锅炉烟气处理论文.doc

1、锅炉烟气处理刘宾 热能1003班 2010000874工业锅炉主要是以煤为燃料。煤在锅炉内燃烧后，产生大量的烟尘及硫和氮的氧化物等有害气体，这些有害气体排放到大气中，严重地污染了周围大气环境。尤其工业锅炉大多集中在城市和市郊区，又属于低空排放，对生产、人民生活和人体健康都会造成极大伤害。因此，通过消烟除尘措施，将锅炉排放的烟尘污染降低到国家规定的允许范围内，对改善大气环境质量是至关重要的。目前布袋除尘效率最高，煤粉中的硫会在燃烧中生成硫氧化物，会腐蚀管道以及污染大气形成酸雨。关键词：烟气 烟尘 硫氧化物 布袋除尘器 双碱除硫1.、烟尘的危害燃煤锅炉排烟中的烟尘由两部分组成。一部分是煤在燃烧过程

2、中放出的硫及氮的氧化物气体，以及碳氢化合物在缺氧条件下分解和裂化出来的微小碳粒（炭黑），烟气中炭黑多时即形成黑烟。另一部分是由于烟气的扰动作用而被带走的灰粒和未燃尽的煤粒，也称飞灰，。这些微粒具有很强的吸附能力。很多有害气体、液体或某些金属元素（如镍、铬、锌等）都能吸附在烟尘粒子上，随人的呼吸而被带入人体内，刺激呼吸道，造成气管炎、支气管炎、哮喘，以至进入人体肺泡，引起肺气肿和肺心病等，甚至引起肺癌等病症。烟尘降落到植物叶面上，会妨碍植物的光合作用，造成植物叶片褪绿，农作物产量降低，园林受害。烟尘使空气污染，降低了空气的可见度，会增加城市交通事故；由于烟尘的遮挡，减弱了太阳紫外线辐射，会引起儿

3、童佝偻病；另外，大量废热排入空中，使空气中的灰尘起到形成水蒸气凝结核的作用，会使空气的温度、湿度及雨量发生变化。空气中烟尘浓度大，还将影响某些工业如纺织、食品及仪表等产品质量。总之，锅炉排放的烟尘是一种空气的污染物，对人体、环境、生态及经济都有严重的危害，必须加以限制，不能任意排放。1.1.布袋除尘器虽然布袋除尘器的使用已经有了一百多年的历史，但其在电力行业中锅炉上使用了还不到30年。自1973年，美国圣勃雷燃煤电厂（总装机容量为176MW）的四台锅炉将静电除尘改为布袋除尘器以来，布袋除尘器在大容量的电站锅炉上开始广泛地应用，特别是在美国、欧洲和澳大利亚。例如，在澳大利亚新南韦尔斯州的电站锅炉

4、中80%已经采用布袋除尘器。现在布袋除尘器不但在新设计的电厂上广泛使用，有些国家更在对原有的静电除尘器进行改造。目前安装布袋除尘器的最大机组为850MW。为什么布袋除尘器之所以能在电站锅炉上得到如此迅速地发展，这是因为它有其自身的优点：1、除尘效率高，其效率一般在99.5%以上，高的能达到99.99%；2、对亚微米级的粉尘的收集效果很好，除尘器出口的气体含尘浓度都能低于30mg/m3,好的能低于5mg/m3；3、处理的气体量和含尘浓度的允许化范围大，且除尘效率稳定；4、对粉尘的特性不敏感，（对煤尘来说，不受比电阻的影响）；5、设备简单，维修方便，不需要高技术的工种。1.2、布袋除尘器的原理现在

5、不对布袋除尘器的原理作深入的阐述，因为在一些教材中都已经对此作过详细的论述。不过，有必要在此把一些已经成为当今工业术语，并且对设计和评估布袋除尘器的性能非常有用的一些关键概念作一介绍。大家都有戴口罩的经历，口罩就是一种简易的过滤除尘设备。布袋除尘器的除尘机理很简单，它与口罩的除尘机理一样，是通过滤材料对烟气中飞灰颗粒的机械拦截来实现的。但除此之外，先收到的飞灰颗粒在滤料表面还形成了一层稳定的稠密的灰层（一般称为滤饼或滤床），它又起到了很好的过滤作用，特别是用编制布做滤袋的除尘器，这层滤床起到了主要的过滤作用。过滤组件。过滤组件可以由棉毛纤维、玻璃纤维或各种化学纤维经过纺织（或针刺）成滤料，再缝

6、制成垂直悬挂的滤袋，不同场合要选用不同的滤料。在滤袋上收集到的粉尘通过周期性的机械抖动、过滤后的烟气反吹或压缩空气的脉冲反吹等途径使布袋变形而将灰清除。烟气能够通过滤袋和滤料表面所形成的滤饼（滤床）是依靠滤层两边的压差这个压差通常称为管板压差d.p.（有时也称为滤床压差）。飞灰收集中，一个特殊的参数是过滤烟速每分种每平方米的滤布所过滤的气量。滤床的压差d.p.是与烟速呈线性比例关系，因此也与烟气流量呈线性比例关系。这个固定的比例关系系数通常称为滤阻。按此定义，滤阻与烟气流量无关，有点类似于电阻的概念。我们把平均的过滤速度表示为，气布比它是烟气量与整个过滤面积之比（单位用m3/m2/min表示）

7、。这个参数在布袋除尘器的选择和设计中是一项非常重要的技术指标。布袋除尘器其余的压力损失是由布袋除尘器进口法兰之间的烟道和挡板门所产生的。这个压降的大小与烟气的流速的平方成正比关系，因此整个布袋除尘器的压降p.与烟气量是二次方的关系。p total=K1Q1+K2Q2K1=Kdrag/A(Kdrag=滤阻，A=过滤的表面积)K2=烟气道和挡板门的压损系数Q=烟气量注：在设计最大的过滤压降是选择锅炉吸风机容量的约束条件1.3、布袋除尘器的分类布袋除尘器的分类从除尘本质上讲是没有实际意义的，它只是便于人们对布袋除尘器的掌握和记忆，因此，按照不同的定义就有不同的分类。按气布比来划分：（仅针对电站锅炉而

8、言）1、高气布比的布袋除尘器，通常气布比：大于1.0m3/m2/min。2、低气布比的布袋除尘器，通常气布比：小于0.8m3/m2/min。布袋除尘器气布比的选定是根据布袋除尘器的使用场合、布袋的滤料、清灰的方式、需除尘介质的含尘浓度或成分、场地的大小以及布袋除尘器的布置等方面的因素来考虑的。按布袋除尘器的清灰方式划分主要有：1、烟气反吹式布袋除尘器：它是利用过滤后清洁烟气低速反向吹布袋，使得布袋变形来达到清灰的目的。布袋在袋的封口端垂直悬挂着，灰在袋内收集。该形式的除尘器在清灰时作用在布袋上的机械张力较小，适用于玻璃纤维滤袋的除尘器。2、机械抖动式（振动式）布袋除尘器：与烟气反吹布袋除尘器一

9、样，灰也是在袋内收集。它对滤袋的机械强度要求较高，所以对玻璃纤维滤袋不适用。3、脉冲清灰式布袋除尘器：与前两种型式的袋除尘器不同，灰是在滤袋外被收集，滤袋靠袋内部的金属笼支撑。它的清灰是靠清洁的压缩空气周期性地喷入滤袋内，使滤袋变形，把存积在滤袋外面的灰除去。压缩空气的压力、脉冲的强度和持续时间随不同的使用场合调节，根据这些参数可以把脉冲反吹式布袋除尘器又分为：高压脉冲式：压缩空气压力为：0.60-0.80Mpa中压脉冲式：压缩空气压力为：0.20-0.40Mpa低压脉冲式：压缩空气压力为：0.06-0.10Mpa选择什么形式的布袋除尘器，一般是根据布袋除尘器的使用场合、布袋的滤料、场地的大小

10、、制造厂的设计特点和运行维护的管理等因素来考虑。1.4、布袋除尘器的结构和清灰控制在前面布袋除尘器的分类一节中已经介绍了根据不同的清灰方式所分的三种形式的布袋除尘器，事实上，还有其它一些清灰的方式，比如磁振动式，声波助振荡式等等。不管采用哪种形式的清灰装置，清灰的目的和需要遵循的原则是一样的。即当滤袋上的积灰不断增加，滤袋的前后压差增加到某一个值时，就要对滤袋进行清灰，使滤袋恢复到比较理想的清洁状态。有两点需注意的是：1、清灰不能太频繁太剧烈，滤袋表面必须保存一层滤层（不能把滤料上面已经收集到的一层滤层清掉），这就要在清灰强度（包括清灰频率）设计时加以考虑。2、需要清灰的滤袋压差设定点要根据滤

11、袋的使用情况合理设定。压差设定点不能定得太高，否则，运行时间不长细灰颗粒就会嵌入滤袋太深，影响滤袋使用寿命。在滤袋使用寿命的后期，因细灰颗粒嵌入滤袋已较多，清灰的频率要增加。随着科技的不断发展，清灰的控制现在都采用PLC程控。理论上最理想的清灰程序是每一个滤袋前后压差达到设定值时开始清灰，到压差降到某一个设定值时停止清灰。但事实上测定每个滤袋的压差是不可能的。因此，一般清灰程序都是按每个过滤单元前后的压差和压差变化的时间长短这两个参数来设计的。在正常情况下，清灰系统会根据所测量到的参数按照预先编制好的各种清灰程序进行自动清灰（“定时清灰”或“定压清灰”）。在特殊情况下（比如测量组件故障，运行工

12、况异常等），可以切换到手动控制进行清灰。当然PLC程控装置具有自动报警功能，出现异常情况会随时报警，提醒运行人员注意或采取应急措施。不同的清灰方式，有不同的清灰特点，自然其结构也明显不同，就是相同清灰方式的布袋除尘器，因不同的制造厂有各的技术专利，其结构也有不同，因此，在这里只可能把几种类型的布袋除尘器的清灰控制，结合其结构作简单介绍。烟气反吹式布袋除尘器这种形式的布袋除尘器在美国电站使用初期用得较多。含尘烟气从布袋除尘器的下部经过进口阀后，流过灰斗上面的缓冲板进入滤袋后，滤袋为圆形。一定数量的滤袋以方阵布置组成一个除尘单元。在前面已经介绍过，布袋是在袋的封口端垂直悬挂着，下部口袋用卡环固定在

13、管板上，袋内没有笼骨（长的滤袋有支撑环），烟气进入袋内把袋鼓起，灰在袋内收集。为了防止滤袋未张紧在底部下垂，滤袋上部的固定有弹簧式和重锤式两种，过滤后的清洁烟气经过出口提板阀排出。当滤袋两边压差达到设定值时进行清灰。清灰时，要被清灰的这一个除尘单元的出口提升阀关闭，打开反吹提升阀（反吹风由一个低压反吹风机提供），一股低压风进入清洁烟气室与清洁烟气一起反向吹向滤袋，使滤袋压瘪变形，灰抖落掉入灰斗达到清灰的目的。清灰结束，被清灰单元的出口提升阀打开，反吹风提升阀关闭，该单元投入运行。然后转到下一个除尘单元进行清灰。这种方式的清灰动作比较缓慢，作用在滤袋上的机械张力较小，对滤袋的损伤也较轻。但清灰效

14、果相对而言要差一些，所以有时候需连续反吹几次再转到下一个单元清灰。这种清灰方式所配的反吹风机的参数一般为：压头：H=50（mmH2O），流量：Q=总风量/过滤单元（m3/h）。另外，每个除尘单元的出口提升阀的严密性非常重要的，否则反吹风会泄露掉，影响清灰的效果。机械抖动式（振动式）布袋除尘器机械抖动式（振动式）布袋除尘器：与烟气反吹式布袋除尘器相类似；滤袋也是在袋的封口端垂直悬挂着，袋内没有笼骨（长的滤袋有支撑环），烟气进入袋内把袋鼓起，灰在袋内收集，不同的是：它是依靠滤袋顶部的支承机构的机械抖动（振动）使滤袋摆动起到变形作用，使灰从滤袋上清理下来。抖动（振动）的方式因滤袋上端的悬挂方式不同而

15、略有不同，一般是靠马达驱动滤袋顶部反承机构抖动。当滤袋前后压差达到设定值时进行清灰，要被清灰的这一个单元的进出口门关闭，除尘单元处于停用状态。马达启动抖动开始（一台马达带动一片组滤袋抖动），持续一段时间后停止，达到清灰的目的。清灰结束，被除尘单元的进出口门打开，该单元投入运行，然后转到下一个除尘单元进行清灰。这种清灰方式的振打“强度”的设计是很重要的。振打“强度”太大对滤袋的损伤太大，因此振打“强度”不能超过极限（振打“强度”的增大并不能使滤袋清理得更干净）。相反振打“强度”太小又不能起到很好的清灰效果。振打“强度”是由振幅、振动频率（该两项参数也就确定了振动加速度）和振动持续时间三个主要因素

16、所组成的，它们之间又相互影响。因此，在清灰程序的编制和有关值确定的时候，当振幅或频率确定之后，振动持续时间的长短是很重要的。在调试期间还要根据经验资料和现场情况综合考虑。这种清灰方式的布袋除尘器与其它方式的布袋除尘器比较，对滤袋的机械强度要求最高，而清灰效果不是最好。上述两种清灰形式的布袋除尘器所选用气布比都必须是低气布比，因此，体积庞大，造价高。另外，含尘烟气从袋口进入滤袋，袋口处局部烟速大，并存在涡流区，虽然管口设有防磨短管，但滤袋还是比较容易损坏。随着科技的进步，现在已经不主张采用这两种形式的布袋除尘器。脉冲清灰布袋除尘器与前两种形式的布袋除尘器明显的区别是灰在滤袋内部被收集，滤袋靠袋内部的金属笼骨支撑，上端用各