环保除尘方法应用（精选4篇）
环保除尘方法应用 篇1
0 引言
近年来随着环保要求的不断提高,对工矿企业粉尘排放的限制越来越严格。工业生产过程中许多环节需排放高温高湿的含尘废气,由于废气温度高、湿度大的特性,对除尘设备材料、保温工艺、清灰方式等要求较高,一旦除尘设备或系统设计不当,就会出现设备损坏、系统瘫痪的问题。近年来针对高温废气除尘的研究较多,主要集中在高温过滤介质的研制方面,包括金属或陶瓷过滤材料、耐高温的过滤布袋的研制等。这些方法可以应对高温对材料的要求,但对于高湿废气却有着先天的弱点,即容易造成滤料结块[1],过滤孔隙堵塞,造成清灰困难,最终导致除尘系统瘫痪的问题。针对这种情况一般采用加强保温等方法,但实际效果一般。适用高温高湿废气的处理的除尘方式目前有旋风除尘、电除尘、湿法除尘等,旋风除尘由于除尘效率较低,一般用作第一级除尘;电除尘以及湿式电除尘具有较高的除尘效率,是目前电厂等较大处理风量场合的主要选择;但其设备占地面积较大、投资较高,在小风量,空间、投资有限的情况下,并不适用;近年来湿法除尘有了较大的发展,特别是高效湿式除尘器的研究发展,使得湿法除尘占地小、投资低、效率高等优点更加突出。本文正是基于一种高效的湿法除尘,研究其在高温高湿废气除尘领域的应用。
卷烟厂在制丝加工生产过程中,会产生大量高温高湿的含尘废气。卷烟厂一般采用集中处理的模式,即各产尘点废气通过管道输送汇集到除尘排潮间统一处理排放;废气需长距离输送,为了减少冷凝除尘器和管道需要做保温处理。即便如此,大部分烟厂的管道都会出现灰尘黏附在管道内壁,造成不同程度的管道堵塞现象,长期运行会造成能耗的增大,设备故障,甚至存在火灾等安全隐患。某卷烟厂制丝车间气流烘丝机排出含尘废气,风量约1500m3/h,温度约120℃,相对湿度100%,每天生产一个班次6小时;废气通过管道输送约100米至排潮间处理,除尘器选用旋风除尘器,处理后废气排入排潮井内;正常生产过程中旋风除尘器卸料器无粉尘卸出,生产一段时间检测到管道阻力增大,拆卸管道发现,大量粉尘由于冷凝,黏附沉积在管道内,经加强管道保温后效果不明显。为了保证正常生产,必须每月拆卸管道,清理积灰。为彻底解决问题,需对系统进行了改造。
1 方案与原理
1.1 改造方案
在原有管道系统基础上,拆除旋风除尘器,在气流烘丝机废气排出点附近就近配置一台节流式气液交换器,利用原有风机,处理后的废气通过原有管道排入排潮井。如图1所示,系统由喷淋冷凝段、节流式气液交换器、废水过滤污泥处理段、风机几个部分组成。
1.2 喷淋冷凝段
含尘气流首先进入喷淋冷凝段,由高压喷头喷雾对废气进行冷却;气体温度降低,形成过饱和环境,水蒸汽发生相变在微细颗粒物表面凝结[2],不断长大形成液滴;部分粘附于壁面上被水流除去,其余随气流进入除尘器中被除去。喷淋冷凝不仅可以通过碰撞机理直接去除粒径较大粉尘,还可以通过相变冷凝作用增大微细颗粒物的粒径,提高微细粉尘去除率。
1.3 节流式气液交换器
节流式气液交换器是一种基于两相对流节流交换原理[3]研制的新型高效湿式除尘器。它以水为除尘介质,含尘气体在通过节流板与液面形成的节流区域时,速度急剧升高,气流剧烈冲击液面,形成水幕;在此过程中气液间发生强烈碰撞、凝聚作用,完成两相间热质交换。节流式气液交换器具有除尘效率高、占地面积小、结构简洁易维护等特点。
1.4 废水过滤污泥脱水段
除尘废水进入螺旋压滤机,进行废水过滤及污泥脱水过程,处理后的废水不含有较大固体颗粒,可直接排入排污管道,进入厂区的污水处理系统进行后续处理。污泥脱水后,出料含水率小于60%[4],作为固体废弃物进行后续无害化处理。
2 运行参数及效果
2.1 运行参数检测
系统设计处理能力为1500m3/h,设备正常开启,运行稳定后,除尘动力风机频率设定为46Hz,风量满足气流烘丝机生产要求。使用风速仪测量管道风速,计算得实际风量为1350m3/h。在进、排管道测量口分别安装温度仪,测量进风和排风温度;在节流式气液交换器进出口之间安装压差计,测量节流式气液交换器单机压力损失;在总进水管路装有电磁流量计,读取瞬时流量值。在一个生产班次,设备运行6小时,每隔1小时采集一次数据,如表1所示。
由检测数据可知,除尘器单机压损约为1800Pa,耗水量约为1.5m3/h废气温度降低约40℃,系统运行稳定。
2.2 除尘效率
使用烟气粉尘采样仪检测进、出风粉尘(总尘)浓度,数据见表2。
3 结论
(1)通过对原系统进行改造,运用喷淋冷却加节流式气液交换器相结合的就地除尘方法处理高温高湿废气,除尘效率达到99%,高效地去除了废气中的粉尘,避免了废气输送过程中粉尘沉积黏附在管道中,解决了管道堵塞的问题。
(2)烟草尘是一种润湿性较好的粉尘,在其他工业场合处理类似性质粉尘时可进行实验推广,为高温高湿尾气除尘提供了一种有效方法。
摘要：卷烟厂对高温高湿废气进行处理时,废气在输送过程中,发生冷凝现象,粉尘黏附沉积在管道中,易造成管道堵塞问题。为解决此问题,运用喷淋冷却加节流式气液交换器相结合的就地除尘方法对原除尘系统进行改造,除尘效率达到99%,系统运行稳定,有效解决了管道堵塞问题,为高温高湿废气的除尘提供了一种有效方法。
关键词：高温高湿废气,除尘,卷烟厂,节流式气液交换器
参考文献
[1]陈杰誽,等.环境工程技术手册[M]北京:科学出版社,2008:732-733.
[2]熊英莹,谭厚章.湿式毛细相变凝聚技术对微细颗粒物的脱出机理研究[J].洁净煤技术,2015,21(2):21-22.
[3]卓卫民.一种气液交换装置及气液交换方法.中国专利CN102631817A,2012-08-15.
[4]武浩,等.一种新型螺旋污泥脱水机的设计及其应用前景[J].科技情报开发与经济,2011,21(25):220.
脱硫除尘新装备高效环保 篇2
使用该装置于2015 年在四川省一家生物质加工企业, 建成了首套20 吨蒸汽/ 小时燃煤锅炉烟道气高效净化示范工程, 已通过中国环境科学学会组织的专家鉴定。随后在今年1 月, 在内蒙古庆华集团完成的高效旋流脱硫及液膜消旋除尘技术及装备在工业锅炉烟气净化中应用示范工程, 也通过了内蒙古自治区科技厅组织的专家鉴定。鉴定委员会一致认为该技术整体达到国际先进水平。
厦门大学特聘教授、北京中科净原公司董事长兼总经理尹应武博士介绍, 该项技术成果可以解决大流量雾化系统的稳定运行和在线更换问题, 并开辟了烟道气污染物净化及超低排放的简便实用新技术。主要创新点是发明和优化了流量、方向可调节, 形状可变化, 适用于不同用途的系列定型高效雾化装备系统, 成功实现了流体能量的巧妙和充分利用;通过效仿“龙卷风”形成原理, 实现了大流量液体物料大范围、充分均匀雾化和高速旋转, 可使净化燃煤烟气中SO2浓度接近“零”;开发了球形填料成膜除沫、除尘新技术, 破解了湿法脱硫造成雾沫夹带和粉尘难抑制的技术难题。
通过大量试验结果和示范工程运行证明, 该项成果使用的高效旋流技术及成膜深度除尘技术对燃煤锅炉烟道气净化过程强化效果显著, 具有高效、低设备投入、低运行成本和综合效益好等优势, 适合中高硫煤超低排放的要求。
尹应武表示, 这项技术经济实用、高效节能, 在烟道气零排放、消烟灭火、余热利用、污水高效处理、雾霾治理等领域有巨大应用前景, 可以应用于燃煤锅炉、焦炉烟气、燃气锅炉、小型及中型电厂烟道气除尘、脱硫、余热回收等领域。
环保除尘方法应用 篇3
关键词：静电除尘,新型烟筒,农村大气污染
当前, 我国大气污染防治已经进入全面推进和综合整治的新阶段, 对先进的、适用的大气污染防治技术提出了更加迫切的需求, 然而长期以来, 我国区域发展不平衡, 资源分配不够均衡, 经济发展不够协调, 这种情况在大气污染治理上也是如此。国家和地方的科研团队、财政资金倾向于大城市的中心区域, 而忽略了广袤的农村。随着工业化进程的推进以及城市化进程的区域扩张, 我国很多农村地区也已然面临着严重的大气污染, 尤其是在冬季, 出于取暖的需要, 农民往往大量焚烧秸秆, 之后不经过任何处理直接排入大气, 造成空气中碳排放量大大增加。这种情况在北方尤为显著。乡村地区的空气也是越来越浑浊, “PM 2.5”也早已不是都市里的时髦词。
1 引言
根据中华人民共和国科学技术部和环境保护部联合印发的 《大气污染防治新进技术汇编》 , 承担了国家大气污染治理相关技术的科技计划任务的科技工作者, 征集了一批先进适用的大气污染治理关键技术成果, 收集和组织专家到89 项关键技术和130 多个案例的结果。相关技术目前主要分为电厂锅炉烟气排放控制, 工业锅炉和炉烟气排放控制, 典型危险工业废气净化, 机动车尾气排放控制, 卧室和公共场所的典型空气污染物处理、无组织排放源控制、大气复合污染监测模拟与决策支持、清洁生产等八个领域的关键技术。
通过查阅相关资料以及实地调研, 结合对于粉尘的一些研究, 我们发现粉尘来源可分为两大类:一是人类活动引起的, 二是自然过程引起的。人类活动引起的粉尘主要来源于3 个方面, 即工业生产污染源、生活活动污染源及交通运输污染源。尘粒具有形状、粒径、密度、比表面积四大基本特性, 还具有磨损性、荷电性、湿润性、粘着性以及爆炸性等重要性质。这些都是除尘技术的重要内容。而目前比较常用的除尘器分为四类:
1) 机械式除尘器:重力沉降室、旋风除尘器、惯性除尘器;
2) 洗涤式除尘器:喷淋洗涤器、文丘里洗涤器、水膜除尘器;
3) 过滤式除尘器:袋式除尘器、颗粒层除尘器;
4) 静电除尘器。综合各方面考虑, 我们决定采用静电除尘器。
2 静电除尘器在环保烟筒中的应用
经济的高速发展, 意味着人们将越来越多的矿产资源转化为工业原料和产品, 同时也将越来越多的浪费到自然资源中。滚滚浓烟从工厂的烟囱是含有大量的粉尘, 严重污染环境, 影响农作物生长及人体健康。除尘技术后, 排放的烟囱, 从来没有看到过厚的黑烟。静电除尘是人们公认的高效、可靠的技术。后借助于静电除尘器的振打装置, 粉尘尘粒就会脱离极板而被回收到静电除尘器的集灰斗中。我们首先考虑了如何计算出实验室管式静电除尘器的工作电压, 即当工作电压达到什么数量级时, 可以实现良好的静电除尘效果。设ra与rb分别表示电晕极与集电极的半径, L及D分别表示圆筒高度及直径。设单位长度的圆柱面带电荷为E。用静电场高斯定理求出距轴线任意距离r处点P的场强为:
积分后得:
代入空气的击穿电场, 并取一组实测参数如下:
代入数据计算结果为U =18KV。
静电除尘装置结构:在烟囱的轴线上, 悬置了一根导线, 称之谓电晕线;在烟囱的四周设置了一个金属线圈, 我们称它为集电极。直流高压电源的正极接在线圈上, 负极接在电晕线上。接通电源后, 集电极与电晕线之间就建立了一个非均匀电场, 电晕线周围电场最大。改变直流高压电源的电压值, 就可以改变电晕线周围的电场强度。当实际电场强度与空气的击穿电场相近时空气发生电离, 形成大量的正离子和自由电子。自由电子随电场向正极飘移, 在飘移的过程中和尘埃中的中性分子或颗粒发生碰撞, 这些粉尘颗粒吸附电子以后就成了荷电粒子, 这样就使原来中性的尘埃带上了负电。在电场的作用下, 这些带负电的尘埃颗粒继续向正极运动, 并最后附着在集电极上。当尘埃积聚到一定程度时, 通过振动装置, 尘埃颗粒就落入灰斗中。这种结构也称管式静电除尘器。
在本次实验设计中, 我们采用对比的方法。1) 在不接通高压电源的情况下, 利用鼓风机将灰尘在烟筒中吹散, 观察到达的效果是没有吸附在线圈上, 只有一些落灰降落在线圈的上部, 下部无灰尘;2) 在接通电源的情况下, 呈现的效果如效果图所示, 可以看到线圈的下部吸附了大量的灰尘, 与未接通电源时有明显不同;3) 实验中的现象:在采用鼓风机吹时, 发现有一片灰尘在一定风速下仍然吸附在线圈上, 证明了静电除尘是有一定效果的。
3 结语
环保除尘方法应用 篇4
广钢5#高炉2002年底破土动工, 为了建设环保生态广钢, 配套实施了多项环保工程, 其中5#高炉出铁场环保除尘就是其中的一个重要环保工程。设计初期, 由于考虑到使用高压变频器投资高、技术也正处于上升阶段等多方面因素, 该项目被设计为液阻调速启动装置。该调速装置的优点是投资少、结构简单、控制方便。但项目正式运行时发现其缺点非常明显:耗能高、调速不理想, 电机碳刷滑环多次被烧, 虽经多次维修都不能保证风机的正常运行, 以致电机多次长时间处于待修状态, 使得高炉在放铁期间除尘系统无法正常使用, 大量烟尘排入空气, 造成空气污染。此外, 还增加了该项目的维护成本, 因此系统改造被提上议事日程。
2 项目改造的需求性分析
近几年, 随着电力电子技术的高速发展, 变频技术基本成熟, 在国内就有许多成熟的产品。变频器作为一种较为成熟的高科技产品, 具有性能稳定、操作方便、节能果明显等优点。而且, 与项目最初设计时相比较, 此时的变频器的价格, 就国产集成的来说已与液力调速的投资相差不大, 有相当高的性价比。
2.1 改造前的液阻启动系统存在的缺点
改造前的液阻启动系统存在以下缺点:
(1) 液阻箱容积大。液阻箱容积大的根源在于阻性限流, 减小容积会引起温升加大。一次软起动后电解液通常会有10～30℃的温升, 使软起动的重复性差。
(2) 控制功能低下。该系统的起动时间、停止时间、初始电压、限压范围等主要控制参数均不能方便地调节。移动极板需要有一套伺服机构, 它的移动速度较慢, 难以实现起动方式的多样化。保护功能不全, 无自检、过载保护、电流不平衡、断相等保护。
(3) 维护困难。该系统须经常维护, 经常添加液体以保持液位, 在高压回路里加水作业有很大的危险性。电极板长期浸泡于电解液中, 表面会有一定的锈蚀, 需要作表面处理。
(4) 安全性差。安全性差是该装置最大的隐患, 一旦维护不及时, 液阻液位过低, 则起动时有引起装置爆炸的危险, 爆炸后引起高压接地, 将给人员和设备带来灾难性的后果。在起动时有噪声及电动力致使振动, 特别是在极板运行中易造成导电水飞溅, 在高压起动回路中, 用传动电机及传动机构控制极板运行, 一旦控制失灵, 后果比较严重。
2.2 特殊的工艺要求需要变频改造
目前, 出铁场除尘风机电机为6kV/1 000kW的大功率电机, 使用液阻调速启动, 但存在上文分析的4个缺点, 并且在启动效果不理想时会对整个电网带来负面冲击。在工艺上, 高炉仅在放铁时需要除尘, 而高炉每日放铁15炉, 每炉放铁时间也仅30～40 min, 由于电机功率较大不可频繁起停, 电机一直处于高速运行状态, 所以若按此计算, 出铁场除尘系统每日有近15.25h为空运转时间, 造成了极大的电能浪费。
2.3 成熟的变频技术适合于风机改造
随着变频调速技术的发展, 作为大容量传动的高压变频调速技术得到了广泛的应用并取得了良好的效果。高压变频器可以实现高压电动机无级调速, 这样既可满足生产工艺过程对电动机调速控制的要求, 又可大幅度地节约能源, 降低生产成本。对于风机, 空气流体流量与转速一次方成正比, 转矩与转速的二次方成正比, 而功率与转速的三次方成正比, 转速降低, 电机功耗将以三次方下降, 因此变频调速的节电效果非常显著。如果流量由100%降到70%, 则转速降到70%, 压头降到49%, 而电机的功耗降到34.3%, 理论上可节能65.7%。
2.4 环保工作的需要
当除尘风机出现故障或电机调速效果不理想时, 高炉只能在没有除尘的情况下进行放铁。铁口、上渣口以及在出铁过程中从主铁沟、敝渣器、下渣沟、铁水罐等部位所产生的大量烟尘直接排入空气, 对空气造成严重污染。通过变频改造可使系统稳定运行, 这样可以减少甚至可以杜绝烟尘的外泄。
3 项目的实施
3.1 变频器的选择
改造的目的就是为了节能, 减少故障, 节约维修维护成本。因此, 变频器的性能选择至关重要。我们在选择时除了考虑一些常规的性能指标外, 还着重考虑了以下几点:设计上是否相对有其特点, 选用的元件是否稳定、成熟;产生的谐波分量是否符合有关标准;电源短时中断恢复时对其影响的程度;个别元件故障时能保持短时间运行等功能。经分析, 最终我们选用中山明阳电力公司生产的MLVERT-D系列多单元串联高压变频器。
3.2 系统改造方案
遵循“最小改动, 最大可靠性, 最优经济性”原则, 仅拆除旧电容补偿柜, 保留原有控制系统。考虑到设备运行等级的问题, 未设工频旁路。整个系统由1台高压变频柜、1台控制柜 (内置S7-200PLC和PID调节器) 、1台变压器柜、一台电机及一台风机组成。由PCS采集出铁场放铁信号, 控制室根据工况环境在原有PCS上设定运行速度, 信号通过EM277接口模块转化为变频器速度给定信号, 由变频器控制风机的转速, 调节系统风量, 以达到节能目的。变频方案示意图见图1。
系统控制部分, 在原PCS控制系统与变频器主控箱之间采用Profibus-DP通讯方式实现对接。另外, 用一台工控机单独对变频器实行监控确保变频器单机运行稳定。原控制系统S7-300通过现场总线采集风机运行状态、电机运行状态及放铁时各阀门状态等信号, 从而确定变频器运行速度、系统是否报警、系统是否分闸等各种情况, 系统通讯网络见图2。
3.3 MLVERT-D变频器的原理和特点
MLVERT-D系列高压变频调速系统采用交—直—交 (高—高) 直接高压方式, 高压直接输入, 通过移相变压器将低压输入到每个功率模块, 并通过功率模块的级联形成直接高压输出, 原理结构见图3。
从电网送来的三相6kV/50Hz交流电经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电。功率单元为三相输入、单相输出的交直交PWM电压源型逆变器结构, 相邻功率单元的输出端串接起来, 形成Y接结构, 实现变压变频的高压直接输出, 无需输出滤波器, 可直接供给高压电机。6kV输出电压每相由6个额定电压为580V的功率单元串联而成, 输出相电压3 480V, 线电压达到6kV左右。 每个功率单元由一体化的移相变压器的副边线圈分别供电。为了降低输入谐波电流, 移相变压器实行多重化设计, 即使在电动机电流出现不平衡的情况下, 也能保证各相位组的电流基本相同, 达到理想的谐波抵消效果。输入电流接近正弦波, 总的谐波电流失真低于3%, 输入功率因数可以达到0.96以上。
逆变器输出采用多电平移相式PWM技术, 同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压, 但各载波之间互相错开一定电角度, 实现多电平PWM, 使得输出电压非常接近正弦波。输出电压的每个电平台阶只有单元直流母线电压大小, 所以dv/dt很小。功率单元采用较低的开关频率, 以降低开关损耗, 但输出波形的等效开关频率可以达到单元开关频率的6倍, 且输出电平数增加, 输出相电压为13电平, 线电压为25电平, 电平数和等效开关频率的增加有利于改善输出波形, 降低输出谐波。
4 节能分析及经济效益
4.1 直接经济效益
对除尘风机进行变频改造的一个重要原因是能节约电能, 减少故障率。系统改造后自2007年11月份投入运行一年多来, 稳定运行, 节能效果明显。节能经济效益计算如下:
开机率按0.96计, 变频方式下, 输入侧功率因数保持在0.96以上, 这里取0.96;工业电费按0.55元/度计, 每日放铁15炉, 每炉放铁时间也按35min计算, 那么每天有15.25h为低速运行时间, 经现场核算, 变频器高速运行时电流为110安培, 低速运行时约50安培, 则 (110-50) 安培×1.732×6千伏×0.55元/千瓦·小时×15.25小时/天×30天/月×12月/年×0.96×0.96=1 735 113元/年。投资回收期仅约9个月。
4.2 间接效益
变频改造前, 电机起动时起动电压难以控制, 经常造成电机碳刷烧坏, 电网受到冲击。采用变频调速以后, 风机起动时, 转速从零逐渐平稳地升到所设定的转速, 没有任何冲击。电流从零开始上升, 不会超过额定电流, 解决了电机启动时的大电流冲击问题, 消除了启动大电流对电机、风机的冲击应力, 大大降低日常的维护保养费用。降低了维修工人的劳动强度。 改善炉前放铁的环境, 降低炉前工吸入有害烟尘的几率。
5 结束语
该项目自2007年初改造成功后投入运行, 一年多来系统运行稳定, 完全达到设计改造要求, 满足了生产需要, 减少了维护成本。在国家推行节能减排的倡议下, 变频节能在环保项目上的应用更加突显其节能降耗的优势, 为企业和社会创造更大效益。
参考文献
[1]金传伟, 毛宗源.变频调速技术在水泵控制系统中的应用.电子技术应用, 2000, (9) .
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