NID脱硫后配套电除尘器的技术分析
1、基本情况概述
由于干法脱硫大多采用脱硫剂循环使用的方式,通常无法避免脱硫后电除尘器进口负荷增大的问题,粉尘质量浓度高达700~1 000g/m3。同时,为了提高脱硫效率,必须最大限度地降低脱硫反应器内的温度并增加湿度,这将引起电除尘器进口烟气温度和湿度的变化。
NID干法脱硫工艺在国外有许多商用业绩,其配置的均为布袋除尘器。巨化集团公司热电厂8号炉工程是国内、外第1个在NID干法脱硫工艺后配用电除尘器的实例。通过对NID干法脱硫后的电除尘器技术分析,解除拟采用NID干法脱硫技术用户的顾虑。
2、NID后电除尘器的技术分析
2.1 电晕封闭现象
在电除尘器放电极附近,存在着大量的正离子,正离子和尘粒碰撞后,使尘粒荷正电。这时荷正电的尘粒就吸附在放电极上,同时大量荷负电的粒子吸附在收尘极上,其荷电粒子的质量比为0.010~0.016,即烟气中只有1.0%~1.6%的荷正电粒子吸附在放电极上,但2者的荷电总量却基本相等。由于放电极表面电荷的中和时间比收尘极要长得多,这使得尘粒更为牢固吸附在放电极上。当烟尘浓度增加时,这种现象发生得更快、更严重,如不能有效清除,就会出现“阴极肥大现象”;尘粒厚厚地包围放电极,使电晕现象大大减弱,甚至完全消失;电场电流快速降低,甚至等于零,这就是电晕封闭现象。
据资料介绍,电晕封闭主要发生在燃油锅炉,尤其是燃用劣质油锅炉后的电除尘器中,这时粉尘平均粒径<1μm,粒子的总表面积相当大。此外,在燃用高硅铝含量的煤时,电除尘器也发生过电晕封闭现象。
NID后的电除尘器,虽然进口粉尘质量浓度高达1 000g/m3,但没有出现电晕封闭现象。这主要是由于电除尘器中尘粒荷电分为电场荷电和扩散荷电2种。粒径>0.5μm的粒子以电场荷电为主,且荷电量取决于尘粒的总表面积。对于NID后的电除尘器,再循环灰在增湿器内加水搅拌后,平均粒径高达100μm,与锅炉飞灰粒子相比,虽然粉尘浓度大大增加,但其总表面积增加不多。所以,一般不可能发生电晕封闭现象。在巨化厂8号炉NID后电除尘器中,二次电流为600~800mA,板电流密度为0.368~0.490mA/m2。此结果表明不存在电晕封闭现象。
2.2 比电阻和除尘效率
电除尘器比电阻由表面比电阻和体积比电阻组成,其中表面比电阻与烟气中SO3含量有关。一般认为:经NID干法脱硫后,SO3含量基本上为零,粉尘的比电阻会因此大大提高,产生反电晕现象,给电除尘器运行带来困难。实际上,在巨化热电厂8号炉NID后的电除尘器中,并不存在反电晕现象,运行工况反而对提高除尘效率有利。
其主要原因可能为:
①大多数粉尘的电阻—温度曲线呈倒抛物线形状。抛物线的顶点所对应的温度值一般为160~180℃。NID后电除尘器进口温度在70℃左右,其粉尘的比电阻远离最高点。因此在运行过程中,不存在因比电阻过高而产生的反电晕现象;
②NID干法脱硫后电除尘器进口粉尘的粒径比进入常规电除尘器粉尘的粒径粗,而且,烟气的绝对湿度也比较大,这有利于提高除尘效率。如果以巨化厂8号炉NID后经过机械预除尘,直接进入电除尘器的粉尘质量浓度为500g/m3,其出口粉尘质量浓度为200g/m3计算,除尘效率达到99.96%。如果以进口为700g/m3,出口为200mg/m3计,除尘效率达到99.97%。
2.3 结露和粉尘粘结
加强电除尘器的保温,尤其是灰斗和绝缘子室的保温措施,使得NID后电除尘器进口温度在70℃左右,就不存在电除尘器内部结露问题。由于NID后电除尘器内粉尘含水量为1%~2%,粉尘的流动性很好,仍可以采用正压浓相气力输送技术进行脱硫灰的远距离输送。另外,通过调整合理的振打制度,在极板和极线上不存在粘结问题。合理的保温措施是防止结露和粉尘粘结的关键。
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