。

第二十六頁,共三十八頁。3.2荷電粉塵及溫度對濾袋過濾特性的影響

在袋過濾采用外濾負(fù)壓式時,濾袋清潔氣體側(cè)由于壓強(qiáng)小,分子的平均自由程大,分子間距較大;濾袋含塵氣體側(cè)由于氣體通過濾袋的截面減小,分子速度呈梯度增加(由遠(yuǎn)離濾袋外側(cè)向?yàn)V袋中心表面靠近);根據(jù)流體力學(xué)原理,氣體的流動應(yīng)滿足伯努利方程,氣體流動的壓頭減小,速頭應(yīng)增加,所以分子速度呈梯度增加。而粉塵粒子由于慣性,其速度很難與氣體分子達(dá)到同步,使含塵濃度分布均勻的氣體變?yōu)橛赏獾絻?nèi)含塵濃度呈梯度增加的不均勻氣體。粉塵濃度的增加有利于微細(xì)粉塵的凝聚(由于微細(xì)粉塵的比表面積很大),使得粉塵顆粒增大成為可能,有利于濾袋的過濾以增強(qiáng)其過濾特性。第二十七頁,共三十八頁。

同時粉塵粒子在電場中得以荷電或極化,根據(jù)電荷的基本性質(zhì),同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,在濃度遞增的情況下,增加了粉塵相互接觸的幾率,從而增加了粉塵粒子搭接增粗的效果。如在電場中粉塵粒子荷為同種電荷,由于同種電荷相互排斥而產(chǎn)生的庫侖力與空氣對粉塵的粘性動力相當(dāng)使粒子減速,粉塵濃度增加得多,更有利于接觸凝聚。第二十八頁,共三十八頁。考慮溫度對其的影響,溫度升高,分子平均自由程增加,但氣體分子平均動能增加,宏觀上表現(xiàn)為氣體粘度增加,粉塵粒子所受粘性動力增加,粉塵所荷電荷作用減弱,從而導(dǎo)致濾袋過濾特性降低,除塵器運(yùn)行阻力增大。可以從物理模型上得以說明,見圖2。第二十九頁,共三十八頁。

最初在圓形濾袋表面上附著一層帶電粉塵(一般帶負(fù)電),因此在濾袋的周圍空間產(chǎn)生了非均勻電場,使其具有軸對稱特點(diǎn),當(dāng)粉塵顆粒在濾袋表面累積到一定程度,由其產(chǎn)生的電場對向?yàn)V袋表面趨近的帶電粉塵庫侖力將足夠大,這時粉塵顆粒所受粘性動力幾乎與庫侖力相當(dāng),作用力方向相反,可以認(rèn)為粉塵顆粒處于受力平衡狀態(tài)。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,氣體中的粉塵顆粒所受力為粘性動力、庫侖力:第三十頁,共三十八頁。若F2=F1,即這時可認(rèn)為顆粒已處于受力平衡狀態(tài)。對于確定的過濾速度和粉塵顆粒來說,溫度升高,增大,r。減小,從而導(dǎo)致粉塵顆粒之間接觸相對變得緊密,不利于氣體通過,導(dǎo)致濾袋過濾特性降低。第三十一頁,共三十八頁。4.電袋復(fù)合式除塵技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)電袋復(fù)合除塵器作為靜電除塵器和布袋除塵器的有機(jī)結(jié)合.充分發(fā)揮了兩種除塵器各自的優(yōu)勢。同常規(guī)靜電除塵器、布袋除塵器相比,電袋復(fù)合除塵器具有以下優(yōu)點(diǎn):第三十二頁,共三十八頁。(1)機(jī)理科學(xué),技術(shù)先進(jìn)可靠常規(guī)靜電除塵器除去煙氣中80%~90%的粉塵通常只需要一級電場即可實(shí)現(xiàn)。其它的幾個電場用來除去剩下的10%~20%的粉塵。由于靜電除塵器每個電場要有獨(dú)立的電源和控制裝置,這樣不僅造成占地面積大,控制系統(tǒng)復(fù)雜,還引起初投資和運(yùn)行費(fèi)用高的問題。復(fù)合除塵器充分利用了靜電除塵器的這一特性,又發(fā)揮了布袋除塵器性能穩(wěn)定、除塵效率高的特點(diǎn)。同時,靜電布袋除塵器利用靜電除塵、布袋除塵兩種現(xiàn)有的成熟除塵技術(shù),技術(shù)可靠性高,研發(fā)相對容易。(2)壓降小,濾袋壽命長同布袋除塵器相比,電袋復(fù)合除塵器的布袋單元負(fù)荷低,壓力損失小,因而可以選擇較長的清灰周期和較低的噴吹壓力,延長了濾袋的壽命。第三十三頁,共三十八頁。(3)除塵效率不受粉塵特性影晌,效率穩(wěn)定,適應(yīng)性強(qiáng)常規(guī)電除塵器的除塵效率受煤種、鍋爐負(fù)荷和工況、粉塵比電阻等諸多因素的影響,造成穩(wěn)定性差甚至不能正常工作。復(fù)合除塵器能發(fā)揮布袋單元對煤種適應(yīng)范圍廣泛、受鍋爐負(fù)荷變化及煙氣量波動影響小、不受粉塵比電阻的影響等特性,使整體除塵效率穩(wěn)定可靠。(4)結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小與布袋除塵器相比,靜電單元除去了大部分的粉塵,大幅降低了濾袋負(fù)荷,因而可以選擇較高的過濾風(fēng)速,所需濾袋數(shù)量少,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積減少。同時,可以選擇較大的濾袋間距,解決了脈沖布袋除塵器因?yàn)V袋較密而在清灰時引起二次揚(yáng)塵和再收集問題。第三十四頁,共三十八頁。(5)除塵效率高,對微細(xì)粉塵分級除塵效率高電袋復(fù)合除塵的除塵效率能達(dá)99.9%以上,能實(shí)現(xiàn)出口粉塵排放濃度低于30mg/m3,從運(yùn)行的電袋復(fù)合除塵器來看,粉塵排放濃度可以低于10mg/m3

;粉塵荷電后,靜電力作用增強(qiáng),對細(xì)微粒子的捕集效率也有所增強(qiáng)。(6)除塵費(fèi)用低在初投資上,靜電除塵單元只設(shè)一級電場,可以避免靜電除塵器高昂的設(shè)備費(fèi)和土建費(fèi):布袋除塵單元中,所需濾袋少,濾袋以及相應(yīng)設(shè)施的費(fèi)用也大大減少。在運(yùn)行費(fèi)用上,阻力小,能耗低,濾袋更換周期增長,總的運(yùn)行費(fèi)用比同容量的靜電除塵器和布袋除塵器都低。第三十五頁,共三十八頁。

由分析可知,靜電布袋復(fù)合除塵器技術(shù)優(yōu)勢明顯,經(jīng)濟(jì)性突出。從我國燃煤電廠除塵現(xiàn)狀來看,該技術(shù)非常具有開發(fā)的必要性。然而,靜電布袋復(fù)合除塵器也存在需要解決的問題,包括:(1)靜電除塵單元和布袋除塵單元之間的結(jié)合形式,結(jié)合間煙氣分配的均勻性問題。大型靜電除塵器通常采用臥式,但在布袋除塵單元,煙氣要求從下向上流動,而氣流的均勻性既影響靜電除塵單元的除塵效率,又影響布袋除塵單元中布袋的壽命。

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