燃水煤浆工业锅炉除尘的初步研究[1](2)

发布时间：2021-06-08

水煤浆工业锅炉除尘的初步研究

2003年第4期煤炭工程

件,找出合理的除尘方法,力求经济、适用、可靠。

问题探讨

1 水煤浆燃烧及燃烧产生的飞灰特点1 1 产生污染物的种类

煤是水煤浆的主要成分,所以水煤浆在燃烧过程中与燃烧煤一样会产生烟尘等污染物,其污染物的种类及化学成分与燃煤相同,水煤浆燃烧产生的主要污染物有:飞灰、硫的氧化物和氮的氧化物。飞灰的主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O等氧化物,表1为新汶矿物局良庄煤矿的6t/h燃水煤浆锅炉灰成分分析结果。

表1 水煤浆灰样化学成分组成

灰样水煤浆飞灰

SiO2A12O3Fe2O349 4433 12

5 59

飞灰的化学成分组成/%CaO2 8l

MgO1 13

SO30 86

TiO22 10

Na2O1 92

K2O1 33

P2O50 68

量。表3为实验室实测的不同温度下的比电阻的值,并绘出了比电阻-温度变化曲线,如图1。工况比电阻比此要低1~2个数量级。

表3 水煤浆灰样比电阻实测值

温度/ 比电阻/ cm实验条件

室温1 0%1010

352 5%1011

556 0%1011

751 0%1012

957 5%1011

1153 8%1011

1351 7%1011

1557 0%1010

1753 2%1010

1951 4%1010

2153 5%109

实验室室温:15 相对湿度:20% 粉尘过60目筛

硫的氧化物主要是S02、S03气体;氮的氧化物主要是N0、NO2气体,这些飞灰和有害气体排放到大气中,给我们的生态环境造成严重危害。

图1 比电阻!温度变化曲线

1 2 水煤浆燃烧方式及飞灰的产生特点

水煤浆具有液体燃料的特性,所以它采用的是液体燃料喷射雾化的方式燃烧,目前国内应用在锅炉上,都是采用以压缩空气为介质的空气雾化燃烧。水煤浆的制备通常是以洗选精煤为原料加工而成,燃烧过程中必产生一定量的飞灰,其灰分含量比原煤要低得多,所以就飞灰的生成源本身而言,水煤浆燃烧产生的飞灰会大大少于直接燃烧粉碎后的煤粉。而燃烧后通过对流受热面的飞灰排放量却高于同比燃煤的链条炉的飞灰排放量。

水煤浆煤颗粒的平均粒度为38~45 m,雾化燃烧的同时采用炉底吹风清灰,即可清灰又可提高燃烧效率。一般普通水煤浆含灰分小于10%,燃烧后通过沉降在灰斗和尾部烟道中的灰占10~20%,而80~90%的灰以飞灰形式随烟气排走,实际有8~9%灰分从烟道排走。如果链条炉燃煤的灰分为30%,其中大约10%的灰分以飞灰形式随烟气排走,实际大约有3%的灰分从烟道排走。也就是说,在此相同条件下,燃水煤浆的排尘量是燃煤排尘量的近3倍。

1 5 烟气温度与湿度

燃水煤浆的锅炉的排烟温度一般在145~175 之间。由于燃烧时,普通水煤浆中含有30%的水分要蒸发,所以同比燃煤锅炉的烟气温度要低一些,而烟气湿度要比燃煤锅炉的烟气湿度高得多,燃水煤浆烟气湿度为13 9~21 3%,燃煤粉为5 8~8 1%。

1 6 烟气的含尘浓度

笔者曾去过胜利油田热电厂实地考察,其10t/h水煤浆锅炉的排烟浓度为5g/m3,新汶良庄矿6t/h水煤浆锅炉的排烟浓度为6g/m3,这与理论计算的数值大体相符,当然烟气浓度与燃烧方式、雾化细度、煤质、燃烧过程的结团情况有关,不同的条件,其烟气含尘浓度不同。从各方面掌握的资料来看,水煤浆锅炉的烟气含尘浓度大致在4~15g/m3之间,应该说含尘浓度不是太高。

1 7 飞灰在电场中的有效驱进速度

笔者在实验室冷态条件下做了模拟静电收尘实验。粉尘浓度的测定采用等速采样滤膜称重法测出,仪器采用自动烟尘测试仪,按下式可记算出除尘效率( ):

=[(Qi Ci-Qo Co)/Qi Ci]%100%

Qi、Qo为进出口得实测风量m3/min,Ci、Co为进出口粉尘浓度mg/m3。

集尘面积A(m2)和单位时间烟气处理量Q(m3/s)为已知,则根据Deustch效率方程式 =1-exp(-A!/Q)可以求出有效驱进速度!=-Q/A1n(1- ),计算结果!=9 35cm/s,这是在实验室冷态条件下做的结果,工况条件下粉尘比电阻要小,由于极距的加宽而使电源二次电压要比实验高出许多,所以工况条件下的有效驱进速度!>11cm/s,这个值近于燃煤飞灰的有效驱进速度的上限。

从上面对水煤浆飞灰的成分、粒度分布、比电阻、有效驱进速度等综合分析,得出结论:水煤浆飞灰的可收集性要优于燃煤飞灰。

1 3 飞灰的粒度分布

水煤浆燃烧产生的飞灰的平均粒径通常大于制浆煤粉。

原因是水煤浆雾化后,每个浆滴包含多个煤粒;另外浆滴经雾化干燥后,随着挥发分的析出,相邻煤颗粒之间粘附在一起,发生结团#现象,而煤粉却是单颗粒燃烧。

水煤浆飞灰的粒度大致分布在1~100 m之间,它与燃烧方式、雾化细度、煤质、燃烧过程结团情况有关。表2为新汶良庄煤矿6t/h锅炉燃水煤浆的飞灰粒度分布。

表2 水煤浆灰样粒度分布

原炉型(改造前)链条炉

粒度分布/%

燃料

<1 m<15 m<30 m<45 m<60 m<75 m<90 m>90 m

水煤浆

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