袋式除尘技术的概述
1.1大幅度削减烟尘和粉尘排放
在产生粉尘或烟尘的各个行业中,凡采用袋式除尘技术的除尘系统,其固体颗粒物排放浓度均远远低于采用其他除尘技术。目前国内袋式除尘器的排放浓度普遍稳定在30~50mg/Nm3以下,净化燃煤锅炉烟气的袋式除尘系统大部分排放浓度为20~30mg/Nm3,净化高炉煤气和水煤气的袋式除尘系统则为5~10mg/Nm3,用于垃圾焚烧发电厂的袋式除尘器更实现了排放浓度2.3~4.1mg/Nm3的业绩。
袋式除尘器可以大幅度降低烟尘和粉尘的排放量。以火电厂行业为例,目前每年排放烟尘380万吨,若全国50%的燃煤锅炉采用袋式除尘器,则火电行业每年可减少排放烟尘120万吨以上。袋式除尘器这种高效的除尘特可支持更加严格的环保标准。我国近年来相继修订了一些行业的排放标准,颗粒物排放限值为50mg/Nm3,与以往相比虽已严格得多,但与国际水平相比,仍显落后。我国垃圾焚烧烟气中含有多种有害物质,特别是二恶英类剧毒物质,但颗粒物排放限值却为80mg/Nm3,既不适应环境保护的要求,也与我国袋式除尘技术能够达到的水平相距甚远,因此该项标准亟待重新修订。随着国民经济的发展,各项排放标准的更加严格化是大势所趋。实际上,我国袋式除尘技术已经完全能够支持更为严格的标准。排放限值的进一步降低,将对固体颗粒物减排起到巨大的作用。以水泥行业为例,目前每生产1吨产品约排放烟尘和粉尘0.8~1kg,年排放量约为1200万吨,若将固体颗粒物排放限值降20~30mg/Nm3,则烟尘和粉尘排放量每年可削减650~800万吨。需要指出的是,袋式除尘器实现更严格的颗粒物排放标准并不需要提高造价和运行费用,只要严格按照有关标准和规范设计、制造、安装和运行,都能获得好的效果。
1.2实现对微细粒子的控制
微细粒子(PM10、PM2.5)是危害和污染大气环境的主要因素之一,将微细粒子的控制纳入标准只是时间问题。目前电除尘器捕集微细粒子的效率很低,对小于10μm的尘粒,其捕集率只有60%左右。而袋式除尘器对粒径小于1μm的粒子,其捕集效率却可达到98%~99%。因而可以说,目前只有袋式除尘技术能够有效控制微细粒子。
1.3高效去除有害气体
袋式除尘器能够高效去除有害气体。如电解铝含氟烟气的净化是依靠袋式除尘系统实现的。沥青烟气的有效净化方法是以粉尘吸咐并以袋式除尘器分离。试验结果表明,在半干法脱硫中,采用袋式除尘器可比电除尘器提高脱硫效率约10个百分点。滤袋表面的粉尘层含有未反应的脱硫剂,相当于一个“固定床”的作用,可显著延长脱硫反应的时间。在垃圾焚烧烟气净化中,袋式除尘器的“固定床”特对垃圾焚烧烟气净化具有重要的价值。垃圾焚烧烟气中的二恶英的净化方法之一是以活炭吸附再以袋式除尘器去除。目前国外一种去除二恶英的新技术,就是在袋式除尘器的滤料上加催化剂,促使二恶英分解。
1.4在多种复杂条件下实现减排
袋式除尘器对各种烟尘和粉尘都有很好的捕集效果,不受粉尘成分及比电阻等特的影响。袋式除尘器对入口含尘浓度不敏感,在含尘浓度很高或很低的条件下,都能实现很低的粉尘排放。以往袋式除尘器的应用受到诸多不利因素的制约,近年来袋式除尘技术的发展使此情况有了很大改观。
(1)烟气高温。在≤280℃下已普通应用;在300℃~500℃范围内也可应用,国外已有用于更高温度的实例。
(3)高含尘浓度。可直接处理含尘浓度为1400g/Nm3的气体,并达标排放;还可直接处理含尘浓度为3万g/Nm3的气体(例如仓式泵输粉),并达标排放。
(4)高腐蚀。例如垃圾焚烧发电厂的烟气净化,烟气中含HCl、HF等腐蚀气体。
(5)烟气含易燃、易爆粉尘或气体。例如高炉煤气、炭黑生产烟气、煤粉磨机尾气、煤调湿尾气等。
(6)除尘系统具有高负压或高正压。一些大型煤磨收尘系统的负压为1.4万~1.6万Pa;大型高炉煤气袋滤净化系统的正压可达到0.3MPa;而某些水煤气袋滤净化系统的正压更高达0.6~4.0MPa。
1.5新能源开发和节能工程的重要设备
在一些新能源开发和节能工程中,袋式除尘器提供了有力的支撑,如新能源开发项目“煤制油”工艺中的煤粉收集,袋式除尘器就是必备的设备。高炉煤气余压发电具有重大的节能效益。采用袋式除尘器净化高炉煤气,比湿式净化可增加发电量30%~40%,并且每吨铁节约用水200kg,煤气的热值大幅度提高。而与电除尘净化相比,净煤气的含尘量更低、净化效果更稳定。
袋式除尘系统设计
总热效率=(供热量+供电量×3600千焦/千瓦时)/(燃料总消耗量×燃料单位
低位热值)×100%
热电比=供热量/(供电量×3600千焦/千瓦时)×100%
大气污染物的过量空气系数折算值
实测的火电厂烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放浓度,必须执行GB/T16157规定,燃
煤电厂按过量空气系数折算值α=1.4进行折算;燃油、燃气电厂按过量空气系数折算值
α=1.2进行折算。大气污染物折算公式:
C=C’×(α’÷α)
式中:
C—折算后的火电厂锅炉烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放浓度,mg/m3;
C’—实测的火电厂锅炉烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放浓度,mg/m3;
α’—实测的过量空气系数;
α—规定的过量空气折算系数。
焚烧炉渣经灼热减少的质量占原焚烧炉渣质量的百分数,其计算方法如下:
P=(A-B)/A×100%
式中:P--热灼减率,100%;
A--干燥后的原始焚烧炉渣在室温下的质量,g;
B--焚烧炉渣经600±25℃3h灼热,然后冷却室温后的质量,g
热灼减率
指焚烧残渣经灼热减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数。其计算方法如
下:
P=(A-B)/A×100%
式中:P-热灼减率,%;
A-干燥后原始焚烧残渣在室温下的质量,g;
B-焚烧残渣经600℃(土25℃)3h灼热后冷却室温的质量,g
燃烧效率(CE)
指烟道排出气体中二氧化碳浓度与二氧化碳和一氧化碳浓度之和的百分比。
用以下公式表示:
CE=CO2/(CO2+CO)×100%
式中:〔CO2〕和〔CO〕-分别为燃烧后排气中CO2和CO的浓度。
焚毁去除率(DRE)
指某有机物质经焚烧后所减少的百分比。用以下公式表示:
DRE=(Wi-WO)/Wi×100%
式中:Wi-被焚烧物中某有机物质的重量;
Wo-烟道排放气和焚烧残余物中与Wi相应的有机物质的重量之和。
1、炉内喷钙尾部增湿法烟气脱硫法
吸收机理:在锅炉内部直接喷入加有催化剂、氢氧化钾、脂肪酸调质后的石灰石细粉,与煤炭一起燃烧,灰分与烟气一起排出,经过吸收塔喷淋水雾,是粉尘沉积的脱硫方法。
适用的吸收剂:钙法
关键技术:加入氢氧化钾,加速反映,加入脂肪酸,防止硫酸钙高温分解。
2、喷雾干燥烟气脱硫法
吸收机理:主要用石灰石作为吸收剂,通过将石灰加水成为液,去除不溶与水的残渣,液与高压压缩空气混合,成为雾状喷入吸收塔内,与烟气混合反应脱硫,再经过高效除尘器(一般用静电除尘器)除尘后排入烟囱。
适用吸收剂:钙法
关键技术:高压的空气压缩机,较大的吸收塔,静电除尘器配合使用。相似技术:还有荷电干式吸收剂喷射脱硫技术、循环半干流化床技术,一个是用电晕、一个是用加热的方法加快二氧化硫与氢氧化钙的反应速度。
3、回流式循环流化床烟气脱硫法
吸收机理:要先把石灰石加水消化,成为氢氧化钙作为吸收剂,使反应速度加快,与高压压缩空气混合,成为雾状喷入吸收塔内,吸收剂与烟气的混合气体经过高效除尘器(一般用静电除尘器)反复收集吸收剂,打回吸收塔,多次循环,延长吸收剂与烟气的接触时间,以达到高效的脱硫目的,再经过高效除尘器(一般用静电除尘器)除尘后排入烟囱。
适用的吸收剂:钙法
关键技术:大功率多次静电除尘器,石灰石要预先消化。
4、脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫法
吸收塔机理:烟气经过气体调节系统均匀进入反应装置中,由供氨系统向反应装置中均匀注入液氨,经过反应装置中的反应,达到吸收二氧化硫的目的,在前面所列的工艺流程图中把吸附剂的准备装置,改成了氨水储存、供氨装置,在反应装置中加上了脉冲电晕放电等离子体发生装置,来代替昂贵的电子加速器来进行催化反应过程。
适用的吸收剂:氨法
关键技术:脉冲电晕放电等离子体(PPCP)发生装置代替了电子加速器。
5、电子束氨式烟气脱硫法
吸收塔机理:烟气经过气体调节系统均匀进入反应装置中,由供氨系统向反应装置中均匀注入液氨,经过反应装置中的反应,达到吸收二氧化硫的目的,在前面所列的工艺流程图中把吸附剂的准备装置,改成了氨水储存、供氨装置,在反应装置中加上了电子加速器,用加速的电子束催化反应过程。
适用的吸收剂:氨法
关键技术:昂贵的电子加速器的催化。
脱硫除尘技术介绍
另一、喷雾脱硫湿式除尘技术
主要技术指标:
除尘效率>95%脱硫效率>80%
特点:
采用干、湿法等综合技术措施和二次脱硫、除尘工艺,实现了装置的脱硫
除尘一体化。
不排废水,无二次污染。
工艺简单,易操作维护。
适用于1~35t/h的各类燃煤锅炉。
脱硫除尘效率高。
二、碱液或石灰液喷雾干燥吸收式脱硫除尘技术
主要技术指标:
除尘效率>95%脱硫效率>80%
特点:
通过雾化器的变速马达控制雾滴尺寸,保证了系统的可靠。
独特的进气扩散系统,使烟气与雾化石灰浆能有效混合。
石灰储存和灰浆制备系统合理紧凑,简化了现场设备。
采用多个雾化器组,系统维护过程中,可不间断运行。
三、电除尘器
特点
除尘效率高,特别是对于微细尘粒(0.1~1μm)效率高达99.9%。
不仅能捕集分离固体尘粒,而且能分离液体雾滴,适用范围广。
处理烟气量大,且可处理350℃以下的高温含尘气体。
阻力损失小,约100~200Pa,运行费用低。
四、旋风除尘技术
主要技术指标:
除尘效率>90%烟尘排放浓度<200mg/Nm3
特点
结构简单,维护管理方便。
适用于中小型燃煤锅炉烟气的净化。
五、布袋除尘技术
主要技术指标:
除尘效率>95%烟尘排放浓度<100mg/Nm3
适用范围
适用高温炉窑烟气的净化,如工业锅炉、冲天炉、烘干窑、水泥回转窑、冶炼窑等。
六、布袋除尘技术
主要技术指标:
除尘效率>90%脱硫效率>80%
特点
金属织维栅设计新颖、结构合理、工作可靠。
适用于中小型燃煤锅炉、工业炉窑的烟尘治理
锅炉除尘器的几种分类
锅炉除尘器可以根据不同的原理和结构分类,常见的几种分类如下:
机械式除尘器:机械式除尘器是将颗粒物通过惯、重力等作用分离出来的一种除尘器,包括惯除尘器、重力除尘器等。
过滤式除尘器:过滤式除尘器是利用过滤材料对颗粒物进行拦截和捕集的一种除尘器,包括布袋除尘器、电除尘器等。
湿式除尘器:湿式除尘器是采用水膜冲洗或喷淋清洗的方式将颗粒物收集下来的一种除尘器,例如湿式电除尘器、湿式旋风除尘器等。
烟气脱硫器:烟气脱硫器是在除尘的基础上再加入脱硫功能的一种设备,可以去除烟气中的二氧化硫等有害物质。
多级除尘器:多级除尘器是将不同类型的除尘器组合使用,逐级进行除尘,从而提高除尘效率的一种除尘方式。
其他类型:根据不同的细分领域和工艺要求,还有许多其他类型的锅炉除尘器,如旋风除尘器、静电除尘器、光催化除尘器等。
以上是锅炉除尘器常见的几种分类方式,不同类型的除尘器适用于不同的工况和需求,需要具体根据实际情况进行选择和使用。