燃煤锅炉烟气除尘脱硫设施运行与管理

燃煤锅炉烟气除尘脱硫设施运行与管理环境污染治理设施运营培训安徽环科第一节我国的能源结构第二节燃煤产生的主要污染物一、烟尘二、二氧化硫三、氮氧化物四、硫酸雾和硫酸尘第一章燃煤及污染物定义：锅炉是一种能量转换设备。它是把燃料中的化学能通过燃烧（剧烈的氧化反应）转换为热能，加热给水，以获得需要的热水或蒸汽的设备。组成：锅炉包括：“锅”、“炉”和“附属设备、附件与仪表”。第一节锅炉简介锅炉设备中盛装水和蒸汽并承受压力的部分。作用是吸收“炉”放出的热量，把水加热到一定温度和压力（热水锅炉）或蒸发为蒸汽（蒸气锅炉）。锅筒、沸水管、过热器锅锅炉设备中燃料与空气发生化学反应产生高温火焰和烟气的部分。作用是最大限度地把燃料的热能释放出来，供“锅”吸收。炉膛、炉墙、烟道炉保证锅炉正常运行必不可少的装置。附属设备、附件与仪表第二章燃煤工业锅炉概述第一节锅炉简介锅炉的发展方向：增加蒸发量；提高工作压力和蒸汽温度；缩小体积、降低成本、减少占地面积；扩大燃料的适应性，较好地燃用劣质燃料，更好地消烟除尘；提高运行的经济性和安全可靠性。第二章燃煤工业锅炉概述第二章燃煤工业锅炉概述第二节锅炉的分类工业锅炉一般指单台锅炉出力在45.5MW（65t/h）及以下不用来发电的中小型锅炉。按用途分：电站锅炉、工业锅炉和生活锅炉。按燃料分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉和其他能源锅炉。按出厂型式分：快装、组装和散装锅炉。按输出介质分：热水锅炉、蒸汽锅炉、汽水两用锅炉。按水循环方式分：自然循环锅炉、强制循环锅炉、复合循环锅炉。按蒸发量分：小型锅炉（蒸发量小于20t/h）、中型锅炉（蒸发量为20～65t/h）、大型锅炉（蒸发量大于65t/h）。按蒸汽压力分：低压锅炉（出口蒸汽压力不超过2.45MPa）、中压锅炉（2.45～4.90MPa）、高压锅炉（7.84～10.78MPa）、超高压锅炉（11.76～14.7MPa）。按燃烧方式分：层状燃烧（火床燃烧）锅炉、悬浮燃烧（火室燃烧）锅炉、沸腾燃烧锅炉、汽化燃烧锅炉。表示锅炉在工作时的基本特性的参数：锅炉的出力、压力和温度。第二章燃煤工业锅炉概述第二节锅炉的分类锅炉出力：也叫锅炉容量。蒸汽锅炉出力用“蒸发量”表示，安全前提下，每小时所能产生的蒸汽热量，吨/时。热水锅炉出力用“供热量或热功率”表示，安全前提下，每小时输出热水的有效热量，为额定供热量，千卡/时。目前国家统一用热功率表示热水锅炉的处理，兆瓦（MW）。热水锅炉产生60×104kcal/h的额定供热量，其热功率近似为0.7MW，大体相当于蒸发量为1t/h的蒸汽锅炉。温度：标志物体冷热的程度，t（℃）第二章燃煤工业锅炉概述第二节锅炉的分类压力表压力：压力表指出来的压力值。锅炉承受的实际压力=表压力+当地大气压力。绝对压力=表压力+当地大气压力锅炉压力的产生：蒸汽锅炉压力的产生：水受热升温汽化为蒸汽，而炉筒容积有限，不能膨胀，使其受汽水膨胀的作用力，产生压力。热水锅炉压力的产生：介质是热水，一是来自循环水泵运转时产生的压力，二是来自采暖系统高位水箱的静压力。锅炉产品铭牌上标示的压力是这台锅炉的设计工作压力（表压力）。锅炉结构一般要求第二章燃煤工业锅炉概述第三节锅炉结构锅炉的结构是根据所要求的蒸发量（或供热量）、工作压力、蒸汽温度（出口水温）、燃料特性、燃烧方式等参数，并遵循一些有关规程、标准和法则。一台合格的锅炉，无论是哪种形式的，都必须满足安全、节能和环保这三方面的要求。第二章燃煤工业锅炉概述第三节锅炉结构立式横水管锅炉(p8)由锅壳、炉胆、封头、炉胆顶、横水管、冲天管等部件组成。其是立式锅炉最简单的一种。特点：结构简单，管理方便，但受热面积小，排烟温度高，热效率低（40～50%），钢材耗量高，已被淘汰。立式直管锅炉结构P8特点：上下管板均浸在水中，不易过热，传热效果好；水管组中有大直径的下降管，其余均为上升管，水循环可靠；烟气流程长，并对全部水管进行横向冲刷，热效率可高达60～70%；下管板的上部易积烟灰，所以在管区中间常装有吹灰器，运行时应经常吹灰；轻型烟墙不易封闭，水管损坏时不易更换；炉膛水冷程度大，炉温较低，不适合烧劣质煤。第二章燃煤工业锅炉概述第三节锅炉结构卧式锅壳锅炉(p9)工业锅炉中数量较多的一种锅炉。我国卧式锅壳锅炉蒸发量一般不超过4t/h（也有6t/h），工作压力不超过1.27MPa。特点：结构简单、操作容易、对水质要求不高等优点，而且水容量大、存汽空间大，汽压、水位较稳定，但是与立式锅炉相比占地面积大，对锅壳钢板要求较厚。目前国内大量生产和使用的卧式锅壳锅炉主要有：三回程锅炉卧式外燃水火管锅炉（也称卧式内燃快装锅炉）第二章燃煤工业锅炉概述第三节锅炉结构水管锅炉(p9)是工业锅炉中的一个大类，虽数量少，但其平均蒸发量比锅壳锅炉大，因此其总容量在工业锅炉中的比重要比其他锅炉大。常见水管锅炉双锅筒横置弯水管锅炉双锅筒纵置弯水管锅炉单锅筒纵置弯水管锅炉锅炉附属设备及系统包括运煤设备、给水设备、通风设备、除渣设备、除尘设备、水处理设备和其他附属设备等。第二章燃煤工业锅炉概述第三节锅炉结构自控系统供电系统水处理及补水系统燃料供给系统鼓风系统锅炉引风及烟气净化系统供热系统安全系统排渣系统排污系统一台正常运行锅炉是由多个相关系统的正常运行的综合结果，如图。第二章燃煤工业锅炉概述第四节锅炉烟气的基础知识气体温度气体的温度直接与气体的密度、体积和黏性等有关，并对设计除尘器起着决定性的作用。测定温度的设备：水银温度计、电阻温度计、热电偶温度计。锅炉烟气温度：锅炉烟道出口处烟气的温度；排烟温度：引风机出口处烟气的温度；露点温度：烟气中含有一定数量的水分和其他成分，当烟气温度下降至一定值时，一部分水蒸气冷凝成水滴形成结露现象。结露时的温度成为露点温度。酸露点温度：高温烟气除含水分外，常含有SO3，这就使得露点显著提高，有时可提高到100℃以上。因含有酸性气体而形成的露点称为酸露点。酸露点的出现，给脱硫和除尘带来困难，它不仅降低除尘效果，还会腐蚀结构材料，必须给予注意。第二章燃煤工业锅炉概述第四节锅炉烟气的基础知识气体的湿度表示气体中含有水蒸气的多少，即含湿程度，一般两种方法表示。绝对湿度单位质量或单位体积湿气体中所含水蒸气的质量。kg/kg，kg/m3。气体湿度相对湿度单位体积气体中所含水蒸气的密度与在同温同压下饱和状态时水蒸气的密度之比值。%当时气体中水蒸气的含量达到该温度下所能容纳的最大值时的气体状态，称为饱和状态。也等于实际水蒸气的压强和同温度下饱和水蒸气的压强的比值。第二章燃煤工业锅炉概述第四节锅炉烟气的基础知识燃煤锅炉的烟气及烟气量正常运行的锅炉由烟道排出的空气、烟尘及其他各种气体组成的混合气体称为烟气。锅炉烟气量：单位时间内由锅炉烟气道口排出的烟气量，m3/h；烟气排放量：单位时间内由烟囱排往大气的烟气量称为烟气排放量，m3/h；标准状态下烟气量：锅炉烟气在温度为273K，压力为101325Pa时的烟气量，简称“标态”烟气量，Nm3/h；漏风量：由排烟管道，除尘器、脱硫装置等不密封处漏入排烟系统的空气量，m3/h；在工程中漏风量越少越好；漏风率：漏风量占锅炉烟气量的比例，%；过量空气系数：燃料燃烧时对实际空气消耗量与理论空气需要量之比值，“α”表示%100锅炉烟气量漏风量漏风率222222O2121)COORO(1005CO.0O792121COORO还可简化为：当锅炉燃烧状况良好，：值，按下式计算、、下，根据实测的当锅炉不完全燃烧情况第二章燃煤工业锅炉概述第四节锅炉烟气的基础知识初始烟尘（SO2）浓度和排放烟尘（SO2）浓度初始烟尘浓度：进入除尘器或脱硫装置前烟气中烟尘（SO2）浓度。烟尘（SO2）排放浓度：经除尘器或脱硫装置后，排出的烟尘（SO2）浓度。锅炉燃烧中产生烟尘的颗粒分布（分散度），受不同燃烧方式的影响有较大差异。(p12)由于煤中全硫含量相差很大（0.1～10%），因此烟气中SO2原始排放浓度也不同。第二章燃煤工业锅炉概述第五节锅炉型号根据JB/T1626《工业锅炉产品型号编制方法》，我国国产工业锅炉型号由三部分组成。(p12)1分三段：分别表示锅炉型号（拼音字母），燃烧方式（拼音字母），蒸发量（数字，t/h,MW,m2）快装水管锅炉：K代替锅筒数量代号；快纵横锅筒式锅炉用KZ；快强制循环式锅炉用KQ。2表示工质参数，对工业蒸汽锅炉，分额定蒸汽压力和额定蒸汽温度两段，中间斜线相隔，MPa和℃。蒸汽温度为饱和：无斜线和第二段。热水锅炉：由额定压力、出水温度、进水温度，斜线相隔。3表示燃料种类及设计次序，共两段。第一段表示燃料种类（拼音字母）；第二段表示设计次序（数字），原形设计无第二段。××—××/×××—×设计次序燃料种类过热蒸汽温度额定蒸汽压力蒸发量燃烧方式锅炉型式代号第二章燃煤工业锅炉概述第五节锅炉型号工业蒸汽锅炉的型号表示形式第二章燃煤工业锅炉概述第五节锅炉型号××—×××××/××—设计次序燃料种类额定出水温度额定工作压力额定供热量燃烧方式锅炉型式代号/额定进水温度热水锅炉锅炉型号表示形式第四章机械除尘器特点结构简单，造价低，能处理大流量高浓度的含颗粒（固体或液体）气体，但净化效率不太高。旋风除尘器又称旋风分离器，利用旋转的气体流的离心力使粒子从气体中分离出来的设备。是消除粉尘的一种重要设备。优点：设备结构简单，没有活动部件，设备紧凑，造价低，维修方便，占地面积小，能耐高温（达400℃以上），能承受一定的压力，适用范围广。应用：化工、冶金、电力、煤炭、建材、粮食加工等行业及燃煤锅炉。常用作一级除尘，即当粉尘浓度太高，不能直接应用静电除尘器、袋滤器和湿式除尘器时，旋风除尘器是高效和廉价的预除尘装置，它能有效地去除10μm以上的尘粒，除尘效率为80～90%。缺点：捕集细微粉尘（5μm以下）的效率低，且其效率随气体流量和粉尘含量的变化而变化。第四章机械除尘器第一节旋风除尘器组成：筒体、锥体、进气管、排气管、卸灰管等。第四章机械除尘器第一节旋风除尘器气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁上涡旋——气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出工作过程及气流与尘粒的运动第四章机械除尘器第一节旋风除尘器第四章机械除尘器第一节旋风除尘器涡流由于流体具有黏性，所以也产生我们不需要的涡流，主要有：外层旋流中的局部涡流：由于除尘器壁面的不光滑（如土气、焊缝等）可产生与主流方向垂直的涡流。虽强度小，但会使壁面附近或已被分离到壁面的粒子重新甩到内层旋流，甚至使较大的尘粒被带出排气管，降低除尘效率。底部夹带涡流：外层旋流在锥体底部向上返转时，也可产生局部涡流将粉尘重新卷起。因为锥体直接连接到灰斗，所以这个局部涡流会使粉尘卷起很多，特别是细粉尘，影响除尘效率。离心分离理论转圈理论、筛分理论、边界层分离理论、传质理论、湍流扩散理论。第四章机械除尘器第一节旋风除尘器旋风除尘器的分类旋风除尘器按入口方式按净化效率按气流状态按清灰方式按结构形式切线入口蜗壳式入口轴流入口普通型高效型直流式平流式回流式干式清灰湿式清灰切线入口蜗壳式入口轴流入口第四章机械除尘器第一节旋风除尘器旋风除尘器的性能性能包括：分割粒径、除尘效率、阻力损失、漏风率等。分割粒径•粒径越大，效率越高，当粒径达到某一值时其除尘效率可达100%，此时的尘粒粒径称为全分离粒径dc100或临界粒径；•除尘效率为50%时相应的尘粒粒径为半分离粒径dc50或分割粒径。分割粒径越小，表明除尘器的分离性能越好。第四章机械除尘器第一节旋风除尘器旋风除尘器的性能旋风除尘器的除尘效率%100121