电除尘技术在火电厂烟气治理中的应用与发展Word文件下载.docx

1、2.5组成与流程 3第3章 火电厂烟气分析 53.1动力煤分析 53.2烟气成分 53.3飞灰 53.4粉尘的主要物理性质 5第4章 发电厂除尘设备及系统 74.1粉尘的基本性质 74.2除尘器的主要技术经济指标 74.3除尘器主要类型 74.3.1机械式除尘器 74.3.2湿式除尘器（又称湿式洗涤器） 74.3.3过滤式除尘器 84.3.4电除尘器 84.4几种高效除尘器 84.4.1电除尘器 84.4.2脉冲袋式除尘器 94.4.3文丘里水膜除尘器 104.4.4布袋除尘器与电除尘比较 10第5章 电除尘器 125.1电除尘发展简介 125.2电除尘器的特点： 125.2.1主要优点 12

2、5.2.2主要缺点 125.3电除尘技术 13工作原理 135.4电晕放电 145.4.1电晕放电机理 145.4.2正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线 145.4.3影响电晕特性的因素 145.5粒子荷电 145.5.1两种机理 145.5.2粒子的主要荷电过程取决于粒径 155.5.3影响电场荷电的因素 155.5.4扩散荷电 155.5.5异常荷电现象 155.6荷电粒子的运动和捕集 155.6.1驱进速度与粒径和场强的关系 155.6.2当颗粒直径为250m时，与粒径成正比 165.6.3捕集效率一德意希公式 165.6.4有效驱进速度 165.6.5电除尘器结构除尘器类型 16

3、第6章 电除尘在火电厂应用现状 176.1电除尘器运行状况 176.2影响电除尘器除尘效率的因素 176.2.1电除尘器选型冒进 176.2.2电除尘器本体安装调试欠佳及验收不严 186.2.3运行参数偏离设计值 186.2.4供电控制不佳4 196.2.5振打清灰制度不合理 196.2.6运行监督不力 196.2.7故障诊断不准 206.2.8重视和管理不够 20第7章 “静电-布袋”除尘器在燃煤电厂的应用前景 217.1除尘器的发展趋势 217.2电除尘器在我国燃煤电厂的面临的问题7 217.3改进方案“静电布袋”联合除尘 227.3.1“静电-布袋”除尘的方式 227.3.2“静电-布袋

4、”联合除尘器 227.3.3“静电-布袋”联合除尘的应用前景 23第8章 结束语 24致 谢 24参考文献 25电除尘技术在火电厂烟气治理中的应用和发展化学工程系环保821 张孟林第1章 绪 论1.1引言从第一台电除尘器在火力发电厂中的投入运行至今，中国电除尘技术的研究和应用经历了近半个世纪的发展历程。目前，中国已成为世界上最重要的电除尘器大国之一。到2002年为止，全国有电除尘器总流通面积约为35104m2，处理气体量达1.7109m3/h以上。中国是典型煤炭型污染型国家，烟尘污染问题过去曾经是、现在也还是、未来一段时间内恐怕仍然是制约中国可持续发展战略实施的重大环境问题之一。火力发电厂是中

5、国最主要的烟尘排放源，也是烟尘污染治理的重点。据有关资料介绍，截止到2002年为止，中国燃煤火电装机约占电力总装机的73%达到258000mw；发电用煤达到6亿吨/年，占全国总煤量的45%。预计2010年火电装机将达到438530mw，2020年达到657780mw，2050年达到1167250mw。与此同时，电除尘器在火电厂的应用取得了高速发展，目前中国新建的大中型火电机组近乎100%配备了电除尘器，装备火电机组达2亿千瓦以上，电除尘器的数量占国内市场的75%以上。然而随着新的火电厂污染排放标准的颁布，中国火电厂电除尘器面临前所未有的压力和挑战，现有的新、老电除尘器绝大多数难以满足相关时段的

6、排放要求。这种压力和挑战从某种意义上来说也许是一种机遇。尽管中国电除尘器事业从20世纪80年代以来在技术水平和生产规模上发展迅速，但这种发展是在原有较低排放标准下取得的。新的排放标准将有助于推动中国电除尘事业在长期的技术积累基础上向更高的水平发展。纵观中国电除尘器研究和应用现状，可以认为，要使电除尘器适应新的排放标准要求，尚需在基础理论、应用技术、制造安装工艺和运行维护等个环节加大研究力度1。1.2项目的目的及意义毕业论文作为学生时代的最后一份作业，主要起到培养大学生独立思考、动手、动脑以实际行动来结束学业，通过课余观察、思考去发现或有意识去培养其创造力和洞察力，以后踏入社会可以真正独立。主要

7、意义有两个方面；一是对学生的知识相能力进行一次全面的考核。二是对学生进行科学研究基本功的训练，培养学生综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文打下良好的基础。本论文主要通过借阅书籍和网上搜索来获得必要信息，在加以筛选并整理及个人体会见解而完成。主要就社会污染的一角，来提出个人见解并设计出可行方案，供参考。以进一步唤醒企业及个人的环保意识，实现真正意义上的保护环境。第2章 火电厂概述2.1概念火电厂（thermal power plant）一般指火力发电厂、热电厂等。它是利用煤、石油、天然气等固体、液体燃料燃烧所产生的热能转换为动能以生产电能的工厂。按燃料的类别可分

8、为燃煤火电厂、燃油火电厂和燃气火电厂等。按功能又可分为发电厂和热电厂。发电厂只生产并供给用户以电能；而热电厂除生产并供给用户电能外，还供应热能。按服务规模可分为区域性火电厂、地方性火电厂以及列车电站等。区域性火电厂装机容量较大，一般建造在燃料基地如大型煤矿附近。这类电厂又称为坑口电厂，其电能通过长距离的输电线路供给用户。地方性火电厂多建造在负荷中心，需经长距离运进燃料，它生产的电能供给比较集中的用户。通常火电厂还按蒸汽压力分为低压电厂（蒸汽初压力为1.215atm，1atm105Pa）、中压电厂（蒸汽初压力为2040atm）、高压电厂（蒸汽初压力为60100atm）、超高压电厂（蒸汽初压力为1

9、20140atm）、亚临界压力电厂（蒸汽初压力为160180atm）和超临界压力电厂（蒸汽初压力为226atm）。火电厂是电能生产的重要组成部分。在全世界范围，火电厂的装机容量占总装机容量的70，发电量占总发电量的80。根据中国1989年的统计资料，中国火电厂的装机容量占总装机容量的74.27，发电量占总发电量的79.7，预计到2000年，仍会保持相似的比例。由此可见，火电厂无论是对国民经济的发展，还是人民生活水平的提高，都起着重大作用。2.2分类按燃料类别分为：燃煤火电厂、燃油火电厂和燃气火电厂等。按功能类别分为：发电厂和热电厂。按服务规模分为：区域性火电厂、地方性火电厂以及流动性列车电站。

10、区域性电厂装机容量较大，一般建造在燃料基地，如大型煤矿附近。又称坑口电厂。其电能通过长距离的输电线路供给用户。地方性电厂多建在负荷中心，需经长距离运进燃料，它生产的电能供给比较集中的用户。按按蒸汽压力分为：低压电厂（蒸汽初压力约为0.121.5兆帕（MPa）、中压电厂（24MPa）、高压电厂（610MPa）、超高压电厂（1214MPa）、亚临压力电厂（1618MPa）和超临界压力电厂（22.6MPa）。2.3发展历史1875年法国巴黎北火车站建成世界上第一座火电厂并开始发电，采用很小的直流电机专供附近照明用电，随后美国、俄国、英国也相继建成小火电厂。1886年，美国建成第一座交流发电厂。188

11、2年，中国在上海建成一座装有1台12KW直流发电机的火电厂，供电灯照明用。在全世界范围内，火电厂的装机容量约占总装机容量的70，发电量约占总发电量的80，1989年，中国火电厂的装机容量占总装机容量的74.27，发电量占总发电量的79.7，预计到2000年仍会保持相近的比例。可见火电厂对国民经济的发展和人民生活水平的提高都起着重大作用2。2.4燃料构成火电厂的燃料构成决定于国家资源情况和能源政策。20世纪80年代以后，中国火电厂的燃料主要是煤。1987年，火电厂发电量的87是煤电，其余13是烧油或其他燃料发出的。有烟煤资源或依赖进口煤的国家，其火电厂主要燃用烟煤，因其热值高、易燃。其他煤种占较

12、大比重的国家，有用褐煤（德国、澳大利亚）、无烟煤（前苏联、西班牙、朝鲜等）的；中国燃用煤一半以上是烟煤，贫煤次之，无烟煤在10以下。一些国家还根据石油国际市场的情况，采用燃油和天然气发电机组。除蒸汽机组外，还有的用燃气轮机和内燃机发电机组。70年代以来，燃气-蒸汽联合循环机组发电的火电厂得到重视。2.5组成与流程现代化的火电厂是一个庞大而又复杂的生产电能与热能的工厂。它由下列5个系统组成：燃料系统：完成燃料输送、储存、制备的系统。燃煤电厂具有卸煤设施、煤场、上煤设施、煤仓、给煤机、磨煤机等设备；燃油电厂备有油罐、加热器、油泵、输油管道等设备。燃烧系统:完成燃料燃烧过程，使燃料化学能转化为蒸汽热

13、能的系统。主要有燃烧器、炉膛、送风机、引风机、除尘器、除灰设备等。汽水系统：完成蒸汽热能转化为机械能的系统。主要有锅炉的汽水部分、汽轮机及其辅助设备，如凝汽器、除氧器、回水加热器、给水泵、循环水泵、冷却设备等。电气系统：完成机械能转化为电能的系统。主要有发电机、主变压器、断路器、隔离开关、母线等。控制系统：完成生产过程中的参数测量及自动化监控操作的系统。在上述系统的所有设备中，最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机，它们安装在发电厂的主厂房内。主变压器和配电设备一般是安装在独立的建筑物内和户外；其他辅助设备如给水系统、供水设备、水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等，有的安装在主厂房内，有的则是安装

14、在辅助建筑中或在露天场地。火电厂生产电能的流程如图所示（以燃煤电厂为例）。火力发电的基本生产过程是，燃料在锅炉中燃烧，将其热量释放出来，传给锅炉中的水，从而产生高温高压蒸汽；蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力，以驱动发电机输出电能。大中型燃煤的火电厂，一般采用煤粉炉，其生产过程是:将进厂的原煤经碎煤机破碎、磨煤机磨成煤粉，用热风吹送，喷入锅炉炉膛，通过煤粉燃烧生成的高温烟气，首先加热炉膛内的水冷壁管与过热器管，然后经过烟道内的再热器、省煤器和空气预热器而进入除尘器，在清除烟气中的飞灰之后，通过烟囱排入大气。水在锅炉炉膛内生成饱和蒸汽，通过过热器时，继续被烟气加热而变为过热蒸汽，经主蒸汽管送入

15、汽轮机，并在汽轮机内膨胀作功后，进入凝汽器凝结成水。该凝结水经低压回热加热器进入除氧器，再经给水泵、高压加热器送入锅炉。从汽轮机某个中间级抽出一部分蒸汽，分别送入回热加热器和除氧器，供回热给水和加热除氧。为了补偿蒸汽和水的损失，还须将经过化学处理的补充水加入除氧器，除氧器出来的水才能供给锅炉使用。为使蒸汽在凝汽器内凝结成水，还必须不断用循环水泵将冷却水送入凝汽器中的冷凝管内进行热交换，这就又形成一个冷却水系统。冷却水或直接来自江、河、湖泊并排放入江、河、湖泊，或在冷却塔式喷水池中与大气进行热交换以重复使用。过热蒸汽进入汽轮机以后，推动转子转动，带动发电机旋转发电，再通过一系列电气设备及输电线路

16、送至用户。这就是一般的大中型凝汽式燃煤火电厂的生产过程。运行近代火电厂由大量各种各样的机械装置和电工设备所构成。为了生产电能和热能，这些装置和设备必须协调动作，达到安全经济生产的目的。这项工作就是火电厂的运行。为了保证炉、机、电等主要设备及各系统的辅助设备的安全经济运行，就要严格执行一系列运行规程和规章制度。火电厂的运行主要包括3个方面，即起动和停机运行、经济运行、故障与对策。火电厂运行的基本要求是保证安全性、经济性和电能的质量3。第3章 火电厂烟气分析3.1动力煤分析煤是由一些可燃的有机化合物和一些不可燃的无机物质组成的。组成煤的化学元素包括碳氢氧氮硫和一些以氧化物和盐类形式存在的金属元素（

17、被称为矿物质）。3.2烟气成分烟气是燃料燃烧后的气态产物。燃料燃烧的过程即是烟气形成的过程。主要包括粉尘，氮气，氧气，二氧化碳，二氧化硫，水蒸气，另外还有较少的一氧化碳，甲烷，三氧化硫，碳氢化合物。3.3飞灰又称粉煤灰（coal ash）。由燃料（主要是煤）燃烧过程中排出的微小灰粒。其粒径一般在1100m之间。飞灰是煤粉在高温（13001500）中燃烧、冷却而形成。大部分呈球状，表面光滑，微孔较小。部分颗粒因熔融时粘连，表面粗糙、棱角多呈蜂窝状组合粒子。一般指燃料燃烧所产生的烟道气中的任何固体颗粒，有时也包括在水泥生产过程中悬浮在空气中的颗粒状物质。它的化学组成变化很大，与燃料类型、燃烧条件及

18、集灰方式有关。例如：在燃烧煤的发电厂所得的飞灰中，除含有未烧尽的煤粒外，还含有大量硅、铁、铝、钙、镁、钠、钾、硫的氧化物以及各种微量元素。飞灰对大气污染危害极大，必须采取设除尘装置等措施予以除去。可用作处理污水的吸附剂或助滤剂。飞灰主要物相是玻璃体，占50%80%；所含晶体矿物有莫来石、-石英、方解石、钙长石、硅酸钙、赤铁矿和磁铁矿等，还有少量未燃的碳。飞灰的排放量与燃煤中的灰分含量有关。中国燃烧1t煤约产生250300kg粉煤灰，大量粉煤灰进入大气会造成污染。目前主要用除尘器进行治理。粉煤灰主要含二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）和氧化铁（Fe2O3）等，已广泛用于制水泥及制各种轻质

19、建材。此外还可利用粉煤灰作漂珠及作为肥料和微量复合肥料。在工业方面可从粉煤灰中回收铁、碳、铜、锗和钪等多种物质。粉尘的成分经燃烧、受热等化学反应过程后产生的烟、雾等的成分与母料不同。电厂锅炉粉尘随煤种的变化较大。但主要有二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（Fe2O3）和氧化钙（CaO）等是粉尘的主要成分，重量含量较高，对除尘器效率有较大影响。3.4粉尘的主要物理性质1. 粉尘的密度：粉尘的真密度用在研究尘粒在气体中的运动分离去除等方面，堆积密度用在贮仓或灰斗的容积确定等方面。2. 粉尘的安息角与滑动角：是评价粉尘流动特性的重要指标，是设计除尘器灰斗的锥度及除尘管路或输灰管路倾斜

20、度的主要依据。3. 粉尘的比表面积：影响粉尘的物理、化学活性以及通过过滤层的阻力。4. 粉尘的含水率：影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性。5. 粉尘的润湿性：润湿性是选择湿式除尘器、除尘方法的主要依据之一。6. 粉尘的荷电性和导电性：对电除尘器的运行有很大的影响和决定性作用。7. 粉尘的粘附性：影响颗粒捕集和含尘气流的输送。粉尘的自燃性和爆炸性:影响除尘方式的选择和操作条件的选取。第4章 发电厂除尘设备及系统燃煤电厂的锅炉烟气排放量相当大，且含大量的固体粉尘（飞灰及未完全燃尽的煤形成的碳黑）、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳及微量有毒物质（汞、铅、镉、氟化氢及多环有机物），这些排放物质均能

21、造成大气的污染，影响生态环境。对于粉尘的污染，如果不采取有效的措施加以控制，我们所生活的环境将会受到严重的污染。如一个1000MW的燃煤电厂。假定其燃煤含灰量为25%，煤耗为38g/kW*h，80%的粉尘被烟气带走，如果不加以控制，按机组年运行7000h计算，则每年将向空气排放粉尘50余万吨。因此必须重视对火电厂排放粉尘的控制，才能达到经济效益与环境效益的统一，才能构建和谐社会。控制粉尘的排放，主要是靠除尘设备，也即是我们常说的除尘器。它是用来捕集气流中夹带的固体粒子或液体粒子的设备。控制粉尘的排放量，可延长电厂有关辅助设备的使用寿命，降低维修费用，有利于电厂的安全运行。同时也可保护环境，保障

22、电厂工人及附近居民的身体健康。有关资料表明，粉尘浓度大于0.1mg/m3时，疾病增加，达到0.75 mg/m3时，死亡率上升，因此治理火电厂的污染物排放，采用高效的除尘设备和系统是一项刻不容缓的重要工作4。4.1粉尘的基本性质详见粉尘的主要物理性质4.2除尘器的主要技术经济指标技术指标主要有处理气体流量、净化效率和压力损失；经济指标主要有设备费、运行费和占地面积等。此外，还应考虑装置的安装、操作、检修的难易等因素。4.3除尘器主要类型除尘设施的种类繁多，可以有各种各样的分类。通常按照捕集分离粉尘粒子的机理来分类，如重力、惯性力、离心力、库仑力、热力、扩散力等，可将各种除尘设施归为四大类。4.3

23、.1机械式除尘器一般作用于除尘器内，含尘气体的作用力是重力、惯性力及离心力，这类除尘器又可分为：重力除尘设施-重力沉降室；惯性力除尘设施-惯性除尘器（又称惯性分离器）；离心力除尘设施-旋风除尘器（又称离心分离器）。4.3.2湿式除尘器（又称湿式洗涤器）湿式除尘器是以水或其它液体为捕集粉尘粒子介质的除尘设施。按耗能的高低分为：低能湿式除尘器-喷雾塔、水膜除尘等；高能湿式除尘器-文丘里除尘器。湿式除尘器也还有其它分类方法，这里不再赘述4.3.3过滤式除尘器过滤式除尘器是含尘气体与过滤介质之间依靠惯性碰撞、扩散、截留、筛分等作用，实现气固分离的除尘设施。根据所采用过滤介质和结构形式的不同，可以分为：

24、袋式除尘器（又称为布袋除尘器）；颗粒层除尘器等；4.3.4电除尘器利用高压电场产生的静电力，使粉尘从气流中分离出来的除尘设施称为静电除尘器，简称电除尘器。按照电除尘器的结构特点，可以有多种分类，这里只列举按集尘的型式分类：管式静电除尘器；板式静电除尘器。此外，在除尘过程中是否用水或其他液体，还可将除尘器分为干式和湿式两大类。用水或液体使含尘气体中的粉尘（固体粒子）或捕集到的粉尘湿润的设施，称为湿式除尘器；把不湿润气体中的粉尘的设施，称为干式除尘器。4.4几种高效除尘器4.4.1电除尘器4.4.1.1电除尘器的分离机理一、气体电离过程若在两特定电极间通以高压直流电，建立电场使电极系统的电压超过临

25、界电压，使气体电离，产生电晕放电。在放电极周围很小范围内电场强度很强，足以使气体电离。出现电晕后，在电场内形成两个区域。一是放电极附近的电晕区，该区在离放电极表面23mm的范围内。在这一区域内，由于放电极表面有足够高的电场强度，使气体电离，产生大量的正离子和电子。这时若放电极上施加的是负电压，则产生负电晕放电，电子移向正极而正离子移向放电极本身。另一区为电晕外区，该区占有电极之间的大部分空间，区内并不产生气体电离。二、尘粒荷电过程由于电晕区内产生的离子或电子进入电晕外区，与中性分子发生碰撞，使尘粒荷电。荷电量的大小与尘粒粒径、电场强度、离子的热能及停留时间等因素有关。通常认为尘粒荷电有两种机理

26、：即电场荷电和扩散荷电。前者是由于在电场作用下，离子与尘粒碰撞，粘附于尘粒上荷电。后者是由于离子的不规则热运动、气体扩散与尘粒碰撞、粘附，使尘粒荷电。三、收尘过程尘粒荷电后，在电场作用下按照自载电荷的极性，向极性相反的电极运动，并沉积在该电极表面上。通常将尘粒垂直于极板的运动速度称为驱进速度。驱进速度的大小与尘粒的荷电量、电场速度、气体性质等因素有关。带负电荷的尘粒与收尘极接触后，随即失去电荷，成为中性粒子粘附于电极表面。然后错助振动装置使电极抖动，尘粒从电极表面脱落，掉入电除尘器下部的集灰斗不断地被清除。4.4.1.2电除尘器的基本类型电除尘器由除尘器本体和供电装置两部分组成。除尘器本体包括

27、放电电极、收尘电极、气流分布装置、清灰机构、绝缘装置和外壳等部分。一、单区（级）电除尘器在单区除尘器，粒子的荷电和集尘过程在同一区域中进行，也就是电晕极和收尘极处于同一区域。二、双区（级）除尘器在双区电除尘器中，粒子荷电和沉降收尘分别在两个区域中进行，在第一区域中装有一组电极是尘粒荷电，在第二区域中装有另一组电极使尘粒沉降集尘。多应用于空气调节系统。三、单区电除尘器可分为以下类型：1根据收尘极的形式可分为管式和板式电除尘器。管式电除尘器是在圆管的中心安入电极，而圆管内壁成为收尘极的表面，并且常用多排管并列而成。板式电除尘器是在一系列平行通道间安装放电极。2按清灰方法可分为湿式电除尘器和干式电除

28、尘器。湿式电除尘器利用喷水、喷雾和溢流等方式，在收尘极上形成水膜，将粘附在极表面上的尘粒带走。干式电除尘器利用振动等方法，使积存在收尘极表面上的尘粒脱落，落入灰斗中被排除。3根据气流方向，可以分为立式和卧式电除尘器。立式电除尘器一般制成管状，气流由下而上流动，常在正压下操作。卧式电除尘器中气流水平流动，由于分离效率较高，维修方便，工业上般采用卧式电除尘器。4.4.2脉冲袋式除尘器脉冲袋式除尘器采用过滤的方法将含尘气体中的粉尘颗粒阻留在布袋纤维织物上，从而使气体得到净化。适宜捕集非粘结性、非纤维粉尘，与一般除尘器相比，除尘效率可稳定在99%以上，能除去1微米左右的颗粒。该除尘器具有结构简单，投资

29、费用低，操作简单可靠管理维护技术上要求不高等优点。脉冲袋式除尘器采用高压（0.4MPa0.7MPa）脉冲气流反吹来清除除尘器过滤布袋上的积灰。可以通过调节脉冲周期和脉冲宽度来改变喷吹操作的持续时间和间隔时间，使滤袋保持良好的过滤状态。所以脉冲袋式除尘器的过滤风速较高，除尘效果也比较稳定。同时采用压缩空气反吹来清灰时滤袋无机械运动，滤袋使用寿命长。脉冲袋式除尘器各部分简介，脉冲除尘器一般由三个部分组成：1.上箱体：包括盖板、排气口等组成2.下箱体：包括机架、滤袋组件等组成3.清灰系统：包括电磁脉冲阀、脉冲信号控制器等组成目前，应用比较广泛的是布袋除尘和电除尘。两者结合，其除尘效率理论上可以达到98%。实际操作简单，成本相对比较低，适用性强。湿式除尘在条件适宜的情况下也可以配合使用。4.4.3文丘里水膜除尘器4.4.3.1技术简介除尘器主要使用花岗岩材料，并有文丘里、捕滴器、主筒体、付筒体四大部分组成。按照锅炉