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锅炉除尘技术基础知识

 
文章出处:http://www.zdguolu.com/发表时间:2015-3-9

 

     在燃料不变的情况下,含尘烟气的特性主要取决于锅炉的燃烧工况,同时也取决于除尘系统的设计。而锅炉负荷的变化,粉磨机、省煤器、空气预热器的选型及运行工况,一次风机、二次风机用引风机的开度都直接影响烟气的含尘浓度,颗粒大小直接影响烟气量,烟气的粒度、含氧量及氮氧化物的含量,系统的漏风和保温也是不可忽视的因素。可以说锅炉的运行工况直接影响袋式除尘器系统,而袋式除尘系统的可靠性又直接关系到锅炉的安全。如果除尘系统因破袋失效,会造成锅炉引风机叶轮磨损加快;滤袋粘灰严重,会增加阻力,减少了引风机的抽风量,造成锅炉正压运行,这都是很危险的。所以,在设计燃煤锅炉袋式除尘系统时,一定要把除尘作为锅炉系统的一个重要环节,在系统设计时,自动监测、自动控制、故障判断和紧急措施都要有全面考虑。在制定操作规程和岗位责任制及维护管理方面也要具体落实。一个成功的燃煤锅炉烟气除尘系统项目必须有周全而合理的设计,选用可靠的仪器、仪表和设备,精心制造和维护,严格的操作管理。

 

 

    锅炉安装的除尘器可分为两大类:①干式除尘器:包括重力沉降室、惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。②湿式除尘器:包括又喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前常见的运用最多的是旋风分离器、静电除尘器与布袋除尘器。其中旋风分离器磨损严重,最常用的解决办法是内壁衬装耐磨陶瓷。
下面对各种除尘器做简要介绍: 
1. 重力除尘——利用粉尘与气体的比重不同的原理,使扬尘靠本身的重力(重力) 从气体中自然沉降下来的净化设备,通常称为沉降室或降生室。它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备,只能用于粗净化。重力降尘室的工作原理如下图所示:含尘气体从一侧以水平方向的均匀速度V进入沉降室,尘粒以沉降速度V沉下降,运行t时间后,使尘粒沉降于室底。净化后的气体,从另一侧出口排出。

2. 惯性除尘——惯性除尘器也叫惰性除尘器。它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同,将粉尘从气体中分离出来。一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物,使气流的方向急剧改变。此时粉尘由于惯性力比气体大得多,尘粒便脱离气流而被分离出来,得到净化的气体在急剧改变方向后排出。
下图几种常见的权性除尘器。这种除尘器结构简单,阻力较小(10-80毫米水柱),净化效率较低(40-80%),多用于多段净化时的第一段,净化中的浓缩设备或与其它净化设备配合使用。

惯性除尘器以百叶式的最常用。它适用于净化含有非粘性、非纤维性粉尘的空气,通常与其它种除尘器联合使用组成机组

3.旋风分离器
工作原理:旋风除尘器的工作原理,含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间,形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁,并随外旋流转到除尘器下部,由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。
应用范围及特点:旋风除尘器适用于净化大于5~10微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较低(80~160毫米水柱)的净化设备,旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。

4. 布袋除尘技术
工作原理: 
⑴ 重力沉降作用——含尘气体进入布袋除尘器时,颗粒大、比重大的粉尘,在重力作用下沉降下来,这和沉降室的作用完全相同。
⑵ 筛滤作用——当粉尘的颗粒直径较滤料的纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大时,粉尘在气流通过时即被阻留下来,此即称为筛滤作用。当滤料上积存粉尘增多时,这种作用就比较显著起来。
⑶ 惯性力作用——气流通过滤料时,可绕纤维而过,而较大的粉尘颗粒zai惯性力的作用下,仍按原方向运动,遂与滤料相撞而被捕获。
⑷ 热运动作用——质轻体小的粉尘(1微米以下),随气流运动,非常接近于气流流线,能绕过纤维。但它们在受到作热运动(即布朗运动)的气体分子的碰撞之后,便改变原来的运动方向,这就增加了粉尘与纤维的接触机会,使粉尘能够被捕获。当滤料纤维直径越细,空隙率越小、其捕获率就越高,所以越有利于除尘。
袋式除尘器很久以前就已广泛应用于各个工业部门中,用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物,捕获粉尘微粒可达0.1微米。但是,当用它处理含有水蒸汽的气体时,应避免出现结露问题。袋式除尘器具有很高的净化效率,就是捕集细微的粉尘效率也可达99%以上,而且其效率比较稳定。

5. 静电除尘
静电除尘器的工作原理:含有粉尘颗粒的气体,在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时,由于阴极发生电晕放电、气体被电离,此时,带负电的气体离子,在电场力的作用下,向阳板运动,在运动中与粉尘颗粒相碰,则使尘粒荷以负电,荷电后的尘粒在电场力的作用下,亦向阳极运动,到达阳极后,放出所带的电子,尘粒则沉积于阳极板上,而得到净化的气体排出防尘器外。
根据目前国内常见的电除尘器型式可概略地分为以下几类:按气流方向分为立式和卧式,按沉淀极极型式分为板式和管式,按沉淀极板上粉尘的清除方法分为干式湿式等。

电除尘器的优点
⑴ 净化效率高,能够铺集0.01微米以上的细粒粉尘。在设计中可以通过不同的操作参数,来满足所要求的净化效率。
⑵ 阻力损失小,一般在20毫米水柱以下,和旋风除尘器比较,即使考虑供电机组和振打机构耗电,其总耗电量仍比较小。
⑶ 允许操作温度高,如SHWB型电路尘器最好允许操作温度250℃,其他类型还有达到350~400℃或者更高的。
⑷ 处理气体范围量大。
⑸ 可以完全实现操作自动控制。
电除尘器的缺点:
⑴ 设备比较复杂,要求设备调运和安装以及维护管理水平高。
⑵ 对粉尘比电阻有一定要求,所以对粉尘有一定的选择性,不能使所有粉尘都的获得很高的净化效率。
⑶ 受气体温、温度等的操作条件影响较大,同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作,所得的效果不同,有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好,而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。
⑷ 一次投资较大,卧式的电除尘器占地面积较大。
⑸ 目前在某些企业实用效果达不到设计要求。
6. 高温陶瓷除尘器:
对于燃煤联合循环发电系统(IGCC),发展既能满足燃气轮机要求同时又能满足环境保护要求的高温燃气净化系统是非常重要的,它是燃煤联合循环发电技术真正商用化的最关键技术之一。高温陶瓷过滤器,目前被普遍认为是最有前途的高温除尘设备。陶瓷过滤器对高温燃气中的粉尘进行过滤于用砂砾层(颗粒层除尘器)或纤维层(布袋除尘器)对气体净化都基于同一过滤理论。
陶瓷过滤器的过滤元件目前普遍采用高密度材料,制成的陶瓷过滤元件主要有棒式、管事、交叉流式三种。下图为一种交叉流式陶瓷过滤器元件,它由薄的多空陶瓷板组成,通过烧结形成带有通道的肋状整体。含尘气体从短通道端进入过滤器,然后在每个通道过滤后进入通道较长的清洁气体端,清洁气体通道的一端封死是清洁气体流入清洁气体汇集箱,短通道内所捕集的尘粒通过反向脉冲气流定期清除。

7. 下面以水膜除尘器为例介绍一种湿式除尘器:
利用含尘气体冲击除尘器内壁或其他特殊构件上用某种方法造成的水膜,使粉尘被水膜捕获,气体得到净化,这类净化设备叫做水膜除尘器。包括冲击水膜、惰性(百叶)水膜和离心水膜除尘器等多种。


含尘气体由简体下部顺切向引入,旋转上升,尘粒受离心力作用而被分离,抛向筒体内壁,被简体内壁流动的水膜层所吸附,随水流到底部锥体,经排尘口卸出。水膜层的形成是由布置在筒体的上部几个喷嘴、将水顺切向喷至器壁。这样,在简体内壁始终覆盖一层旋转向下流动的很薄水膜,达到提高除尘效果的目的。这种湿式除尘器结构简单,金属耗量小,耗水量小。其缺点是高度较大,布置困难,并且在实际运行中发现有带水现象。
以上介绍的是工程中几种常见的除尘设备,实际中应选用哪一种应根据各自的优缺点及实际情况决定。目前大型电站大多使用静电除尘器或布袋除尘器。


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