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自洁净除尘除雾器在高尘锅炉上的运用

更新时间:2009-03-28

引言

2014年9月,国家发改委、环境保护部、国家能源局联合出台了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》要求重点区域燃煤电厂烟气污染物排放限值达到燃气轮机组(二氧化硫排放浓度不超过35 mg/Nm3、固体颗粒物排放浓度不超过10 mg/Nm3),即“超洁净排放”的要求,重点经济发达地区要求固体颗粒物浓度不超过5 mg/Nm3,达到“近零排放” 的要求。

目前,国内的电厂燃煤锅炉采用湿法脱硫技术脱硫超95%,脱硫吸收塔中的喷淋层、除雾器等部件对粉尘有一定的脱除效果,因此现有采用湿法脱硫锅炉的除尘超低排放技术主要有:(1)电除尘+吸收塔+湿式电除尘工艺线路,(2)低低温电除尘+吸收塔工艺线路,(3)电袋除尘器+吸收塔工艺线路[1],但此三种工艺均存在一定的缺陷。

1.3.1 传统培训法 每月由护士长或培训教师按护理部要求统一培训1次,然后交由具体带教老师在工作中结合临床实际及经验继续教学。

电除尘+吸收塔+湿式电除尘工艺线路,湿式除尘器通常布置在脱硫吸收塔后,可以有效去除烟气中的烟尘微粒 PM2.5、SO3微液滴、汞及烟气中携带的脱硫石膏雾滴等污染物,除尘效率高。但是湿式电除尘设备庞大、电气设备多且改造项目一般无充足的安装空间,具有占地面积大、投资成本高、运行维护成本高等缺点。

低低温电除尘+吸收塔工艺线路:低低温电除尘技术通过降低电除尘器入口烟气温度,一般降到酸露点温度以下,从而降低烟尘的比电阻,使除尘器性能提高,可以保证电除尘出口粉尘浓度低于20 mg/Nm3,再通过吸收塔喷淋层以及高效除尘除雾器的作用,达到超低排放的要求。但是吸收塔内部无特殊的除尘设备,主要依靠喷淋层喷嘴雾化液滴对粉尘捕捉和除雾器对烟气液滴的脱除来脱除粉尘,使得其存在运行不稳定的缺点。另外,通过低低温电除尘后,进入吸收塔的粉尘粒径小于2 μm,吸收塔喷淋层对于细小粒径的粉尘捕捉效率有限,除雾器无法脱除粒径小于15 μm的烟气液滴。因此,当入口粉尘波动或者除雾器石膏携带量大时,出口粉尘难以达到小于5 mg/Nm3的要求。

采购部门应认真收集整理物资供应商的相关信息,形成供应商资源库,以数据库的形式不断补充更新。在数据库中应对供应商的供货能力、供货质量等信息分项评级,根据综合评分高低筛选长期合作供应商。通过供应商资源库的建立,可以减少采购工作中询价时间和降低供需不符的风险。同时相对稳定的合作也有利于企业争取更低的采购价格和更好的供货服务。

要想使医院的党建工作与临床业务工作紧密结合,搞活医院党支部尤其是离退休党支部,“互联网+党建”顺势而发展。搭建“互联网+党建”平台,打造立体化党支部,充分发挥“互联网+”优势,建立医院智慧党建平台,通过党员学习、党费缴纳、党组织关系转移、党员民主评议、在线互动交流、信息反馈、“不忘初心,牢记使命”系列主题活动等板块,打造“互联网+”立体化党支部,创新党员学习新模式、党员管理新模式、党员监督模式,实现党支部与“互联网+”融合,拓展了党组织结构的维度的同时拓展了党支部工作宣传阵地。

电袋除尘器+吸收塔工艺线路同样存在当入口粉尘波动时、或者除雾器石膏携带量大时,出口粉尘难以达到小于5 mg/Nm3要求的情况。

1 改造前脱硫除尘情况

1.1 改造前脱硫情况

原烟气脱硫装置随主机同步建设,采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,一炉一塔配置,吸收塔采用逆流式喷淋塔,按照FGD入口SO2浓度≤2 958 mg/Nm3时,出口SO2浓度<150 mg/Nm3,脱硫效率≥95%设计。原脱硫系统设置流量为8 680 m3/h的浆液循环泵3台和喷淋层三层,吸收塔吸收区域直径为15.5 m。FGD入口烟气参数如表1。

 

1 FGD入口烟气参数

  

项目单位数值备注烟气(湿基、标况、实氧)Nm3/h2340000净烟气温度℃150Cl-(HCl)mg/Nm3<80干基、标态、6%氧F-(HF)mg/Nm3<25干基、标态、6%氧SO2浓度mg/Nm3≤2958干基、标态、6%氧粉尘浓度mg/Nm3≤30干基、标态、6%氧

1.2 改造前除尘情况

电除尘随主机同步建设,电除尘采用的双室五电场卧式静电除尘器,在电除尘入口烟气粉尘浓度≤30 g/Nm3(干基、标态、6%氧)的情况下,设计除尘效率为99.75%。2015年进行改造增设了导电滤槽、更换阴极线等。保证电除尘出口烟气粉尘浓度≤30 mg/Nm3(干基、标态、6%氧)。

2 本次改造目标

在FGD入口SO2浓度≤2 958 mg/Nm3、粉尘浓度≤30 mg/Nm3(干基、标态、6%氧)的工况下,保证FGD 出口SO2浓度≤28 mg/m3、固体颗粒物浓度≤4.5 mg/Nm3(干基、标态、6%氧)。

3 吸收塔除尘技术分析

目前95%的燃煤锅炉脱硫技术均采用石灰石-石膏湿法脱硫技术,本文重点介绍石灰石-石膏湿法脱硫过程中吸收塔塔内部件对烟气中粉尘机理,通过分析FGD吸收塔塔内部件除尘的机理以及除雾器除尘的机理,对现有除雾器的除尘能力进行优化升级形成了吸收塔自洁净除尘除雾器。

3.1 塔内部件除尘机理简介

(1)喷淋层:喷淋层的除尘机理是浆液从喷淋层喷嘴喷出,在压力的作用下产生一定粒径的液滴,液滴均匀分布于吸收塔内与自下而上的烟气进行接触,通过液滴对固体颗粒物的捕集,使得烟气中固体颗粒物进入液滴中,再在重力的作用下进入塔底浆池,现有高效喷嘴产生的液滴的中位粒径DV50约在1800μm左右。根据郭俊等[2] 、岳焕绘[3]提出的喷淋层对固体颗粒物捕集效果的模型,单层喷淋层对小于2.5 μm的固体颗粒物捕集效率约为14.35%,单层喷淋层对小于1 μm的固体颗粒物捕集效率仅为3%。

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神经纤维瘤病2型新突变位点分析(附1例报告)… ……………………… 俞立强,蒋觉安,蒋建华,等 288

  

图1 托盘的气液两相接触示意图

  

图2 托盘上泡沫层示意图

(3)减少除雾器堵塞,防止除雾塌陷。

  

图3 托盘对不同粒径固体颗粒物的脱除效率图

从图3看出:托盘对于粒径小于2.5 μm的固体颗粒物捕集效率可以达到70%左右。因此在塔内增设托盘可以大幅度提高吸收塔的除尘效果。

(3)除雾器:现有电厂脱硫大部分使用屋脊式高效除雾器,为保证脱硫塔出口液滴的含量低于20 mg/Nm3(干基),现有除雾器一般设计为一层管式加三层屋脊式,其中三层屋脊式除雾器的叶片结构如下图4。

  

图4 除雾三层叶片的结构示意图

除雾器除雾原理:气体流经除雾器叶片弯道时,因惯性力作用,小液滴在弯道壁上累积成大液滴,再因重力作用向下排出。除雾器内的烟气流速为4~6 m/s,当液滴粒径小于除雾器脱除的极限粒子(18 μm左右)时就会被烟气带走。因此,除雾器主要作用是脱除经过喷淋层后18 μm以上的大浆液液滴,而对烟气中的粉尘基本上没有脱除效果。

4 改造技术线路

本改造项目采用增加喷淋层提高液气比、增设塔内强化气液传质部件提高吸收塔脱硫效果、增设托盘加大吸收塔对细小粒径固体颗粒物的脱除和降低烟气携带石膏固体颗粒物的量来提高吸收塔的除尘效果,形成以下改造技术路线:

对供试种子样品进行处理,发芽率统计分析结果见表2。结果表明,不同处理上杭锥种子发芽率为21.19%~81.86%,处理6发芽率最高为81.66%。从R值可以得出,不同因素对上杭锥种子发芽率影响的主次顺序为D>A>C>B,依次为萌发温度、粒级分类、GA3浓度和浸种温度处理。根据各因素水平的平均值(ki)的大小比较可得最优水平组合为A3B1C2D3,即小粒种子在30℃温度下浸种后沥干,加入50mg·l-1赤霉素溶液浸种24h,放在萌发温度30℃的人工气候箱内萌发,种子发芽率最高。进一步经方差分析,萌发温度对上杭锥种子发芽率的影响显著 (P=0.0414<0.05)。

a)新增两层喷淋层,将原有喷嘴更换为高效喷嘴,保证雾化粒径DV50在1 800 μm左右。

一是开展博士后科研交流活动。定期组织开展相同领域、学科、专业科研项目之间的专业研讨交流会;组织开展跨领域、学科、专业科研项目博士后之间的科研经验交流会;以博士后某一科研项目为主题,组织开展与油田基层专业技术人员的专题研讨交流会;适当时期,组织开展与油田外部国内国外的高层次人才及专业技术经验交流会,互派博士后参加。通过系列活动,搭建起博士后高端知识沟通交流平台,实现博士后群体科研能力的不断提升。

b)在喷淋层下方设置筛板式托盘。

(1)利用清水层稀释烟气携带的石膏液滴、捕捉细小的粉尘,大幅度降低出口烟气的固体颗粒物的含量。可以保证高尘机组出口烟气含尘量达到“超低排放”的要求。

5 改造技术分析

根据本项目烟气入口含尘量高,项目场地狭小的特点,本次改造采用了永清环保股份有限公司自主研发的“吸收塔自洁净除尘除雾器”。

5.1 技术原理

本项目的干式电除尘器为双室五电场卧式静电除尘器,锅炉来的含尘气体经过干式电除尘器后,其粒径分布发生了很大的变化,除尘前50%以上固体颗粒物的粒径>10 μm,除尘后50%以上的固体颗粒物的粒径<1 μm,其粒径分布图如下图5。

  

图5 干式电除尘前后粒径分布对比图

根据郭俊等[2]提出的喷淋层对固体颗粒物捕集效果的模型以及本公司实际增设筛板吸收塔工程的除尘效果可以推算经过一层托盘和五层喷淋层的除尘效果,如下表2。

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(2)托盘:利用喷淋层喷出的浆液为液相,烟气自下而上流经托盘筛孔后加速与液相逆向接触,在托盘的上部形成一层气液两相充分混合的泡沫层,烟气流经泡沫层时粉尘被泡沫层中的液相捕集[4],托盘的气液两相接触示意图[5]与托盘上泡沫层示意图[6]大致如下图1、2。

 

2 不同塔内部件对不同粒径的粉尘脱除率

  

粒径分布/μm吸收塔入口含尘量/(mg/Nm3)托盘除尘效率/%一级喷淋层除尘效率/%五级喷淋层除尘效率/%进入除雾器烟气含尘量/(mg/Nm3)1.0114.741%3%24%6.591.776.968%10%52%1.062.564.880%26%81%0.183.561.596%52%97%0.00184.891.299.9%76%99.72%07.060.699.99%87%99.96%010.10.399.99%89%99.99%0总计307.8318

(2)根据粒子碰撞的特性,可知只有粒径大小相差不大的粒子相互碰撞时才会凝并成大粒子,因此在溢流式筛板上部设置一层雾化管网,雾化喷嘴产生的液滴粒径约为50 μm,可以使得烟气中的细小颗粒与雾化管网喷嘴喷出的小粒径颗粒进行碰撞凝并[8],变成大粒径液滴,大液滴再通过第二、三层液滴捕集器除去,从而达到高效除尘除雾的效果。

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因此,要提高吸收塔的除尘效率需提高除雾器对粉尘的脱除效率以及降低除雾器出口石膏液滴的含量。托盘对细小粉尘具有较好的脱除效果,故对现有高效除雾器优化改造,即在第一层除雾器后部增设溢流式筛板、一层雾化管网及冲洗管等部件,形成“三层屋脊式除雾器+溢流式筛板”的吸收塔自洁净除尘除雾器[7]

5.2 技术创新点

(1)在第一、二层除雾器之间设置一层溢流式筛板装置,溢流式筛板装置上方始终保持一定高度的清水层,根据“相似相溶原理”, 利用清水层可以稀释烟气携带的石膏液滴、捕捉细小的粉尘。

从表2可知:在吸收塔入口含尘量为30 mg/Nm3时,经过一层托盘和五层喷淋层除尘后进入除雾器的烟气含尘量为7.83 mg/Nm3,且固体颗粒物粒径基本小于2 μm,进入除雾器后难以被除雾器脱除,同时烟气经过喷淋层会携带部分石膏液滴,考虑经过除雾器除雾后,烟气中石膏液滴的含量为20 mg/Nm3、固含量为8%,因此经过除雾器后烟气含尘量变为9.43 mg/Nm3

(3)采用的筛板为溢流式筛板装置,可以保证溢流式筛板装置上的水不会落入吸收塔浆池内,而是通过排水管网排出塔外,循环利用,可以解决因除雾器冲洗水量加大,吸收塔内水系统难以平衡的问题。

根据研究结果显示,研究组患者的先兆子痫、产后出血、胎盘早剥等等并发症几率比对照组低,结果存在统计学差异性(P<0.05)。研究组患儿的并发症几率要比对照组低,结果存在统计学差异性(P<0.05)。

(4)烟气携带的石膏液滴在溢流式筛板装置上方的清水层进行置换稀释,可以降低高效除雾器堵塞的风险。

5.3 技术优点

c)拆除原有除雾器,新增一套永清环保股份有限公司自主研发的“吸收塔自洁净除尘除雾器”。

(2)采用溢流式筛板,可以解决吸收塔内水系统难以平衡的问题,而且清水层厚度薄、整个自洁净除尘除雾器的阻力损失控制在500 Pa以下。

从图2看出:在泡沫层尾部气泡破碎,与周围的液相接触,进而有利于脱除烟气中的细小粉尘。根据郭俊等[2]提出的喷淋层对固体颗粒物捕集效果的模型以及本公司实际增设筛板吸收塔工程的除尘效果推出筛板对不同粒径固体颗粒物的脱除率如下图3。

(4)设置雾化水管网,产生细小的液滴与细小粉尘、液滴进行凝并大液滴,有利于提高除雾器除雾除尘效果。

5.4 除尘效果预测

经过一层托盘和五层喷淋层后,烟气的含尘量为7.8 318 mg/Nm3,再经过一层溢流式筛板(除尘效率为41%)和一层雾化管网(除尘效率20%)后,烟气中的含尘量变为3.70 mg/Nm3。经过吸收塔自洁净除尘除雾器后,石膏液滴的含量按照20 mg/Nm3进行考虑,石膏液滴的固含量经过溢流式筛板稀释后固含量从8%下降至1%,因此烟气中的总固体颗粒物浓度为:3.70+20×0.01=3.9 mg/Nm3

6 改造后运行结果分析

该电厂脱硫除尘改造于2016年7月8日开工, 2016年11月8日封塔具备试运行条件。2016年11月10日启机成功,11月12日进入168h调试,调试期间各新增设备运行正常,至今已运行1年多,烟囱处净烟气测得的数据:SO2≤28 mg/Nm3、固体颗粒物≤4 mg/Nm3,达到“近零排放”。

7 结论

本文以某电厂二期(2×630 MW)高含尘机组超洁净排放为例,根据吸收塔除尘的机理,确定了高含尘机组单塔超洁净排放的“吸收塔自洁净除尘除雾器”改造线路,通过理论分析和实际运行情况,得出以下结论:

(1)吸收塔自洁净除尘除雾器的溢流式筛板能较好的脱除烟气中细小的固体颗粒。

(2)吸收塔自洁净除尘除雾器的溢流式筛板上的清水层可以大幅度溶解经过除雾器的烟气中的石膏和可溶性盐,进而减少净烟气携带石膏和可溶性盐的含量。

(3)吸收塔自洁净除尘除雾器的雾化层可以使得烟气中小粒径的粉尘和雾化液滴

进行凝并成大液滴,进而被第二、三级除雾器除去,使得除雾器具备一定的除尘作用。

(4)吸收塔自洁净除尘除雾器的溢流式筛板上可以将除雾器的冲洗水排出塔外循环利用,进而解决吸收塔水系统难以平衡的问题。

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参 考 文 献

[1] 李穹.燃煤机组超低排放技术路线探讨[J].科技资讯,2015(16):85-86.

[2] 郭俊,杨丁,叶凯,等.湿法脱硫协同除尘机理及超低排放技术路线选择[J].电力科技与环保,2017,33(2):9-14.

[3] 岳焕玲.火电厂脱硫工艺对除尘效率的影响研究[D].北京:华北电力大学,2006.

[4] 梁晏萱,成丹. 带托盘喷淋塔的辅助除尘性能研究[J].重庆电力高等专科学校学报,2016,21(1):51-55.

[5] 陈湘文.筛板式喷淋塔脱硫脱硝性能试验研究[D].杭州:浙江大学,2008.

[6] 时均,汪家鼎,余国琮,等.化学工程手册.第二版[M].北京:化学工业出版社,1996.

[7] 龚蔚成,邓乾红,杨景香,等.脱硫吸收塔及其自洁净烟气除尘系统[P].2016.11.29.

[8] 龚蔚成,冯延林,谢光辉,等.一种用于高效脱硫除尘的烟气深度净化装置[P]. 2015.07.29.

 
邓乾红,姚超良,王刚,李小芝
《环保科技》 2018年第02期
《环保科技》2018年第02期文献

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