1、低低溫工作原理
低低溫靜電除塵工作原理是通過(guò)熱回收器(又稱煙氣冷卻器)降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)以下,一般在90℃左右,使煙氣中的大部分SO3在熱回收器中冷凝成硫酸霧并粘附在粉塵表面,使粉塵性質(zhì)發(fā)生了很大變化,降低粉塵比電阻,避免反電暈現(xiàn)象;同時(shí),煙氣溫度的降低使煙氣流量減小并有效提高電場(chǎng)運(yùn)行時(shí)的擊穿電壓,從而大幅提高除塵效率,并去除大部分SO3。
圖1以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線圖
▲當(dāng)不設(shè)置煙氣再熱器(FGR)時(shí),煙氣冷卻器(WHR)處的換熱量按上圖①所示回收至汽機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng);
▲當(dāng)設(shè)置煙氣再熱器(FGR)時(shí),煙氣冷卻器(WHR)處的換熱量按上圖②所示至煙氣再熱器(FGR)。
2、技術(shù)特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
與入口煙溫在120℃~130℃的常規(guī)電除塵器相比,低低溫電除塵器具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)煙氣溫度降低可以降低粉塵比電阻。通過(guò)熱回收器或煙氣換熱系統(tǒng)將煙氣溫度降至酸露點(diǎn)以下,煙氣中大部分SO3冷凝成硫酸霧,并吸附在粉塵表面,使粉塵性質(zhì)發(fā)生了很大變化。根據(jù)煙氣溫度與粉塵比電阻的關(guān)系,如圖2所示,在低溫區(qū),表面比電阻占主導(dǎo)地位,并隨著溫度的降低而降低。
低低溫電除塵器入口煙氣溫度降至酸露點(diǎn)以下,使粉塵比電阻處在電除塵器高效收塵的區(qū)域。粉塵性質(zhì)的變化和煙氣溫度的降低均促使了粉塵比電阻大幅下降,避免了反電暈現(xiàn)象,從而提高除塵效率。
圖2溫度與飛灰比電阻關(guān)系
(2)煙溫降低,煙氣體積流量降低,電場(chǎng)流速降低,增加了粉塵在電場(chǎng)的停留時(shí)間,同時(shí)比集塵面積增大,從而提高除塵效率。
(3)進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度降低,使電場(chǎng)擊穿電壓上升,從而提高除塵效率。實(shí)際工程案例表明,排煙溫度每降低10℃,電場(chǎng)擊穿電壓將上升3%左右。在低低溫條件下,由于有效避免了反電暈,擊穿電壓的上升幅度將更大。
(4)低低溫電除塵器可以去除絕大部分SO3,減少尾部煙氣低溫腐蝕。煙氣溫度降至酸露點(diǎn)以下,氣態(tài)的SO3將冷凝成液態(tài)的硫酸霧。因煙氣含塵濃度高,粉塵總表面積大,這為硫酸霧的凝結(jié)附著提供了良好的條件。
(5)提高濕法脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵效果。國(guó)外有關(guān)研究對(duì)常規(guī)電除塵器與低低溫電除塵器出口粉塵粒徑、電除塵器出口煙塵濃度與脫硫出口煙塵濃度關(guān)系進(jìn)行了探討。
常規(guī)電除塵器↔低低溫電除塵器
常規(guī)電除塵器出口煙塵平均粒徑一般為1μm~2.5μm,低低溫電除塵器出口粉塵平均粒徑大于3μm,低低溫電除塵器出口粉塵平均粒徑明顯高于常規(guī)電除塵器;當(dāng)采用低低溫電除塵器時(shí),脫硫出口煙塵濃度明顯降低,可有效提高濕法脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵效果。
(6)節(jié)能效果明顯
由于煙氣溫度的降低,當(dāng)采用熱回收器和煙氣換熱系統(tǒng)時(shí)均可節(jié)約濕法脫硫系統(tǒng)水耗量,可使風(fēng)機(jī)的電耗和脫硫系統(tǒng)用電率減小。低低溫電除塵系統(tǒng)采用熱回收器時(shí)可回收熱量,兼具節(jié)能效果。熱回收器的投資成本,一般可在3~5年內(nèi)回收。
(7)具更優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性
由于煙氣溫度降至酸露點(diǎn)以下,粉塵性質(zhì)發(fā)生了很大的變化、比電阻大幅下降,因此,達(dá)到相同除塵效率前提下,低低溫電除塵器的電場(chǎng)數(shù)量可減少,流通面積可減小。
由此可見,與常規(guī)電除塵器相比,低低溫電除塵器在設(shè)計(jì)上可以采用較小的除塵器規(guī)格、較低的設(shè)備占地等,實(shí)現(xiàn)更高的除塵效率。
缺點(diǎn)
雖然低低溫電除塵技術(shù)擁有以上眾多優(yōu)點(diǎn),但是它也存在一定缺點(diǎn):
二次揚(yáng)塵有所增加
粉塵比電阻的降低會(huì)削弱捕集到陽(yáng)極板上的粉塵的靜電粘附力,從而導(dǎo)致二次揚(yáng)塵現(xiàn)象比低溫電除塵器適當(dāng)增加,但在采取相應(yīng)措施后,二次揚(yáng)塵現(xiàn)象能得到很好的控制。
防止措施↓↓↓
煙氣溫度降低,煙塵比電阻下降,煙塵粘附力有所降低,二次揚(yáng)塵會(huì)適當(dāng)增加,為防止二次揚(yáng)塵可采用下述二種措施之一:
適當(dāng)增加電除塵器容量及采用振打優(yōu)化技術(shù),即通過(guò)加大流通面積,降低煙氣流速,設(shè)置合適的電場(chǎng)數(shù)量,調(diào)整振打制度來(lái)控制二次揚(yáng)塵。
當(dāng)場(chǎng)地受限時(shí),可采用旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)或離線振打技術(shù)。
其他輔助方法:出口封頭內(nèi)設(shè)置收塵板式的出口氣流分布板,使部分來(lái)不及捕集或二次飛揚(yáng)的煙塵進(jìn)行再次捕集。
從上述低低溫電除塵技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)可以看出,其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于缺點(diǎn),那么問(wèn)題來(lái)了,是不是所有煤種燃燒后的粉塵都適合采用低低溫電除塵技術(shù)來(lái)進(jìn)行收塵呢?這種技術(shù)的適用條件是什么?評(píng)判依據(jù)又是什么呢?且聽我慢慢道來(lái)。
3、技術(shù)適用條件和灰硫比
低低溫除塵技術(shù)適用條件主要為灰硫比大于100。
對(duì)于灰硫比過(guò)大或燃煤中含硫較高或飛灰中堿性氧化物(主要為Na2O)含量較高的煤種,煙塵性質(zhì)改善幅度相對(duì)減小,對(duì)低低溫電除塵器提效幅度有一定影響。
(1)灰硫比定義
灰硫比(D/S),即粉塵濃度(mg/m3)與SO3濃度(mg/m3)之比。
(2)灰硫比估算公式
根據(jù)硫元素在鍋爐、脫硝等系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化規(guī)律、物料平衡法和元素守恒定律推導(dǎo)了燃煤電廠煙氣灰硫比估算公式,如式(3-1)、(3-2)所示,式(3-2)中“32”為硫的相對(duì)原子質(zhì)量,“80”為三氧化硫的相對(duì)分子質(zhì)量。
式中:
除塵技術(shù)
CD/S——灰硫比值;
CD——熱回收器入口粉塵濃度,mg/m3;
CSO3——熱回收器入口SO3濃度,mg/m3;
η1——燃煤中收到基硫轉(zhuǎn)化為SO2的轉(zhuǎn)化率(煤粉爐一般取90%);
η2——SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率(約為0.8%~3.5%,一般取1.8%~2.2%);
M——鍋爐燃煤量,t/h;
Sar——煤中收到基含硫量,%;
q——鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失(在灰硫比估算時(shí)可取0%);
Q——煙氣流量,m3/h。
煙氣中的SO3濃度數(shù)據(jù)宜由鍋爐制造廠、脫硝制造廠提供或測(cè)試得到,當(dāng)缺乏制造廠提供的數(shù)據(jù)且沒(méi)有測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí),SO3濃度可按式(3-2)進(jìn)行估算。
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