排烟温度与锅炉效率的关系.doc

循环流化床锅炉排烟温度升高的分析排烟温度与锅炉效率的关系1锅炉排烟温度高的原因分析及控制措施41排烟温度与锅炉效率的关系47锅炉排烟温度高的分析88循环流化床锅炉排烟温度升高的分析摘 要： 从分析循环流化床锅炉排烟温度入手，结合循环流化床锅炉的结构特点，分析了常规情况循环流化床锅炉燃烧运行中有关排烟温度升高的处理措施。关键词：循环流化床 排烟温度通过对循环流化床锅炉排烟温度高的分析，主要有受热面积灰、漏风、入炉风量过大、分离器效率下降、暖风器传热介质泄漏、给水温度升高、受热面布置不合理、空气预热器入口风温高等原因，针对以上原因进行分析，采取相应的对策，必要根据设备具体情况，全面分析造成锅炉排烟温度升高的各种因素，制定出有效的防范措施，已达到保护设备，降低排烟温度，减少排烟损失，提高锅炉效率的目的。根据理论指导与现场经验相结合的基础上，分析造成排烟温度升高的原因主要有：一.尾部受热面积灰分析：受热面积灰是指布置在尾部烟道的过热器、省煤器、空气预热器等换热设备积灰。受热面积灰将是受热面传热系数降低，锅炉吸热量降低，烟气放热量减少，空气预热器入口烟温升高，从而导致排烟温度升高。对策：运行中加强吹灰，缩短吹灰间隔，保证吹灰蒸汽压力。蒸汽吹灰每天一次，检修人员加强吹灰的维护与检修，确保吹灰器的正常投入。必要时可增设一套脉冲除灰设备，利用燃气爆破产生的脉冲振动除灰，每周一次。结合蒸汽吹灰，保证受热面的彻底清洁。二.漏风分析：循环流化床锅炉炉膛部分为正压区域，不存在向炉膛内漏风。炉膛出口至高温旋风分离器再至空预器皆为负压区。这一区域的漏风是排烟温度升高的主要原因之一，是运行管理，检修质量及设备结构有关的问题。循环流化床锅炉漏风主要指分离器出的漏风，烟道抱墙处的漏风，顶棚出漏风，检修孔和人孔门出漏风。对策：加强日常设备巡检，保证各门孔关闭。运行中针对烟道裂缝可用保温棉堵漏。较大裂缝可用外焊密封盒内填充保温棉或填充保温浇注料加以堵漏，大小修加强负压区的查漏堵漏工作。三.入炉风量过大分析：进入炉膛的风量与燃料混合后产生大量高温烟气，如果烟气量过大，烟气所含热量远远大于受热面所需吸收热量，剩余热量就被引凤机直接带走导致排烟温度升高。入炉风量越大排烟温度越高。对策：一次风保证硫化但不要太大，二次风调整氧量在2-3%左右，保证床温不超温。调整炉膛出口温度来控制排烟温度。四.高温旋风分离器效率下降分析：循环流化床锅炉大多采用高温旋风分离器扑捉返料，分离器受设计、风速、颗粒粒度影响分离效果，大量飞灰进入烟道，烟气含热量远超受热面所需热量，导致排烟温度升高。对策：大小修中对分离器检查检修，烧变形部位及时改正。防磨材料脱落部位重新浇注，并严格烘炉，避免运行时因产生应力而脱落。点火升压和停炉冷却要严格按照规程规定缓慢进行，避免骤冷骤热是锅炉产生应力而变形。运行时根据工况变化及时调整一次风速，以免影响分离效率。五.暖风器传热介质的泄漏分析：暖风器是密闭两相传热空气预热器，传热介质的泄漏，预热器不能正常传递热量，导致排烟温度升高。对策：锅炉检修时检查热管有无腐蚀，传热介质有无泄漏，及时更换破损热管，保证空气预热器正常工作。六给水温度升高分析：给水温度高，省煤器内水温与烟气温度差值变小，省煤器吸热量减小，空预器吸热后仍有部分热量被引凤带走，导致排烟温度升高。对策：降低给水温度，降低加热器的进气量，可降低排烟温度，提高汽轮机效率。七.受热面布置不合理分析：受热面布置不合理或受热面严重积灰、堵灰而改变受热面布置形态，形成烟气走廊。两侧烟气流速低，中间流速高，高速烟气未完全放热就被引凤带走，导致排烟温度升高。对策：受热面布置不合理，重新论证加以改造。吹灰器无法吹及的边角部位，造成受热面严重积灰、堵灰停炉后人工清理。八.空气预热器入口风温高分析：为防止排烟温度低于酸露点，布置暖风器提高风温，空预器入口风温高，吸收烟气的热量减小，导致排烟温度提高。对策：根据环境温度投停暖风器或调整暖风器出口风温，降低空预器入口风温，从而降低排烟温度。参考文献：循环流化床锅炉设备原理及运行 排烟温度与锅炉效率的关系1目 录第一章 绪 论11.1 研究背景11.2降低排烟温度的意义1第二章 排烟温度对经济性和除尘效率的影响22.1 锅炉热平衡22.2 各因素对排烟温度的影响62.3排烟温度对电除尘效率的影响82.4结论18第三章 12.5MW机组锅炉效率及锅炉尾部受热面的改造方案193.1 锅炉尾部受热面存在主要问题说明193.2 锅炉尾部受热面存在的问题分析203.2.1 管式预热器203.2.2 回转式预热器213.3 某电厂尾部烟道改造方案213.3.1 方案I单极布置、空气预热器采用螺旋管与回转式预热器相结合213.3.2 方案双螺旋布置、在螺旋槽管预热器后加装低温级翅片管省煤223.3.3 方案在低温级省煤器后加装烟气给水加热器(高效机组)23第四章 改造方案经济性分析及环保效益分析294.1 各改造方案改造前后锅炉主要参数的比较分析294.2 改造后经济效益分析304.3 改造方案整机经济效益分析314.4 各改造方案的环保效益分析34第五章 结论43致 谢38参考文献39 海量资料 超值下载第一章 绪 论1.1 研究背景随着工业的发展，人类赖以生存的环境在过去的200年里受到了前所未有的破坏。火力发电厂燃煤锅炉完全燃烧产生的烟气由二氧化碳、二氧化硫、水和氮气所组成，其中，二氧化碳、二氧化硫严重影响着生态环境。大量的二氧化碳排入大气，使得地球大气层中的二氧化碳增加。因为二氧化碳能阻挡地面上物体发出的红外线射向外层空间，同时几乎不吸收来自太阳的短波辐射，从而产生“温室效应”，造成地球表面温度升高。另外，燃烧生成的小量的氮氧化物虽然不是主要的燃烧产物，但由于二氧化氮也是形成温室效应的气体，并会破坏臭氧层，因此，近年来也成为人们关注的问题。由于温室效应造成的气候变化已经给全球和我国的自然生态系统和社会经济系统带来了许多负面影响。1997年12月，联合国气候变迁框架公约缔约方第五次大会在日本东京作出决议，提出到2008年、最迟到2012年，全世界的温室气体排放量要比1990年的排放量减少5.2%。作为一个发展中国家，对我过没有规定温室气体排放减排的义务,但从总量上讲,中国是温室气体排放量仅次于美国的第二大排放国家，且温室气体排放量增长势头强劲。根据国家研究报告的估计，我国排放量为560Mt，占人类活动引起的二氧化碳排放量的10%，居世界第二位。据估计，到2010年，我国的二氧化碳排放量将达1300Mt左右，为1993年排放量的2.3倍。在2010-2020年期间的我国将可能成为世界第一的排放大国，届时，我国面临的减排二氧化碳的外部压力将不断增加。中国是一个能源资源以煤炭为主的国家，2000年底中国发电装机容量达319.321GW, 其中火电装机容量占74.4%,火电机组中煤电机组约占95%;2000年,全国发电总耗煤量约6亿吨,约占煤炭产量的60%。随着煤炭转为电力水平的不断提高,电力工业的二氧化碳排放比重也将近一步提高。因此，从长远观点看，电力行业必须未雨绸缪把减排压力做为可持续发展的战略问题加以认真研究。我国还是酸雨和二氧化硫危害严重的国家，治理酸雨危害、控制二氧化硫污染是保障我国国民经济持续发展的需要。形成酸雨的主要原因是燃煤向大气中排放大量的硫氧化物和酸氧化物等酸性气体。我国酸雨引起的材料腐蚀、森林毁坏、环境恶化等造成的经济损失每年达数百亿元，已经成为制约我国国民经济持续健康发展的重要原因之一。控制燃煤烟气污染已经成为保障国民经济持续健康发展的必行措施，受到国家和各级政府的高度重视。与此同时，尽管随着科技的发展及电力事业的进步，电站锅炉经济性得到很大的提高，但国内外许多电站锅炉依然存在排烟温度偏高、排烟损失偏大、严重影响锅炉经济性的普遍性问题。如何有效的提高电站锅炉的经济性，节约燃料同时缓解国家在烟尘、污染气体排放方面的压力，对电力事业和国家经济的发展是具有非常现实的意义的。本文在这样一个背景下提出将电站锅炉排烟温度进行深度冷却，以达到提高锅炉经济效率，减少烟尘和污染气体排放量的目的。1.2 降低排烟温度的意义众所周知,对电站锅炉而言,排烟热损失是锅炉各项损失中最大的一项,一般约为5%-12%,占锅炉热损失的60%-70%，影响排烟损失重要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加15，排烟损失增加0.6%-1.0%，若以燃用热值为20000kj/kg煤的410t/h高压锅炉为例，则每年多消耗近万吨动力用煤。我国许多电站锅炉的排烟温度实际运行值都高于设计值的20-50，大幅度降低排烟温度将极大的提高锅炉的经济性。燃煤电厂锅炉排烟温度深度冷却技术不但能节能降耗，同时还能够大幅度减少烟尘、废气污染物的排放，改善全球的生态环境。通常认为，降低排烟温度，烟气运动运动粘度随之降低，粉尘脱离烟气向集尘极驱动的流动阻力将减少，对提高除尘效率是有利的。研究排烟温度与电除尘器除尘效率的关系对火电厂如何在现有的条件下有效的提高电厂除尘效率，降低烟尘排放量同样意义重大。此外，排烟温度的下降将使得煤耗量减少，污染气体的排放量也随之减少。若能大幅度降低排演温度污染气体排放量的减少将是相当可观的。 第二章 排烟温度对经济性和除尘效率的影响众所周知,锅炉效率与其各项损失密切相关。锅炉的损失由排烟损失、机械不完全燃烧损失、灰渣物理损失、化学不完全燃烧损失、散热损失组成，而在这五项损失中，排烟损失是对锅炉影响最大的一项，约为5%-12%。所以降低排烟损失对提高锅炉效率及全厂的发电经济性有着非常重要的意义。2.1锅炉热平衡锅炉热平衡是指在稳定运行状态下，锅炉输入热量与输出热量及各项损失之间的热量平衡。热平衡是以1kg固体或固体或液体燃料或0，0.1Mpa的1立方米气体燃料为基础进行计算的。通过热平衡可知锅炉的有效利用热量和各项热损失，从而计算锅炉效率和燃料消耗量。一般的热平衡方程式为 kj/kg (2-1)式中 -锅炉输入热量；-锅炉有效利用的热量；-排烟热损失；-机械不完全燃烧损失；-固体不完全燃烧热损失；-锅炉散热损失；-其他热损失；将上述方程式用方程右侧各项热量占输入热量的比值百分数来表示，则为 (2-2)其中排烟热损失：这是锅炉排烟物理显热造成的热损失，等于排烟焓与炉空气焓之差，即 (2-3)式中 -排烟焓，kj/kg -进入锅炉的冷空气焓，按冷空气温度计算，; -排烟处的过量空气系数，。按选取的排烟温度和查焓温表地到。锅炉运行时按测得的烟气成分计算得出。实测得到。损失是锅炉热损失中最主要的一项对大中型锅炉均为48%。影响的主要因素是排烟温度和烟气容积，通常升高1020可使约增加1%，故要经常吹灰和减少漏风。同时 ： = (2-4)其中 -煤种系数； -送风温度;锅炉效率，即为锅炉的有效利用热与锅炉送入热量之比 (2-5)以上称为正平衡法。在锅炉设计和热效率实验是常用反平衡法，即求出各项热损失后用下式求得 (2-6)指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量。而空气预热器吸热后又回到炉膛，这部分热量属锅炉内部热量循环，不应计入，锅炉有效利用热为 (2-7)式 中 B-燃料消耗量； 、-过热蒸汽量、自用蒸汽量，kg/s; 、-排污量和再热蒸汽量，kg/s; 、-过热蒸汽焓、自用蒸汽焓，kj/kg; 、-饱和水焓和给水焓，kj/kg; 、-再热器出口和进口蒸汽焓，kj/kg;符号表示具有一次以上再热时，应将各次再热器的吸热量叠加。对于有分离器的直流锅炉，锅炉排污量为分离器的排污量。当排污量小于蒸发量的2%时，排污水的热耗可忽略不计。如将计算式子写成 = (2-8)式中：Q为工质（水、蒸汽）的总有效利用热。B为燃料消耗量； 扣除造成的影响，实际参加燃烧的燃料量为 ，kg/s (2-9)称为计算实际燃料量，在锅炉热力计算中均以它进行计算。另外，以上五项损失可分为两类，、表示燃料燃烧放出的热量中以各种形式逸离锅炉而造成的损失；和则表示进入锅炉的燃料因没有燃烧放出热量而造成的损失，反映着燃烧的完全程度，通常用燃烧效率来表示： (2-10)其余各项损失：1. 固体不完全燃烧损失这是燃料中未燃烧或未燃尽碳造成的热损失，这些碳残留灰渣中，也称为机械未完全燃烧损失或未燃碳损失。针对不同燃烧方式，燃料燃烧生成不同形式的灰渣，固体不完全燃烧损失的计算公式为：（1）对于火床炉 （2-11） （2-12）（2）对于硫化床锅炉 （2-13） （2-14）（3）对于煤粉炉 （2-15） （2-16）上列诸式中的分别是炉渣、漏煤、烟道灰、飞灰、逸流灰、冷灰或冷灰斗灰渣中的灰量占入炉燃料总灰分的质量份额。分别为炉渣、漏煤、烟道灰、飞灰、逸流灰、冷灰或冷灰斗灰渣中可燃物含量的百分数。327000为每千克纯碳的发热量。式（2）、（3）、（4）称为灰的平衡方程式，即锅炉燃料中的总灰分等于排出锅炉的各种灰渣的总和。在锅炉热效率实验中就是用灰平衡测定出各种灰渣的质量分额和其中可燃物含量，然后用上式计算出。2. 可燃气体不完全燃烧热损失这是由于CO、等可燃未燃烧放热就随烟气离开锅炉而造成的热损失，也称化学不完全燃烧损失。 (2-17)式中 CO、干烟气中一氧化碳、氢气、甲烷的容积百分数，可从烟气分析测得； -干烟气中三原子气体容积百分数；正常燃烧时值很小，媒粉炉0；燃油和燃气炉0.5；火床炉（0.51.0）。 3. 散热损失这是由于锅炉本体及其范围内各种管道，附件的温度高于环境温度而散失的热量。 （2-18） （2-19）式中 、D额定蒸发量和实际蒸发量，kg/s; -额定蒸发量时的散热损失，%;4. 其它热损失锅炉的其他热损失主要是灰渣物理显热损失。另外，在大容量的锅炉中，由于某些部件要用水和空气冷却，而水和空气所吸收的热量又不能送回锅炉系统中应用时，就造成了冷却热损失。故。对于固态排渣媒粉炉，只有当燃料中的灰分满足时才需计算。灰渣物理显热损失用下式计算： （2-20）式中 -1kg灰渣在为时的焓，kj/kg;-排灰渣量占锅炉燃料总灰分的分额； 据试验结果，排烟温度越低则排烟热损失越小，相应的锅炉效率会得到提高。国内外专家学者对排烟温度偏高的原因作了大量的研究，发现煤种的组成成分、炉膛出口过量空气系数的高低、制粉系统漏风、炉膛漏风、空气预热器漏风、磨煤机的出力、运行中受热面结渣积灰以及受热面结构设计的不合理性等是造成锅炉排烟温度偏高的主要原因。2.2 各因素对排烟温度的影响(1)水份对排烟温度的影响煤中的水份变成水蒸气，增加了烟气量；水份高提高了烟气的酸露点，易产生低温腐蚀。为防止减轻对低温受热面的腐蚀，最有效的方法就是提高空气预热器的受热面的壁温，而要提高壁温就要提高排烟温度和入口空气温度。实际中提高壁温最常用的方法就是提高空气入口温度。一般采用暖风器或热风在循环。安顺电厂采用的是加装暖风器，利用汽轮机的抽气来加热冷风，以用来提高进风温度，但进风温度提高会使排烟温度也提高，因而排烟热损失将增大，而试锅炉经济性下降。一般估计，煤中的水份每增加5，由于损失而使锅炉效率下降0.5。(2)灰分对排烟温度的影响煤中的灰分是有害成分，灰分的含量增加煤中的可燃成分便会相对减少，降低了发热量。当煤燃烧时，煤中的矿物质就转化为灰分，并会熔融，它要吸收热量，并由排渣带走大量的物理显热；灰分多，使理论燃烧温度降低，而且煤粒表面往往形成灰分外壳防碍煤中可燃质和氧气接触，使煤不易燃尽，增加机械不完全燃烧热损失；灰分多还会使炉膛温度下降，燃烧不稳定，也增加了不完全燃烧热损失；灰分多，灰粒随烟气流过受热面时，如果烟速高会磨损受热面；如果烟速低会形成受热面积灰，降低传热效果，并使排烟温度升高增加排烟热损失，降低锅炉效率；灰分多，也会产生炉内结渣，同时会腐蚀金属；灰分多，还是造成环境污染的根源，燃煤灰分的增减，对过热气温也有影响。一般经验数据是，灰分每变化10，过热气温就相应的变化5。灰分增加，使受热面的沾污和磨损越严重，炉内结渣会影响水循环，造成炉膛出口温度升高，而尾部受热面的沾污则会使排烟温度显著升高，同时灰分高的煤发热量低。在相同负荷情况下消耗的燃料量增加，造成烟气量和流速升高，导致排烟温度和排烟量都会升高，从而降低锅炉效率。(3) 挥发分对排烟温度的影响 煤的挥发分由各种碳氢化合物、CO、等可燃气体，和等不可燃气体以及少量的氧气所组成。煤的挥发分含量与煤的地质年代有密切的联系。地质年代越短，即煤的碳化程度越浅，挥发分含量越高。这是因为煤中所含的各种气体它们本身就有挥发性，地质年代越短，它受大自然干馏蒸发的越少，所以含量便越大。而且不同地质年代的煤开始析出挥发分的温度也是不同的，地质年代越短的煤不但挥发分含量大，而且在较低温度（一般小于200）便迅速析出。而地质年代长的煤，挥发分含量少，开始析出挥发分的温度也较高。挥发分燃烧时放出的热量的多少，也取决于挥发分的含量及组成成分。不同燃料的挥发分的发热量差别很大。低的只有17000kj/kg,高的可达71000kg/kg。挥发分的发热量还与挥发分的含氧量有关，因而也与煤的地质年代有关。含氧量少的无烟煤，其挥发分的发热量很高。而含氧量多的褐煤，其挥发分的发热量则较低。所以挥发分时煤的的重要成分特性，它可以作为煤分类的主要依据。同时挥发分对煤的着火燃烧有很的影响。挥发分越多的煤，越容易着火，燃烧也易于完全。这是因为:挥发分时气体可燃物，其着火温度较低，着火容易；挥发分多，相对来说，煤中的难燃的固体碳含量便少，使煤易于完全燃烧；大量的挥发分析出，着火燃烧后可以放出大量的热量，造成炉内高温，有助于固定碳的迅速着火和燃烧，因而挥发分多的煤也易于燃烧完全；挥发分使从煤的内部析出的，析出后使煤具有孔隙性，挥发分越多，煤的孔隙越多，从而使煤和空气的接触面增大，即增大了反应表面积，使反应速度加快，也使煤易于燃烧完全。挥发份减少时，煤粉着火推迟，燃烧的时间也会增加，造成炉膛出口温度增加，导致排烟温度升高，降低锅炉效率。(4) 给水温度对排烟热损失的影响给水温度的变化对排烟热损失也有影响。给水温度变化时，为适应加热给水热量的变化，燃料量也将改变。当给水温度下降时，加热给水所需要的热量增加，燃料量必然要加大，使炉膛出口温度升高。运行经验表明，给水温度每降低10，燃煤量增加0.65。而锅炉效率下降56。高加解列是造成给水温度降低的重要原因，同时也是造成发电厂的效率大副下降的主要原因之一，因此要引起重视。(5) 灰渣的影响灰渣的高温下的熔融性对锅炉的设计、运行及其效率有这严重的影响。因为它是造成炉膛结渣和高温对流受热面沾污和结渣的主要根源。炉内水冷壁的结渣不仅影响传热，而且破坏水循环的安全性。高温对流受热面沾污和结渣，可能堵塞烟气通道，防碍通风，增加引风机的电耗，从而降低锅炉的出力。严重时会使冷灰斗堵塞或在炉墙上及燃烧器周围结成大块渣瘤，迫使停炉，融化的炉渣对炉膛耐火砖也有较大的腐蚀性。为了避免对流受热面的结渣，通常要控制炉膛出口温度低于灰的变形温度DT以下50-100,也要低于灰的软化温度ST。炉膛结渣严重与否，通常认为与灰的软化温度ST关系更大。在锅炉的运行中当某些受热面上发生结渣、积灰或结诟时，烟气与这部分受热面的传热量减少，锅炉的排烟温度也会升高。因此，为保证锅炉的经济运行，必须经常保持受热面清洁。吹灰器的正确运行能有效的清除受热面上的结渣和积灰，维持受热面的清洁。(6）负荷变化的影响负荷变化必然引起排烟温度的改变，负荷增加，烟气量和排烟温度必然增加，这是由于燃料量和空气量增加的结果。要想控制排烟温度在经济排烟温度下运行，关键就是要找到送风量与排烟温度间的平衡关系，也就是要控制过量空气系数。炉内过量空气系数过大或过小，都会使锅炉效率降低（热损失总和增加）。因为一般来说，排烟热损失随增加而增加，而化学、机械不完全燃烧热损失却随降低而降低。除非过大，使炉温降低较多及燃料在炉内停留时间缩短时例外。对应于排烟热损失，机械、化学不完全燃烧热损失之和为最小的值称为最佳过量空气系数。这一数值能保证较高的锅炉效率。 烟道各处漏风，都将使排烟处的过量空气系数增大，只能增加排烟热损失和引风机电耗，而不能改善燃烧。漏风使排烟热损失增大的原因，不仅是由于它增大了排烟容积，同时漏风也使排烟温度升高。这是因为漏入烟道的冷空气使漏风点处的烟气温度降低，从而使漏风点以后的所有受热面的传热量都减少，故而使排烟温度升高。且漏风点越靠近炉膛，其影响越大。前面已经说明，当负荷增加时，可适当减少过量空气系数的运行，而在低负荷时为控制在经济排烟温度运行可适当减小炉膛负压，减小漏风，在保持正常运行的前提下适当减小风量，减少排烟温度和排烟量。以上是影响排烟温度的各种因素，而排烟温度和排烟量又是影响排烟热损失的主要因素。排烟热损失又是排烟损失，机械不完全燃烧损失，灰渣物理损失，化学不完全燃烧损失，散热损失这五项损失中对锅炉效率影响最大的一项损失，约为58。所以降低排烟损失对提高锅炉效率及全厂的发电经济性有这非常重要的意义。排烟温度比环境温度高的越多，排烟量越大，排烟损失就越大。由热力学第一定律可知，排烟温度越高，说明对燃料的热利用率越低。这一点从求解锅炉效率的正反平衡法都能证明。首先锅炉的正平衡方程式为 （2-21）式中 -锅炉有效利用热； -锅炉输入热量；当锅炉在相同负荷，相同参数条件下产生相同的蒸汽，排烟温度及排烟量增加，就意味着产生相同质量的蒸汽所需要的标煤量增加，从而造成锅炉效率的下降。另外，通过反平衡求解锅炉效率的公式： （2-22) 我们可以清楚的看到，当排烟温度上升时排烟损失增大，即增大造成锅炉效率的下降。当排烟温度升高1215排烟损失约增加1。从以上的分析可知，排烟温度升高时，通常正反平衡法求锅炉效率都可以得出锅炉效率下降的结论。因此，最佳的排烟温度可使得锅炉效率有所提高。2.3 排烟温度对电除尘效率得影响火电厂得各种燃煤锅炉随炉烟排出得灰量占燃煤总量得比例一般比较大。例如液态排渣煤粉炉为5580，固态排渣煤粉炉为8590，造成大量的飞灰。如一座100万千瓦的发电厂的固态排渣煤粉炉，每昼夜燃用8400t以上。同时煤在燃烧过程中还产生大量的气体，如二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等，其中除了二氧化碳外都是有害气体。发电厂的烟尘如不加以分离清除而直接排入大气中，降有害于人们的身体健康。影响环境卫生和植物生长。甚至危机近邻企业的产品质量。此外，大量的飞灰还将加剧吸风机的磨损，降低电器设备的绝缘性能等。因此，我们可以看出，火力发电厂虽然向国民经济各部门提供了巨大的能源。但如对锅炉的烟尘处理不当，那同时会成为严重的污染源。为此，我国工业企业设计卫生标准规定，火力发电厂飘尘和二氧化硫的排放标准为：任何一次测量结果的最高允许浓度为0.5mg/任何一日的平均最高允许浓度各为0.15mg/。（1）目前，防止大气污染的措施有下述几点：1)采用高效率的除尘器来防止飞灰污染。2)建造高烟囱来防止飞灰的污染和污染或者利用脱硫装置来除去烟气中的硫。3)从锅炉的设计和运行方面考虑怎样减少氮氧化物的形成。如利用烟气再循环来降低火焰的温度，减少过剩空气量以及采取逐步向炉内供给空气的的“分段燃烧法”等方式来减少氮氧化物的产生。（2） 除尘效率除尘器的工作性能一般用除尘效率来表示的。除尘效率等于除尘器捕捉下来的飞灰质量与进入除尘器的烟气所携带的飞灰质量之比值的百分数，用表示： （2-23）式中 除尘器捕捉的灰量，kg/h; -进入除尘器的烟气所携带的灰量，kg/h； 除尘器出口烟气所携带的灰量，kg/h;由于和值不易直接求得，实际上除尘器的效率是根据除尘器前后单位容积烟气中含灰量求得的： （2-24）式中 -未净化烟气中的平均含灰量，g/; -净化后的烟气中的平均含灰量，g/； -进入除尘器的烟气量，g/； -排出除尘器的烟气量，g/；不计漏风，令则： （2-25）除尘效率是衡量除尘器在各种具体情况下工作效果的重要指标，除尘器的除尘效果在很大程度上取决于飞灰颗粒的大小和密度。因此对各种除尘器只有在相同的条件下才能用除尘效率来比较除尘效果。（3） 烟尘的危害火力发电厂烟气中的污染物数量很多，对环境影响较大，不仅影响人体健康，而且会给农业生产带来很大的经济损失。对人体健康的影响包括急性和慢性两个方面。急性危害一般常出现在厂区及其附近地区。慢性危害是污染物直接或间接的长期使用下对人体健康机能造成的危害，这种危害短期表现不明显，不易被察觉。另外有些电厂周围的农村在稻麦扬花、棉花吐絮、白菜包心的时节，电厂排放的烟尘飘落，会造成农作物大幅度减产。对于电厂本身，除尘器出口排烟含尘浓度大，会加剧烟道和引风机的磨损，影响机组安全稳定运行，影响发电。（4） 火力发电厂锅炉烟尘的特性除尘器是火力发电厂用于收集烟尘不可缺少的设备。随着电力工业的不断发展，机组的单机容量增大，除尘器的容量也在增大，且结构形式越来越复杂。随着国家环境保护的不断加强，除尘器在火力发电厂建设投资中的比例也在不断增加。影响除尘器性能的主要因素是烟尘特性，而烟尘又包括了粒度、密度、比表面积、粒子的凝集、比电阻、润湿行和爆炸性等。粒子和粒度粒子是指在所有的方向都具有明确的物理边境的任何物质，对其大小没有任何限制。粒度是表明粒子大小的最佳代表性尺寸。对于球形粒子来说，粒度即其直径。但是，通常人们也吧表明非球形粒子粒度的某个线性尺寸称为“直径”。而这些“直径”有许多定义。根据不同的定义和测量方法，其数值也是不一样的。粉尘的粒度分布是指粉尘中各种尘粒所占的百分数，也称颗粒的分散度。有按质量计的质量粒度分布；有按粒数计的颗粒粒径分布；有用表面积表示的表面积粒度分布等多种表达方式。密度单位体积粉尘具有的质量称为粉尘的密度，一般用kg/表示，具有真密度和容积密度之分。粉尘的真密度是指除掉粉尘中所含气体和液体后的单位体积质量数与粉尘沉降、输送、净化等特性相关。粉尘的容积密度是指在自然状态下单位体积的质量数。它是设计粉尘存储设备和运输设备的重要依据。比表面积粉尘的比表面积为单位质量或体积粉尘所具有的表面积。一般用来表示其大小表示颗粒群总体的细度。它与粉尘的润湿性和粘附性相关。凝集凝集是单个粒子之间相对运动和碰撞的结果，这种凝集对粒子质量、粒度、形状和结构有显著影响。粘附尘粒粘附于固体表面或颗粒之间互相凝集的现象称为粘附。随着强度，也就是克服附着现象所需的力，称为粘附力，附于固体表面的尘粒易使除尘设备和管道堵塞。颗粒之间相互凝集则有利于除尘器效率的提高。对于粒径的尘粒，主要靠分子间的作用而产生粘附。含水率高的粉尘主要靠表面水分产生粘附；纤维粉尘的粘附则主要与壁内状态有关。润湿性尘粒和液体相互附着的性质称为粉尘的润湿性。易于被水润湿的粉尘称为亲水性粉尘；难于被水润湿的粉尘称为疏水性粉尘吸水后能形成不容于水的硬垢的粉尘称为水硬性粉尘；粒径的粉尘很难被水润湿；水泥、熟石灰与白云石砂等均属于水硬性粉尘。含水率粉尘的含水率为粉尘所含水分的质量与粉尘总质量的比值.如下公式所示:比电阻在立方体边长各为一厘米的尘样的相对两侧均匀地施加相当于尘样击穿电压90地电压时，对电流所产生地电阻称为粉尘比电阻。它是除尘工程中表示粉尘导电性地一个参数。对电除尘器地工作有很大地影响，电除尘器最容易除掉地粉尘是比电阻在范围内的粉尘。（5）电除尘器电除尘器是借助于静电力从气流中分离悬浮粒子的一种装置。与机械办法分离粒子的其他装置的根本差别在于分离力直接作用于各粒子上。静电力被直接而高效的利用决定了电除尘器具有捕集效率高和能耗低这两个重要特征。电气除尘器的工作原理:电气除尘器又称静电除尘器。它是利用高压电场产生的静电力，使尘粒从烟气流中分离出来的。电气除尘器除尘空间的中间是两端固定的金属导线，作为放电极（电晕极）。放电极接高压直流电源的负极。两边的平板为集尘极，接电源正极。在电场的作用下，气体中的自由离子要向两极移动，且电压愈高，电场强度愈大，离子运动的速度愈快。由于离子的运动，极间形成了电流。开始时，气体中的自由离子少，电流较小。当电压升高到一定数值（几万伏或十几万伏）后电晕极附近的离子获得了较高的能量和速度，去撞击气体中的中性原子，中性原子分解成正、负离子，这种现象称为气体电离。气体电离后，由于连锁反应，极间运动的离子数大大增加，表现为极间电流（也称电晕电流），急剧增加，气体便成了导体。电晕极周围的气体全部电离后，在电晕极周围可以看到一圈淡蓝色的光环，这个光环称为电晕。因此，这个放电的导线也被称作电晕极。电晕极周围（电晕区）的负离子和电子在电场力的作用下而向正极运动，途中和烟气中的飞灰尘粒互相撞击，并黏附在飞灰尘粒上，飞灰尘粒带电，这样，带负电荷的飞灰尘粒在静电场力的作用下移向正极（集尘极），并在此放出电荷经中和后沉积在上面。在放电极上也会集中少量获得正电荷的灰粒，它会导致放电极线肥大而影响除尘效果，所以需要定期给以振打清除，当集尘极上的灰粒堆积到一定程度时，振打集尘极，靠粉尘自重落入灰斗中。（6） 影响电除尘器性能的因素影响电除尘器性能的因素很多若结构形式固定，主要为气体流速分布、气体含尘量、粉尘比电阻、烟气速度、电晕极性、气体温度及气体湿度等。气体速度分布电除尘器进口处的气体流速一般为10-15m/s，而在除尘器内部则只有0.5-2m/s。若不采取必要的分布措施，气体在除尘器内会很不均匀，中心部分流速将大大超过设计指标，气体在除尘器内的停留时间大大缩短，被捕集到的粉尘再飞扬被高速气流所带走。同时会使电晕极产生晃动，引起供点电压的波动，从而使实际除尘效率降低。严重时会造成电气除尘器不能正常操作。体的含尘量的影响电气除尘器中的电晕电流是由气体电离离子的运动形成的电流和荷电尘粒运动的电流所组成，即因此，电场中的空间电荷也是气体电离所形成的空间电荷和荷电尘粒所形成的空间电荷所组成，即 由于尘粒的大小、质量和荷电量均比离子大得多，所以离子的移动速度要比荷电尘粒的移动速度大数百倍，因此，荷电尘粒所形成的电流只占电晕电流的很少一部分（约为1-2%）。但随着气体含尘量的增加，虽然荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重的抑制着电晕电流的产生，使尘粒不能获得足够的电荷。因此，电气除尘器的除尘效率显著降低，尤其是尘粒直径在1m左右的数量越多，这种现象越严重。当含尘量达到某一数值时，会发生电晕闭塞，电晕电流几乎减小到零，而失去除尘作用。因此，一般不希望除尘器入口含尘量大于50g/m3。粉尘比电阻的影响粉尘比电阻值，标志这粉尘的导电性，对电除尘器的性能影响极大。粉尘的比电阻值一般在范围内。过大或过小都对除尘不利。比电阻值小于的称为低电阻或强导电粉尘，其吸释电荷容易，但粉尘不易粘在收尘极板上，而且沿极板表面跳跃前进，容易被气流带出除尘器，降低除尘效率。比电阻值大于的称为高电阻粉尘。此时，近似绝缘体，粉尘荷电不易逸出，牢牢的吸在收尘极板上，容易形成电晕放电，即反电晕现象，也会降低除尘效率。所以比电阻值在的粉尘是普遍适用与电除尘器最理想的粉尘。导电性是粉尘的许多物理特性之一，导电性用其电阻率表示，与一般的材料不同，飞灰是一种松散颗粒的聚合体，因此，飞灰比电阻是指单位面积单位厚度的飞灰的电阻，其大小是影响电气除尘器除尘效率的一个主要因素。粉尘是依靠尘粒之间、尘粒与沉尘极之间的表面附着力和电气附着力，而堆积在沉尘极上。尘粒直径越大，表面附着力越小，容易产生再飞散。电气附着力由尘粒间及尘粒与沉尘极间的接触带电而产生的库仑力所决定。电气附着力近似为： (2-26)式中： -电气附着力，N；d-尘粒直径，cm；-实验常数；E-电场强度，kV/cm；i-电晕电流，kA；-粉尘比电阻，cm。式（2-26）中右边第一项是库仑力，第二项是排斥力。低比电阻的特点是因粉尘导电性好，当荷电尘粒到达电极时，立即失去电荷，同时，失去尘粒中的半自由电子（同时围绕两个以上原子核转动的电子），而获得与沉尘极相同极性的电荷，此时，式（2-26）中库仑力消失，尘粒被斥离沉尘极，重返气流中，形成粉尘的再飞散。因此，低比电阻的粉尘，在普通电除尘器中，达不到除尘效果。高比电阻的特点是粉尘和电极接触后，很难放出电荷。由于式（2-26）中库仑力大，即电气附着力大，使尘粒在沉尘极上堆积成粉尘层。此时，电晕电流通过这一高电阻粉尘层，在某些区域内电流密度与电阻值的乘积，可能大大超过足以造成粉尘层击穿的电1的离子运动。电阻和电位梯度随粉尘层增加而增大，击穿点的离子活动也随之剧烈，以致与电晕极产生的离子极性不同的离子，喷射到有效除尘空间，即产生反电晕（逆电离）。在有效除尘空间内同时存在正、负离子，正离子中和带负电荷的尘粒，在粉尘层表面可看到火花频放，使粉尘荷电大为恶化。同时在电晕极上的粉尘附着力特别强，很不容易振脱，形成电晕极肥大。因此，除尘效率大大降低。一般认为比电阻为5cm是出现反电晕现象的临界值.同一电除尘器在其他条件相同的情况下，比电阻值与除尘效率的大致关系如图1-2。从图1-2可以看出，比电阻在cm的粉尘，是适应于普通电除尘器最理想的粉尘，其特点是当荷电尘粒到达电极时，电荷的中和进行得当，所产生的附着力既适当又不会引起反电晕。其他文献中，也给出了相似的比电阻与除尘效率关系图1-3是利用实测数据通过理论计算得出的在cm范围内，比电阻对除尘效率的影响。当飞灰比电阻由cm增大到5cm时，总除尘效率将由98.1%大幅度降至81%图2.1 同一电除尘器在其他条件相同情况下粉尘比电阻与除尘效率的关系图2.2 cm范围内飞灰比电阻对总除尘效率的影响从以上分析及图2-1我们得出如下结论，随着比电阻由0增加到cm，除尘效率迅速A增加；当比电阻由cm增加到cm，除尘效率变化平稳；当比电阻从cm继续增加到5cm，由于反电晕的产生，除尘效率急剧下降；当比电阻增加至cm时，除尘效率已降至很低的水平。多依奇效率公式是计算除尘器收尘效率的经典公式： （2-29）式中： A-电除尘 收尘极板面积，；-尘粒在电场中驱进速度，m/s；Q-工况烟气流量，/s。而比电阻对驱进速度有着较大的影响，尘粒现场比电阻与驱进速度的关系为： （2-30） （2-31） （2-32）式中： 收尘电场强度，V/m；尘粒荷电电场强度，V/m；A尘粒半径，m；烟气介质绝对介电常数，F/m；尘粒现场工况条件下的比电阻，cm；等效特征时间常数，s；C考虑到尘粒从较大粒径到微小粒径连续范围而引入的滑动系数修正因数。T绝对温度，K；K波尔曼常数，J/K。此经验公式基础上得出燃煤电厂典型工况下工程近似计算的驱进速度与比电阻的关系式为： （2-33）并应用公式（2-33）得出驱进速度随比电阻的变化如表2.2所示：根据公式（2-33）所得相对驱进速度与比电阻的关系曲线如图2.4所示。表2.2 电除尘器典型工况下驱进速度随比电阻的变化0.9990.9910.9130.5110.6950.0100.001图2.4 相对驱进速度与比电阻的关系曲线从公式（2-30）可以看出，当比电阻非常小，即2时，K，此时尘粒速度基本取决于K而不受比电阻的影响，如图1.4中区所示；当比电阻增大到2与的差别不是很大时，比电阻对驱进速度的影响较为明显，如图中所示；当比电阻增大到2时，K/（2），比电阻使驱进速度降低到最低限度，直至几乎失去除尘作用，如图中区所示。可见，当比电阻大于cm左右，除尘器工作效率将非常低下。4) 气体温度气体温度对电除尘器工作的影响很大，温度高粉尘比电阻降低，而气体粘度又随温度上升而减小，粘度减小，粉尘的驱进速度增大，除尘效率降低。5) 气体湿度气体湿度对粉尘比电阻有直接影响，湿度大粉尘比电阻降低。气体湿度对电除尘器的伏安特性也有影响，湿度增加，电离减弱，电晕电流减小，击穿电压升高，火花放电难以出现，电除尘器在较高电压下稳定运行，从而提高除尘效率。（7）烟气温度对飞灰比电阻的影响烟气温度t对粉尘比电阻来说是最为敏感的因素之一，大量研究表明，粉尘比电阻是随温度连续变化的，不同温度下比电阻的变化可相差几个数量级，因此，研究烟气温度对飞灰比电阻的影响是研究烟气温度对电除尘效率影响的关键。图2.5 温度比电阻特性曲线国内外专家学者对温度与飞灰比电阻的关系进行了长期大量的实验研究。认为飞灰比电阻随温度的变化可由飞灰导电存在两种机理加以解释，并可由图1.5及等效并联电阻理论来解释。飞灰的导电机理是电流沿尘粒内部和尘粒表面两条路径经过粉尘层，也就是粉尘层的比电阻是容积导电电阻Rv和表面导电电阻Rs组成的合成比电阻，如图2.6所示：图2.6 飞灰导电机理图因为粉尘层是由固体颗粒和孔隙间的气体组成，事实上除固、气两相物质外，一般在低温下粉尘层不可避免地吸附一些水分，形成固、气、液三相物质聚合体。当粉尘处于低温时，粉尘层内的水分子均匀分布于颗粒体内部。当对粉尘层加热温度上升时，颗粒体内部的水分开始向外蒸发，在颗粒表面形成一层液膜，这时颗粒的表面比电阻大大下降，并使粉尘合成比电阻降低。当温度继上升时，粉尘层中水分减少，表面导电机理减弱，甚至丧失，粉尘比电阻急剧上升，当温度进一步提高时，飞灰仅依靠颗粒内部电子或离子进行电流导电，即容积导电。由于飞灰颗粒属非晶体结构，随温度升高，颗粒内部的电子或离子导电过程加强，使其比电阻随温度升高而下降。因此，粉尘比电阻与温度关系的曲线存在两个转折点，一个是比电阻的最低点，一般处在85-100之间，另一个是比电阻的最高点，其位置与粉尘结构、成份等多种因素有关，一般处于150-200之间，在这两个转折点之间，粉尘比电阻随温度降低而急剧下降，如图2.7所示：图2.7 某厂比电阻与温度关系曲线由上述比电阻与温度关系的试验数据看出，在电站锅炉一般排烟温度范围内（130-170），比电阻有两个数量级的变化，如果锅炉排烟温度进一步降低到100-110，则比电阻可降