甘蔗渣锅炉除尘技术

我国南方富产甘蔗,糖总产量占全国60%以上,集中在崇左、来宾、柳州、南宁、百色等城市,每年糖厂蔗渣约为1400万吨,除用于造纸之外,约有1000万吨用于锅炉燃烧发电。

按3.68吨蔗渣的发热量等于1吨标准煤发热量计算,1000万吨的蔗渣用于发电可折合标准煤近300万吨,为了进一步发展糖业并发掘蔗渣发电潜力,需对现有糖厂及其低效锅炉进行整合改造,进一步加强节能减排。

甘蔗渣锅炉的烟气除尘一直是个棘手的问题,早先采用旋风或多管除尘器,除尘效率仅20%~60%,也曾采用文丘里湿式除尘器,效率也不过90%,均达不到现有排放标准的要求。

近来采用电除尘器或布袋除尘器的很多,除尘效率可以满足当今严格的排放标准要求。例如,国外有230t/h甘蔗渣锅炉,用电除尘器达到了3.6g/Nm3的烟尘排放浓度。但是我国由于甘蔗渣锅炉燃烧技术不尽完善,烟尘性质特殊,采用常规电除尘器出现很多困难:甘蔗中的糖分没有完全榨出,残余糖分在锅炉中又没有燃尽,随烟气进入电除尘器,就会冷凝而粘附在电除尘器的阴阳极上,形成结垢,即便加大电除尘器阴阳极的振打力量往往也难以将结垢清除,导致电极粘结积灰,电场搭桥、短路,跳闸,效率降低,甚至无法正常工作。未燃尽的糖分或蔗渣纤维还有可能在电除尘器内继续燃烧甚至于爆炸。糖厂面临巨大的环保压力。

采用布袋除尘器粘结危害更为严重,出现糊袋、堵塞,脉冲喷次清灰失效等故障,不仅除尘能力下降,气体流动阻力也急剧蹿升,能耗难以承受。换代费用高,工作条件恶劣也是致命的缺点。

甘蔗渣锅炉烟尘特性

排烟温度受锅炉效率的影响,一般在130~190 ℃之间,和燃煤锅炉大致相同。。

甘蔗渣热值低,水分多,常达45~55%,所以烟气湿度较大。

  • 甘蔗渣灰分少,烟气中灰尘浓度不高,比较轻飘,堆积密度约为015~0.2t/m3。
  • 甘蔗渣含硫、氮元素少,所以烟气中SO2和NOx 含量较燃煤锅炉低。
  • 甘蔗渣锅炉燃烧不完全时,烟尘有粘性,还会带有火星,糖分残留多的时候,还有二次燃烧或爆炸的可能。
  • 甘蔗渣锅炉飞灰的成分受气候、土壤因素的影响变化很大。甘蔗渣往往富集了土壤中的硅元素,所以甘蔗渣飞灰含SiO2较多(参见下表),有较高的磨蚀性。
  • 甘蔗渣因为燃烧不完全,锅炉飞灰中含碳量往往很高(如下表),导致比电阻降低,飞灰被电除尘器阳极扑集之后,会被反弹到烟气之中,除尘效率下降。
  • 甘蔗渣飞灰的化学成分实例

    成分

    重量百分比%

    SiO2

    49.98

    Al2O3

    2.2

    CaO

    2.78

    MgO

    1.65

    FeO

    1.22

    K2O

    3.97

    36.5

    在排放标准宽松的年代,净化甘蔗渣锅炉烟尘的除尘器大都采用旋风除尘器、多管除尘器、

    水膜除尘器或者再高级一点的高能文丘里除尘器。对于糖厂,各种除尘器所能达到的排放浓度大致如下:

    旋风除尘器、多管除尘器 250~300 mg/Nm3

    常规湿式除尘器 150~250 mg/Nm3

    高能文丘里洗涤器 60~130 mg/Nm3

    电除尘器、布袋除尘器 50 mg/Nm3 以下

    可见,在上个世纪末, 甘蔗渣锅炉还不需要像电厂燃煤锅炉那样电除尘器是标配。目前大多数先进国家的烟尘的排放标准都严格了很多,一般在25~50 mg/Nm3左右,因此甘蔗渣锅炉也大量配备电除尘器了。

    我国规定采用甘蔗渣、锯末、秸秆、树皮等生物燃料的锅炉参照燃煤锅炉大气污染物排放浓度执行。根据最新发布的GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》, 对于重点地区烟尘(颗粒物)排放限值为30mg/m3。

    甘蔗渣锅炉除尘的主要难点

  • 甘蔗渣燃烧飞灰因锅炉燃烧不充分以及SiO2含量较高,会粘附于电除尘器阴阳极上或布袋除尘器的滤袋上,难以清除。如无有效措施,除尘器就无法高效工作。
  • 甘蔗渣中的糖分或纤维燃烧不干净时,会有二次燃烧或爆炸的危险。
  • 甘蔗渣燃烧飞灰比较轻飘,含碳量也往往偏高,比电阻低,容易反弹,造成再次飞扬而随气流逸出排空。
  • 电除尘器和布袋除尘器的比较

    进入本世纪,环保要求趋严,我国糖厂开始配备高效除尘器。有的糖厂移植了燃煤锅炉的电除

    尘器,由于没有充分考虑上述甘蔗渣锅炉烟气除尘的难点,运行中出现问题。因此有些糖厂又把发电厂改为布袋除尘器。但是随后发现布袋除尘器虽然除尘效率优异,运行中的困难反而增多。仍然有以下问题或潜在危险:

  • 滤袋粘结,不易清理,导致阻力上升,常常达到2000Pa或更高。使用新型8m长滤袋时,清灰较差,布袋除尘器压力将更大,导致运行费明显提高
  • 阻力大会导致布袋除尘器仓室进气口、旁路口等处积灰堵塞。有的糖厂因布袋除尘器和烟道积灰,锅炉系统出力下降。为了维持出力,加大燃料和风门,但是风量无法提升,飞灰仍然堵塞,压力不稳定甚至导致锅炉正压,引发锅炉竖井坍塌,形同爆炸。
  • 未燃尽火星可能烧毁,
  • 要定期更换布袋,工作条件恶劣,费用高,废袋难以处理。
  • 研发甘蔗渣电除尘器的基本思路

    对于高效扑集粘性粉尘,曾经反复使用过高能洗涤塔、布袋除尘器、电除尘器等,积多年

    的经验教训,解决了这个难题。对于防止烟气出锅炉后二次燃烧和爆炸危害,我公司在各种窑炉上也积累了多种丰富的经验。再结合电除尘器的现代新技术,可以解决甘蔗渣锅炉电除尘器的困难问题。

    其基本思路是:

  • 利用独特技术,防止烟尘粘附于阴阳极。
  • 利用成熟技术,在尚未形成糖分“老垢”之时,将轻度积垢用传统的办法清除。
  • 利用历史经验,将阴阳极长期积存的“老垢”体外清除,再生阴阳极。
  • 采用综合措施,防止空气渗入电除尘器,杜绝二次燃烧和爆炸。
  • 采用最新技术,精密检测、控制电除尘器中的火花放电,既防止了燃爆,也保护了电极不受放电损伤。
  • 甘蔗渣锅炉电除尘器的特点

    1. 利用流场、电场、温度场和机械力的综合作用,以及独到的结构设计,本新型甘蔗渣锅炉电除

    尘器,能够长期、高效扑集甘蔗渣锅炉烟尘,达到当今严格的排放标准。

    1. 总结多年研发成果,采用应用成熟、形状简单、耐高温、烟尘不易粘结的阴阳极,保持电除尘

    器长期高效。

    1. 通过多项工程对比,应用电磁力,对阴阳极进行下向敲打,力量充分、加速度分布合理。振

    打器结构坚实、基本不需要维护检修、能够风雨无阻长期可靠的工作。

    1. 对整台电除尘器进行合理的电力和热力设计,保证烟尘分散进、集中出、不儲留、不粘结,充

    分发挥电除尘器的潜能,防止烟尘逸出和附着。

    1. 电除尘器的阴极、阳极可以通过人孔门轻便取出更换,无需进入电除尘器内部。平时运行中可

    以及进行简单的维护修理。

    1. 阴阳极可以反复清理,多次使用,寿命长。平时可以利用特别设计配备的蒸汽管路热熔清理,

    大修时收尘阳极结构可以全部从壳体中抽出,利用制糖的淡季进行彻底清理维护,保证再次高校投入运行。

    1. 从提高电除尘器严密性(漏风率小于1%)及其系统配置着手控制电除尘器内烟气的含氧量,防

    止二次燃烧。

    1. 采用高频高压电源,精确控制处理火花,消除点燃源头。
    2. 保证锅炉工作稳定,不会出现因为电除尘器的原因影响系统压力的大幅波动。,

    甘蔗渣锅炉电除尘器的构造特征

  • 阴阳极采用简单的几何形式,没有复杂的、容易积垢的边角、凹槽、折痕,不容易结
  • 垢、变形。长期运行难以避免的老化、损伤或运行和工况变动带来的走样,可以方便地加以修复完好,保证高效除尘,延长使用寿命。

  • 壳体内部没有任何运动部件,不需要进入维修,避免高温、多尘危害操作人员身体健康。
  • 电磁振打器作为唯一的运动器件,全部在壳体外面,可以随时、在线检修。振打器结构简单可
  • 靠,不惧风雨,避免了壳体内部振打器常见的故障。

  • 电除尘器和输灰设备均配备可以调节的高效辐射/对流热力装置,电除尘器及输灰系统内部无
  • 热力死角,糖分不会冷凝粘附。

    5. 设有泄爆措施,防止轻度爆炸伤害电除尘器构件。

    甘蔗渣锅炉电除尘器的保证效果

  • 可以达到30mg/Nm3排放效果或更低,满足新排放标准。
  • 烟气阻力不大于200~300Pa, 而且稳定,锅炉无爆炸之忧。
  • 阴阳极、灰斗、旁路不粘结,出灰顺畅。
  • 电除尘器漏风率小于1%。
  • 运行、维护费降低30%或更多。
  • 自控系统水平高,锅炉正常运行时,电除尘器系统可以无人值守,所有运行数据自动采集、传
  • 输、保存。。

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