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湿式静电除尘器工艺及技术要求与提高微细颗粒的脱除效率

2020-05-22 17:34:38

 一、湿式静电除尘器工艺及技术要求

  从整体上而言,新改造的烟气脱硫装置和普通装置较大的不同在于,前者含有立式静电除尘器系统,这个系统可以将烟尘中含有的烟尘或者雾滴脱离出来,这样排放到空气中的烟尘不会形成“石膏雨”。

湿除原理和工艺简介

1应用原理

湿除原理和十式静电除尘原理差不多,在高压电场的作用下,电晕极和沉淀极之间形成直流电压,直流电压和和气体接触形成电离,空气中便会产生大量正离子和自由电子,其中电晕极之外的自由粒子和气体分子一日_接触,负离子便会形成,负离子因为电场力的作用开始接近沉淀极,整个电厂中便存在足够多的负离子,将烟气中的有害物质,比如颗粒和雾滴等脱离出来,净化之后的烟气被排到大气中去,雾滴或者小颗粒会落在沉淀极,有的会因为重力的作用自己掉落,无法移动的小颗粒或者雾滴,需要人工方式进行冲刷。

2工艺流程和系统简介

2.1工艺流程简介

改造后的工程中,将立式湿式静电除尘器安置在脱硫塔上面,烟气经过脱硫之后经过人口均流板然后进入电厂,湿式静电除尘器在电厂中进行系统烟气的处理,尘土经过处理后,达到排放标准的烟尘排出去,沉淀极中的颗粒与雾滴有些是在重力的作用下,从沉淀极表面慢慢流人脱硫吸收塔中,另一部分因为没法流动,会在人工冲洗的作用下被冲到脱硫吸收塔中。

2.2工艺系统简介

沉淀极系统、热风系统、电晕极系统、冲洗水系统和供电电源系统是湿除的主要系统。

电晕极系统中,主要构成器件包括支梁、上下吊挂大梁、吊杆、电源线和支撑绝缘套管。在具体的设计中支撑绝缘体套管将电晕机上下打量固定在湿除外壳体上,在支梁上,电晕线被成功挂在大梁中。电源线选择穿刺方式。因为经过脱硫之后的烟气pH值非常低,所以在设计上下大梁和外壳体内壁的时候要进行防腐处理,所选择的电晕线、吊杆和支梁等的材料是合金钢材。

接地与极板构成沉淀极系统。其中极板选择抗腐蚀性高的导电玻璃钢材料,经过加工制作成外表类似蜂窝的样式,极板内壁存在六个面,形成沉淀极板,经过处理后烟尘中的小颗粒和雾滴等便会在这上面聚集。

风机、加热器和保温箱构成热风系统。脱硫处理之后的烟气比较湿,为了保证供电系统的正常工作,还需要给阴极接线保温箱中输送足够多的十燥空气,这样做不仅可以保障其系统中的绝缘性能,也可以防止系统被湿烟气所腐蚀。

供电开关和高压控制柜、隔离开关以及变压器构成供电电源系统,该系统的主要作用是为湿除提供足够的直流电。

冲洗水泵、管道、冲洗喷嘴构成冲洗水系统。其中电晕极和沉淀极较上面是冲洗喷嘴,布置样式比较均匀,工作人员会定期和不定期的将电晕极线上的颗粒和沉淀极上的颗粒雾冲洗掉,清洁电晕极线和沉淀极外表。

  二、提高微细颗粒的脱除效率

  微细颗粒物质量轻、粒径小、流动跟随性好、吸附性强且较难脱除,是造成大气能见度降低、灰霾天气、酸雨、气候变化等重大问题的重要因素,由其引发的污染已成为我国突出的大气环境问题,而燃煤电厂是引起我国大气环境中微细颗粒物浓度增加的重要污染源之一。干式静电除尘器(DESP)具率高、能耗低、烟气处理量大等优点,目前我国有90%~95%的燃煤电厂采用DESP对燃煤烟气进行除尘处理,但由于微细颗粒(粒径小于10μm)荷电效果差,电迁移率低,其脱除效率并不理想,通常不超过90%;此外,DESP靠振打清灰,易出现二次扬尘及反电晕现象,也大大降低了对细颗粒物脱除效率。目前工业多采取增加电场数、增加除尘器的宽度和增加除尘器的高度等手段来增加收尘面积,从而提高湿式静电除尘器配件的脱除效率,但该改造方案需增加占地面积、投资运行费用较高,适用的项目范围较窄阵,且振打导致的颗粒物脱除效率降低的关键性问题依旧没有解决。

为适应新排放标准,提高微细颗粒的脱除效率,在传统DESP除尘技术上发展新型除尘技术成为研究趋势,新型静电除尘增效技术主要包括移动极板技术、低低温技术、电袋复合式除尘技术和湿式静电除尘技术。但在实际工业应用中,移动极板技术阳极板机械结构过于复杂,制作、运行成本高,设备维护困难;低低温电除尘器技术加装热交换装置会带来系统流体阻力增加及设备占地面积增加等问题,同时由于烟气温度降低到酸结露以下,换热器及电除尘器均存在酸腐蚀风险。

电袋复合式除尘技术在实际运行中难以处理高温烟气,易出现“烧袋”现象,且对锅炉运行烟气湿度及含氧量要求高,辅助系统复杂,故障率较高。

而WESP与常规的DESP除尘原理及结构基本相同,使用喷淋系统在收尘极形成水膜代替传统DESP的振打清灰系统,兼具DESP的优点且克服了反电晕和二次扬尘问题,结构简单同时又没有以上增效技术存在的问题,具有很高的除尘效率,随着火电厂大气污染物排放标准的日趋严格,湿式电除尘器在燃煤电站的应用越来越广泛,针对湿静电除尘器脱除微细颗粒的问题近年国内外学者也开展了大量的研究。

用ELPI测试不同电场强度、停留时问、颗粒粒径下微细颗粒在湿式电除尘器内的脱除效率,研究发现,随着停留时问增长,脱除效率从57%上升至96%,随着电场强度增大,脱除效率提高。同初始微细颗粒浓度对脱除效率的影响,随着颗粒物初始浓度降低,脱除效率有所下降,分级脱除效率整体成U型分布。

新型湿式电除尘器,除尘器荷电区与收尘区分开,发现荷电区对细颗粒物脱除效率为10%,提高荷电区与收尘区电压及减少收尘区极问距均对脱除效应具有促进作用,可高达99.7%。水膜对微细颗粒静电脱除效率的影响规律,结果表明粒径为0.5μm时的脱除效率较低,随着颗粒直径的增大或减小,颗粒脱除效率都将增大。水膜能够显著提高小颗粒的静电脱除效率,当颗粒直径小于O.lμm颗粒脱除效率提高约50%,对大颗粒的脱除效率也有较显著的促进作用高约8%。以上研究,多为湿式电除尘器污染物脱除宏观效率试验,缺乏对于湿式电除尘器内部颗粒的分布、受力与运动特性等方面的研究,而这对于优化湿式电除尘过程进一步提高微细颗粒脱除效率至关重要。

通过ELPI对电除尘器除尘过程中微细颗粒的浓度分布进行实时测量,基于颗粒浓度变化研究分析了水膜对微细颗粒在静电除尘器内的分布状况、运动轨迹、沉积情况、分级效率及力学行为等的影响,揭示水膜影响微细颗粒脱除效率的机理,为湿式电除尘器脱除微细颗粒奠定理论基础。

改进电场结构  在单区静电除尘器中,粒子的荷电和捕集都在一个区内完成,而双区静电除尘器的粒子荷电部分和收尘部分是分开的。前区安装电晕极,粉尘在此区内荷电,后区安装收尘极,粉尘在此区内被捕集。双区电除尘技术是在末电场中,将单一的高压电尘荷电区和收尘区,并用不同的高压电源供电。根据需要,有所区别地向这两个区供应适宜的运行电压强化其荷电和收尘功能。荷电区主要是对粉尘进行荷电同时又在阳极板上收集带负电荷的粉尘。收尘区则使颗粒从烟气中分离,将绝大部分的颗粒吸附到收尘板上;同一些带正电荷的颗粒吸附至其阴极(又称辅助电极)。双区电场由于荷电与收尘区分开后,在荷电区可以比较灵活地调整电压,通过减小极间距,可以在较低的电压下能使尘粒充分地荷电,运行也很。在收尘区,可大大地提高收尘电场的均匀性,有利于提高除尘效率。对双区电场对粉尘驱进速度的提高系数研究表明,为防止电除尘器发生反电晕问题并提高除尘效率,在末电场采用双区电场结构,将粉尘荷电、收尘的过程及其电源供电设备分开,使两个区域的电气运行参数分别达到较佳化。通过实验研究表明,与传统卧式电除尘器相比,双区电场可使粉尘平均驱进速度提高20%左右;除尘效率则随之上升,并将粉尘排放浓度降低到50mg/m³以下。