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循环流化床锅炉除尘器的选择

循环流化床锅炉除尘器的选择

日期:2017-05-09来源:除尘器设备厂家
  

 1概述
呼和浩特市集中供热二期工程为保护环境、减少SO2的污染,结合当地煤质情况,设计选用了循环流化床热水锅炉(单台58MW)。该炉型的特点是热
效率高(87%-90%)、炉内脱硫率高(85%-90%)、适应煤种广等。但循环流化床锅炉的烟尘初始排放质量浓度较高,最高达15000mg/M3,为此,对除尘器要求很高,必须特别重视。关于除尘器已有介绍[1—5],本工程对两级除尘器、静电除尘器、布袋除尘器的技术经济性进行比较。

2除尘器的技术经济比较

循环流化床锅炉除尘器

2.1 除尘器选择原则
(1)除尘装置的总效率必须满足国家规定的烟尘排放标准;
(2)根据烟尘性质,选择适宜的除尘器和除尘方式;
(3)考虑运行条件;
(4)除尘装置的总费用包括设备费和运行维护费两部分。
2.2 两级除尘器系统
第一级为多管旋风除尘器,第二级为冲击式麻石水浴除尘器。第一级多管旋风除尘器属于离心力除尘,在额定负荷下除尘效率较高,一般最高可达95%,在低负荷70%情况下除尘效率下降,一般为84%左右。设备阻力较大,一般为900-1000pa。影响多管旋风除尘器总效率的因素有二次效应、比例尺寸、物理特性、过程变量等,尤其是粒径分布对除尘效率的影响最大。本工程所选用的循环流化床锅炉,燃烧装置中采用了旋风分离器,其作用是将大部分未燃尽的固体物质分离下来,然后送入炉膛复燃,核心是解决高含尘质量浓度的烟尘分离及返送,因而最终排至除尘器的烟尘粒径较小。多管旋风除尘器对于粗粉尘(粒径90μm)的效率η=95%,对于细粉尘(粒径25μm)的效率η≤95%,对于极细粉尘(粒径2μm)的效率η≤45%。根据循环流化床锅炉的特点,要想达到国家排放标准的要求,确保除尘效率达到95%,可能性很小。
第二级除尘器选用的是冲击式麻石水浴除尘器(湿式),冲击式水浴除尘器效率也与粉尘粒径有密切关系。有关资料显示[1—3],用于亲水性粗粉尘时,其效率最高可达到95%,对于细粉尘(粒径25μm)的效率η≤86%,对于极细粉尘(粒径2μm)的效率η≤60%。除此之外,影响其除尘效率的因素还有烟气出口的喷射速度、烟气出口被水淹没的深度以及与水面接触的周长和烟气流量之比等,压力损失一般为1000pa。
只有两级除尘器的总效率≥99%才能满足环保排放要求。从以上分析来看,两级除尘系统要想满足本工程的环保排放要求(200mg/M3 )是难以实现的。另外,两级除尘系统不仅总阻力大,而且耗水量远大于其他除尘系统,在呼和浩特这样的寒冷而又缺水的地区,防冻和节水也是必须重视的问题。综上所述,虽然两级除尘系统有设备简单、维修管理较方便,投资较低等优点,但因其除尘效率难以达到国家排放标准,故本工程不能采用。
2.3 静电除尘器
静电除尘器的使用在威尼斯官方网站国电力系统中应用较广,从理论上来讲,一般的干式静电除尘器效率较高,是适应多种工况的高效除尘设备,除尘效率可达99.0%以上,能捕集0.1μm以下的极细粉尘。对于粗粉尘(粒径90μm)的效率η≥99.8%;对于细粉尘(粒径25μm)的效率η≥99.2%;对于极细粉尘(粒径2μm)的效率η≥95%。影响除尘效率的主要因素有烟尘比电阻。烟尘比电阻与煤中的含硫量有关,含硫量越低,则灰中的比电阻越高,使除尘效率降低。同时受灰尘中的Al2O3、SiO2含量的影响,含量越高对其效率的不利影响越大,而本工程所采用的内蒙古准格尔煤,灰中的Al2O3、SiO2的含量高达91.66%,严重影响了静电除尘器的除尘效率。另外,准格尔煤中的含硫量本不算高,且经炉内加石灰石脱硫,烟气中的含硫量已很少,但对除尘器效率也有较大的影响。要想使除尘效率达到99.0%以上,满足排放要求,需要对静电除尘器进行特殊设计。根据有关资料,对于此煤种即使用五电场甚至六电场以加大集尘极板面积,也难确保除尘效率达到99.0%的排放要求。
静电除尘器压力损失小,一般在300pa以下,引风机的功率较小,但除尘器本体用电量较大,相对电耗较大。静电除尘器的效率受粉尘性能影响较大,对尘粒的比电阻有严格要求,尤其针对本工程煤灰的特殊性,其Al2O3、SiO2的含量高达90%以上,严重地制约了静电除尘器的效率。
静电除尘器虽有很多优点,但对于本工程所用的内蒙古准格尔煤不适用,故本工程不适宜采用静电除尘器。
2.4布袋除尘器
布袋除尘器由于具有较高的除尘效率,20世纪80年代以后,在工业发达国家锅炉烟气除尘的应用得到了迅速发展,布袋除尘器已用于350-660mw的电站锅炉。威尼斯官方网站国布袋除尘器已用于垃圾焚烧、有色冶金、钢铁电炉及水泥行业的粉尘处理。布袋除尘的原理是含尘气体单向通过滤布,尘粒留在上游或滤布的含尘气体侧,而干净气体通过滤布到下游或干净气体侧,接着,尘粒借助于气力的或机械的方法得以除去。
滤布除尘能捕集小于1μm的微尘。尘粒主要通过筛滤、勾住、碰撞、扩散、重力沉降以及静电吸附等效应被捕集和阻留在滤布的纤维上。这些效应能使足够多的尘粒堆积在滤布纤维表面,形成滤饼(或称滤床),这种滤饼又通过上述筛滤等机理,得以捕集更细的尘粒。对于2μm的微尘,其除尘效率高达99.6%。此外,由于滤料上积附着一层烟尘,而大部分烟尘属于碱性,因此布袋式除尘器具有一定的脱硫作用,脱硫效率可达15%。
近年来,国内外布袋除尘器技术和应用有了迅速发展,积累了丰富经验。特别是新型滤料的开发,清灰技术的完善,控制技术的发展,辅助设备的改进,都使布袋除尘器的故障降低、寿命延长、性能日臻完善。关键部件滤料最高耐温可达300℃,而本工程锅炉烟气温度为147℃,如选用在190℃的温度下长期安全运行的滤料,能保证3个采暖期或连续运行2年,而且耐酸碱、耐磨损。反吹风用的脉冲阀正常使用寿命已达100万次,可用10年以上。
布袋除尘器的优点如下:
(1)除尘效率高。一般可达99.5%以上,最高可达99.9%,不仅能确保目前达标,而且为今后排放标准逐步提高时留有余地。
(2)对极细粉尘,有很好的收集效果,因此出口含尘质量浓度低50mg/M3,甚至达到5mg/M3。
(3)对粉尘的物理化学特性不敏感,可适用于各种粉尘。对煤灰来说,不受其比电阻及化学成分的影响。解决了静电除尘器不能适用于内蒙古准格尔煤的问题。
(4)处理的烟气量及含尘浓度在允许变化范围内,而除尘效率保持稳定,对负荷变化较大的供暖锅炉很有利。
(5)设备简单、维修方便,不需要高技术工种。
上述优点正适合本工程的需要。其缺点是投资及运行费用较高,但对于内蒙古准格尔煤的费用比静电除尘器要低。根据上述分析,布袋除尘器能满足本工程的环保要求,选择布袋除尘器是合适的。
2.5技术经济比较
单台58mw锅炉3种除尘方案比较见表1。
表1除尘方案比较表
3 结论
从上述方案比较可以看出,从投资费用来看,静电除尘器系统最高(五电场或六电场),布袋除尘器次之,两级除尘系统最低。从技术上看,两级除尘系统因其除尘效率难以达到环保要求,本工程不宜采用此除尘方案;对于静电除尘器,由于其不适用于内蒙古准格尔煤灰,也不宜在本工程中采用;对于布袋除尘器,其除尘效率最高,对灰尘的适应性最强,能满足不断提高的环保标准,适合于本工程的除尘要求,故推荐采用布袋除尘方案。

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