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                燃煤电厂锅炉烟气除尘

                发布者: 发布时间: 2014-10-08 浏览次数:
                燃煤电厂烟气除尘装置是电厂的主要生产设备之一发电机练琢郴、汽轮机练琢郴、锅炉和除尘设备(包括引风机)是燃煤电厂的4大主要设备    袋式除尘器既是环保设备,又是生产设备   

                污染源特性

                (1)燃用煤的工业分析煤的化学成分决定了煤的常规特性,可以作为分析煤的着火练琢郴、燃烧性质和对锅炉工作影响的依据    在分析煤的常规特性对锅炉工作的影响时,通常依据工业分析结果,主要包括煤的挥发分练琢郴、水分练琢郴、硫分以及灰渣熔融性等几个方面   
                煤的挥发分由各种硫氢化合物和一氧化碳等可燃气体练琢郴、二氧化碳和氮等不可燃气体以及少量的氧气所组成    挥发分是煤的重要成分特性,它可作为煤分类的主要依据,对煤的着火练琢郴、燃烧有很大的影响    不同挥发分煤种的发热量差别很大,从17000kJ/kg到71000kJ/kg   
                燃煤中水分含量对锅炉运行的影响也很大    煤中水分吸热变成水蒸气并随烟气排出炉外,增加烟气量而使排烟热损失增大,降低锅炉热效率,同时使引风机电耗增大,也为低温受热面的积灰练琢郴、腐蚀创造了条件   
                燃煤电厂锅炉除尘方案
                灰分是燃煤中的有害成分    灰分含量增加,煤中的可燃成分便相对减少,降低了发热量,而且还由排渣带走大量的物理显热    灰分多,锅炉燃烧也不稳定,灰粒随烟气流过受热面,流速高时会磨损受热面;流速低时将导致受热面积灰,降低传热效果,并使排烟温度升高    灰分是飞灰的主要来源    大中型燃煤锅炉都采用煤粉悬浮燃烧方式,煤中灰分的85%~90%成为飞灰    小型的热电厂通常采用层燃方式的链条炉,煤中的灰分有20%成为飞灰   
                燃煤中的可燃硫在燃煤过程中会被氧化成SO2和少量的SO3    硫酸盐也会受热分解出数量更少的自由SO3    烟气中的SO2对金属的腐蚀和粘污一般没有明显的影响    SO3含量虽然很少,但易与烟气中的水蒸气化合生成硫酸蒸汽,将显著提高烟气的酸露点温度,从而在低温的金属表面凝结,造成酸腐蚀和粘污   
                发电厂用煤的质量等级是根据对锅炉设计练琢郴、运行等方面影响较大的煤质常规特性制定的    这些特性包括干燥无灰基挥发分Vdaf练琢郴、干燥基灰分Ad练琢郴、收到基水分Mar练琢郴、干燥基硫分Sd和灰的软化温度ST等五项    全硫分Sar分为两个等级   
                表1是根据煤中硫分而划分的等级    当Sar<1%(**级)时,酸露点温度较低;而当Sar>3%(超过第二级)时,酸露点温度急剧上升,容易使硫酸蒸汽凝结在低金属面上造成腐蚀    我国煤种多属于中硫煤,含硫量为0.5%~1.5%   
                表1煤按硫分的质量等级
                符号Sar(%)符号Sar(%)
                S1≤1.0S2>1.0~3.0
                    
                (2)烟气成分和烟气量
                1)烟气成分:燃煤电厂烟气的主要成分是N2练琢郴、O2练琢郴、CO2练琢郴、SO2练琢郴、NOx练琢郴、水蒸气等    另外还含有较少量的CO练琢郴、SO3练琢郴、H2练琢郴、CH4和其他碳氢化合物(CmHm),可表示为:
                φ(N2)+φ(O2)+ φ(CO2)+ φ(SO2)+ φ(H2O)+ φ(CO)+ φ(SO3)+ φ(NOx)+φ(H2)+φ(CH4)+ φ(∑CmHm)=100%
                对于袋式除尘器来说,值得注意的是烟气中的含氧量练琢郴、SO3练琢郴、水蒸气(H2O)和NOx    过剩的含氧量在高温F会导致某些滤袋材质(例如PPS)的氧化    NO2是很强的氧化剂,并且能氧化大多数用于过滤的纤维,过高的NOx有时还会造成酸腐蚀    SO3易与水结合形成硫酸,一般情况下,燃煤中1%的含硫量相当于烟气中产生600×10-6SO2,而烟气中一部分SO2与过剩的氧气反应生成SO3    当锅炉烟气中SO3含量为0.001%时,烟气的酸露点即可达到120—140℃    烟气中SO3含量与酸露点温度的关系见表2   
                表2烟气中SO3含量与酸露点温度的关系
                烟气中SO3体积分数(×10-6)烟气酸露点温度/℃
                0.1101.4
                0.2105.9
                0.5111.7
                1116.6
                2122.6
                5128.4
                10133.5
                20138.7
                50146.7
                100153.3
                  
                2)烟气量:烟气量主要包括原煤燃烧后的气态产物,还包括过剩的空气量和锅炉及其附属设备的漏风    所以,实际产生的烟气量要大于理论计算的烟气量    烟气量还会随燃料的变化而改变    在除尘器设计选型时,其处理烟气量应略大于实际产生的烟气量,一般可附加5%~10%的裕度   
                (3)飞灰成分和特性我国原煤资源丰富,煤种众多,加上锅炉的燃烧情况练琢郴、技术条件的不同,导致飞灰的理化性质差异较大   
                飞灰的化学成分主要为SiO2练琢郴、Al2O3,二者总量一般在60%,以上    另外还含有少量的Fe2O3练琢郴、CaO练琢郴、K2O练琢郴、Na2O练琢郴、MgO练琢郴、TiO2练琢郴、P2O5练琢郴、SO3等   
                我国煤灰的化学成分见表3   
                表3我国煤灰化学成分分析
                成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOK2ONa2OP2O5SO3TiO2MgO
                体积分数(%)45~6014~404~102~5O.5~2O.2~1<10.1~3~1~1
                飞灰具有相当宽的粒径分布域    根据13个燃煤电厂的统计,飞灰平均粒径为20~60ηm    表4为某电厂电除尘器人口烟道飞灰的粒径分布   
                表4某电厂电除尘器入口烟道飞灰粒径分布
                粒径/ηm0~55~1010~2020~3030~4040~5050~60>60
                组频数/g11.916.622.813.18.25.13.913.4
                组频率(%)12.517.524.013.88.65.44.114.1
                筛上累计分布率(%)>O>5>10>20>30>40>50>60
                10087.570.746.032.223.618.214.1
                筛下累计分布率(%)<O<5<10<20<30<40<50<60
                012.529.354.067.876.281.885.9
                中位径d50/ηm18.0

                燃煤电厂袋式除尘器的特殊性

                (1)燃煤电厂烟气除尘装置是电厂的主要生产设备之一发电机练琢郴、汽轮机练琢郴、锅炉和除尘设备(包括引风机)是燃煤电厂的4大主要设备    袋式除尘器既是环保设备,又是生产设备   
                (2)袋式除尘器的工况易受锅炉及其辅机工况的影响燃料的改变练琢郴、锅炉负荷的变化练琢郴、运行方式的改变练琢郴、送风机和引风机开度的变化练琢郴、省煤器的渗漏和爆管练琢郴、空气预热器的漏风和堵塞等因素,都在不同程度上改变烟气量练琢郴、烟气温度练琢郴、含氧量练琢郴、氮氧化物含量练琢郴、含湿量练琢郴、含尘量和烟尘粒度,从而影响袋式除尘器的工况   
                (3)袋式除尘器系统应确保长期练琢郴、安全练琢郴、可靠地运行袋式除尘器能否正常运行,直接关系到燃煤电厂能否正常生产    袋式除尘器的滤袋破损,将加速引风机的磨损    清灰系统不良或失效,会增加袋式除尘系统的阻力,减少锅炉的出力,甚至造成炉膛的正乐:所以,袋式除尘系统一定要有可靠的安全保障措施,自控系统应有完备的自动监测练琢郴、控制练琢郴、故障诊断和紧急应对功能,应制订严格的操作规程,落实操作练琢郴、管理练琢郴、维修的岗位责任制   

                燃煤电厂袋式除尘系统设计要求

                1)袋式除尘系统配置及功能设计应根据炉型练琢郴、容量练琢郴、炉况练琢郴、煤种练琢郴、气象条件练琢郴、操作维护管理等具体情况确定    通常包括:袋式除尘器练琢郴、清灰气源及供气系统练琢郴、预涂灰装置练琢郴、卸灰和输灰系统练琢郴、电气和自动控制系统及监测系统练琢郴、烟道及附件等   
                2)对于容量较大练琢郴、锅炉不稳定练琢郴、烟气温度波动较大练琢郴、故障频繁的锅炉机组,或锅炉空气预热器采用老式的回转型式,可根据需要设置紧急喷雾降温系统和(或)旁路系统    旁路阀应采用密封效果好的双层密闭挡板门    紧急喷雾降温装置应安装在锅炉出口烟道总管的直管段上,喷雾量和雾滴直径应能保证雾滴在进入除尘器之前完全蒸发,并且应有喷嘴的防堵措施   
                3)在新项目设计中,除尘专业应向锅炉专业提供袋式除尘系统(由空气预热器出口到引风机人口)的阻力    若属除尘系统改造项目,应对原有的风机练琢郴、电机进行能力的计算,并需要提出改造方案,或选配新的风机和电机   
                4)袋式除尘系统的风量练琢郴、阻力等参数应按设计煤种下的锅炉*大工况烟气量来确定    袋式除尘器及其滤袋的选用和设计应同时考虑*高温度和*低温度的烟气状况,要特别注意脱硫后的低温高浓度的烟气条件   
                5)袋式除尘器宜采用在线清灰,设备阻力宜控制在1000~1300Pa    脱硫系统袋式除尘器人口烟气含尘浓度高,设备阻力可控制在1400~1800Pa   
                6)袋式除尘器应采用若干独立的仓室并联结构    过滤仓室的进练琢郴、出口应设可自动和手动操作的烟道挡板阀,漏风率应小于2%,进口烟道挡板阀应有防磨措施    烟道挡板阀应设检修门,检修门应具有保温功能   
                7)当除尘系统设旁路烟道时,只能在锅炉用燃油点火练琢郴、烟温异常练琢郴、“四管”爆裂等特殊状况下使用    旁路阀泄漏率应为零,开启时间应小于30s    旁路烟道烟气流速可按40~50m/s选取    应防止旁路阀积灰堵塞   
                8)对于改造项目的风机选择:一般情况下,袋式除尘器设备阻力可按1800Pa选取;有脱硫时,袋式除尘器设备阻力可按2100Pa选取   
                9)电除尘器(或其他除尘器)改为袋式除尘器时,应对原引风机和电机的出力按新的风量练琢郴、全压和功率进行校核    必要时,应对引风机和电机进行更换或改造   

                工程实例

                【常源机械实例】某电厂新建2×200Mw机组   
                1)锅炉参数
                ①锅炉型式:高压练琢郴、一次再热自然循环煤粉锅炉;
                ②连续蒸发量:6    70t/h;
                ③锅炉燃煤量(BMCR工况):设计煤种:100.512t/h;校核煤种:111.157t/h;
                ④空气预热器型式:三分仓容克式;设计空气过剩系数(空预器出口):1.45   
                ⑤专除灰型式:气力干输灰(正压);
                ⑥引风机型式:双吸离心式风机;
                ⑦磨煤机型式:MPS170(39t/h)中速磨   
                2)燃料
                ①原煤参数
                设计煤种:烟煤(渤海湾老石旦煤矿练琢郴、准格尔煤田)   
                校核煤种:烟煤(准格尔小窑混煤)   
                燃煤的工业分析练琢郴、元素分析及灰分成份分析结果分别见表5练琢郴、表6和表7   
                表5燃煤工业分析
                名称符号设计煤种校核煤种
                分析基水分(%)Mad2.214.02
                收到基水分(%)Mar9.688.87
                收到基灰分(%)Aar23.3127.00
                干燥无灰基挥发分(%)Vdaf33.4~3633.4~39.5
                低位发热量/(kJ/kg)Qnet.ar2102019007
                表6燃煤元素分析
                名称符号设计煤种校核煤种
                接收基碳(%)Car55.4250.33
                接收基氢(%)Har3.233.03
                接收基氧(%)Oar6.949.32
                接收基氮(%)Nar0.80.83
                接收基硫(%)Sar0.620.63
                哈氏可磨系数(%)HGI6060
                 灰熔点/℃DT>15001300
                ST>15001400
                Pr>15001500
                表7灰分成分分析
                项目符号设计煤种校核煤种
                二氧化硅(%)SiO242.8347
                三氧化二铝(%)A12O347.7l41.14
                三氧化二铁(%)Fe2O34.124.02
                氧化钙(%)CaO1.62.15
                氧化镁(%)MgO1.240.75
                氧化钠(%)Na2O0.010.91
                氧化钾(%)K2O0.10.44
                三氧化硫(%)SO31.271.16
                二氧化钛(%)TiO20.61.49
                五氧化二磷(%)P2O50.441.36
                    
                ②燃油参数:
                a.油种:轻柴油;
                b.恩氏黏度(20℃):1.15~1.670E:
                c.灰分:Ay≤0.025%:
                d.凝固点:0~20℃:
                e.低位发热值:QrDw=41840kJ/kg;
                f.含硫量:≤0.8%   
                3)袋式除尘器:每机组配一套袋式除尘器,型式为回转管低压脉冲袋式除尘器   
                每套除尘器分为4个仓室,共计8个单元    每单元设滤袋1000条,按同心圆布置    滤袋断面为扁圆形,当量直径咖127mm,长度8m    每条袋的过滤面积为3.2m2,每台除尘器共有滤袋8000条,过滤面积为25600m   
                每台除尘器在花板上留有448个袋孑L,以盖板封闭,作为备用   
                除尘器每一仓室的入口和出口各设一个百叶窗式挡板门    在除尘器前后分别设置联箱    设50%烟气量的旁路系统和零泄漏的关断门   
                在袋式除尘器入口处装有气流分配隔板和撞击缓冲板,以保护滤袋免受飞灰的冲击磨损    较低的人口流速可促进粗颗粒的预分离(沉淀),也有利于含尘烟气在各滤袋束之问的均匀分配   
                花板上方的洁净室有照明装置    换袋和检修时,先关闭仓室的进练琢郴、出口的挡板门,开启专门的通风孔,自然通风换气降温后人再进入工作   
                滤袋材质采用PPS+P84针刺毡,单重580g,/m       为了延长滤袋使用寿命,运行制度规定:烟气含氧量不超过10%练琢郴、且无过量的二氧化氮或溴,在设计烟气流量下,*高运行温度为170℃;当烟气流量超过设计值,但不超过1840000m3/h和(或)运行温度为180℃以下:的情况下,运行时间每年累计不超过100h   
                除尘器的清灰控制由PLC执行    PLC监测花板上练琢郴、下(即滤袋内外)的压差,并发出清灰指令    设有慢速练琢郴、正常和快速三种清灰制度(见表8),以保证滤袋具有较低的阻力    在锅炉燃油期间,袋式除尘器不进行清灰   
                表8三种清灰制度
                设定压差/kPa清灰制度脉冲时间/ms脉冲间隔/s
                0.70~1.00缓慢清灰 20060~300
                1.01~1.50中速清灰10~60
                >1.51快速清灰5
                除尘器的总体布置如图1所示    袋式除尘器主要规格和参数见表9   
                袋式除尘器总体布置
                图1袋式除尘器总体布置
                1-旁路烟道阀2-烟气进口联箱3-紧急喷雾装置A4-紧急喷雾装置B
                5-预涂灰管6-进口烟气挡板阀7-袋式除尘器仓室8-过滤单元
                9-出口烟气挡板阀10-炯气出口联箱11-引风机12-烟囱
                表9袋式除尘器主要规格和参数(按1台炉计)
                名称参数
                锅炉容量/(t/h)670
                处理烟气量/(m3/h)1738000
                烟气温度/℃140
                设备型号回转管低压脉冲袋式除尘器
                仓室数/间4
                过滤单元数/个8
                滤袋材质PPS+P84
                滤袋尺寸(直径×长度)/mmφ127(当量直径)×8000
                滤袋数量/条8000
                过滤面积/m225600
                过滤速度/(m/min)正常(按140℃):1.13
                *大(按165℃):1.19
                进口含尘浓度/(g/m3)(标准状态)25~30
                出口排放浓度/(mg/m3)(标准状态)<50
                设备总阻力/Pa<2100
                本体漏风率<1.5%
                壳体设计压力/Pa静态+5000,-6000
                  
                4)运行效果:两个机组中的1#炉于2001年12月正式投运,2#炉于2002年8月正式投运    在1#炉袋式除尘器调试期间,两次出现烟气温度异常    一次是锅炉A侧空预器卡塞,造成A侧烟气温度迅速上升,达到200℃    另一次是锅炉A侧省煤器泄漏,造成A侧烟气温度迅速下降    由于处理及时,对滤袋没有造成明显的损坏   
                在正常情况下,烟尘排放浓度为14~25mg/m3(标准状态)    有时因为旁路挡板门不严,导致少量漏尘   
                **批PPS+P84针刺毡滤袋由国外企业提供,运行至25000h开始出现破损    整体更换滤袋后,滤袋寿命缩短    据一些专家分析,这与煤质变化导致的露点温度提高,有时存在结露而产生的酸腐蚀有关   
                花板上练琢郴、下的阻力(即滤袋阻力)在运行初期设定为900Pa,后调整为1200Pa,满负荷时为1300Pa   
                两台除尘器耗气量为5500m3/h   
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