鍋爐技術|鍋爐除塵、脫硫、脫硝技術回答匯總

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1. 什么是燃煤電廠的“超低排放”?


燃煤電廠排放的煙塵、二氧化硫和氮氧化物三項大氣污染物與《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中規定的燃機要執行特別排放限值相比較,將達到或者低于燃機排放限值的情況稱為燃煤機組的“超低排放”。其中,在燃用煤質較為適宜的情況下、采用技術經濟可行的煙氣污染治理技術,使得煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別小于10 毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米的煤電機組,稱為超低排放煤電機組;使得煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別小于5毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米的煤電機組,稱為滿足燃汽輪機組排放標準的煤電機組。

2. 什么是靜電除塵器?它由哪幾部分組成?

靜電除塵器是利用電暈放電,使煙氣中的灰粒帶電,通過靜電作用進行分離的裝置。

它由放電極、收塵極、高壓直流供電裝置、振打裝置和外殼組成。

3. 電除塵的工作原理是什么?

在電暈極和集塵極組成的不均勻電場中,以放電極(電暈極)為負極,集塵極為正極,并以72kV的高壓電源(高壓硅整流變壓器將380V交流電整流成72kV高壓直流電,由橫梁通過電暈極引入高壓靜電場)產生。當這一電場的強度提高警惕到某一值時,電暈極周圍形成負電暈,氣體分子的電離作用加強,產生大量的正負離子。正負離子被除數電暈極中和,負離子和自由電子則向集塵極轉移。當帶有粉的氣體通過時,這些帶電負荷的粒子就會在運動中不斷碰到并被吸附在塵粒上,使塵粉荷電。在電場力的作用下,塵粉很快運動到達集塵極(陽極板),放出負電荷,本身沉積在集塵板上。

在正離子運行中,電暈區里的粉塵帶正電荷,移向電暈板,因此電暈極也會不斷積灰,只不過量較小。收集到的粉塵通過振打裝置使其跌落,聚集到下部的灰斗中由排灰電機排出,使氣體得到凈化。

4. 影響電除塵器效率的主要因素有哪些?

影響電除塵器效率的主要因素有:粉塵比電阻、氣體溫度、煙氣速度、氣體濕度、粉塵濃度、電暈極性、氣流分布均勻性、振打方式等。

5. 造成電除塵氣流分布不均的原因有哪些?

1)由鍋爐而引起的分布不均;

2)在煙道中摩擦引起的紊流;

3)由于煙道彎頭曲率半徑小,氣流轉彎時因內側速度大大減小而形成的擾動;

4)粉塵在煙道中沉積過多使氣流嚴重紊亂;

5)進口煙箱擴散太快使中心流速高引起流速分布不均;

6)鍋爐漏風等。

6. 氣流分布不均對電除塵的影響有哪些?

1)在氣流速度不同的區域內捕集到的粉塵量不一樣,氣流速度低的地方電除塵效率高。總體上講風速過高的影響比風速低的影響更大;

2)局部氣流速度高的地方出現沖刷,產生二次飛揚;

3)振打清灰時通道內氣流的紊亂,打下來的粉塵被帶走:

4)除塵器一些部位積灰反過來進一步破壞氣流的均勻性。

7. 電除塵器電場產生二次飛揚的原因有哪些?

1)高比電阻粉塵的反電暈會產生二次飛揚;

2)煙氣流速過高產生二次飛揚;

3)氣流分布不均產生二次飛揚;

4)振打頻率過快,使粉塵從收塵極板上落下時呈粉末狀而被煙氣帶走,產生一次飛揚;

5)電除塵器本體漏風或灰斗出現旁路氣流帶走粉塵而產生二次飛揚。

8. 如何防止電除塵器電場產生二次飛揚?

1)使電除塵器內部保持良好的氣流分布;

2)使設計出的收塵電極具有充分的空氣動力學屏蔽性能;

3)采用足夠數量的高壓分組電場并將幾個分組電場串聯;

4)對高壓分組電場進行輪流均衡地振打;

5)嚴格防止灰斗中的氣流有環流現象和漏風。

9. 什么是飛灰比電阻?

單位面積、單位厚度飛灰的電阻值,常以其電阻率表示,單位為Ω/cm。長度和截面積各為1個單位時的電阻為比電阻,即導線長度為1cm,截面積為1cm2時的阻值,用ρ表示,單位為Ω·cm。

粉塵分通常分為低比電阻粉塵(ρ<104Ω·cm)、中比電阻粉塵(104Ω·cm<ρ<5×1010Ω·cm)和高比電阻粉塵(ρ>5×1010Ω·cm),比電阻是影響除塵器效率的重要因素。

10. 比電阻對除塵效果有何影響?

通常粉塵的比電阻值在104~5×1010Ω·cm之間,比電阻對除塵效果影響有以下幾方面:

1)比電阻大于5×1010Ω·cm,影響電暈電流,粉塵荷電量和電場程度,使除塵效率下降;

2)高比電阻會使粉塵粘附力增大,不易被振打下來,易產生二次飛揚,使除塵效率下降。

3)低比電阻易因靜電感應獲得正電荷,使極板上的粉塵重新排斥到電場空間。

11. 機組啟動期間為什么要注意電除塵器的投用時機?

鍋爐點火期間如果出現油槍霧化不良,未燃盡的油滴會玷污電除塵器的極板,從而降低除塵器的除塵效率,所以早期運行機組要求啟動期間不投用電除塵器或使用旁路煙道。同時投用電加熱器和電振打器,以防止支持瓷瓶的表面結露造成閃絡短路,并能夠及時使極板上的灰塵被振打下來,預防除塵效率下降。

目前一般通過油槍升級改造,提高燃燒效率、避免未燃盡油滴對除塵器的影響,解決了啟動期間不能投用除塵器的問題。

12. 電除塵器運行時的安全注意事項有哪些?

電除塵器在運行時,各電場內都存在高壓電和濃度很高的灰塵。在停止運行時,電場內部也會存在高壓感應電,所以必須注意以下幾方面的安全事項:

1)電除塵器運行時禁止開啟高壓開關柜,嚴禁打開各種門孔封蓋;

2)進入電除塵器內部工作時,必須嚴格執行工作票制度,切斷所有電源,隔離煙氣通道,除塵器內部溫度降至40℃以下時,工作部分應有可靠接地,并制訂可靠安全措施;

3)進入電場前必須將高壓隔離開關閘刀投至“接地”位置,對電場放電,可靠接地,消除殘余靜電;

4)進入電場前應將灰斗內的儲灰放凈,充分通風。

13. 煙氣濕度對除塵效率有何影響?

鍋爐煙氣都含有水分,從原理上分析煙氣中水分越多,除塵效率就應該越高,但若電除塵設備的保溫效果不好,煙氣溫度達到露點,特別是在煙氣中二氧化硫含量比較大時,過高的濕度就會使電極系統及金屬部件產生腐蝕,反而損壞了設備,影響除塵的效果。對于布袋除塵器,煙氣濕度過大后還有造成布袋損壞的風險。

14. 電除塵器漏風對其運行有哪些影響?

1)電除塵器處于負壓運行,若殼體有漏風點,就會使外部空氣漏入,造成電除塵器的煙速增大;

2)從灰斗下部漏風會使灰斗內的積灰產生二次飛揚,都會造成除塵效率降低。

15. 布袋除塵器的工作原理?

含塵氣體從布袋除塵器入口進入后,由導流管進入各單元室,在導流裝置的作用下,大顆粒粉塵分離后直接落入灰斗,其余粉塵隨氣流均勻進入各倉室過濾區中的濾袋,當含塵氣體穿過濾袋時,粉塵即被吸附在濾袋上,而被凈化的氣體從濾袋內排除。當吸附在濾袋上的粉塵達到一定厚度電磁閥開,噴吹空氣從濾袋出口處自上而下與氣體排除的相反方向進入濾袋,將吸附在濾袋外面的粉塵清落至下面的灰斗中,粉塵經卸灰閥排出后利用輸灰系統送出。

16. 布袋除塵器的優點有哪些?

除塵效率高;捕集細小粉塵的能力強;處理煙量大;對煤種的適應力強。

17. 布袋除塵器塵粒沉積在濾袋纖維上的基本機理是哪幾種?

基本機理包括:攔截、慣性碰撞、擴散、重力、靜電吸引。

18. 電袋除塵器有何優點?

結合了電除塵器和布袋除塵器的優點。

19. 濕式電除塵的技術原理是什么?

濕式電除塵的金屬放電線在直流高電壓的作用下,將其周圍氣體電離,粉塵在電場中荷電并在電場力的作用下向集塵極運動,當運動到集塵極表面時,隨液體膜流下而被除去。采用液體沖洗集塵極表面來進行清灰,同時粉塵形成漿液而排出去。

20. 濕式電除塵的優缺點是什么?

濕式電除塵收塵性能與粉塵特性無關,對黏性大或高比電阻粉塵能有效收集,同時也適用于處理高溫、高濕的煙氣,由于沒有二次揚塵,出口粉塵濃度可以低于5mg/Nm3。由于沒有如錘擊設備的轉動部件,可靠性高,能有效收集煙氣中的硫酸霧氣溶膠及亞微米級顆粒。

常規電除塵煙道的設計流速為15m/s,濕式電除塵器設計流速范圍為2~3 m/s,因此濕式除塵器的截面積較煙道截面積大5~7倍,占地面積大。由于濕式除塵器體積大,重量重,需要的支架較常規煙道支架重。由于濕式除塵器采用水力清灰,因此在運行的過程中會產生廢水。由于濕式除塵器吸附的石膏漿液具有粘性,除塵器極板上存在結垢的風險,對運行要求高。由于除塵器吸收下來的石膏漿液等具有腐蝕性,因此需選擇合適的防腐蝕材料。


10:05:57
天涯 2017-10-31 10:05:57

21. 常用脫硫方法?

國內外目前普遍采用脫硫方法可分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫三大類。

燃燒前脫硫,是采用洗煤技術對煤進行洗選,將煤中大部分的可燃無機硫洗去,降低燃燒煤中的含硫量,從而達到減少污染的目的;燃燒中脫硫(即爐內脫硫),是在煤粉燃燒過程中同時投入一定量的脫硫劑,在燃燒時脫硫將二氧化硫脫除。典型技術是循環流化床技術;燃燒后脫硫(即煙道氣體脫硫),是在煙道外加裝脫硫設備,對煙氣進行脫硫的方法,典型技術有石灰石-石膏法,噴霧干燥法,電子束法,氨法等,其中應用最多的是石灰石-石膏法。

22. 什么是濕法煙氣脫硫?

濕法煙氣脫硫采用液體吸收劑洗滌煙氣,以吸收SO2,脫硫效率高。濕法脫硫技術先進成熟,運行安全可靠,脫硫效率較高,適用大機組,煤質適應性廣,副產品回收等優點。主要缺點系統復雜,設備龐大,占地面積多,一次性投資多,運行費用較高,耗水量大。

23. 什么是干法煙氣脫硫?

干法煙氣脫硫是指無論加入的脫硫劑是干態的或是濕態的,脫硫的最終反應產物都是干態的。干法煙氣脫硫投資費用較低;脫硫產物呈干態,并與飛灰相混;無需裝設除霧器及煙氣再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。但干法煙氣脫硫吸收劑的利用率低;用于高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用。

24. 什么是NOx排放控制技術?

利用燃燒過程產生的氮基中間產物或者往煙道中噴射氨,在合適的溫度、氣氛或催化劑條件下將NOx還原,這是燃煤鍋爐控制NOx排放的主要機理。由此衍生出爐內低NOx燃燒(簡稱LNB)、爐膛噴射還原劑的選擇性非催化還原煙氣脫硝(簡稱SNCR)和爐后煙道噴射還原劑的選擇性催化還原煙氣脫硝(簡稱SCR)等三類技術,這些技術可單獨或組合使用。



NOx生成與控制途徑示意圖

25. 什么是SCR和SNCR脫硝?

SCR是選擇性催化還原的簡稱,在催化劑的作用下,噴入氨把煙氣中的NOx還原成N2和H2O,還原劑以NH3為主,催化劑有貴金屬和非貴金屬兩類。

SNCR是選擇性非催化還原的簡稱,將含有NH3基的還原劑,噴入爐膛溫度為800~950℃的區域,該還原劑迅速熱分解成NH3,無須經過催化劑的催化,直接與煙氣中的NOx進行反應生成N2的工藝。

SCR與SNCR脫硝技術的比較



26. 循環流化床鍋爐脫硝裝置的主要技術手段是什么?

SNCR主流,部分新建機組為滿足超低排放采用預留SCR空間的方式。

27. 循環流化床鍋爐SNCR脫硝的還原劑是什么?

脫硝系統的還原劑主要有三種:液氨、氨水以及尿素,還原劑的選擇是影響脫硝效率和運行經濟性的主要因素之一。大部分電廠使用尿素,少部分為氨水,一些化工自備廠或管理經驗豐富的電廠也有使用液氨的。

脫硝還原劑比較



28. 什么SNCR脫硝的反應煙窗?

還原劑的反應高效溫度范圍稱為反應煙窗,有時也稱溫度窗。適宜SNCR反應發生的溫度區間,一般為800~950℃。當反應溫度過高時,由于氨的分解會使NOx還原率降低,另一方面,反應溫度過低時,氨的逃逸增加,也會使NOx還原率降低。

29. 為什么循環流化床鍋爐SNCR脫硝的效率遠高于煤粉鍋爐?

CFB鍋爐特有的結構,有助于煙氣和噴入還原劑的均勻混合,這主要得益于旋風分離器的強烈混合作用。工業試驗研究也表明,在分離器前水平煙道設置噴入點,能顯著降低氨氮比、提高脫硝效率并減少氨逃逸量。常規SNCR煙氣脫硝技術的脫硝效率受鍋爐結構尺寸影響很大,多用作低NOx燃燒技術的補充處理手段。而CFB鍋爐機組,由于采用了低氮燃燒技術,燃燒溫度較低、二次風分級給入、爐膛下部缺氧燃燒、爐膛中心存在缺氧還原區域,能有效抑制NOx生成,相對燃燒相同煤種的煤粉爐其NOx排放低40%~60%。因此CFB鍋爐脫硝最適宜采用SNCR技術,目前的趨勢是用更為安全的尿素代替氨作為還原劑。

30. 為什么循環流化床鍋爐不宜采用SCR脫硝?

一方面會給鍋爐設計安裝帶來不便,已投產鍋爐普遍存在空間受限的問題。另一方面CFB鍋爐尾部灰濃度遠高于煤粉鍋爐,催化劑使用壽命短,相關運行費用增加快。由于催化劑的加入會將SO2氧化為SO3并與逃逸氨反應生成硫酸氨和硫酸氫銨,易造成空預器積灰堵塞和腐蝕,影響機組運行安全。

31. 采用尿素溶液作為還原劑時SNCR對鍋爐效率的影響?

噴入爐內的尿素溶液濃度為10%左右,對鍋爐效率的影響主要是溶液中的水汽化所造成的熱損失,尿素在爐內熱解成氨時的吸熱及氨與NOx反應的放熱幾部分:

從上式可知,該反應為放熱反應,對鍋爐效率是提高的,但考慮到該反應為ppm級,可忽略其對效率的影響。以NOx濃度按150mg/Nm3,NSR按1.5為基準計算,溶液中的水汽化所造成的熱損失大約使鍋爐效率降低0.1%左右。

32. 增加SCR/SNCR后,對空氣預熱器有哪些特殊要求?

鑒于現在的環保標準日趨嚴格,流化床鍋爐也需要增設深度脫硝設備,由于少量NH3的逃逸是不可避免的,爐內SO3也客觀存在,因此勢必會產生部分硫酸氫氨,該物質在146~207℃之間呈液態且有較強的粘結性,因此會與飛灰結合附著在空預器的低溫段,為了便于清理,最好采用脫硝專用板型的搪瓷板式回轉預熱器,若采用管式預熱器,也應在低溫段采用搪瓷管式。

33. SNCR脫硝裝置對鍋爐受熱面運行有何影響分析?

SNCR脫硝技術向爐內噴射尿素溶液作為還原劑。鍋爐在正常運行過程中,不會對爐內受熱面系統造成明顯的腐蝕:

1)脫硝系統向爐內噴射的是脫硝劑并未增加爐內氣氛的酸性。尿素為弱堿性,因此脫硝劑整體上呈現弱堿性,從酸堿性腐蝕的角度來說,是有利于降低腐蝕的。從脫硝的化學過程來看,NH3消耗了NOx反應生成中性的N2和水,而NOx的酸性比氰酸更強,因此經過脫硝反應后,爐內氣氛的酸性程度將會降低;

2)向爐內噴射的脫硝劑只占爐內物料、氣體的很小一部分,除用于選擇性地脫除NOx外(NOx在煙氣中的含量也是較低的),脫硝劑對爐內氣氛和爐料的性質并無重大影響;

3)還原劑噴射點在旋風分離器入口煙道,脫硝主要反應區為旋風分離器入,鍋爐此區域均敷設有耐火耐磨材料,具有很好的抗腐蝕性能。

4)CFB爐內脫硫使得SO2及SO3含量降低,從而使得生成銨化合物NH4HSO4以及(NH4)2SO4的可能性降低,但在特殊工況下由于脫硝產物中的水再加上煙氣介質惡劣環境仍可能會有腐蝕和受熱面沾污情況發生。


2018年9月27日 20:38
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