除尘器

烟气干法脱硫对静电布袋复合除尘器的影响

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-03-25 16:38:56

摘要:分析了静电布袋复合除尘器的技术经济特点,分别探讨了烟气干法脱硫对静电布袋复合除尘器电除尘单元的影响。

关键词:电袋复合除尘器;烟气干法脱硫;除尘脱硫一体化

随着工业化进程步伐的加快,大气污染特别是粉尘污染越来越严重,对人类赖以生存的环境构成了巨大的冲击。然而,单一的除尘器很难满足日益提高的排放标准,研制一种更高性能的除尘器已经势在必行。静电布袋复合除尘器就是这样一种高性能的除尘器。

1静电布袋复合除尘器的结构和原理

电袋组合式除尘器是吸取电除尘器和布袋除尘器的优点而开发的一种新型除尘装置。它充分利用了电、袋除尘器的各自优势;机理科学,技术先进可靠;除尘效率不受粉尘特性及风量影响,效率稳定,适应性强;静电除尘单元只设一级电场,压力小,能耗低,滤袋寿命长从而降低了投资成本;结构紧凑减少了占地面积,更降低了排放浓度(图1)。

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含尘烟气从除尘器的一端引入,经过进气箱和气流均匀装置,使烟气均匀进入电场,在电场作用下,带电粉尘向除尘极板沉积,通过电场的烟气约有80%~90%的粉尘被收集下来,然后部分的通过电场端部的孔型板进入滤袋除尘区,大部分烟气转向下部流入袋除尘区并向上进入每一个除尘室。烟气进入滤袋后粉尘便被阻留在滤袋外表面,纯净烟气从滤袋内腔流入上部的净化室,再通过提升阀,从排气管排出。

当滤袋表面积聚一层粉尘时,可启动喷吹管端部的脉冲阀,让压缩空气流经喷吹管从喷口喷入袋内,使滤袋瞬间发生涨鼓并有效地抖动滤袋,使粉尘从滤袋表面剥落,达到清灰目的。

2烟气干法脱硫对除尘器的影响

烟气干法脱硫后,由于脱硫吸收剂的介入,使烟尘的物理、化学特性,粉尘的浓度、粒度、比电阻等特性发生很大变化,对静电布袋复合除尘器产生影响,特别是对电除尘单元的运行性能产生很大影响。

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2.1烟气干法脱硫对静电布袋复合除尘器电除尘单元的影响

2.1.1粉尘浓度

据文献,烟气中喷入石灰浆后,复合除尘器电除尘单元入口粉尘浓度一般要提高3~12倍,复合除尘器电除尘单元入口粉尘浓度的提高完全取决于达到所需脱硫效率的吸收剂剂量和再循环量。在锅炉燃煤成粉剂、吸收剂成分不变的情况下,复合除尘器电除尘单元入口粉尘浓度基本上随Ca与S比值的增大而上升。在含尘浓度太大时,则由电晕区生成的离子都会吸附在烟尘上,此时离子迁移率达到极小值,尤其是1μm左右粉尘越多,其影响就越大,最后电流可能趋近于零,除尘效果明显恶化,这种现象称为电晕闭塞。浓度对电晕电流和电场强度的影响。烟气含尘浓度愈大,电晕电流愈低,除尘效率也逐渐降低。

2.1.2粉尘粒径分布

核电粉尘的驱进速度随粉尘粒径的不同而变化,与粒径大小成正比。当粒径为0.3~0.9μm时除尘效率最低,虽然粒径分布对电除尘单元的伏安特性有一定的影响,但为了获得曲线的趋向,假设伏安特性保持不变,可以得到进口粒径分布对总除尘效率影响的函数关系(图2)。

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从图2中可以看出,粉尘的粒径大于4μm时,其除尘效率会提高很快。当炉内或烟道喷射用吸收剂为浆液时,粉尘粒径分布将明显增大,喷雾干燥的产物主要是粒径大于5μm的颗粒。这种尘粒不仅远比飞灰易于捕集,而且不会抑制电晕电流。

2.1.3粉尘比电阻

电除尘单元对粉尘的电阻率要求较严格,电阻率太小(<104Ω·cm),则已经沉积的粉尘将脱离除尘极而重返气流;电阻率太高(>5×1010Ω·cm)又难以捕集。电除尘单元最适宜的电阻率范围是109~1010Ω·cm。

燃煤烟气中飞灰的电阻率会随烟气温度、湿度的变化而有很大的差别。在温度为120~150℃时,飞灰的电阻率可达到5×(1010~1011)Ω·cm(如我国大同煤)。根据飞灰的电阻率会随温度和湿度而改变的原理,向燃煤烟气增湿,不仅可趋近绝热饱和温度,达到所需的脱硫效率,还会影响粉尘的电阻率。燃煤烟气经喷雾干燥处理后,烟气温度一般由150℃降到70℃,烟气体积减小,湿度增大,使得烟气中粉尘的电阻率降低,一般从109~1010Ω·cm降至107~109Ω·cm,利于电除尘单元的捕集。

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2.1.4粉尘的形态

干法烟气脱硫可以显著地改变所要捕集的粉尘形态、表面积和孔隙结构。从使用显微镜拍下的粉尘颗粒的照片上可以看出,未脱硫灰表面光滑,外表面看不到孔隙。外表面有孔隙就意味着内部有孔隙。未脱硫灰内部没有孔隙也可以由BET表面积相对较低来进一步证实,通常小于4㎡/g。而脱硫灰形态不规则,表面粗糙,且多孔隙。因此,脱硫灰单位重量容积较大,同等直径的单个粒子的重量变轻。脱硫灰比未脱硫灰具有更大的表面积和孔隙率。

喷雾干燥装置排出物中的颗粒具有相对较高的BET表面积,喷雾干燥工艺产生的颗粒与干式喷钙工艺产生的颗粒的比表面积相当,并且大部分表面积包含在颗粒内部孔隙中,而粒子表面在总表面积中所占比例相对较小。

脱硫后产生的粉尘,比表面积和孔隙率都提高了,能增加对蒸汽和其它可能的调质剂的吸附,因而能提高对SO2的去除能力。但是,孔隙率和比表面积的增大,使得同等直径的单个粒子的重量变轻,抵抗气流携带的能力减弱,当风速大于1.1m/s时,易随烟气漂出电场,增大漏尘。而且被吸到极板的尘粒的粗糙表面减少了粒子与板面及粉尘层的粘附力,其稳定性较差,受高速气流的冲刷及振打清灰阶段产生二次扬尘,使除尘效率下降。

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2.1.5复合除尘器电除尘单元的振打特性

对于喷雾干燥脱硫工艺,虽然在150℃左右喷射的吸收剂的电阻率较高,但通过提高湿度和降低烟气温度使喷雾干燥脱硫后的烟气电阻率降低,在107~109Ω·cm之间。虽然利于捕集,但粉尘电阻率在<109Ω·cm时,粉尘附着在集尘极上的静电力降低,容易导致二次飞扬,从而降低电除尘单元的净化效率。另外,最佳的振打强度和振打频率也能有效地抑制粉尘的二次飞扬,因为尘层呈片状从极板上切向滑落可减少二次扬尘,振打强度需调整到切落尘层,却不抛向气流的最小作用力。最佳振打频率调整到尘层有足够厚度,试验证明:集尘极上粉尘量小于0.1g/c㎡时进行振打,会产生粉尘二次扬尘。当集尘极上粉尘量大于0.1g/c㎡时进行振打,粉尘层成为较强的片状。振打频率过小,尘层会增厚,会由于本身的重力落入灰斗,增加二次飞扬,同时对电气特性产生不利影响。

减少粉尘的二次飞扬还有:

1)在电除尘单元出口处加设均流板(即在电除尘单元和布袋除尘单元之间加均流板),能有效减少二次飞扬对出口效率的影响,提高电除尘单元净化效率;

2)在脱硫烟气中添加氨水,使尘粒与尘粒间的作用力提高,可提高粉尘的粘性,减少振打和非振打二次飞扬;

3)在低电阻率时,二次扬尘与电场强度的平方成正比,因此降低电除尘单元的工作电压,会降低二次扬尘,如果不减少电流,降低工作电压,那么完全有可能改善喷雾干燥法脱硫工艺后的电阻率粉尘的二次扬尘。

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2.2烟气干法脱硫对静电布袋复合除尘器布袋除尘单元的影响

布袋除尘单元具有一定的脱硫作用。烟气经过脱硫反,大部分SO2被除掉,进入布袋除尘的烟气携带着一部分固体颗粒物,固体颗粒物里含有碱性飞灰和未反应的脱硫剂。在烟气通过布袋除尘时,固体颗粒物附着在滤布表面,一部份粉尘渗透到滤料纤维层内,使纤维孔隙减少,之后而来的粉尘和已被滤料阻留的粉尘接触而形成一个集合群体,形成一定厚度的粉尘层,这个粉尘层相当于一个固定床反应器,烟气中剩余的SO2与粉尘层中的碱性物质反应。文献介绍,布袋除尘的粉尘层越厚,其对应的脱硫效率越高。

另外,在干法、半干法烟气脱硫系统中,静电除尘器也会产生一定的脱硫效果,对此很多科技人员进行了相关研究。分析认为,如果脱硫装置的脱硫效率为85%,电除尘器的脱硫效率为15%,则电除尘器对整个脱硫系统的贡献率仅为2.25%,所以有资料认为静电除尘器的脱硫效果可以忽略不计,这一点与布袋除尘器有所不同。

综上所述,烟气干法脱硫对静电布袋复合除尘器电除尘单元会造成较大的影响,从而导致能耗升高,电除尘单元除尘效率降低等问题,但由于只是符合除尘器中的前一单元,脱硫对整体除尘效果的影响比脱硫对单纯电除尘器的除尘效果的影响要小,但是还是会造成能耗增加,布袋单元负荷增大,设备寿命减少等影响。

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还要注意的是,烟气干法脱硫对静电除尘单元和布袋除尘单元之间的结合形式产生一定的影响。

其一,静电除尘单元和布袋除尘单元之间的结合形式,结合间烟气分配的均匀性问题:气流的均匀性既影响静电除尘单元的除尘效率,又影响布袋除尘单元中滤袋的寿命。在大型静电除尘器内烟气通常为水平流动方式,而布袋除尘传统的进气方式为下进气。需要采取适当的布风措施,既满足烟气在静电除尘单元和袋式除尘单元都能均匀分布,又尽量减少压力损失。烟气干法脱硫可能会造成烟气在除尘器中分布的均匀性,从而影响了静电除尘单元和布袋除尘单元之间的结合形式。对此,由于条件和能力的限制,没有做进一步具体的研究。

其二,烟气干法脱硫对静电除尘单元和布袋除尘单元之间的结合形式产生的影响,可通过冷态气流分布试验得到解决方案。其中,经济可行的方法是在电除尘器单元入口处和两单元结合处设置气流均布板,通过该实验调整气流均布板的数量、摆放位置以及开孔率。

3结论

1)同常规静电除尘器、布袋除尘器技术经济性能相比,静电布袋复合除尘器优势明显。

2)对于现役机组配套静电除尘器改造,静电袋式复合除尘方式是最经济、效果最佳的,同时新建燃煤电厂采用这种新型除尘器也具有很大的经济和环保优势,应用前景十分广阔。

3)烟气干法脱硫对静电布袋复合除尘器会产生影响,使得在研究除尘脱硫一体化工艺时设计上应该注意,另外,静电布袋复合除尘器还具有一定的脱硫作用。

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