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循环流化床锅炉除尘设备的选择及现状
作者:管理员    发布于:2016-05-06 16:59:15    文字:【】【】【

  循环流化床锅炉CFB(Circulatingfluidizedbed)是近几十年迅速发展起来的一项高效、低污染的燃烧技术。它具有接近或达到同容量煤粉炉的燃烧效率;燃料适应性强,不仅可以燃用烟煤等优质煤,而且可燃用各种劣质燃料;负荷调节比宽,在25%负荷下仍能稳定燃烧;低温燃烧使NOx生成量少,可用石灰石作脱硫添加剂低成本实现炉内脱硫;灰渣便于综合利用等优势,是国际上公认的商业化程度最好的洁净煤技术之一。但是,为了满足烟尘的排放要求,仍需采用高效除尘设备。

  目前,我国燃煤电厂烟气除尘设备主要选择静电除尘器,国外火电厂烟尘处理是静电除尘器和袋式除尘器并存。

  1除尘装置选择的原则家颁布了新的《火电厂大气污染物排放标准》原工学院电力分院热能动力专业,高级工程师;武卫红(1966),男,山西乡宁人1985年毕业于太原工学院热能动力专业,高级工程师;张玉平(1968),女,山西芮城人1992年毕业于河海大学发电厂及电力系统自动化,工程师;苗琦(1969),男,山西临县人1992年毕业于东北电力专科学校发电厂及电力系统自动化专业,工程师;周继选(1962),男,山西临猗人1984年毕业于太原工学院电力分院热能动力专业,工程师。

  该标准与1996年标准比较,自2004年1月1日起,通过建设项目环境影响报告书审批的新建、扩建、改建火电建设项目,烟尘最高允许排放标准从200mg/m3提高到50mg/m3,应选择合适的除尘装置,满足国家环境保护所要求的排放标准。

  在符合国家标准的情况下,对可能采用的除尘装置作全面的经济技术比较。比较除尘设备的适用范围、可靠性、一次投资、维护费用、使用寿命等因素。使选择的除尘器既满足环保的排放要求,在技术上具有先进性,在经济上又合算,并能安全连续运行。

  2选择除尘器必须掌握的基本因素因为锅炉类型、燃料种类、燃烧方式和操作条件等有很大的差异,对除尘装置的性能具有显著的影响,所以选用除尘装置时,必须充分掌握锅炉排烟的特性。

  21含尘浓度除尘器入口烟气浓度是除尘器选择的重要参数之一,主要影响因素有以下几项。

  煤种特性。对燃烧过程中灰渣形成特性有很大的影响,一般来说,挥发分高、灰分含量低的煤种在燃烧过程中产生更多的细颗粒,其底渣颗粒中细颗粒的份额也比较高,底渣平均粒径与给煤颗粒的平均粒径差别大。而且,煤中的灰渣大部分以飞灰形式排出,除尘器入口烟气浓度也较高;低位发热量越高,灰分越小,则单位重量燃煤干烟气研究与实践bookmark3山西电力量越大,除尘器入口烟气浓度也越小;当燃料硫分含量较高且是炉内脱硫时,需要加入大量的石灰石,则除尘器入口烟气浓度也就增大。

  碎煤机的特性。燃煤经过锤击式破碎机后的细颗粒比例多,飞灰的份额也比较高,除尘器入口烟气浓度也较大。燃煤经过齿辊破碎机后的细颗粒比例少,除尘器入口烟气浓度就较小。

  锅炉结构特性。锅炉的布风板面积、炉膛截面积和旋风分离器分离效率等因素决定飞灰量的份额,即影响除尘器入口的烟气浓度;为了减少飞灰含炭量,提高燃烧效率,降低钙硫比,将除尘器下的飞灰再送到炉内燃烧时,除尘器入口烟气浓度更高。

  运行工况。进入炉内的总风量、一次风率和负荷的大小都会影响飞灰份额的变化,同时引起除尘器入口烟气浓度的变化。

  循环流化床锅炉对煤种的适应性广泛,燃烧不同的煤种,烟气中粉尘的含量变化较大,燃烧劣质煤时烟气粉尘浓度很高;加入石灰石后燃烧未反应的CaO,以及旋风分离器效率的降低,都会增加烟气中的粉尘浓度。

  22尘粒的比电阻所谓粉尘比电阻,就是粉尘在疏松状态下的当量电阻,影响尘粒比电阻的因素有以下几项。

  温度。粉尘的导电,在低温时以表面导电为主,温度较高时以体积导电为主,一般来说在100150°C比电阻较高,尤其在135°C左右最高。

  含硫量。粉尘比电阻值随着含硫量的增加而减小。当循环流化床锅炉炉内脱硫时,烟气中的SOx含量很小,因此烟气中粉尘的比电阻较大,对于电除尘器的运行是不利的。

  碱金属含量。煤炭中碱性氧化物的含量对粉尘比电阻有很大的关系,其比电阻值随着碱金属含量的增加而减小。

  湿度。粉尘比电阻与烟气的湿度有关,其比电阻值随着湿度的增加而减少,利用这一特性,在对高比电阻进行电除尘时,也可以喷入蒸汽增加粉尘湿度对烟气进行调质,以降低比电阻,提高电除尘效率,但成本太高。

  23灰尘的分散度分散度是指飞灰中各种粒级的质量百分组成。

  它在很大程度上取决于燃料种类、结构特性、炉膛温度、分离器效率等因素。

  24尘粒的粘附性尘粒间的凝聚或尘粒对器壁粘附堆积的附着力即为尘粒的粘附性。前者由于尘粒的凝聚而形成粗大的次粒子,有利于提高除尘效率。而后者则是造成除尘装置的机械故障或管路堵塞的原因。

  烟尘的粘附性不仅与烟气或尘粒的成分组成有关,而且与尘粒的粒径变化有密切联系,粒径越小,烟尘粘附也越容易。烟尘粘附也可能成为布袋除尘器滤袋网眼堵塞或电除尘器放电极肥大和集尘极堆灰的重要原因。

  25烟气温度和露点烟气温度变动时,烟气的粘度,烟气的比电阻等都有变化。一般情况下,烟气温度提高时烟气的粘度加大,将会影响到电除尘器的除尘效率;烟温的变化对比电阻影响很大,对电除尘器要予以考虑;烟温对布袋除尘器也是重要参数,滤袋的材质选择主要是依据烟气温度。

  烟气结露与除尘装置中金属腐蚀、烟尘粘附以及堵灰等问题有关,所以必须使除尘装置处在露点以上工作。

  6烟气量应该准确计算锅炉的排烟量,排烟量与烟气流速相关。各种除尘器都有最适宜的烟气流速,在此流速下就能充分发挥该除尘器的除尘性能并达到经济运行。此外,还应考虑负荷变化也能与除尘器适应范围相吻合,以期负荷变化时均能取得良好的除尘效果。

  3除尘器的工作特性及适应范围1电除尘器优点是干式收灰,使灰得以保持原有的活性,有利于综合利用;除尘效率高达99%左右,很难保证排放烟尘浓度< 50mg/m3.对处理烟尘的烟气浓度和粉尘粒径适应范围较大,可以收集细微尘粒;自身的多电场收集结构具有对干灰进行粒径分级的特点,可以实现粗、中、细灰分除、分储和分用,对于一些综合利用粉煤灰的方案可以节省灰粒分选的环节,节省资金;处理烟气量大,烟气流速低、阻力较小,一般在200300Pa,引风机电耗小,运行费用低。

  缺点是受粉尘的性质影响较大,遇到高比电阻粉尘时,除尘效率大大下降;除尘效率受负荷、温度等因素影响较大。

  32布袋除尘器优点是除尘效率高达99 5%以上,能达到排放烟尘浓度<50mg/m3;除尘效率不受煤质变化的影响,除尘效率稳定;能除去超细微粒,更优于电除尘器;处理的烟气量不受限制,可与大机组锅炉配套;设备简单,维修、操作方便。

  蔡新春,等:循环流化床锅炉除尘设备的选择及现状研究与实践bookmark5 a)对于含硫量比较高,缺点是烟气阻力较大,最高将达到1引风机电耗较高,运行费用较高;对处理烟气温度有上限要求,一般不超过180°C,否则影响布袋的使用寿命,增加布袋成本,甚至会烧毁布袋;布袋寿命较短,一般运行30 000h就需更换布袋,维护费用高;当烟气中的水分含量较大时,如滤布材质的吸湿率高,就会造成粉尘粘结滤袋,甚至导致滤袋堵塞。

  33电袋除尘器优点是电除尘和布袋除尘有机结合的一种新型的除尘器。电袋除尘器前级设置一个电场的静电除尘器,除尘效率达80%左右,并使流经该电场到达后级未被收集下来的微细粉尘电离荷电。后级设置布袋除尘器,能达到排放烟尘浓度< 50mg/m3.对于旧电除尘器的改造在成本上有一定的优势。

  由于电袋除尘器利用荷电效应,一方面减少除尘器的阻力,大约比布袋除尘器低300Pa,节约了引风机的电耗;另一方面,会使荷电粉尘在滤袋上沉积速度加快,以及带有相同极性的粉尘相互排斥,使得沉积到滤袋表面的粉尘颗粒之间有序排列,形成的粉尘层透气性好、空隙率高、剥落性好等特性,提高清灰效率,从而设备的整体性能得到提高。

  缺点是系统比较复杂,阻力也要比电除尘器高很多;对处理烟气温度也有上限要求,一般不超过180°C,否则影响布袋的使用寿命,增加布袋成本,甚至会烧毁布袋;布袋寿命略高于布袋除尘器,但维护费用也较高。实际运行效果和综合投资情况还需进一步的实践考验。

  4除尘器的经济技术分析电除尘器、布袋除尘器和电袋除尘器均为高效的除尘设备,但布袋除尘器和电袋除尘器的除尘效率和运行可靠性均高于电除尘器,同时运行和维护费用也高。

  从河北热电厂的电除尘器运行情况看,在锅炉负荷75%以下时,除尘效果较好,锅炉负荷80%以上时效果变差,同样的410t/hCFB锅炉,在招标时韩国克尘会社的极板面积比国内几个电除尘器厂家大1/3.保定热电厂450t/hCFB锅炉选用了有效截面积为260m2的电除尘器,除尘效率较好。

  说明对于循环流化床锅炉选择电除尘器时应比同样出力的煤粉锅炉极板面积要大。

  布袋除尘器之所以得到迅速的发展,其原因是美国在1970年修改了环保标准,提高了粉尘排放量和SO2排放量的标准,并否决了采用高烟囱的措施,电厂不得不改用低硫的燃料。采用低硫燃料后使煤粉灰的比电阻增加造成原有电除尘器的效率降低,从而不能满足粉尘排放标准的要求。布袋除尘器随着技术的不断完善,在电力行业中被逐渐应用。

  对于电除尘器和布袋除尘器很难进行准确的经济比较。焦作电厂在2003年对3号和4号670t/h煤粉锅炉的电除尘器改为布袋除尘器,进行了初步的经济分析。从运行能耗看电除尘器运行中的高压电源、振打和加热等电耗,与布袋除尘器的喷吹压缩机、脉冲阀冷却风机和因阻力增大多消耗的风机等电耗大体相当;从大修维护费用看,按20a计算,布袋除尘器要比电除尘器每年高约35万元,但每年可以减少排污费和节约生产成本约240万元。

  对于电袋除尘器和布袋除尘器的经济比较,从某厂670t/h煤粉锅炉的电除尘器改为电袋除尘器和布袋除尘器方案的投资报价看,电袋除尘器是布袋除尘器的82%,大约便宜250万元,维护和运行费用约为70%. 5循环流化床机组除尘器的现状循环流化床锅炉普遍采用炉内脱硫,但在2003年国标出台前,烟尘最高允许排放标准比较低,环保对SO2气体排放要求也不十分严格,各电厂为减少成本,石灰石投入较少,烟气中灰尘的比电阻未明显增大,所有国内各种容量的循环流化床机组大部分采用了电除尘器。

  目前在建中的山西平朔煤矸石电厂2台300MWCFB机组和处于调试阶段的神华亿利电厂690t/hCFB机组选用的是布袋除尘器。在CFB电厂已运行中最大的布袋除尘器是江苏新中环保2005年投产的2台150MW淮能矸石电厂。

  采用电袋复合技术的除尘器,也是选择的方案之一。山西天石电厂130t/h循环流化床锅炉原来是3电场电除尘器,后将二、三电场取消,更换为布袋除尘器,一电场保留,实际上是电袋除尘器,2006年改造后除尘器出口烟气浓度在30mg/m3以下。由于只有2个电场为布袋除尘器,布袋更换的费用也少一些。

  位于筹建中的陕西榆林市神华府谷郭家湾电厂2台300MW循环流化床机组工程,主要燃料为煤矸石,选用的也是电袋除尘器。

  6结束语入口烟气粉尘浓度比http://www……net研究与实践bookmark9山西电力较小,不是炉内脱硫而选择尾部烟气脱硫的循环流化床锅炉,可以选择电除尘器。但同时要根据循环流化床锅炉烟气浓度大的特点,适当增加电除尘器的极板面积,并将双室四电场改为双室五电场。

  b)对于燃用低硫或高硫分、低发热量的劣质煤且采用炉内加石灰石脱硫的循环流化床锅炉,可以选择布袋除尘器或电袋除尘器。

  c)对于已装设电除尘在役的循环流化床锅炉,当除尘效率达不到环保要求时,可以选择电袋除尘器的改进方案。

  d)随着环保要求的不断提高,随着滤袋技术的发展,布袋除尘器或电袋除尘器将在循环流化床锅炉电厂得到广泛的应用。

脚注信息
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