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环保除尘方法在燃煤锅炉中的应用与研究

环保除尘方法在燃煤锅炉中的应用与研究

    目前,燃煤锅炉对大气环境的污染危害很大。锅炉排放的烟气中含有大量的SO2、NOX和粉尘颗粒等多种有害成份,直接对大气环境造成严重污染。粉尘大多数都在10μm以下,能够悬浮在大气中,严重影响空气环境质量。PM2.5以下的粉尘,是可吸入粉尘,对人们的身体健康可造成严重危害。因此,需要有效治理燃煤锅炉产生的粉尘,从而提高环境质量。我们目前常用的环保除尘设备有电除尘和陶瓷过滤除尘,这两种除尘设备的应用不会产生二次污染,对我国的工业发展起到非常重要的作用。
 
  1.环保除尘设备应用现状
 
  除尘器是在燃煤锅炉、冶金、化工以及环境保护等行业中广泛采用的一类气-固分离机械的总称。特别是在对高温气体中固态粒子的脱除、回收中起着关键的作用。通常,气体中大于10μm的固体颗粒比较容易分离和收集,但是在10-0.1μm的固体颗粒,特别是1μm以下的微尘粒比较难以去除,也对人体健康有害。目前,随着人们环保意识的逐渐提高和科学技术的不断发展,对高效除尘的需求也不断提高,开发新的高效除尘设备已成为当务之急。
 
  目前应用在燃煤锅炉除尘的主要方法有以下三种:
 
  1.1.高性能机械除尘器
 
  旋风除尘器是高性能机械除尘器的代表,分单级和多级旋风除尘器。它是利用离心力作用将尘粒从高温气流中分离捕集下来,及时去除。旋风除尘器运行成本相对较低,但对粒度低于5-10μm的烟尘颗粒无效,原因是对于尘粒上施加的惯性力很小。系统工况运行不稳定,不能处理粘性大的气体。若粒子载荷在低于0.01%-0.02%时,切线速度必须达到21-27m/s时,才能有效清除尘粒,这远远不能满足净化后的高温烟气烟尘浓度的规定要求。因此,一般旋风除尘器只能作为预除尘设备,使从气化炉出来的高温烟气含尘浓度降低到0.5%以下,再进行二次除尘。
 
  1.2.声波团聚除尘器
 
  声波团聚除尘器可布置于旋风除尘器前。这种除尘器的工作原理是采用声波团聚的形式,在空气发生器中产生800-900Hz的高频声波,声波的振幅可达到157dB。当尘粒通过声场时,引起尘粒共振,0.1-10μm的颗粒相互碰撞而凝聚在一起,从而增加旋风除尘器的除尘功效。该除尘器一般适用于去除高浓度微细粉尘。
 
  1.3.高性能电除尘器
 
  电除尘器的工作原理是利用高压电场产生的静电使烟气发生电离,气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离,因此也叫静电除尘器。静电除尘器与其他除尘设备相比,耗能少,除尘效率高,除尘效率在95%-99.6%之间,可捕集分离0.1μm以下的细微尘粒,适用于高温高压下的除尘。实践证明,处理的高温烟气量越大,使用静电除尘器的投资和运行费用越经济,能够满足环境保护的达标要求。
 
  2.环保除尘方法研究
 
  环保除尘的方法有很多,本文主要研究采用陶瓷过滤除尘和静电除尘两种。通过分析查阅资料,对两种除尘方法进行以下分析比较:
 
  2.1.陶瓷过滤除尘
 
  陶瓷过滤除尘器的除尘原理是通过陶瓷颗粒捕集物进行尘粒捕集分离。即当气流携带的粉尘接近捕集物时,会产生短程惯性碰撞和拦截,扩散后对粉尘起到拦截作用,能够将粉尘从气流中分离出来,达到捕集分离的目的。假设粉尘颗粒直径在1μm或以上,这些颗粒的惯性碰撞占有主导地位,对于小于1μm以下的颗粒,可以按照扩散的原理进行捕集的处理,能够达到较高水平的处理效果。
 
  陶瓷过滤除尘的重要组成部分是多孔陶瓷制成陶瓷过滤元件。多孔陶瓷是一种以刚玉砂、石英砂、矾土等耐火原料为骨料,配以结合剂等,经过处理以后,用1000℃以上高温进行烧结而制成的陶瓷过滤材料。目前研究广泛的陶瓷过滤器,内部结构中分布了很多的开口气孔,孔径均匀,孔隙率高,结构的过滤阻力小,渗透性好,耐高温,耐腐蚀性强,使用寿命长,产生二次污染较少,对烟尘的过滤效果好,提高了高温煤气的净化效果,是一种应用前景广阔的环保除尘方法。
 
  2.2.电除尘
 
  电除尘是将含有粉尘颗粒的气体,在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时,由于阴极发生电晕放电,气体被电离。此时,带负电的气体离子,在电场作用下,向阳极运动,在运动中与粉尘颗粒相碰撞,使尘粒荷以负电,荷电后的尘粒在电场力的作用下,也向阳极运动,到达阳极后,放出所带的电子,尘粒沉积于阳极板上,而得到净化后的气体排出防尘器外。
 
  电除尘器的除尘过程依次为气体电离――尘粒荷电――尘粒沉积――振打清灰。
 
  电除尘是一种高效的除尘方式,跟旋风除尘器、颗粒层除尘器等相比,它能够将电的作用力施加在烟气的尘粒上,把尘粒从烟气中分离出来。同时具有很多特点:如除尘效率高,阻力损失小,耗能小,可操作温度高,处理气体范围大,运行费用低等。由于静电除尘技术在环保除尘方面具有明显的***势,是目前普遍采用的一种高效可靠的除尘技术。
 
  随着工业生产的发展和人类生活水平的提高,煤、石油、天然气等燃料的需求量不断增大,排放的大量有害气体严重影响了人们的日常生活,制约着生态环境的建设。通过本文对环保除尘方法的研究分析,选择正确的除尘方法可以有效地减少废气污染,改善大气环境,从而减轻污染对人们身心健康带来的威胁,对环境保护起到了至关重要的作用,具有指导性意义。现在越来越多的吹灰器应用于锅炉生产中。
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