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湿法电除尘方案

发布时间:2021-01-09 23:56 作者:赌钱游戏

  湿法电除尘方案_天文/地理_自然科学_专业资料。 湿法电除尘(雾)WESP 技术培训 培训目标 一、了解除尘器的定义和类别 二、掌握电除尘器工作原理 三、熟悉电除尘器基本结构 四、掌握湿法电除尘器的基本结构和主要部件 五、掌握电除尘器术语 六、

  湿法电除尘(雾)WESP 技术培训 培训目标 一、了解除尘器的定义和类别 二、掌握电除尘器工作原理 三、熟悉电除尘器基本结构 四、掌握湿法电除尘器的基本结构和主要部件 五、掌握电除尘器术语 六、图纸 一、除尘器的定义和类别 中国已成为世界上大气污染最严重的国家之一 阴霾天气 大气过度污染 ?电厂、石化等等工业大气污染 … … ?汽车等交通工具污染… … ?建筑等扬尘污染… … ?… … 全球污染最高的在北非和中国的华北、华东、 华中全部,群众对灰霾天气习以为常 要命的空气! 复合微细颗粒物 分级除尘技术研 发,刻不容缓 人类需要洁净的空气... 国务院、省政府 明确提出PM2.5 粉尘治理目标 ?截止2012年底,我国尘肺病累计发病60余万例, 死亡人数超过14万例,病死率为24%… … ?我国呼吸系统疾病、尘肺病、冠心病等人数目增 长速度居世界之首… … ?浙江省PM2.5粉尘的治理目标是到2015 年,PM2.5浓度降至60微克/立方米,到 2020年,PM2.5浓度降至50微克/立方米… 1.除尘器的定义 ? 任意形状与任何密度的固体粉尘或液滴,大小在 10-3 ~103μm之间,与气体介质一起所组成的气 态分散体系称为气溶胶(俗称含尘气体)。 ? 把气溶胶中固相粉尘或液相雾滴从气体介质中分 离出来的过程称为除尘过程(亦称为分离捕集过 程)。 ? 将气溶胶中的粒子从气体介质中分离出来并加以 捕集的装置统称为除尘器。 2.除尘器的分类 类别 作用原理 机械式 惯性力 湿式 水流冲洗 过滤式 电除尘 过滤介质捕集 静电力 设备 重力沉降室 旋风除尘器 水膜除尘器 喷淋式、文丘里式、 斜棒栅等 布袋除尘器 颗粒层除尘器 静电除尘器(干、湿) 8 9 3.除尘器的性能指标 (1)处理气体的流量 (2)除尘器的压力损失 (3)除尘效率 技术性能指标 (4)设备基建投资与运行管理费用 (5)使用寿命 (6)占地面积或占用空间体积 经济性能指标 10 4.粉尘的性质 (1)粉尘的形状 :粒子的外形 (2)粉尘的粒径:颗粒在某方向与同质有相同特性的球体的直径 (3)粉尘的分散度:粉尘粒径的分布 (4)粉尘的密度: 真密度——不考虑颗粒间空隙的实有密度。 堆积密度——自然堆积时单位体积的质量。 (5)粉尘的安息角 (堆积角/休止角):自漏斗连续落到平板上 自然形成的圆椎体母线)粉尘的磨损性:粒子冲击器壁或与壁面摩擦产生的磨损。 (7)粉尘的黏附性:粉尘之间存在黏附力(分子力、毛细黏附 力、库仑力)而形成团聚的性质。 (8)粉尘的荷电性质:由于摩擦和电场的作用而荷电的能力。 (9)粉尘的比电阻:每平方厘米面积上厚度为1cm的粉尘层, 沿厚度方向测得的电阻值,[Ω ·cm] (10)粉尘的成分:粉尘的化学成分。 (11)粉尘的浸润性:粉被水浸润的现象(用浸润速度表示, 亲水性粉尘/疏水性粉尘) (12)粉尘的爆炸性:遇明火、高温、摩擦可能发生爆炸的特 性。 (13)粉尘的放射性:原生放射性和次生放射性 5.我国燃煤电厂除尘技术的发展与应用 ? 1995年之前——湿式除尘器为主 ? 1995年至今——电除尘器为主 ? 2000年之后布袋除尘器的应用受到重视 14 二、电除尘器工作原理 1 悬浮 粒子 荷电 2 带电粒子 在电场内 迁移和捕 集 3 清除 捕集物 集尘板(+) 含尘气体 清洁气体 电晕线(一) 单区电除尘器 粒子荷 电和放电在 同一个电场中进行 荷电段 集尘段 电晕线 集尘板(-) 高压板(+) 双区电除尘器 1.电晕放电 金属管 集尘极 放电金属线 电晕极 含负离子区 三 步 电晕放电 曲 粉尘荷电 电晕区 粉尘运动 ? 1.1 电晕放电机理 ? 金属丝放出的电子迅速向 正极移动,与气体分子撞 击使之离子化 ? 气体分子离子化的过程又 产生大量电子-雪崩过程 ? 远离金属丝,电场强度降 低,气体离子化过程结束 ,电子被气体分子捕获 ? 气体离子化区域-电晕区 ? 自由电子和气体负离子是 粒子荷电的电荷来源 22 23 ? 1.2 起始电晕电压---开始产生电晕电流所施加的电压 –管式电除尘器内任一点的电场强度 E(r) ? V r ln( b / a) r----距电晕线中心的距离 a---电晕线半径 b---管式电除尘器的半径 V---施加于电晕线与集电极之间的电压 –起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因 素有关,起始电晕所需要电场强度(皮克经验公式) Ec ? 3 ?106 m(? ? 0.03 ? / a) ? ?一空气的相对密度 ? m-导线光滑修正系数,无因次,0.5m1.0 ? 对于清洁的光滑圆线 –在r=a时 (电晕电极表面上),起始电晕电压 : ? ? Vc ? 3 ?106 am???? T0 P TP0 ? 0.03 T0 P TP0a ???? ln b a ?=T0P/TP0 P0、T0为标况下的大气压(1atm)和温度(298K); T、P为运行状况的温度和空气压力; 可见,起始电晕电压可以通过调整电极的几何尺寸来实现。 电晕线越细,起始电晕所需要的电压越小。 ? 板式电除尘器: Vc ? aEc ln d a ? ? 式中d ? 4b ? 当b c ? 0.6时 ; ? ? d ? c ?b ?e 2c 当b c ? 2时 ? 式中:c——两个电晕极之间的半径,m; ? a——电晕极半径,m; ? b——电晕极到集尘极的距离。 ? 正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线 ?电晕区范围逐渐扩大致使 极间空气全部电离--电场 击穿;相应的电压--击穿 电压 ?在相同电压下通常负电晕 电极产生较高的电晕电流, 且击穿电压也高得多 ?工业气体净化倾向于采用 稳定性强,操作电压和电 流高的负电晕极; ?空气调节系统采用正电晕 极,好处在于其产生臭氧 和氮氧化物的量低 ? 1.3 影响电晕特性的因素 –电极的形状、电极间距 离 –气体组成、压力、温度 –不同气体对电子的亲合 力、迁移率不同 –气体温度和压力的不同 影响电子平均自由程和 加速电子及能产生碰撞 电离所需要的电压 –气流中要捕集的粉尘的 浓度、粒度、比电阻以 及在电晕极和集尘极上 的沉积 –电压的波形 2.粒子荷电 ? 两种机理 –电场荷电或碰撞荷电--离子在静电力作用下做定向运 动,与粒子碰撞而使粒子荷电 –扩散荷电--离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程; 依赖于离子的热能,而不是依赖于电场 ? 粒子的主要荷电过程取决于粒径 –对于dР ﹥0.5?m的微粒,以电场荷电为主 –对于dР ﹤0.15?m的微粒,以扩散荷电为主 –对于粒径介于0.15~0.5 ?m之间的粒子,则需要同时 考虑这两种过程。 2.1 电场荷电 粒子荷电 电荷累积 粒子场强增加 没有气体分子能够到达粒子表面,电荷饱和 ? 粒子获得的饱和电荷 q ? 3?? 0 E0d 2 p ( ? ? ? ) 2 ?0 -线 一电场强度,V/m ? 一粒子相对介电常数 (2) 影响电场荷电的因素 ?粒径dp和介电常数ε ?电场强度E0和离子密度N0 ? 一般粒子的荷电时间仅为0.1s,相当于气流在除尘器内 流动10~20cm所需要的时间,一般可以认为粒子进入除尘 器后立刻达到了饱和电荷 2.2 扩散荷电 ? 与电场电荷过程相反,不存在扩散荷电的最大极限值( 根据分子运动理论,不存在离子动能上限) ? 荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间 ? 扩散荷电理论方程 n ? 2π? 0kTd p e2 ln(1 ? e2 udp N0t 8? 0kT ) k一玻尔兹曼常数,1.38×10-23J/K T一气体温度,K N0-离子密度,个/m3 e-电子电量,e=1.6×10-6C u一气体离子的平均热运动速度,m/s 2.3 电场荷电和扩散荷电的综合作用 ? 处于中间范围 (0.15~0.5μ m)的粒子,需同时考虑电场 荷电和扩散荷电 根据Robinson的研究,简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相 加,可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量,与实验值基 本一致 2.4 异常荷电现象 ? 反电晕:沉积在集尘极表面的高比阻粒子导致在低电压下 发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,通常当比电阻 高于2×1010欧姆厘米时,较容易发生火花放电或反电晕 ,破坏了正常电晕过程。 ? 电晕闭塞 当含尘量大于某一数值时,电晕现象消失,尘 粒在电场中得不到电荷,电晕电流几乎减小到零,失去除 尘作用,即电晕闭塞。 3.粉尘沉积 ? 在电晕区内,气体正离子向电晕极运动的路程极短,因此 它们只能与极少数的尘粒相遇并使之荷正电,而沉降在电 晕极上;在负离子区内,大量荷负电的粉尘颗粒在电场力 的驱动下向集尘极运动,到达极板失去电荷后便沉降在集 尘极上。 4.粉尘的清除 ? 电晕极的清灰一般采用机械振动的方式。集尘极清灰方法 有在干式和湿式除尘器中是不同的。 ? 在干式除尘器中,沉积在集尘极上的粉尘是由机械撞击或 电极振动产生的振动力清除的。 ? 在湿式除尘器中,则采用水冲洗的形式清除。 三、电除尘器的基本结构 1.管式电除尘器和板式电除尘器 1.1单管电除尘器示意图 1.2多管电除尘器示意图 1.3板式电除尘器示意图 2.立式和卧式电除尘器 立式电除尘器示意图 卧式电除尘器示意图 3.单区和双区电除尘器 板式单区电除尘器示意图 板式双区电除尘器示意图 44 4.干式和湿式电除尘器 干式电除尘器示意图 湿式电除尘器示意图 四、湿法电除尘器的基本结构和部件 1.湿法电除尘器的基本结构 第一台除尘器是WESP,由trell 1907年提出; 第一台干式除尘器是由Detroit Edison1922年首先应用; ? WESP最初是用来收集SO3酸雾; ? 目前已经在欧美和日本已经获得推广应用; ? 从1970年后WESP广泛用于大气污染物综合治理; 为什么要采用湿法除尘器? WESP位于脱硫终端处理设备: ? 湿法去除PM2.5、SO3和重金属效率高; ? 浊度能够降低至5%; ? 没有振打等机械部件,内部维护少; ? 不存在破袋、二次污染等环境问题。 ? 可以减少酸性气体对除尘器的腐蚀; ? 不用收集大颗粒; ? 烟气温度低,不需考虑烟气结露问题; ? 体积小,可以模块化设计; 极板水膜 收尘极板 放 电 ? 水雾与粉尘凝聚 极 ? 粉尘与水雾荷电; ? 荷电后粉尘收集到极板; ? 水膜冲洗极板 烟气温度(℃) 烟气湿度(%) 电场密度(mA/m2) 电阻率 烟气流速(m/s) 停留时间(s) 二次飞扬 材质 湿法电除尘器 (WESP) ~55 100 明显高于DESP 不影响 1.5~3 1~5 无 特殊钢材/塑料等 干法电除尘器 (DESP) 120~450 10 受燃煤含硫量和粉尘性 质影响波动较大 重要因素 1.5 10 严重 碳钢 不受比电阻影响 无二次扬尘 极板无粉尘堆积 无振打运动部件 烟气温度低、气体 流速高,设备体积小 脱除SO3酸雾,减少烟囱腐蚀 有效捕集PM2.5 高效可靠 多污染物同时去除 模块化设计、安装简单 ? 湿法脱硫—WESP一体设计 ? 立式WESP ? 独立WESP设计 ? 卧式WESP 2.湿法电除尘器的主要部件 ? 电晕电极 电 除 ? 集尘电极 尘 器 本 ? 气流分布装置 体 ? 灰斗(集液槽) 电 ? 高压供电装置 气 系 ? 低压自动控制系统 统 清 ? 喷淋设备 灰 与 ? 喷淋循环泵 水 循 环 ? 碱罐与计量泵 设 备 ? 循环水池 ? 绝缘子加热恒温自动控制系统 ? 2.1电晕电极 ? 对电晕电极的基本 要求: ①起晕电压低; ②放电强度高,电晕 电流大; ③机械强度高,耐腐 蚀; ④能保证准确的极间 距; ⑤易清灰。 a.圆形线 b.星形线 c.锯齿线 d.芒刺线 –电晕线固定方式 ? 重锤悬吊式 ? 管框绷线 集尘极 ? 对集尘电极的要求 是: ①有利于粉尘在板 面上沉积,二次扬 尘小; ②易于清灰,形状 简单; ③易于制造并有足 够的刚度和强度。 ? 集尘极型式: 管式 板式 a)圆管式 (b)蜂窝式 (c)郁金花状 58 (a)小C板 (b)波纹板 (c)CW形板 (d)ZT形板 (e)棒帏形板 (f)Z形板 (g)480C形板 (h)735C形板 59 2.3 电除尘器高压供电装置 (1)电除尘器高压供电装置的作用 向电除尘器施加高压电流和电压,提供烟气粉尘荷电电 荷和收集粉尘的电场力。 高压供电装置是组成电除尘器的关键设备之一。 1)升压变压器 ? 将工频380V或220V交流 电压升到除尘器所需的高 电压,通常为50~60kV。 ? 极板间距加大,要求的电 压也相应增高,现已有电 除尘器的电压提高到了80 ~200KV以上。 静电除尘器升压变压器 2)整流器 ? 整流器的作用是将高压交流电变为直流电。 ? 目前多采用半导体硅整流器。 ? 高频开关电源SIR输出功率比可控硅工频相控整流电源 T/R要高出56%,从而减少了粉尘排放浓度,提高了除 尘效率。 2.4 电除尘器高压供电装置 ? 烟气的温度、湿度、烟气量、 烟气成份及含尘浓度等工况条 件是经常变化的,这些变化直 接影响到电压、电流的稳定性 。因而要求供电装置随着烟气 工况的改变而自动调整电压的 高低(称之为自动调压),使 工作电压始终在接近于击穿电 压下工作,从而保证除尘器的 高效稳定运行。 ? 目前采用的自动调压的方式有 :火花频率控制,火花积分值 控制,平均电压控制,定电流 控制等。 静电除尘器控制装置 五、电除尘器术语 (1)台:有独立壳体的除尘器为一台 (2)室:在电除尘器内部由外壳(或隔墙)所围成的一个气 流的流通空间称为室。单室、双室电除尘器。 (3)电场:沿气流流动方向将各室分为若干区,每一区有完 整的收尘极和电晕极,并配以相应的一组高压电源装置,每 个独立区称为收尘电场。卧式电除尘器一般设有两个、三个 或四个电场。 (4)电场高度(m):一般将收尘极板的高度减去上下两端 夹持端板称为电场高度。 (5)电场通道数:电场中两排极板之间的空间称为通道,电 场中的极板总排数减一称为电场通道数。 (6)电场宽度(m):一般将一个电场最外侧两个收尘板中 心平面之间的距离,称作电场宽度。 (7)电场截面(m2):一般将电场高度与电场宽度的乘积 称为电场截面。是表示电除尘器规格大小的主要参数之一。 (8)电场长度(m):在一个电场中,沿气流方向一排收尘 极板的长度(即每排极板第一块极板的前端到最后一块极板 末端的距离)称作单电场长度。沿气流方向各个单电场长度 之和,称作电除尘器的总电场长度,简称电场长度。 (9)处理烟气量( m3/s ):即被净化的烟气量。 (10)电场风速(m/s):烟气在收尘电场中的平均流动速 度,称为电场风速。 (11)停留时间(s):烟气流经电场长度所需要的时间称 为停留时间。 (12)收尘极板面积(m2):指收尘极板的有效投影面积。每一 排收尘极板的收尘面积为电场长度与电场高度乘积的2倍。每一 个电场的收尘面积为一排极板的收尘面积与电场通道数的乘积。 一个室的收尘面积为单电场收尘面积与该室电场数的乘积。一 台电除尘器的收尘面积为单室收尘面积与室数的乘积。 (13)比收尘面积(m2·s/m3):单位流量的烟气所分配到的收 尘面积称为比收尘面积。它等于收尘极板面积(m2)与烟气流量 (m3/s)之比。 (14)驱进速度(cm/s):荷电悬浮尘粒在电场力作用下向收 尘极板表面运动的速度称为尘粒的驱进速度。它与电场强度、 空间电荷密度、粒子性质等多种因素有关,因此不同粒子的驱 进速度悬殊很大。 (15)除尘效率(%):含尘烟气流经除尘器时,被捕集的粉 尘量与原有粉尘量之比称为除尘效率。除尘效率是除尘器运行 的主要指标。 (16)一次电压(V):输入到整流变压器初级的交流电 压。 (17)一次电流(A):输入到整流变压器初级的交流电 流。 (18)二次电压(kV):整流变压器输出的直流电压。 (19)二次电流(mA):整流变压器输出的直流电流。 (20)电晕放电:在相互对置着的电晕极(放电极)和收 尘电极之间,通过高压直流电建立起极不均匀的电场,在 电晕线(或芒刺尖端)附近的场强最大。当外加电压升到 某一临界值(即电场达到了气体击穿的强度)时,在电晕 极附近很小范围内会出现蓝白色辉光并伴有咝咝的响声, 这种现象称为电晕放电。外加电压越高,电晕放电越强烈。 (21)电晕电流:发生电晕放电时,在电极间流过的电流 叫电晕电流。 (22)火花放电:在产生电晕放电之后,当极间的电压继 续升高到某一值时,两极间产生一个接一个的、瞬时的、 通过整个间隙的火花闪络和劈啪声,闪络是沿着各个弯曲 的、或多或少成枝状的窄路贯通两极,这种现象称为火花 放电。 (23)电弧放电:在火花放电之后,若再提高外加电压, 就会使气体间隙强烈击穿,出现持续的放电,爆发出强光 和强烈的暴烈声并伴有高温。这种强光会贯穿电晕极与收 尘极间的整个间隙。它的特点是电流密度很大,而电压降 很小。这种现象就是电弧放电。 (24)电晕功率:是输入到电除尘器的有效功率,它等于 两极间的平均电压和平均电晕电流的乘积。 (25)伏安特性:电除尘器运行过程中,电晕电流与施加 电压之间的函数关系称为伏安特性。 (26)空载伏安特性:电除尘器未通入烟气时电场中仅为 空气介质时的伏安特性称为空载伏安特性。 (27)负载伏安特性:电除尘器在运行情况下,电场为烟 气介质时的伏安特性称为负载伏安特性。 (28)气流分布:是反映电除尘器内部气流均匀程度的一 个指标。它一般是通过测定电除尘器入口截面上的气流速 度分布来确定的。 (29)阻力:电除尘器入口和出口烟道内部烟气的平均全 压之差,称为电除尘器的阻力。一般电除尘器的阻力约为 100~300 Pa; (30)含尘浓度:每单位体积(标准状态体积或实际工况 状态体积)干烟气所含有的粉尘量,单位为g/Nm3、 mg/Nm3或g/m3、mg/m3。 (31)漏风率:电除尘器本体漏入或泄出壳体的气体 流量与进口烟气流量之比,用百分比表示。 (32) 电晕的机理: (33)起始电晕电压:起始电晕电压是指开始发生电 晕放电的电压。 (34)荷电尘粒的运动和捕集:粉尘荷电后,在电场 的作用下,带着不同极性电荷的尘粒分别向极性相反 的电极运动,沉积并被捕集。 (35)电晕封闭:电除尘器中电晕外区不仅有气体负离子 形成的空间电荷,还有许多荷电的粉尘粒子,当电除尘器 处理含尘浓度高、粉尘粒度细的烟气时,电晕外区的空间 电荷主要是负粒子,它的迁移速度比离子小得多,使得电 晕极附近的场强削弱得很厉害,当烟气中的含尘浓度高到 一定程度时,能使电晕电流大大降低,甚至会趋于零。此 种现象称为“电晕封闭”。 (36)反电晕:高比电阻粉尘到达阳极形成粉尘层时,所 带电荷不易释放,于是在阳极粉尘层面上形成一个残余的 负离子层,随着阳极表面积灰厚度增加,因残余电荷分布 的不均匀性,就会使阳极局部的粉尘层电流密度与电阻的 乘积超过粉尘层的绝缘强度而局部击穿,发生局部电离, 此种局部电离称为“反电晕”。 六、图纸 人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。


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