径流式电除尘技术介绍.docx

目录一、径流式电除尘技术的研发背景21.日益严格的排放标准22. 常规电除尘器存在的技术瓶颈2二、国内电除尘技术的应用现状3三、径流式电除尘技术原理3四、径流式电除尘技术特点51.新型阳极板52.清尘区与收尘区分开设计63.高效清灰技术7五、径流式电除尘技术优势8六、径流式电除尘技术性能指标8七、技术对比及径流式电除尘使用效果91.技术对比92.使用效果10八、径流式电除尘设备的构成11九、径流式电除尘器对细微粉尘捕集效率高的原因11十、径流式电除尘技术方案131.工艺原理及安装方式132.施工方案143. 锅炉烟气流程154. 主要设备155.系统布置方案156.主要施工范围16十一、环境效益分析16一、径流式电除尘技术的研发背景1.日益严格的排放标准随着国家经济实力的迅猛提高，人们日益重视环境保护和生态建设，节能减排是当前经济发展的重要主题之一。火电厂、水泥和冶金等行业的烟尘排放造成了严重的大气污染，其中火电厂的烟尘排放是大气污染的重要来源之一。当前我国以燃煤为主的能源结构将较长期维持,煤炭燃烧是我国粉尘污染的主要来源之一,预计我国燃煤锅炉用煤量2020年达到19.5 亿吨,我国燃煤锅炉粉尘污染治理任重道远。根据国家环境保护部火电厂大气污染物排放标准GB 13223-2011的规定，自2012 年1 月1 日起，新建火力发电厂燃煤锅炉烟尘排放浓度限值为30mg/Nm3，自2014 年7 月1 日起，现有火力发电厂燃煤锅炉烟尘排放浓度限值为30mg/Nm3。另外，标准还规定重点地区火力发电厂燃煤锅炉烟尘排放浓度特别排放限值为20mg/Nm3。而我国目前燃煤锅炉除尘设备其烟尘排放浓度大都处于50-200mg/Nm3 的水平，很难满足新标准的要求。2. 常规电除尘器存在的技术瓶颈在我国工业领域应用最多的是常规电除尘器。高比电阻粉尘所导致的反电晕和振打引起的二次扬尘在很大程度上影响了电除尘器的除尘效率，也是目前常规电除尘器面临的主要技术瓶颈。1）对高比电阻粉尘除尘效率低高比电阻粉尘容易引起反电晕，使电除尘器收尘性能大幅下降。在工业领域中普遍存在这些情况：燃煤电厂锅炉燃用煤种复杂多变，对于一些除尘性能差的煤种（如准格尔煤），常规电除尘器对其除尘效率低下；许多经脱硫后的烟尘性质发生变化也给常规电除尘器带来了新的难题；使用低硫煤或循环流化床锅炉带来的飞灰比电阻普遍增高，使得电除尘效率下降问题日益突出。2）二次扬尘引起粉尘排放浓度增加常规电除尘器通过振打、声波等清灰方式来清理集尘极上的粉尘，在清灰过程中，有一部分已被收集到的粉尘会重新返回到气流，最终逸出电除尘器，致使粉尘排放增加。有案例研究表明，在高效电除尘器出口的粉尘中，约有20%是由清灰过程中的二次扬尘造成的。因此，寻找常规电除尘器技术瓶颈的突破点，对提高电除尘器除尘效率、满足粉尘排放要求及继续保持和增强电除尘技术的优势是极其必要的。二、国内电除尘技术的应用现状到目前为止，我国已投产燃煤电厂绝大部分采用电除尘器，约占火电装机容量的 90% 95% 。但是由于历史原因，我国设计的电除尘器比集尘面积普遍偏小。而由于我国燃煤资源紧缺，电厂实际燃用煤种偏离设计值的情况十分突出，所以部分电厂的电除尘器出口粉尘浓度超标，造成了各界对电除尘器技术能否达到新标准的怀疑。径流式电除尘布袋除尘电袋除尘除尘技术的发展情况：电除尘 电除尘发展现状电袋除尘：(1)电袋除尘即三电场电除尘+布袋形式。(2)突出问题是布袋的使用寿命及连续使用效果不是十分理想。(3)主要原因为电除尘产生的臭氧加速布袋腐蚀，布袋在4-12月内便出现破损现象。阻力在1000Pa以上。(4)由于布袋老化，排放很难达到30mg/Nm。三、径流式电除尘技术原理径流式电除尘技术在当前严峻的环保形势下应运而生，它是传统静电除尘技术上的一次革新，为当前最具实效的污染物超低排放控制技术。径流式电除尘技术的基本原理是将收尘阳极板垂直于气流方向布置，使电场力的方向与电风作用力的方向在同一水平线上，使粉尘颗粒在电风与电场力的作用下，在新型阳极板上完成捕集。其结构布置图如图1 所示，结构特点是：阴阳极均采用横向布置。该新型阳极板与常规阳极板相比有以下优点：对细微粉尘收集能力更强，对粉尘有一定的物理拦截作用，能适应较高的比电阻工况，减少收尘极数量，运行电压高于常规阳极板。径流式电除尘原理图如图2所示。图1 径流式电除尘结构布置图图2径流式电除尘原理图四、径流式电除尘技术特点1.新型阳极板新型阳极板采用多孔金属材料，制成1000mm1000mm20mm的收尘板。多孔金属材料和新型阳极板实物图如图3所示。（a）多孔金属材料 （b）新型阳极板图3 实物图多孔金属材料特性：1）通孔性高。 通孔率可达到98%以上的几乎全通透结构，作为过滤材料，压降小，流量大，通透性能优。2）比表面积大。在同样的通孔率的情况下，和其他的多孔材料相比有着最大的比表面积，高达每克一平米以上。3）孔径小。孔径小于4mm加上粉尘颗粒径流运动，其电场强度远大于传统除尘形式，极易捕集PM2.5粉尘颗粒。新型阳极板的安装如下图所示。图4新型阳极板安装示意图2.清尘区与收尘区分开设计传统的电除尘器其集尘区和清尘区是没有分开的，在清灰过程中，有一部分已被收集到的粉尘会重新返回到气流，最终逸出电除尘器，致使粉尘排放增加，在高效电除尘器出口的粉尘中，约有20%是由清灰过程中的二次扬尘造成的。针对这一弊端，我公司设计并采用了旋转电极技术。旋转新型阳极板原理图如图5所示，阳极板沿着椭圆形轨道运动，集尘区和清尘区分别布置在椭圆形轨道的两边圆弧处和下端圆弧处。阳极板安装在旋转电极上,旋转电极带动阳极板在集尘区与清尘区之间运动，运行后当极板前后压差增大,收尘效率有所降低时,开始转动旋转电极；当旋转电极转动至底部圆弧段时,由压缩空气、加热器、风刀组成的吹扫系统对阳极板进行吹扫。创新点如下：（1）因旋转电极电场中的旋转阳极板始终保持干净，不会产生反电晕现象，所以对煤种变化的敏感性减小。（2）旋转电极带动阳极板在集尘区与清尘区之间运动，最大限度地减小二次扬尘。图5旋转新型阳极板原理图3.高效清灰技术采用压缩空气配合风刀进行密闭吹扫清灰，该清灰技术有效减少粉尘二次飞扬问题。清灰结构示意图如下。图6 清灰结构示意图五、径流式电除尘技术优势烟尘的排放浓度控制在9mg/m以内，能有效捕集可吸入细颗粒物PM10和PM2.5 ；使排放粉尘浓度远远低于国家排放标准。六、径流式电除尘技术性能指标1）压力损失小，一般为20100Pa。2）处理烟气量大，可达1万1000万m3/h。3）能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3。 4）对细粉尘有很高的捕集效率，达到99.95。5）适应烟温范围宽，可在高温或强腐蚀性气体下操作。6）使用简单可靠，运行维护费用较低，且无二次污染。7）排放浓度9mg/Nm3。七、技术对比及径流式电除尘使用效果1.技术对比技术名称优点缺点电袋除尘技术（1） 比布袋除尘减小300Pa 800Pa阻力。（2） 提高了捕集PM10级细微颗粒的能力。（1） 布袋部分容易被腐蚀，使用寿命短，造价高，存在二次污染的问题。（2） 阻力高，一般为1200Pa。（3） 烟尘排放浓度最低为30mg/m3。（4） 对细微粉尘的捕集效率不高。旋转电极式电除尘技术（1） 最大限度的减少了二次飞扬的问题 。（2） 没有反电晕现象。（1） 旋转电极结构复杂。（2） 对细微粉尘的捕集效率不高。（3） 烟尘排放浓度最低为30mg/m3。（4） 阻力损失 200-300pa （5） 采用带可移动密封装置的、中心距连续可调的清灰刷组件，容易将阳极板磨损，刷子需要经常更换。（6） 旋转电极需要停炉检修。（7） 占地面积大。径流式电除尘技术（1）最大限度的减少了二次飞扬的问题 。（2） 没有反电晕现象。（3）压力损失小，一般为20100Pa。（4）处理烟气量大，可达1万1000万m3/h。（5）能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3 。（6）对细粉尘有很高的捕集效率，达到99.99。（7）适应烟温范围宽，可在高温或强腐蚀性气体下操作。（8）使用简单可靠、运行维护费用较低、且无二次污染,检修时无须停炉。（9）烟尘排放9mg/m3。（10）占地面积小约40m2。初始投资成本较高。2.使用效果（1）有效抑制高比电阻粉尘的反电晕现象及最大限度地减小了二次扬尘，大幅提高除尘效率，满足更低的粉尘排放浓度；（2）径流式电除尘器既继承了常规电除尘器的所有优点，又克服了常规电除尘器的主要技术瓶颈，使电除尘器的应用范围进一步扩大；（3）相对于常规电除尘器，在保证相同除尘效率的前提下，其运行费用更低；（4）消除常规电除尘器随着使用时间的延续而导致的积灰现象，长期保证高除尘效率。八、径流式电除尘设备的构成（1）本体部分。壳体、放电极、泡沫金属旋转阳极板、框架钢梁、灰斗、进出口烟箱等。（2）吹扫部分。蒸汽吹扫组件、压缩空气吹扫组件。（3）控制系统。低压控制系统、高压控制系统。九、径流式电除尘器对细微粉尘捕集效率高的原因由=1-e- wAQ可知，粉尘颗粒的驱进速度和电除尘极板面积是影响电除尘效率的重要因素，比集尘面积愈大、驱进速度愈大除尘效率愈高。径流式电除尘技术的阳极板采用多孔金属材料，其极板比表面积要比传统阳极板的比表面积大，因此烟气与新型阳极板的接触面积比传统阳极板的接触面积大很多。通过粉尘颗粒的受力分析可知：在传统电除尘电场中，由于库仑力与惯性力的方向呈约90的夹角，所以使得粉尘颗粒所受的合力与其运动方向也有一定的夹角；在径流式电除尘电场中，由于库仑力与惯性力的方向一致，所以粉尘颗粒所受的合力与其运动方向也一致。因此，在相同的电场和惯性力的情况下，径流式电除尘技术与传统电除尘技术相比可以增大细微颗粒的驱进速度，从而提高除尘效率。受力分析图如7所示。图7 受力分析综合以上两方面的对比可知，径流式电除尘技术的除尘效率高于传统电除尘技术。十、径流式电除尘技术方案1.工艺原理及安装方式从锅炉出来的烟气先经过预除尘，除下约85%粉尘。预除尘后的烟气从循环流化床的底部经一文丘里装置进入循环流化床反应器，除去烟气中的的大部分二氧化硫。带有大量固体颗粒的的烟气粉尘从吸收塔顶部排出，进入后部布袋除尘器。部分固体颗粒被除尘器除下后通过再循环系统返回吸收塔，继续参加反应，布袋除尘器出口处接入我公司的径流式电除尘器, 收尘阳极板垂直于烟气流动方向布置，使电场力与电风作用力逆气流作用于粉尘介质上，使粉尘颗粒在电风与电场力的作用下，在新型阳极板上完成捕集。本技术重点对PM2.5 以下的细微颗粒流经阳极板细孔时电离, 细颗粒物沉积在收尘极板上。极板安装在旋转电极上,运行后当极板前后压差增大,收尘效率有所降低时,开始转动旋转电极；当旋转电极转动至底部圆弧段时,由压缩空气、加热器、风刀组成的吹扫系统对阳极板进行吹扫,吹扫完的灰尘落入灰斗,经过外排灰仓泵,用压缩空气打入脱硫灰库。径流式电除尘器净化后的烟气分叉回到两台增压风机前,由增压风机送入烟囱排放。工艺指标:烟尘排放浓度9mg/m3,阻力100Pa。工艺流程图如图8所示。图8 工艺流程图径流式电除尘器安装方式如下。图9 径流式电除尘器安装方式2.施工方案改造锅炉利用现有的静电除尘器作为预除尘器,布袋除尘器做为脱硫岛后部的二次除尘器,引风机作为增压风机，在空压机房的空地处加装一套径流式电除尘系统,流程确定为：空气预热器预除尘器(静电除尘器)循环流化床半干法烟气脱硫系统布袋除尘器径流式电除尘器增压引风机烟囱。现有的布袋除尘系统出口排放浓度设计值为50mg/Nm3,现在随着国家大气污染物新的排放标准的实施,对粉尘排放的要求极为严格,从而迫切需要新的除尘技术来解决以上问题。径流式电除尘器技术的出现能够有效解决细颗粒物的捕集，接入系统后可以将细颗粒物浓度由50mg/Nm3 降低到10 mg/Nm3 。本方案将增压风机前的预除尘器、布袋除尘器保留, 新加入的径流式电除尘器接入点选在布袋除尘器出口烟道一分为二的分叉口前,回收点选在布袋除尘器与增压风机之间烟道挡板的后部。若经现场勘测，烟道挡板距增压风机房墙壁不足1.5米,施工时需将挡板顺烟气流向反向移动1.5米。径流式电除尘器布置方式如下图所示。图10径流式电除尘器布置方式3. 锅炉烟气流程每台锅炉烟气预除尘后经引风机进入总烟道,然后通过总烟道从吸收塔下部进入,并与消石灰及回流灰一起流向吸收塔顶部。部分固体颗粒被分离出来,部分发生回流。烟气在脱硫吸收塔内发生脱硫反应，从吸收塔顶部排出后进入布袋除尘器，从布袋除尘器处理完的烟气再进入径流式电除尘器,对布袋不能处理彻底的细颗粒物进行再处理,净化达标后的烟气经过两台增压风机从烟囱排放。4. 主要设备主要设备一览表序号设备名称数量备注1径流式电除尘器壳体1新增2电动风门2新增3高压硅整流变压器1新增4加热器1新增5粉尘吹扫系统1新增6流量、浓度及压力测试仪器2新增7PLC控制柜1新增5.系统布置方案径流式电除尘系统是在原有锅炉除尘系统基础上增加的新设备。根据现场实际情况，充分利用现场设备布局，以方便实施、安全可靠的原则进行设计。径流式电除尘设备的壳体部分南北长约8米，东西宽约5米，占地面积约40平方米。除尘系统辅助设备(储气罐、加热器、控制柜等)布置在引风房附近的空地上。布置特点：整个装置为露天布置，包括钢支梁、进出口喇叭口、灰斗、烟道、高压硅整流变压器等。装置区内地面为水泥地面,烟道悬空布置,支撑为H钢支撑，不占用进入空压机房的通道,不占用消防通道。6.主要施工范围（1）电除尘钢支梁安装。（2）进出口喇叭口拼接。