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脱硫湿电除尘一体化装置特性研究.pdf
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1、总第2 11期2023年第8 期试(实)验研究摘要:为进一步提高脱硫湿电除尘器一体化装置除尘效率,对中天钢铁410 0 MW超高温亚临界煤气发电湿法脱硫项目进行负荷调整实验,分析了烟气流速均匀分布、刚性管式6 针芒刺线阴极线电源工作电压、喷水压力、喷水流量对除尘效率的影响,研究了阳极管管径与伏安特性的关系。研究表明:导流板角度为50 时烟气流速均匀分布最佳;刚性管式6 针芒刺线阴极线电源工作电压与除尘效率成正比关系;喷水覆盖率2 15%、喷嘴角度9 0 时除尘效率最好;除尘效率随着阳极管管径的增大反而减小。关键词:湿电除尘;气流均布板;阳极管中图分类号:X7730引言随着全世界各国对大气污染物
2、排放控制要求越来越高,我国环保部门提出污染物超低排放计划,明确要求东部地区大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机机组排放值,排放限值为p(sO2)35mg/m、p(NO x)50 m g/m、烟尘质量浓度10 mg/m,山东、山西等省对烟尘排放的限值甚至达到5mg/m。为满足国家新的环保政策要求,市场上多数改造方案基本实现不了烟尘排放值小于10 mg/m的要求,如新安装低温省煤器并布置在电除尘器前、优化静电除尘器的工作电源、改造布袋除尘器或改造电袋复合除尘器等。而烟气湿法脱硫后增加湿式电除尘器的改造方案,经验证不仅能满足国家新排放标准,而且能有效除去其他方案难以脱除的有害物质,比如PM2.5细微颗
3、粒、SO,气溶胶、酸雾、Hg2+等重金属颗粒。湿法脱硫吸收塔和湿电除尘器按布置方式分为一体式和分体式,其中脱硫湿电除尘一体化是将湿电除尘器布置在脱硫吸收塔顶部,具有运行费用低、占用空间小等优点。国内外专家和学者有必要对该装置的特性进行深入研究,以方便为后续工业推广应用提供参考。1湿法脱硫湿电除尘一体化装置的结构和组成以中天钢铁410 0 MW超高温亚临界煤气发电湿法脱硫项目为例,湿法脱硫湿电除尘一体化装置主要包括浆液吸收塔、除雾器、湿电除尘器壳体、阴极、阳极、高频电源、冲洗系统、绝缘热风保护系统。1.1吸收塔在吸收塔内,烟气与石灰石、石膏浆液逆流接触,烟气中的SO2和 SO3与浆液中的石灰石反
4、应,形成亚硫酸钙和硫酸钙。向吸收塔浆池(在吸收塔的下半部,作为吸收塔反应区)收集的浆液中喷射空气,使亚硫酸钙氧化为硫酸钙,并生成石膏晶体。为保持浆液中收稿日期:2 0 2 3-0 3-10作者简介:江欢欢(19 8 2 一),男,湖北武汉人,毕业于长沙理工大学热能动力专业,高级工程师,现为中冶南方都市环保工程技术股份有限公司运维部部长助理、运营管理室主任,研究方向为环保及热动。山西冶金ShanxiMetallurgy脱硫湿电除尘一体化装置特性研究江欢欢(中冶南方都市环保工程技术股份有限公司,湖北武汉43 0 2 0 5)文献标识码:A固体颗粒的悬浮和强化氧化反应,在吸收塔浆池配置侧进式搅拌器进
5、行搅拌。在吸收塔配置3 台浆液循环泵和3 个喷淋层,将喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔的横截面。使用由碳化硅制成的空心锥喷嘴和FRP喷淋管道,可以保证吸收塔长期运行而不发生腐蚀、磨蚀、石膏结垢及堵塞等问题。1.2除雾器吸收塔设两级高效除雾器,布置于吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上部。烟气穿过再循环浆液喷淋层后,再连续流经两级高效除雾器,以除去所含浆液雾滴。在各级除雾器上合理布置清洗喷嘴,清洗水从喷嘴强力喷向除雾器元件,带走除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒。除雾器清洗系统间断运行,采用自动控制。1.3湿电除尘器以中天钢铁410 0 MW超高温亚临界煤气发电湿法脱硫项目为例,湿电除尘器阳极模
6、块由若干导电玻璃钢阳极管组合而成,阳极管采用先进的层压黏接工艺复合成型。由于湿法脱硫塔后饱和烟气温度处于4560,p H 值为1 3,氯腐蚀浓度高,阳极模块采用优质材料,要求耐酸、耐氯腐蚀,长期耐温6 0,短时耐温8 0。阴极线材质选用SUS2205双相不锈钢,形式为刚性管式6 针芒刺线。湿电除尘器可间断冲洗及离线自动冲洗,冲洗水取自湿电冲洗水泵。湿式电除尘器采用离线间断冲洗方式,冲洗用水来自脱硫工艺水,由湿电冲洗水泵提供。运行时根据自动控制系统编写的时控设置时间进行自动冲洗,冲洗时间在电脑界面上可调,从而保证足够的冲洗时间,确保全面冲洗阳极管和阴极线上的积灰,每班冲洗一次,并根据电场的运行情
7、况进行调Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.008文章编号:16 7 2-1152(2 0 2 3)0 8-0 0 18-0 32023年第8 期江欢欢:脱硫湿电除尘一体化装置特性研究19.整。每台湿电除尘器设置4个冲洗分区,冲洗时须分区断电进行冲洗。1.4绝缘热风保护系统湿式电除尘器绝缘箱应始终保持干燥,避免发生漏电、爬电事故。每台湿电除尘器的密封空气系统设置2台密封风机(1用1备)、1台电加热器。绝缘箱设电加热装置及温度自动控制装置,加热均匀,温度检测准确,能有效地防止雾气进入绝缘箱,并防止水雾结露,绝缘箱设有保温层,保证箱体
8、绝缘性更可靠、省电。2湿法脱硫湿电一体化装置性能分析为方便在工程应用中设计类似装置,本文重点分析烟气速度分布、电源工作电压、喷水压力、配水量与除尘效率的变化关系,以及阳极管管径对伏安特性的影响。2.1烟气流速均匀程度对除尘效率的影响烟气流速分布均匀情况对电除尘器的除尘效率影响很大。烟气在电场中流速高的位置除尘效率低,大量粉尘没有被捕捉;而烟气在电场中流速低的位置除尘效率高,但会浪费电能。局部烟气流速低,增加的除尘量远不能弥补烟气流速高而减少的除尘量。湿电除尘器除尘效率用以下公式表示:n=1-e式中:A为湿电除尘器收尘面积,m;Q为湿电除尘器的烟气流量,m/s;v为带电颗粒的驱进速度,m/s。本
9、装置在脱硫吸收塔除雾器与下部阴极大梁装置之间布置气流均布板,气流均布板按比例开孔,材质为FRP,气流均布系数9 5%。引人流量偏差(D)和速度分布相对标准差(Drs)计量烟气流量均匀性和速度分布均匀性的程度,其计算公式分别为:D=Vi-V100%,V-V)DRs=n-1V式中:Vi为均布板第i个孔烟气流量,m/s;V为均布板各孔烟气流量的平均值,m/s;V为研究烟道平面上速度第i个值,m/s;v 为研究烟道平面上速度的平均值,m/sD值越小,说明均布板各孔的烟气流量与流量平均值相差越小。Drs值越小,说明研究烟道平面上的烟气流速分布均匀性越好。通过调整均布板之间的导流板角度,摸索出D值和Drs
10、值的变化规律。当两者均最小时,此时的气流均布板和导流板安装位置、角度最合适1。2.2?电源工作电压对除尘效率的影响湿式电除尘器电场强度和电荷密度分布受工作电压影响很大,当工作电压增大时,湿电除尘器内电场强度和空间电荷密度随之变大,除尘效率与工作电压成正比关系3 。如果烟气流量、流速、粉尘浓度保持不变,以中天钢铁410 0 MW超高温亚临界煤气发电湿法脱硫项目为例,阴极线为刚性管式6 针芒刺线,逐步调大工作电压,记录工作电压对应的除尘效率,画出工作电压和除尘效率之间的曲线图,如图1所示。同时还可进一步研究在同等工作电压下的不同类型极线对应的除尘效率,选择最合适的极线型式,从而使除尘效率达到最高。
11、7065%率手6055504525图1工作电压与除尘效率曲线图(1)2.3阳极管管径对伏安特性的影响湿电除尘器电场内的电场强度能直接影响除尘效率,而电极间产生的电晕电压和流过电极的电晕电流决定了电场强度的大小和分布情况3 。我们通常将电晕电压与电晕电流形成的曲线称为伏安特性曲线。湿电除尘器阳极管型式为六角蜂窝型,阳极管材质为C-FRP,阳极管长度6 m,内切圆360mm,单根形状为六边形内切圆。选择刚性管式6 针芒刺阴极线分别与2种阳极组成极配研究其伏安特性,阳极管径分别为(2)Dz=300mm、D z=3 6 0 m m,其伏安特性曲线如图 2 所示。1.0(3)0.80.60.40.20.
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