火电厂烟气除尘技.ppt

火电厂烟气除尘技术,一、烟尘的性质1、粉尘的分类2、粉尘的物理特性二、除尘设备1、除尘装置的性能2、静电除尘设备3、袋式除尘设备4、电袋式除尘设备5、旋风除尘器,一、烟尘的性质,1、粉尘的分类可见粉尘：粒径大于10m，用眼睛可以分辨，对人体和环境有害；显微粉尘：粒径为0.2510m，在普通显微镜下可以分辨，对人体和环境危害大；超显微粉尘：粒径小于0.25m，在超倍显微镜或电子显微镜下可以分辨，对人体和环境危害更大，其中小于0.1m的危害不太大,back,2、粉尘的物理特性,一、形状、粒径及分散度二、粉尘密度三、粉尘的安息角四、粉尘的磨损性五、粉尘的粘附性,back,六、粉尘的侵润性七、粉尘的荷电性八、粉尘的导电性九、粉尘的含水率十、粉尘的爆炸性,粉尘具有形状、粒径、密度、比表面积四大基本特征，还具有磨损性、荷电性、侵润性、粘附性以及爆炸性的重要性质。,一、形状、粒径及分散度,形状：尘粒的形状有：针状、球状、枝状、片状、纤维状等。尘粒的形状直接影响除尘器的捕集效果和清灰情况。（例如：对纤维状粉尘，选用机械式除尘器和电除尘器时除尘效果往往不理想，对球形粉尘，用各种除尘器都会取得满意效果）粒径：为表征颗粒的大小，通常采用当时粒径。所谓当时粒径，是指颗粒在某方面与同质量球体具有相同特性的球体直径。（由于颗粒形状不规则，要精确测量其粒径是非常困难的事，所以采用当时粒径）分散度：是指粉尘中各种粒径的颗粒所占的百分数，其可分为计重分散度和计数分散度。（粉尘的分散度不同，对人体的危害、除尘机理和除尘方式也不同，所以它是评估粉尘危害程度、除尘器性能和选择除尘的基本条件之一。粉尘粒径越细越难补集。）,二、粉尘密度由于粉尘与粉尘之间有许多空隙，有些颗粒本身还有空隙，因此粉尘的密度有如下表述方法：,真密度-不考虑粉尘颗粒间的空隙，颗粒本身实有的密度，即在抽真空的条件下测得的密度。堆放密度-在自然堆积状态下的单位体积的质量，即包括尘粒间和尘粒体内部的空隙的密度。空隙率-表征真密度和堆积密度之间的关系。空隙率越大堆积密度越小。（对一种粉尘来说，堆积密度是一定的，真密度则随着空隙率的变化而变化。）,真密度和堆放密度间的关系：式中：粉尘的空隙率；表示尘粒间的空隙体积与自然堆放粉尘的总体积之比。,back,三、粉尘的安息角,安息角：粉尘自漏斗连续地落到水平板面上时，自然堆积成的锥体母线与水平板面的夹角称为粉尘的安息角，也称休止角或堆积角等。安息角是粉尘动力特性之一，与粉尘物料的种类、粒径、形状、含水率、粘附性、等有关。安息角小于30时颗粒流动性好，大于30小于45时颗粒流动性中等，大于45时颗粒流动性差。粉尘安息角的大小对设计除尘器灰斗的角度有重要的意义。通常把灰斗的斗壁与水平面的夹角设计为比粉尘安息角35,四、粉尘的磨损性,1、尘粒直接冲击器壁引起的磨损。尘粒以90角直接冲击器壁时最为严重，对硬度高的金属尤为严重。（宜采用韧性好的钢材来预防磨损）2、尘粒与器壁摩擦所引起的磨损。尘粒以30角冲击器壁时最为严重，这是一种微切割作用。（宜采用硬度高的钢材来预防磨损）（粗尘的磨损以第2种磨损为主，细尘则以第1种为主；此外尘粒的硬度对磨损有很大影响，尘粒比钢软时磨损不严重，当尘粒的硬度是钢的1.11.6倍时磨损严重。粉尘的磨损性还与其流速和浓度有很大关系）设计管道式，除考虑粉尘不沉积外还必须考虑其摩擦，对摩擦系数大的粉尘，应适当降低管内流速，并在弯头处增加管道的耐摩层，做成耐磨弯头。,五、粉尘的粘附性,尘粒附着在固体表面上、或粒子间彼此附着的现象称为粘附。这一性质有利于粉尘的分离和捕集。可用粉尘层的粘附强度作为评定粉尘粘附性的指标。粉尘颗粒间的粘附力主要有以下3种：作用力、库仑力和毛细粘附力。（毛细粘附力是粉尘颗粒含有水分时，互相吸附的颗粒之间由于毛细管作用而生成“液桥”，产生颗粒互相粘附的力。）,粉尘的粘附性对除尘既有利，也有害。粉尘的粘附性直接影响管道和除尘器的堵塞和结垢情况，所以遇到粘附性大的粉尘时，必须考虑采取相应的措施防止堵塞和结垢。使用袋式除尘器时处理粘附性强的粉尘时，应适当增加清灰次数和清灰强度，避免滤袋粘附粉尘。灰斗上的振打电动机的功率也应稍大些，使粉尘不至于在灰斗下料口搭桥堵塞。,back,六、粉尘的侵润性,粉尘颗粒能被水（或其他液体）侵润的特性叫做侵润性。粉尘可根据被水侵润的程度分为疏水性粉尘和亲水性粉尘。粉尘的侵润性是选择除尘方式的依据之一：对于亲水性粉尘，选用湿式除尘方法可能取得较好的效果；对于疏水性粉尘，则不宜选用湿式除尘法。对于吸湿性粉尘，袋式除尘器的清灰力度要加大，否则可能发生湖黏滤袋问题。,粉尘的粒径、生成条件、组分、温度、压力、含水率、表面粗糙度及荷电性。液体的表面张力、尘粒与液体间的粘附力及相对运动速度等。例如，粉尘的侵润性随温度上升而下降，随压力增加而增加，随液体表面张力减小而增强，随细尘粒(5m以下)特别是lm以下的超微米尘粒与水滴问相对运动速度的增高而增大,影响粉尘的侵润性的因素,亲水性粉尘易被水润湿的，如锅炉飞灰、石灰尘，可选用湿式除尘器。疏水性粉尘难于被水润湿的，如煤尘、石墨、硫黄尘。不宜选用湿式除尘器。水硬性粉尘吸水后形成不溶于水的硬垢，如水泥、熟石灰和白云石粉尘等。不宜采用湿式除尘，易使管道和设备结垢、堵塞。,back,七、粉尘的荷电性,尘粉与尘粒间的摩擦、尘粒与器壁间的摩擦都可能使尘粒获得电荷。在气体电离的电场内，尘粒会从气体离子获得电荷，较大尘粒是与气体离子碰撞而荷电。微小尘粒则由于扩散而荷电。,八、粉尘的导电性,粉尘的导电性用电阻率来表示，其大小与它测定时的温度、湿度、粉尘的粒径和堆积的松散度等有关。粉尘的导电性只是用来表示相互比较的粉尘电阻，所以也称比电阻。粉尘的比电阻是指面积为1cm2、厚度为1cm的粉尘层的电阻值，单位为cm。粉尘的比电阻值直接影响电除尘器及荷电滤料的捕尘效果。,九、粉尘的含水率,粉尘中所含水量与粉尘总质量的百分比称为粉尘的含水率。粉尘中所含水量是指附着在尘粒表面上的和包含在凹坑处及细孔中的自由水份，以及紧密结合在尘粒内部的结合水份。化学结合的水份，如结晶水等不属于水量范围。粉尘总质量是指粉尘中所含水量与干粉尘质量之和。粉尘的含水率对粉尘的润湿性、粘附性、荷电性、导电性、安息角及爆炸性等有影响。,十、粉尘的爆炸性,具有一定浓度的某种粉尘遇到明火、放电、高温、摩擦等作用时，在氧气充足的条件下具有爆炸性，这在堆放和输送过程中要注意。用袋式除尘器处理易燃易爆的粉尘时，除选用导电滤袋外，还应设计相应的防爆装置，选用防爆配件，如防爆电磁阀等。,二、除尘设备,1、除尘装置的性能2、袋式除尘器3、静电除尘器3、电袋式除尘器,1、除尘装置的性能,处理气体量：是除尘装置处理气体能力大小的指标，以体积流量表示。除尘器的进口气体量为，出口气体量，则除尘器处理的气体量除尘器的漏风率,除尘效率,总效率通过率分级除尘效率,总效率,除尘装置的总效率是指同一时间内除尘装置除去的粉尘量与装置进口的含尘气体中粉尘量的百分比，也称平均效率。,无漏风时、分别表示除尘装置进、出口含尘气体流量，(Nm3s)除尘装置进口气流含尘浓度，(gNm3)除尘装置出口气流含尘浓度，(gNm3)除尘总效率；(),已知除尘装置进、出口粉尘流量分别为和，被捕集的粉尘流量为，除尘装置的总效率,两台除尘器串联使用时，除尘系统总效率n台除尘器串联式中：、分别为第一、第二、第n级除尘器的除尘效率,back,通过率,指除尘装置出口粉尘量与进口粉尘量的百分比，用P表示通过率也是用来表示除尘装置性能的。通过率越大，说明从除尘装置出口的粉尘量越大，即除尘效率越低。,当除尘装置的除尘效率很高时，用通过率表示除尘装置性能上的差别比用总效率表示时更为明显。例如，除尘器的除尘效率从99提高到99.8，只提高了0.8，而从通过率来看，则由1降到2，即排尘量降低了80。,back,压力损失,含尘气流流经除尘器时所消耗的能量大小。也称压力降，用表示：除尘器的阻力系数，由实验和经验公式确定气流的密度除尘器进口时的气流速度,除尘器压力损失的大小，取决于除尘器的结构形式、气流的密度和速度。压力损失大的除尘器，运行时能量消耗大，费用高，还直接关系列所需要的烟囱高度，以及是否需要安装引、送风机等。除尘器的压力损失，一般用除尘器进、出口断面上的全压差表示。,back,袋式除尘器,2、袋式除尘器,主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。它通过以下几种效应捕集粉尘。1.筛滤效应:当粉尘的粒径比滤料空隙或滤料上的初层孔隙大时,粉尘便被捕集下来。2.惯性碰撞效应:含尘气体流过滤料时,尘粒在惯性力作用下与滤料碰撞而被捕集。3.扩散效应:徽细粉尘由于布朗运动与滤料接触而被捕集。,袋式除尘器的除尘机理,袋式除尘器,袋式除尘器的性能参数1.除尘效率:袋式除尘器的除尘效率与滤料表面的粉尘层有关,滤料表面的粉尘初层比滤料起着更重要的捕集作用,以滤料在不同运行状态下的分级除尘效率变化曲线即可看出这个结论.2.过滤风速:单位时间通过每平方米滤料表面积的空气体积,即为过滤风速,其单位为m3/m2min。（过滤风速对除尘器的性能有很大的影响.过滤风速增大,过滤阻力增大,除尘效率下降,滤袋寿命降低;在低过滤风速的情况下,阻力低,效率高,但需设备尺寸增大.一般要求,细粉尘的过滤风速要比粗粉尘的低,大除尘器的过滤风速要比小除尘器的低。）,袋式除尘器,3.阻力:袋式除尘器的阻力()一般由除尘器的结构阻力(g)、滤料阻力(o)和粉尘层阻力(C)三部分组成,即=g+o+C结构阻力：也称为机械阻力,它与设备的进出口及内部通道有关.在正常过滤速度下,该项阻力一般为200500Pa.滤料阻力是指过滤粉尘前清洁滤料的阻力,它与过滤风速F(m3/m2min)、空气动力粘度(Pas)成正比,即o=*F/60Pa其中o为滤料的阻力系数(1/m).粉尘层阻力Pc影响的因素较多,它与过滤风速UF,空气动力粘度,粉尘层厚度c,粉尘密度c成正比.即:Pc=mccUF/60Pa其中m为粉尘层的平均比阻(m/Kg),它随粉尘粒径,真密度及粉尘层内部空隙率的减小而增加,袋式除尘器的性能参数,袋式除尘器的基本结构,1.按清灰方式分有以下几种结：（1）机械清灰:这是一种最简单的方式,它包括人工振打,机械振打,高频振荡等.清灰时,振打方式有水平振打,垂直振打和快速振动.机械清灰简单,但振动分布不均匀,过滤风速低,对滤袋损害较大.（2）逆气流清灰:它是采用室外或循环空气以与含尘气流相反的方向通过滤袋,使滤袋上的尘块脱落,掉入灰斗中.逆气流清灰有两种工作方式:反吹风清灰和反吸风清灰.前者以正压将气流吹入滤袋,后者则是以负压将气流吸出滤袋.清灰气流可以由主风机供给,也可以单独设反吹(吸)风机.这种清灰方式气流分布比较均匀,但清灰强度小,过滤风速不宜过大.（4）声波清灰:它是采用声波发生器使滤料产生附加的振动而进行清灰的.（3）脉冲喷吹清灰:它以压缩空气通过文氏管诱导周围的空气在极短的时间内喷入滤袋,使滤袋产生脉冲膨胀振动,同时在逆气流的作用下,滤袋上的粉尘被剥落掉入灰斗.这种方式的清灰强度大,可以在过滤工作状态下进行清灰,允许的过滤风速高.,2.按含尘气流进入滤袋的方向分:有向外式和向内式.向外式含尘气流首先进入滤袋内部,由内向外过滤,粉尘积于滤袋内表面.向外式的滤袋外部为干净气体侧,便于检查和换袋.向内式的含尘气流由滤袋外部通过滤料进入滤袋内,净化后的气体由袋内排出.向内式适用于脉冲喷吹和高压气流反吹的袋式除尘器.,袋式除尘器的基本结构,3.按除尘器内的压力分:分有负压式和正压式.负压式的除尘系统中风机置于除尘器的后面,使除尘器处于负压,含尘气流被吸入除尘器中进行净化.这种方式的特点是进入风机的气流是已经净化的气流可以防止风机被磨损.正压式的除尘系统中风机置于除尘器的前面,除尘器在正压下工作.正压式的特点是管道布置紧凑,对外壳结构的强度要求不高,但风机易磨损,不适用于浓度高,颗粒粗,硬度大,磨损性强的粉尘.,袋式除尘器的基本结构,4.按滤袋形状分有圆袋和扁袋.圆袋结构简单,便于清灰.扁袋占空间小,单位体积内所布置的过滤面积大;但结构和清灰较复杂,换袋困难,滤袋与骨架的磨损较大.因此工业中大多采用圆袋.,袋式除尘器的基本结构,5.按进气口位置分有下进风式和上进风式.下进风式的含尘气流由除尘器下部、灰斗部分进入除尘器内.该方式除尘器结构简单,但气流方向与粉尘下落方向相反,容易使部分细粉尘返回滤袋表面上,降低清灰效果,设备阻力增加.上进风式的含气流由除尘器上部进入除尘器内.该方式的气流与粉尘下落方向一致,下降的气流有助于清灰,设备阻力可降低1530%,除尘效率也有所提高.,袋式除尘器的基本结构,要求滤料耐温,耐腐,耐磨,吸湿性小，易清灰，有足够的机械强度,除尘效率高,阻力低,使用寿命长,成本低等.,袋式除尘器的对滤料的要求,脉冲反冲式,袋式除尘器,含尘气体通过滤袋(也称布袋)滤去其中尘粒的除尘装置。特点：(1)除尘效率高。对于微米或亚微米数量级尘粒的除尘效率一般可达99，甚至可达999以上；(2)处理气体量范围大。根据需要、可设计制造出处理每小时几立方米到几百万立方米烟气量的袋式除尘器；(3)适应性强。可以捕集多种干性粉尘；不受粉尘比电阻的限制，特别对于高比电阻粉尘，除尘效率比电除尘器高得多；进口含尘气体浓度在相当大的范围内变化，对除尘效率和阻力影响不大；(4)结构简单，使用灵活，运行稳定可靠，不存在水污染和污泥处理等问题。,缺点：不适于处理粘结性和吸湿性强的含尘气体，特别是当烟气温度低于露点温度时，袋布上会结露，致使袋孔堵塞，破坏袋式除尘器的正常运作；一般滤布的使用温度小于300。,布袋除尘器清灰方法简图,a振动法b反吹法c吹灰圈法d脉冲喷吹法,3、静电除尘器,静电除尘器的原理静电除尘器的结构与类型静电除尘器的性能静电除尘器除尘效果的影响因素,静电除尘器的原理,几个概念：集尘极，放电极，电晕区，击穿电压在正、负电极之间形成高压电场,使空气电离,当含尘气体通过电场时,粉尘被荷电,从而使尘粒向集尘极运动并沉积于集尘极上,使气体得到净化。,静电除尘器的原理,静电除尘器的原理,静电除尘器的结构与类型,静电除尘器的结构与类型,静电除尘器的结构与类型,静电除尘器的结构与类型,静电除尘器的结构与类型,静电除尘器的性能,1.驱进速度,尘气,W,V,驱进速度：尘粒在静电力的作用下向集尘板运动的速度,静电除尘器性能参数计算,理论驱进速度：当粉尘所受的静电力与空气阻力相等时，粉尘的横向运动速度即为理论驱进速度。粉尘所受的静电力为：Pe=qE其中q为粉尘所带的电荷量，E为电场强度。粉尘在横向运动所受的空气阻力为：Pr=3Wdc其中为空气动力粘度，dc为粉尘直径，W即为理论驱进速度。根据定义，Pe=Pr即得理论驱进速度的计算式为：W=qE/(3dc)2.效率计算：对一定的电除尘器，通过试验测出其效率o，其处理量为Lo，设除尘器的总集尘面积为Ao，则效率公式为：=1-exp(-AW/L)。,影响电除尘效果的因素,1.粉尘的比电阻:比电阻在1041011cm之间的粉尘,电除尘效果好.当粉尘比电阻小于104cm时,由于粉尘导电性能好,到达集尘极后,释放负电荷的时间快,容易感应出与集尘极同性的正电荷,由于同性相斥而使粉尘形成沿极板表面跳动前进,降低除尘效率.当粉尘比电阻大于1011cm时,粉尘释放负电荷慢,粉尘层内形成较强的电场强度而使粉尘空隙中的空气电离,出现反电晕现象.正离子向负极运动过程中与负离子中和,而使除尘效率下降.影响比电阻的因素有烟气的温度和湿度.2.气体含尘浓度:粉尘浓度过高,粉尘阻挡离子运动,电晕电流降低,严重时为零,出现电晕闭塞,除尘效果急剧恶化.3.气流速度:随气流速度的增大,除尘效率降低,其原因是,风速增大,粉尘在除尘器内停留的时间缩短,荷电的机会降低.同时,风速增大二次扬尘量也增大.,静电除尘器除尘效果的影响因素,静电除尘器除尘效果的影响因素,电晕闭塞,是指在电除尘器内，如果含尘浓度很高，则电晕电场受到抑制，导致电晕电流显著减少，以致尘粒不能正常荷电的现象。一般认为气体含尘浓度在4060gm3以下时，不会造成电晕闭塞。越细小的尘粒，即使质量浓度不高也可能造成电晕闭塞，而相反，对于粗颗粒粉尘可以允许入口含尘浓度较高一些。防止电晕闭塞的措施主要如下：(1)提高电除尘器的工作电压，以加快电晕速度；(2)采用放电强度强的电晕极，如芒刺形电极；(3)增设预净化设备。当入口气体含尘浓度超过40gm3时，应使含尘气体先进入其他除尘器(如重力沉降室、旋风除尘器)进行初净化，然后再进入电除尘器。,4、电袋复合除尘器,一、电袋复合除尘器的立足点1、利用荷电作用促使微细粒子凝聚成大颗粒提高微细粒子的捕集率解决PM10PM2.5的捕集问题2.利用带同种电荷粉尘的排斥作用使滤袋表面粉尘层疏松，从而降低阻力，解决袋式除尘器阻力过高问题(或保持阻力不变，但提高过滤风速),电袋复合除尘器,二、电袋复合除尘器的关键关键在于使粉尘荷电，而且到达滤袋时粉尘仍然有足够电荷。体现了上述关键滤袋与电场距离很短粉尘到达滤袋时电荷衰减少效果过滤风速3.9m/min设备阻力2000Pa,静电除尘技术和袋式除尘技术结合以提高对微细粒子的捕集率或降低设备阻力,袋式除尘技术,静电除尘技术,电袋复合除尘器,一体组合型电袋复合除尘器1边壁收集极板2电晕极3多孔的集尘极4滤袋和框架,关于电袋复合除尘器,三.分区组合型电袋复合除尘器结构特点是“前电后袋”，电区与袋区分开设置。当除尘器规模较大时(例如用于燃煤电厂)粉尘荷电后需运动较长距离方能到达滤袋。对位于后面的滤袋则距离更远在此过程中粉尘的电荷可能失从而削弱荷电的效果,关于电袋复合除尘器,分区组合型电袋复合除尘器1气流分布装置b2电区3气流分布装置a4旁路阀5旁路6出口烟道阀7上箱体8滤袋和框架9袋区,三.分区组合型电袋复合除尘器这种除尘器的不足之处可以从其运行效果得到证明：在过滤风速1.21.4m/min条件下滤袋阻力700900Pa说明荷电的效果没有充分体现,关于电袋复合除尘器,四.关于电袋复合除尘器的误区1.“电场除去80%的粉尘，降低滤袋的粉尘浓度”这是强调将电场作为预除尘使用实际上袋式除尘器可以承受高含尘浓度允许入口含尘浓度1400mg/Nm3甚至更高单纯设置预除尘反而有害(不利于清灰)即使需要预除尘也不必采用电除尘这种费用高的设备,关于电袋复合除尘器,四.关于电袋复合除尘器的误区2.“粉尘浓度降低，避免对滤袋的冲刷”袋式除尘器滤袋受含尘气流冲刷时有发生原因：气流分布不合理箱体进风位置不当进入箱体的含尘气流速度过高与入口含尘浓度并无直接关系有些含尘浓度低的设备同样出现气流冲刷,关于电袋复合除尘器,五.电袋复合除尘器的缺点1.电场产生的臭氧使SO2和NO氧化生成SO3和NO2腐蚀性显著增强尤其当用于电厂并采用PPS滤料时滤袋寿命将显著缩短一位电力行业资深专家跟踪调查30多台电袋复合除尘器其中11台出现滤袋寿命缩短问题使用时间最短者仅几个月,关于电袋复合除尘器,五.电袋复合除尘器的缺点2.电区和袋区兼备设备结构变得复杂3.占地面积较大4.投资高于纯袋式除尘器4.增加了维修和配件准备的困难,关于电袋复合除尘器,六.采用电袋复合除尘器需认真考虑1.想要解决什么问题例如：捕集微细粒子显著降低袋式除尘器的阻力(或显著提高袋式除尘器过滤风速)2.权衡利弊分析采用后带来的好处和不足看看是否划算,关于电袋复合除尘器,六.采用电袋复合除尘器需认真考虑建议1.如果不是解决微细粒子的捕集如果不能显著提高袋式除尘器过滤风速(或大幅度降低设备阻力)不要轻易采用电袋复合除尘器建议2.将电除尘器改造为袋式除尘器必要时可考虑保留一级电场对于新建的除尘器更不要轻易采用电袋复合除尘器,关于电袋复合除尘器,七.滤料的选择PPS+PTFE覆膜和PPS+P84从过滤和清灰两方面而言都有良好的性能但若用于燃煤电厂而且是电袋复合除尘器则PPS纤维可能受到腐蚀而影响滤袋寿命,关于电袋复合除尘器,八.过滤风速及其他1.电厂袋式除尘器正常过滤风速11.2m/min电袋复合除尘器若拟显著提高风速必须保证粉尘有效荷电并使粉尘到达滤袋前保持足够的电荷,关于电袋复合除尘器,八.过滤风速及其他2.清灰压力主要由喷吹装置的结构和性能决定与是否电袋复合无关3.滤袋长度与是否电袋复合无关主要与喷吹装置的清灰能力有关,关于电袋复合除尘器,九.气流分布板1.电袋复合除尘器中气流分布板的作用不在于保证或提高电除尘的效率应当是防止含尘气流对滤