粉煤灰中的晶体矿物
玻璃体通常是粉煤灰的主要组成部分,但晶体物质的含量有时也比较高,范围在11%~ 48%之间。主要晶体相物质有莫来石、石英、赤铁矿、磁铁矿、铝酸三钙、黄长石、默硅镁钙石、方镁石、石灰石等,在所有晶相中莫来石所占比例大,可达到总量的6%~ 15%,此外粉煤灰中还含有未燃尽的炭粒(钱觉时,2002)。
表 4. 1是 Rohatgi等( 1995)列出的粉煤灰中可能的晶体矿物,其中高钙粉煤灰中的矿物要比低钙粉煤灰中的矿物复杂得多。Vassilev等( 1996)对保加利亚 11个热电厂煤灰(包括飞灰、底灰、结渣和储灰池灰)的研究识别出矿物和其他物相多达 71种,其中绝大多数含量都在 1%以下,含量为 1%~ 10%的主要是石英、高岭石、长石、磁铁矿、赤铁矿、硬石膏和炭粒,含量在 10%以上的主要是莫来石和玻璃体。我国粉煤灰的物相及组成范围见表 4. 2。
Vassilev等( 1996,2003)将粉煤灰中矿物或相的成因分为 3种原生成因( prima-ry)、次生成因( secondary)和后生成因( tertiary)。
原生成因是指原来存在于煤中的矿物或相,在煤的燃烧过程中未经历任何相的转变;次生成因是指在煤燃烧过程中形成的新矿物或相;后生成因则是指粉煤灰在经水处理、干燥、存储和运输过程中形成的新矿物或相。根据 Vassilev等( 1996,2003)的研究,粉煤灰中的矿物和相主要为次生(包括各种硅酸盐、氧化物、硫酸盐、碳酸盐、炭粒和玻璃体),少量为原生(包括部分硅酸盐、氧化物、硫酸盐、碳酸盐和磷酸盐),后生的数量为少(常见的是硫酸盐、碳酸盐和氯化物)。这种差异主要与煤中矿物种类、数量、燃烧条件和后期处理方式有关。在粉煤灰的常见矿物中,石英、长石、方解石、磷灰石一般都是原生成因,而莫来石、磁铁矿、赤铁矿、硬石膏基本属于次生成因,后生矿物主要是石膏。粉煤灰中的原生矿物主要以分散的粒状和集合体出现,次生矿物主要存在于玻璃体或玻璃体的外表面以及炭粒孔隙之中,而后生矿物则主要以集合体的形式存在。
表 4. 1粉煤灰中的晶体矿物组成
(据Rohatgi等,1995)
表 4. 2我国粉煤灰的物相组成及范围
图 4. 3显示不同矿物及其含量随温度的变化情况( Huffman等,1991),大约在 900℃以下,样品中所观察到的矿物基本上都能与煤中的矿物相对应。方铁矿和富铁的铁酸盐相主要来自富铁矿物,如黄铁矿、菱铁矿和硫酸铁等。900℃以下时玻璃体中的铁含量正比于含钾黏土矿物和煤中伊利石中铁的含量,通常认为这是由于在 K2O-SiO2-Al2O3相图中有很多低熔点的共熔区域。在 900~ 1000℃之间,方铁矿和其他富铁氧化物将会和石英、高岭石发生反应而熔融。在 1000~ 1200℃之间,由于铁尖晶石和铝酸铁等的形成,铁的这种熔融反应停止,超过 1200℃所有的铁将会与液态的硅酸盐结合。
图 4. 1 FeO-SiO2-Al2O3相图(阴影为粉煤灰区域)
图 4. 2 CaO-SiO2-Al2O3相图(阴影为粉煤灰区域)
图 4. 3煤灰矿物含量随温度的变化曲线
Spears( 2000)对英国煤燃烧过程中黏土矿物的转化行为也做过详细研究,他认为粉煤灰中的莫来石主要来源于煤中高岭石矿物的转化,而粉煤灰中的玻璃相和空心微珠主要得益于煤中的伊利石矿物。我国学者邵靖邦等( 1996)也详细给出了煤中 12种矿物在不同温度下的化学反应及其矿物相。盛昌栋等( 1998)综合国内外研究成果评述了煤中含铁矿物在煤粉燃烧过程中的行为。不同人给出的化学反应式基本一致,存在的差异主要是矿物转变过程中的温度问题。
Demir等( 2001)根据多人研究成果列出煤中矿物不同温度下的化学反应及其矿物相转变如下
高铝粉煤灰特及其在合成莫来石和堇青石中的应用
高铝粉煤灰的物相组成与普通粉煤灰也有很大差别。XRD分析( SIROQUANT软件)表明,准格尔电厂高铝粉煤灰中含有 55. 2%的玻璃相和 44. 8%的结晶矿物相,结晶矿物主要为 35. 6%莫来石和 8. 4%刚玉,另有次要矿物 0. 5%方解石、0. 2%石英和 0. 2%金红石(表 4. 3;图 4. 4,图 4. 5)。
表 4. 3 XRD和 SIROQUANT软件测得的高铝粉煤灰物相组成(%)
莫来石和刚玉均为煤燃烧过程中形成的二次矿物相,特别是刚玉相在普通粉煤灰中几乎难以寻觅,但在准格尔电厂高铝粉煤灰中高达 8. 4%,这种情况十分少见。
莫来石矿物含量高达 35. 6%,也比普通粉煤灰中常见的含量 20%左右高出许多。粉煤灰中高含量的莫来石主要来源于煤中丰富的高岭石在高温下的分解和转化产物;莫来石的另一来源途径是,煤中丰富的勃姆石矿物失水转变为γ-Al2O3再与高岭石分解产生的非晶态 SiO2反应生成莫来石。刚玉则主要来自煤中勃姆石矿物失水后的晶体转化。
粉煤灰中极其少量的石英主要是原生( primary)或次生( secondary)矿物。在普通粉煤灰中石英是常见的矿物( Vassilev等,1996),呈多角形到浑圆状(熔点 1713℃,软化温度≥1300℃)。石英在准格尔电厂高铝粉煤灰中含量极少,与电厂炉前煤中石英含量很少有关(邵龙义等,1996),也说明准格尔电厂高铝粉煤灰中的石英主要为原生残余矿物。
粉煤灰中的金红石主要是原生矿物(熔点 1827℃),但 Vassilev等( 1995)认为,若煤中矿物含有锐钛矿时也可以次生形成。从炉前煤矿物组成看(邵龙义等,1996),准格尔电厂粉煤灰中的金红石应为原生矿物。
图 4. 4准格尔电厂高铝粉煤灰 XRD图谱
图 4. 5测定的(上)和计算的(中) XRD图谱及其二者之间的差分(下)
粉煤灰中的方解石主要是原生或后生( Tertiary)的,几乎没有次生成因的,当温度低于 700~ 950℃时,较粗颗粒的方解石可能出现不完全分解而残留下来( Vassilev等,1996)。
赵蕾( 2007)测得准格尔电厂高铝粉煤灰样品中的主晶相和玻璃相含量与我们的研究结果基本一致,且莫来石含量在飞灰中明显高于底灰,而烧失量则与之相反(表 4. 4);利用 120、160、300、360和 500目分级筛将准格尔电厂高铝粉煤灰按粒度分为 6级,测得不同粒度段粉煤灰中的矿物相和玻璃相含量见表 4. 5。
表 4. 4准格尔电厂燃煤产物的物相组成
(据赵蕾,2007)
表 4. 5准格尔电厂不同粒度粉煤灰的物相组成
(据赵蕾,2007)
高铝粉煤灰特及其在合成莫来石和堇青石中的应用
从表 4. 5可以看出,莫来石和刚玉相含量随粉煤灰粒度减小其含量增多,而玻璃相含量则相应减少; Goodarzi( 2006)研究加拿大火电厂普通粉煤灰时发现,同一电厂布袋除尘器收集到的飞灰颗粒粒径小于静电除尘器,并且前者飞灰中的莫来石含量高于后者,因此推断莫来石更多地于细颗粒中。将磁飞灰与非磁飞灰相比,非磁飞灰中的莫来石和刚玉相含量明显高于磁飞灰,而含铁矿物明显出现在磁飞灰中(表 4. 6)。
表 4. 6准格尔电厂磁和非磁飞灰的物相组成
(据赵蕾,2007)
下面对准格尔电厂高铝粉煤灰中主要矿物的形成机理作详细探讨。
( 1)莫来石
莫来石是在 Al2O3-SiO2二元相图中稳定的结晶硅酸盐,具有极好的化学稳定,典型化学成分为 3Al2O3·2SiO2,但实际上莫来石的成分可以从 3Al2O3·2SiO2到 2Al2O3·SiO2连续变化。众多的研究结果表明,莫来石并非一个固定的化学组成,它不仅有经典的 3∶2型莫来石(α-莫来石),也有 2∶1型莫来石(β-莫来石),还存在 1∶1过渡型莫来石。莫来石的通式可以表示为 Al4+ 2xSi2- 2xO10- x,其中 x表示单位晶胞中的氧空位,0≤x≤1,氧空位是由于莫来石晶格中的两个硅原子被两个铝原子替代所致 O2-+ 2Si4+→2Al3++□,见图 4. 6。
图 4. 6莫来石结构沿( 001)面的投影(引自 Ban等,1992)
就结晶学观点来说,莫来石的晶体结构符合终组成硅线石( x= 0)和具有莫来石结构的氧化铝( x=1)之间的任何结构。实际上,在 1 atm下,硅线石和莫来石之间以及莫来石与具有莫来石结构的氧化铝之间分别存在非混熔区域,莫来石固熔体仅存在于组成为 x=0. 2和 x=0. 6之间,相当于莫来石的 Al2O3含量为 58 mol%和 75 mol%( Schnei-der等,1990)。烧结 3∶2型莫来石 x= 0. 25,Al2O3≈72%;电熔 2∶1型莫来石 x= 0. 40,Al2O3≈78%;经有机或无机先驱粉在< 1000℃合成条件下经热处理得到的化学莫来石( x> 0. 80,Al2O3> 90%)也已经得到证实( Schneider等,2008)。我国学者高振昕等( 2002)也指出,介稳态高铝莫来石 x= 0. 57。
粉煤灰中的莫来石主要来源于煤中的黏土矿物,特别是高岭石矿物,因为高岭石在3种常见的黏土矿物中 Al2O3/ SiO2质量比高,为 0. 85( 41% Al2O3,48% SiO2,11%H2O)。
高铝粉煤灰特及其在合成莫来石和堇青石中的应用
高铝粉煤灰特及其在合成莫来石和堇青石中的应用
上述转变过程中没有铝硅尖晶石中间相生成,这种情况也是存在的( Okada等,1992; Castelein等,2001),但是大多数人认为高岭石在转变为莫来石过程中有铝硅尖晶石中间相生成(林彬荫等,1989;高振昕等,2002),沃罗尔( 1980)给出的高岭石高温下转变为莫来石的过程如下
高铝粉煤灰特及其在合成莫来石和堇青石中的应用
上式中的预莫来石( Al2O3·SiO2)也就是现在所称的过渡组成 1∶1莫来石。从上述情况看,高岭石转化为莫来石在形成方式和转化温度上的争议仍然会存在很长一段时间。
勃姆石又称一水软铝石,化学式为γ-AlO( OH)或γ-Al2O3·H2O,其中含 85%Al2O3,15% H2O,成分中可能有少量 Fe3+替代 Al3+,晶体结构属层状。加热时于 530~600℃之间失水后相变为γ-Al2O3(林彬荫等,1989)。γ-Al2O3结构与尖晶石结构相近,是具有缺陷的尖晶石结构。在 1200℃以上高温下,γ-Al2O3通过调整有缺陷的尖晶石结构,与高岭石分解出来的非晶质 SiO2反应生成莫来石,即二次莫来石。
高铝粉煤灰特及其在合成莫来石和堇青石中的应用
准格尔电厂燃煤中高含量的高岭石和勃姆石为莫来石形成提供了充足的物质来源,因为电厂锅炉燃烧温度在 1200~1700℃,中心温度甚超过 1700℃,所以在准格尔电厂粉煤灰中就形成了含量高达 35. 6%的莫来石。粉煤灰中的莫来石多数以颗粒骨架结构存在,而骨架孔隙和表面通常被玻璃质充填和覆盖,所以在 SEM下不易直接识别,如果用盐酸或氢氟酸侵蚀粉煤灰中的玻璃质,就可以发现有大量的针状莫来石晶体存在。
粉煤灰形成过程中结晶的莫来石,由于受到杂质的影响常常混入其他阳离子,特别是粉煤灰中的 Fe3+和 Ti4+可以进入莫来石晶格替代部分铝离子。Gomse等( 2000)对法国东部一家火电厂粉煤灰采用多种研究手段进行了研究,得出粉煤灰中莫来石的平均化学式为 Al4. 61Fe0. 05Ti0. 02O9. 65,XRD和 NMR(核磁共振)等研究得到的化学式为 Al4. 70Si1. 30O9. 65(对应 x= 0. 35,Al2O3含量为 75. 5%),其中铝含量略高出经典的莫来石化学式 Al4. 5Si1. 5O9. 75(对应 x= 0. 25,Al2O3含量为71. 8%),介于烧结3∶2莫来石和电熔2∶1莫来石之间。粉煤灰形成过程中的瞬时冷却使得莫来石并不能充分结晶和均一化,导致了莫来石在结构和成分上的差异。
( 2)刚玉
刚玉是次生矿物,其熔融温度为2050℃,在准格尔电厂炉前煤中并没有检测到。Vas-silev等( 1996)认为,刚玉主要是黏土矿物熔融后重新结晶形成的,也可能是铝的氢氧化物发生脱羟基化作用形成。从准格尔电厂炉前煤矿物组成看,高铝粉煤灰中的刚玉主要来自煤中的勃姆石,即
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表 4. 7过渡型氧化铝的结晶参数
(据高振昕等,2002)
( 3)石英
石英是粉煤灰中的常见矿物,石英在粉煤灰形成过程中是否熔融及其熔融温度也是一个颇具争议的问题。在常压下石英的同质多像转变形式为(武汉地质学院矿物教研室,1979)
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在低温范围鳞石英和方石英的转变为
高铝粉煤灰特及其在合成莫来石和堇青石中的应用
石英、磷石英和方石英均有低温(α)变体和高温(β)变体,这种高低温变体间的转变,结构中的[SiO4]四面体只有稍微移动和旋转,其他变体的转变[SiO4]四面体则需要断开和重新排列。所以,同一晶型不同变体α、β间转变较快,各晶型间的转变速度较慢。
通常情况下,煤中的石英均为α-石英,也就是我们经常所说的石英,其化学成分较纯( SiO2通常接近 100%),化学质相当稳定。有人认为石英在燃煤过程中只存在矿物相的转变,不存在熔融,因为锅炉的燃烧温度并不高,达不到石英的熔融温度(鳞石英的熔点为 1670℃,方石英的熔点为 1713℃),但大部分人认为存在部分熔融( Demir等,2001; Spears,2000)。根据 Mitchell和 Gluskoter( 1976)的报道,将石英暴露于大约 1200~ 1300℃的氧化条件下 30 min,石英可以转化为玻璃相( Demir等,2001)。由于燃煤中的石英颗粒大小不一,小的可能全部熔融,大的则可能存在部分熔融或表面熔融,因为从 XRD曲线上基本都能够发现石英的衍射峰,用 FESEM-EDX分析,也能够发现粉煤灰中的石英颗粒,而且基本保持了原来的粒状特征。粉煤灰中的石英可以是原生的(石英的软化温度≥1300℃,有熔融的,也有半熔融的),也可以是次生的,但以原生为主,部分石英(主要是骨架形)还可来源于熔融物的重结晶作用( Vassilev等,1996)。
准格尔电厂粉煤灰中的石英数量较少,呈分散的粒状,具多角形或不规则形,基本保持一定的外形,但也可以发现有的石英边缘有熔融现象,根据形态和成分( FESEM-EDX分析)仍然可以区分出来,它们在底灰中的数量略高于飞灰。
( 4)其他次要矿物
用 XRD法鉴定矿物的不足之处是对含量较低的矿物不敏感,也就是说,对于含量在1%~ 2%以下的矿物 XRD衍射峰不明显,很难做出准确的判断。所以,我们在用 XRD鉴定粉煤灰中矿物的同时,采用了 FESEM-EDX方法对所有样品进行了分析,发现除上述矿物外,仍然有少量的磁铁矿、赤铁矿和金红石矿物,它们通常富集在玻璃体的表面或构成玻璃微珠的骨架。用磁选法很容易分选出粉煤灰中的磁颗粒,其表面大部分比较粗糙,为粉煤灰冷却过程中析出的晶体,可以通过 FESEM-EDX分析得以确认。
在粉煤灰中,磁铁矿通常表现为树枝状、粒状或八面体晶型;而赤铁矿多表现为薄板状或薄片状或硬壳状晶体,通常形成“铁玫瑰”或“足球”状,极少数情况下可以继承黄铁矿晶型,呈现出立方体或立方体-八面体复合晶型。一般来说,粗颗粒的飞灰和底灰中容易富集磁铁矿,而细颗粒的飞灰中容易富集赤铁矿,这是因为细颗粒飞灰形成时具有相对较高的氧化条件( Vassilev等,1996),我们的研究也基本如此,但在飞灰中也并不缺乏磁铁矿微珠颗粒。此外,粉煤灰中还存在未完全燃烧的炭粒和残余黏土矿物,它们在底灰中的含量明显高于飞灰。空心炭在底灰中富集较多,丝质体组分的碎片呈光滑或带有瘤状的杆状颗粒,既存在于底灰也存在于飞灰中。此次研究,在个别粉煤灰微珠颗粒中还发现有针状或柱状的金红石矿物,形成球体的骨架,有玻璃质或多或少充填于金红石骨架孔隙之中。金红石通常是粉煤灰中 TiO2的主要物质来源,其熔点高达 1827℃,主要为原生成因,但也可以来自熔体的结晶作用或者来自锐钛矿同质异像的转变( Vassilev等,1996)。图 4. 7是准格尔电厂粉煤灰 FESEM-EDX分析得到的部分矿物图像和主要成分特征。
高铝粉煤灰特及其在合成莫来石和堇青石中的应用
图 4. 7准格尔电厂粉煤灰中的晶体矿物(附有 EDX能谱点的颗粒)
布袋除尘器和电除尘器有哪些不同
1前言
烟尘是造成大气污染的主要因素之一,减少大气污染的根本措施就是减少有害物质向大气的排放。目前国内处理烟尘等粒状污染物的设备主要为袋式除尘器和电除尘器。在选择除尘设备时,应充分考虑其经济、可靠、适用和社会等。在选择除尘技术时,应考虑使用当地条件、现场条件、燃烧煤种特、排放标准和需要达到的除尘效率等多种因素。本文针对目前对环保的要求以及袋式除尘器和电除尘器在能上的差异和在各行各业中应用的实际情况,对两种除尘器在实际应用中的基本特指标做一简单客观的对比。
2原理的对比
(1)袋式除尘器
采用不同的多孔滤料制作成袋状过滤元件(即滤袋),当含尘气体通过滤袋时,尘粒因惯的作用与滤袋碰撞而被拦截,细微的尘粒(粒径为1μm或更小)则因扩散作用(布朗运动)不断改变运动方向,从而增加了尘粒与滤袋接触的机会。尘粒与滤袋碰撞时产生的粘附作用与静电作用使尘粒堆积在滤袋表面,形成滤饼(或称滤床),这种滤饼又通过筛分作用,得以捕集更细的尘粒。若除尘器的过滤方式为内滤式,则尘粒会被阻留在滤袋的内表面,而干净气体会通过滤袋纤维间的缝隙逸袋外;若除尘器的过滤方式为外滤式,则反之。当尘粒堆积到一定程度后,借助重力的作用采用气力或机械的方法,将尘粒从滤袋上除去,粉尘收集后输送走。
(2)电除尘器
在电除尘器的正负极上通以高压直流电,使两极间维持一个足以令气体电离的电场,当含尘气体通过高压电场时尘粒荷电(一般荷负电),并通过电场力的作用,使带电尘粒向极相反的集尘极(正极)移动,沉积在集尘极上,从而将尘粒从含尘气体中分离出来,然后通过振打电极的方法使粉尘降落到除尘器下部的集料斗内收集并输走。
3除尘效率的对比
袋式除尘器的除尘效率比电除尘器高,并且对有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效。通常除尘效率可达99.99%以上,排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3,甚可达10mg/Nm3以下,几乎实现了零排放。
从目前国内电力行业燃煤锅炉的应用情况来看,袋式除尘器处理后的烟尘排放浓度能保证在30mg/Nm3以下。如呼和浩特电厂的两台200MW机组的锅炉烟气净化采用了袋式除尘器,从CEMS系统长期自动监测的结果和权威检测机构的人工采样测试结果来看,排放浓度均低于27mg/Nm3。
袋式除尘器高效的过滤机理决定了它不受燃烧煤种物化能变化的影响,具有稳定的除尘效率。针对目前的排放标准和排放费用的征收办法,袋式除尘器所带来的经济效益是显而易见的。
电除尘器的除尘效率虽然亦可达到99.9%以上,但由于控制及维护技术的要求较高,且电除尘器对粉尘的比电阻比较敏感,所以其除尘效率并不稳定,但在一般情况下也可达到排放要求。随着环保标准的进一步提高和越来越多的电厂燃用低硫煤(或者经过了高效脱硫),就电除尘器而言,要排放达标会变得越来越困难。
4锅炉系统变化对除尘器的影响的对比
燃煤电厂的煤种相对稳定,但也会遇到煤种或煤质发生变化的情况;锅炉系统是一个会经常变动和调节的系统,因此从锅炉中产生的烟气的物化能、烟尘浓度、温度等参数也会发生变化。这些变化,也会引起除尘器的不同变化。系统的几个主要变化对不同除尘器的影响如下:
(1)送、引风机风量不变,锅炉出口烟尘浓度变化
对袋式除尘器:烟尘浓度的变化只会引起袋式除尘器滤袋负荷的变化,从而导致清灰频率的改变(自动调节)。烟尘浓度高的滤袋上的积灰速度快,相应的清灰频率高,反之清灰频率低,而对排放浓度不会引起变化。
对电除尘器:烟尘浓度的变化会直接影响粉尘的荷电量,因此也就直接影响了电除尘器的除尘效率,终反映在排放浓度的变化上。通常烟尘浓度增加除尘效率提高,排放浓度会相应增加;烟尘浓度减小除尘效率降低,排放浓度会相应减小。
(2)锅炉烟尘量不变,送、引风机风量变化
对袋式除尘器:风量的变化会直接引起过滤风速的变化,从而会引起设备阻力的变化,但对除尘效率基本没有影响。风量加大设备阻力提高,引风机出力增加;反之引风机出力减小。
对电除尘器:风量的变化对设备没有太大影响,但电除尘器的除尘效率随风量的变化会较为明显。若风量增大,电除尘器电场风速提高,粉尘在电场中的停留时间缩短,虽然电场中的风扰动增强了荷电粉尘的有效驱进速度,但不足以抵偿高风速引起的粉尘在电场中驻留时间的缩短和二次扬尘加剧所带来的负面影响,因此除尘效率的降低会非常明显;反之,除尘效率会有所增加,但增加幅度不大。
(3)温度的变化
对袋式除尘器:烟气温度太低,会发生结露并可能会引起“糊袋”及壳体腐蚀;烟气温度太高超过滤料允许温度会造成“烧袋”而损坏滤袋。但如果温度的变化是在滤料的承受温度范围内,就不会影响除尘效率。引起不良后果的温度是达到了极端的温度(事故/不正常状态),因此袋式除尘器必须设有对极限温度控制的有效保护措施。
对电除尘器:烟气温度太低,结露就会引起壳体腐蚀或高压爬电,但有利于提高除尘效率;烟气温度升高,会引起粉尘比电阻升高而不利于除尘。因此烟气温度会直接影响除尘效率,且影响较为明显。
(4)烟气物化成分(或燃烧煤种)变化
对袋式除尘器:烟气的物化成分对袋式除尘器的除尘效率没有影响。但如果烟气中含有对所有滤料都有腐蚀破坏的成分时就会直接影响滤料的使用寿命。
对电除尘器:烟气物化成分会直接引起粉尘比电阻的变化,从而影响除尘效率,而且影响很大。影响为直接的是烟气中硫氧化物的含量。通常硫氧气化物的含量越高,粉尘比电阻越低,粉尘越容易捕集,除尘效率就越高;反之,除尘效率就越低。另外,烟尘中的化学成分(如硅、铝、钾、钠等含量)的变化也会引起除尘效率的明显变化。
(5)气流分布
对袋式除尘器:除尘效率与气流分布没有直接关系,即气流分布不影响除尘效率。但除尘器内部局部气流分布应尽量均匀,不能偏差太大,否则会由于局部负荷不均或射流磨损而造成局部破袋,影响除尘器滤袋的正常使用寿命。
对电除尘器:电除尘器对电场中的气流分布非常敏感,气流分布的好坏直接影响除尘效率的高低。在电除尘器的能评价中,气流分布的均方根指数通常是评价一台电除尘器好坏的重要指标之一。
5运行与管理的对比
(1)运行与管理
对袋式除尘器:运行稳定,控制简单,没有高电压设备,安全好,对除尘效率的干扰因素少,排放稳定。由于滤袋是袋式除尘器的核心部件,且相对比较脆弱、易损,因此设备管理要求严格。
对电除尘器:运行中对除尘效率的干扰因素较多,排放不稳定;控制相对较为复杂,高压设备安全防护要求高。由于电除尘器均为钢结构,不易损坏,相对于袋式除尘器,设备管理要求不是很严格。
(2)停机和启动
对袋式除尘器:方便,但长期停运时需要做好滤袋的保护工作。
对电除尘器:方便,可随时停机。
(3)检修与维护
对袋式除尘器:可实现不停机检修,即在线维修。
对电除尘器:检修时一定要停机。
7运行维护费用的对比
(1)运行能耗
对袋式除尘器:风机能耗大,清灰能耗小。
对电除尘器:风机能耗小,电场能耗大。
但从总体上讲,两种除尘器的电耗相当。对于电除尘器难以捕集的粉尘,或者说当电除尘器的电场数量超过4电场时,电除尘器的能耗要比袋式除尘器的高,也就是说此时的电除尘器运行费用要比袋式除尘器高。如果按照环保达标要求120mg/m3计算,电除尘器必须要采用4电场以上才能保证达标排放,因此其电耗也就一定比袋式除尘器高。
(2)维护费用
袋式除尘器的维护检修费用主要是滤袋更换费,由于袋式除尘器的排污费远低于电除尘器,因此采用袋式除尘器1.5~2年比电除尘器少缴的排污费就可抵偿更换一次滤袋的费用。
电除尘器的维护维修费用主要是对集尘极(阳极板)、阴极线和振打锤等的更换。此项费用较高,但更换间隔的年限较长,约6年。
(3)经济效益分析
在实际运行中,袋式除尘器的排放浓度约是电除尘器的10%,因此,电厂采用袋式除尘器实际交缴的排污费也为电除尘器的1/10左右。如果按照目前征收排污费的情况来看,采用袋式除尘器后每炉/每年少缴的排污费是相当可观的,可达百万元。另外,袋式除尘器还有约5%的脱硫效率,这也可以减少电厂二氧化硫的排污费。
8总结
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