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电晕脱硝除尘//点击了解详情

电晕脱硝除尘装置

结构型式

电晕脱硝除尘装置主要有两种结构形式,一种是使用耐腐蚀导电材料(可以为导电性能优良的的非金属材料或具有耐腐蚀特性的金属材料)做集尘极,另一种是用通过喷水或溢流水形成导电水膜,利用不导电的非金属材料做集尘极。

电晕脱硝除尘装置还可根据烟气流向分为横流式(卧式)和竖流式(立式),横流式多为板式结构,气体流向为水平方向进出,结构类似干式电除尘器;竖流式多为管式结构,气体流向为垂直方向进出。一般来讲,同等通气截面积情况下竖流式电晕除尘器效率为横流式的2倍。

沉集在极板上的粉尘可以通过水将其冲洗下来。湿式清灰可以避免已捕集粉尘的再飞扬,达到很高的除尘效率。因无振打装置,运行也较可靠。采用喷水或溢流水等方式使集尘极表面形成导电膜的装置存在着腐蚀、污泥和污水的处理问题,仅在气体含尘浓度较低、要求除尘效率较高时才采用;使用耐腐蚀导电材料做集尘极的湿式电除尘装置不需要长期喷水或溢流水,只根据系统运行状况定期进行冲洗,仅消耗极少量的水,该部分水可回收循环利用,收尘系统基本无二次污染。装置除了具有除尘效果外,还具有脱硫和脱硝的效果。

脱硫、脱硝工作原理

在电晕放电条件下,二氧化硫的脱除效率通常在90%以上,而且消耗的能量只能占总耗能的很小一部分。由于烟气中的二氧化硫经脱硫塔脱硫后,烟气中的含量已经很低,尽管经过该装置时二氧化硫的脱出效率很高,但意义不是很大。但炉内烟气脱硝受多方面因素的影响,尽管氮氧化物脱除过程消耗了大部分的能量,但脱除效率一般都低于二氧化硫的脱除效率,且波动较大,不稳定。因此,电晕放电条件下脱出氮氧化物的过程比脱出二氧化硫要重要的多。经大量的科学模拟试验,烟气(N2,O2,HO2,CO2,NO)中大约有与39种化学物种相关的287种化学反应。这些物种包括电子正负离子、原子、分子、自由基以及激发态原子和分子。大量研究表明,在电晕放电过程中,氮氧化物脱硝只与自由基化学反应有关,因此可以忽略很多与离子相关的化学反应,使得理论分析变得简单得多。

电晕放电烟气脱硝过程大致分为3步走:

1)放电阶段:产生初始自由基和激发态的自由基

2)后放电阶段,激发态自由基消灭形成长寿命的自由基

3)自由基与污染物反应阶段,放电阶段时间为几纳秒,消灭激发态自由基需要几十纳秒,然而自由基与污染物反应时间数量级为微秒或者更长。

电子轰击气体分子,使得其共价键断裂产生自由基,并把某些分解的原子激发到不稳定的激发态。 e+O2→O(3P);e+O2→O(3P)+O(1D);e+N2→N+N+e;一氧化氮可以在场强为10-12KV/cm的脉冲电晕放电中被氧化成二氧化氮,在相同的能量等级下,正极性电晕可产生小范围

电晕;而正极性放电的有效电晕空间是负极性电晕的10倍左右。

烟气中的SO2、NO被活性粒子和自由基氧化成高价氧化物SO3、NO2,与烟气中HO2相遇后生成H2SO4和HNO3,在与烟气中剩余的NH3生成(NH4)2SO4和NH4NO3的气溶胶,与粉尘颗粒粘连一起被吸附至极板上,即脱硫,又可以脱硝,一举多得。烟气中NH3量的控制可通过前端脱硫塔内氨逃逸捕捉装置的喷水量来控制,详见工艺流程图。

NO脱硝效率是单位脉冲能量的函数,在相同放电电压条件下,正极性脉冲电晕NO脱除效率比负极性脉冲电晕大一个数量级,因为正电晕产生更大的放电电流和等离子体区域,但是两者的能量效率相同,即输入相同的能量,氮氧化物脱硝量是相同的。

除尘工作原理

电晕脱硝除尘装置的基本原理和干式静电除尘器的原理基本相同,都要经过荷电、收集和清灰三个阶段。干式和湿式烟气环境不同,直流高压电使阴极线附近空间气体电离,粉尘颗粒荷电后在电场力作用下移动并沉积在集尘阳极表面,干式电除尘器(ESP)硬振打清除粉尘,湿式装置用集尘阳极表面水膜或冲洗清除粉尘。装置是用电除尘的方法分离气体中的气溶胶和悬浮尘粒,主要包括以下四个复杂而又相互有关的物理过程:

(1)气体的电离。

(2)气溶胶、悬浮尘粒的凝并与荷电。

(3)荷电尘粒与气溶胶向电极移动。

(4)水膜使极板清灰。

电晕脱硝除尘装置系统组成

1、阳极管组(模块)

  阳极管束组由内切圆正六边形阳极管采用阻燃玻璃钢,整体性好,强度高、阳极管的同心度、平行度高。

2、阴极系统

  阴极系统包括阴极电晕线及阴极线配套整体阴极线固定框架、连接螺栓;

  阴极线为高效芒刺极线,提高比电流和电场强度,有效性及耐腐蚀性可很好的满足新型湿式除尘装置使用要求。

  3、绝缘子室及高压进线箱

  装置供电区在塔体的顶部,配独立绝缘子箱。绝缘箱采用大口径的瓷套管与特殊的密封材料绝缘箱顶盖和筒体采用硅酸铝纤维内保温,使箱体绝缘性更可靠、更省电。

4、冲洗水系统

  阳极管上部设间断喷淋装置,使用工艺水池的清水,对阳极管及除雾器进行冲洗。根据实际运行工况,确定几天或每24小时冲洗的次数和每次冲洗的时间长短。冲洗水及冲洗物直接进入底部排水沟排入室外循环水池中。

  5、电加热系统

由于装置为正压运行,为防止绝缘子结露和污染。绝缘箱内设电加热器,保证绝缘子绝缘性的可靠。绝缘子箱内部设加热装置及温度自动控制装置,加热均匀,温度检测准确,能有效地防止雾气进入绝缘箱,并防止水分结露,有一定的检修空间。

6、仪表和控制部分

  仪表部分主要包括铂热电阻检测元件和阳极管进出差压变送原件。其中,铂热电阻为铠装铂热PT100, 0~200℃,防腐耐磨型;差压变送器为远传0-2kP,防腐耐磨型。控制部分主要是高频电源和PLC控制柜,系统具有自动连锁保护、参数设置等功能,采用全自动控制模式。

特点及优点

装置具有脱硝除尘效率高、压力损失小、操作简单、能耗小、无运动部件、无二次扬尘、维护费用低、生产停工期短、可工作于烟气露点温度以下、由于结构紧凑而可与其它烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点。

脱硝除尘采用液体冲刷集尘极表面来进行清灰,可有效收集微细颗粒物(PM2.5粉尘、SO3酸雾、NO2、气溶胶)、重金属(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有机污染物(多环芳烃、二噁英)等。使用装置后含湿烟气中的烟尘排放可达5mg/m3以下,NOx排放可达35mg/m3以下。其中收尘性能与粉尘特性无关,适用于含湿烟气的处理,尤其适用在电厂、钢厂湿法脱硫之后含尘烟气的处理上。

在国家环保标准日益高要求的情况下,虽然设备投资一次费用较高,但与其它烟气脱硝和除尘设备配套使用时,综合锅炉系统长期运行、投资技术经济性和运行成本还是可行的。

工艺流程图

彭城视窗

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