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    管束式除塵器與濕式除塵器技術初探


    2018-08-27 16:07:42 | 閱讀:0

    為達到最新的大氣污染物超低排放的標準,目前鍋爐改造主要采用管束式除塵除霧或濕式電除塵兩種除塵技術。通過分析討論和比較這兩種技術的特點、優勢和不足之處,以期為相關的鍋爐房超低排放中的除塵系統的改造提供參考方案。

    1 引言

    應用最廣泛的超低排放技術為管束式除塵除霧器技術和濕式電除塵器技術,兩種技術方案都可以滿足煙塵排放濃度小于5mg/Nm3標準。要合理選擇燃煤鍋爐超低排放除塵方案,需要對這兩種技術進行詳細的對比分析。

    2管束式除塵除霧器

    2.1管束式除塵除霧器的除塵機理

    管束式除塵除霧器是除霧除塵設備,應用于濕法脫硫塔飽和凈煙氣攜帶的霧滴和塵的脫除凈化。

    管束式除塵除霧器是主要依賴于吸收塔上部低溫飽和凈煙氣中含有大量細小霧滴的特點,利用大量細小霧滴高速運動條件下增加粉煤灰顆粒與霧滴碰撞的機率,霧滴與粉煤灰顆粒凝聚從而實現對此部分極微小粉煤灰塵和霧滴的捕悉脫除。

    管束式除塵除霧器的工作原理可簡單表述為通過粉煤灰顆粒、霧滴的凝聚、捕悉和湮滅的3種運動狀態,在煙氣高速旋流、劇烈混合、旋轉運動的過程中,將煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒脫除。

    凝聚是指大量的細小液滴與顆粒在高速運動條件下碰撞機率大幅增加,易于凝聚、聚集成為大顆粒,從而實現從氣相的分離。

    捕悉是指細小的液體顆粒跟隨氣體與分離器中的持液層充分接觸后,被液體捕悉實現分離;除塵器筒壁面的液膜會捕悉接觸到其表面的細小液滴,尤其是在增速器和分離器葉片的表面的過厚液膜,會在高速氣流的作用下發生“散水”現象,大量的大液滴從葉片表面被拋灑出來,在葉片上部形成了大液滴組成的液滴層,穿過液滴層的細小液滴被捕悉,大液滴變大后跌落回葉片表面,重新變成大液滴,實現對細小霧滴的捕悉。

    湮滅是指細小的液體顆粒被拋灑至分離器的表面時,形成附著液膜從煙氣中脫離出來;經過加速器加速后的氣流高速旋轉向上運動,氣流中的細小霧滴、塵顆粒在離心力作用下與氣體分離,向筒體表面方向運動。而高速旋轉運動的氣流迫使被截留的液滴在筒體壁面形成一個旋轉運動的液膜層。

    從氣體分離的細小霧滴、微塵顆粒在與液膜層接觸后被捕悉,實現細小霧滴與微塵顆粒從煙氣中的脫除。湮滅過程中顆粒物與旋轉的液膜層相對運動速度較少,液膜層又有效的避免了細小霧滴和顆粒物直接撞擊筒壁形成更細小的二次霧滴或顆粒物。

    2.2管束式除塵除霧器的結構構造

    管束式除塵除霧器是一種具有凝聚、捕悉、湮滅作用的裝置,它由管束筒體和多級增速器、分離器、匯流環及導流環組成。

    根據不同的煙氣及除塵效果要求,可選擇不同的增速器、分離器、匯流環進行多級組合。首先,流經一級分離器將煙氣中的較大霧滴和顆粒物進行脫除,然后經過增速器增速后進入二級分離器,脫除粒徑更為細小的霧滴和顆粒物。

    同時利用匯流環控制各級內筒壁的液膜厚度,以確保高速條件下不產生更細小的二次霧滴。為保證除塵效果,裝置內設置了多級增速器、分離器、匯流環,強化了氣流運動,延長了氣體停留時間,提高了除塵器對粉塵顆粒的分離效果。最后的氣流排出口設置導流環,防止氣流的二次夾帶。

    2.3管束除塵器的除塵效果保證措施

    管束除塵器的除塵效果保證有以下幾種措施。

    (1)延長管束筒體的高度,保證氣體在管束內的停留時間,確保脫除的效率。

    (2)選取更高效率的增速器和分離器,提高對極小粒徑的霧滴和顆粒物的脫除效率。

    (3)選擇更為合理的導流環,最大程度的避免高速氣流引起的二次夾帶問題。

    2.4管束式除塵除霧器模組在吸收塔的安裝和運行

    (1)管束式除塵除霧器采用模塊化設計,其布置在噴淋層上部即原除霧器的位置,可完全代替常規除霧器的使用功能,且除霧除塵效果遠遠優于目前常用的屋脊式除霧器。

    (2)對于新建脫硫機組,僅需設置一層與屋脊式除霧器強度相當的支撐梁,直接將管束式除塵除霧器模組安裝在梁上即可完成安裝。對于改造脫硫機組,僅需拆除原有除霧器層,保留最底層除霧器大梁即可完成改造工作量,管束式除霧器的安裝在原有梁上即可。原有上層除霧器梁可根據實際布置情況確定是否需要拆除。

    (3)管束式除塵除霧器內無復雜的葉片結構,無結垢風險,其沖洗水的沖洗頻率、沖洗水量和沖洗水電動閥門數量均要少于常規的屋脊式除霧器。

    (4)管束式除塵除霧器無動設備,無電氣設備,運行維護簡單。

    3濕式電除塵器

    濕式靜電除塵器,是一種高效而經濟的除塵設備,主要用于高效率且連續的去除煙氣中細微顆粒粉塵,一般作為除塵系統的末級設備,可有效去除濕法脫硫無法收集的塵、酸霧、水滴、PM2.5等有害物質,而且達到了5mg/Nm3超低排放的標準。近年有多個濕式電除塵器項目投產,是凈化煙氣粉塵的較實用設備。

    濕式電除塵器的工作原理是利用電場荷力,將煙氣中的粉塵和液滴吸附到陰陽極表面,并用水噴淋進行清洗。濕式電除塵器用水噴淋時,在陰陽極表面形成水膜,使陰陽極表面吸附的粉塵和液滴隨水膜向下流入灰斗中,并最終排出,凈化后的超凈煙氣通過煙囪排入大氣。因為沒有振打極板產生的二次揚塵,濕式電除塵器可以達到很低的排放濃度。

    濕式電除塵器能有效去除煙氣中的氨、銨鹽、SO3酸霧、PM2.5、細小液滴、汞等重金屬,去除率可達90%以上,使出口煙氣處于酸霧幾乎被全部去除的比較“干”的狀態,有效地降低了SO3酸霧冷凝對煙囪造成的腐蝕速度,并且大大降低了煙氣的渾濁度,并具有SO2聯合脫除的效果。對于2.5~5μm的顆粒物具有近100%的脫除率;對PM2.5具有98.2%脫除率,PM0.1~PM1顆粒物具有88.7%~93.9%脫除率,詳見圖1顆粒物分級脫除效率曲線。

     

    由于排放煙氣中冷凝水霧的降低和SO3濃度的降低,可使煙氣酸露點提高,煙囪壁面酸的沉降減少,大大降低腐蝕。

    目前濕式電除塵器主要有3大技術體系,其各有優缺點,根據勝利油田供熱鍋爐的特點,選取目前在國內外電力行業中市場占有率最高的導電玻璃鋼濕式電除塵器作比較。

    導電玻璃鋼濕法電除塵器的技術特點:導電玻璃鋼濕式電除塵器(以下簡稱濕電除塵器)是專門為脫硫尾氣處理研制的,現在濕電除塵器在化工、冶金、電廠等行業應用成熟,但其處理的氣量一般較小。

    現多采用采用蜂窩式導電玻璃鋼管束和改良高效的鉛銻合金或2205雙相不銹鋼芒刺電暈極線,具有導電性能好、除塵效率高、耐腐蝕性能良好、強度好、重量輕等優點,能滿足絕大多數鍋爐使用要求。

    濕法電除塵器在正常使用操作情況下故障率非常低的,當然日常的養護也是很重要的,要隨時觀測二次電壓和電流的數值,如果在短時間內波動并呈下降趨勢,則說明極線或陽極管內部受污染了,應及時沖洗。

    4濕式電除塵器與超凈脫硫技術的對比

    為保證煙氣出口粉塵排放濃度達到5mg/Nm3以下的標準,不論是管束式除塵除霧器方案或濕式電除塵器方案,都需要脫硫塔煙氣入口的塵濃度不能超過30mg/Nm3。因此這兩種方案都需要按照煙氣協同治理的理念,采用合理有效除塵技術控制前端塵的排放濃度,包括前端脫硫前布袋除塵或者靜電除塵技術,也包括脫硫塔內的托盤、噴嘴、導流板等一系列裝置。兩種方案的主要區別在對脫硫塔高效除霧器或濕式電除塵器的選擇上。

    管束式除塵除霧器與濕式電除塵器對比如表1所示。

    從上述比較可以看出,濕式電除塵器相對管束式除塵除霧器技術:

    (1)設備投資高,濕式電除塵器需要進行陽極管、陰極線、高壓電源等一系列配件,投資成本大,運行電耗高。

    (2)系統復雜,需要有維持高壓電場的電控設備,對于濕式電除塵器中的金屬極板類,還需要增加專用的廢水處理系統,更增加了設備投資成本及運行維護費用。

    (3)場地要求高,濕式電除塵器一般單獨布置,占用場地面積大,有些方案在脫硫塔頂部布置,但對脫硫塔強度和后部煙道布置的要求較高,而管束式除塵除霧技術僅稍增加脫硫塔高度即可,對于改造項目有明顯的優勢。

    (4)管束式除塵除霧技術雖然有多個項目通過環保驗收,也有較成熟的技術經驗和明顯的技術優勢,但結合勝利油田現有的供熱鍋爐房來說,鍋爐房運行過程中,負荷變化極大,對于管束式除塵除霧器來說可能存在運行不穩定的情況。

    (5)濕式電除塵器對于細微顆粒除塵效果更好,而且對于煙氣中的SO3、煙囪常見的石膏雨及重金屬微顆粒也有很高的脫除率,煙氣的凈化程度要高于管束式除塵除霧技術。隨著環保標準的提高,濕式電除塵器對細微顆粒和重金屬處理的優勢會更加突出。

    5結論

    濕式電除塵器和管束式除塵除霧器技術是目前燃煤鍋爐除塵系統為達到超凈排放而采用的兩種技術,遵循煙氣協同治理理念,配合布袋除塵或靜電除塵、強化噴淋等技術手段,兩種方案對于超細粉塵、SO3、石膏液滴均有很高的脫除效率,可以滿足污染物的超低排放要求。

    管束式除塵除霧器技術節約投資、系統簡單可靠、施工及維護方便、場地要求較低,因此在鍋爐運行穩定的狀態前提下,場地、工期或資金緊張的工程中具有比較明顯的優勢;濕式除塵器對煙氣的凈化程度高,尤其對于超細粉塵、重金屬和SO3酸霧等污染物有很強的捕集能力,而且適應能力強,場地限制較少的工程中可以滿足更高的污染物排放要求。

     

     

    (轉自網絡)

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