開題報告題目：山東某市燃煤電廠濕式靜電除塵器工藝設(shè)計1緒論1.1研究背景當(dāng)前我國空氣污染問題日益突出，并且成復(fù)合性污染，各類粉塵和酸雨等污染物波及面顯著擴大，尤其是細微顆粒物(PM2.5)造成的重度霧霆天氣常常出現(xiàn)，甚至影響到氣候變換，國家的可持續(xù)發(fā)展大計將受到嚴(yán)重的阻礙，既危害人民群眾的生命健康，又嚴(yán)重的壓縮了子孫后代的生存空間。面對全民的訴求，各級政府非常重視，積極應(yīng)對，隨即頒布多項環(huán)保政策，努力改善空氣質(zhì)量。燃煤電廠、各種工業(yè)鍋爐和冶金窯爐的設(shè)備均是空氣污染的大戶，其中燃煤電廠是其中重要的污染源。環(huán)保部專門針對燃煤電廠制訂了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的新標(biāo)準(zhǔn)，相對于2014年前，對燃煤電廠的煙氣中污染物的排放提出來更高的要求;緊接著，環(huán)保部聯(lián)合發(fā)改委制定新的計劃—2017-2019年煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃，要求現(xiàn)役的所有燃煤發(fā)電機組2023年前完成升級改造，實現(xiàn)廢氣排放達標(biāo)。同時，國家能源局和各級政府根據(jù)地方能源結(jié)構(gòu)特色，對各地燃煤電廠大氣污染物排放定下更高的目標(biāo)，推進各地燃煤火電廠環(huán)保設(shè)備改造升級，使其排放煙氣中粉塵濃度和其他污染物達到新國家標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)的燃煤電廠環(huán)保島的工藝方案主要以下幾種：干式靜電除塵器加濕法或干法煙氣脫硫設(shè)施、袋式除塵器配合濕法或干法煙氣脫硫設(shè)施、復(fù)合電袋除塵器配合濕法或干法煙氣脫硫設(shè)施。目前已投產(chǎn)的大型火電廠普遍采用干式靜電除塵器配合濕法煙氣脫硫設(shè)施的環(huán)保島完成煙氣的凈化處理，干式靜電除塵器實現(xiàn)除塵，濕法煙氣脫硫設(shè)施負責(zé)脫除硫化物。干式靜電除塵器的除塵效率除了與粉塵物化特性有關(guān)，更與設(shè)備的比集塵面積成正比，為實現(xiàn)更好的除塵效果設(shè)備廠商不斷地向增加電場數(shù)和擴大比集塵面積的方向發(fā)展，成本和能耗也不斷的上升。干式靜電除塵器也存在一定的局限性，燃煤電廠所用的煤種變化會導(dǎo)致粉塵物化特性的變化影響除塵效率，同時它的污染物脫除種類也比較單一。環(huán)保島中最后一道工藝一般為濕法脫硫工藝，然而受其工藝的特點影響，最終煙囪排出的煙氣必定夾雜著石膏、氣溶膠、重金屬離子等污染物。因此，當(dāng)前多數(shù)燃煤電廠的環(huán)保島要實現(xiàn)新國標(biāo)要求還是很困難。隨著國家新政策的出臺，行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)的推出，除塵設(shè)備性能要求必須躍升，干式靜電除塵器此時就顯得有些力不從心，各個廠商和研究機構(gòu)對除塵新技術(shù)、新方法、新工藝開始全面論證和研究。應(yīng)用在冶金行業(yè)的濕式電除塵技術(shù)開始進入大眾視野，其在冶金行業(yè)中的應(yīng)用證實，濕式電除塵器不僅可以除去煙氣中的微細顆粒，而且酸霧、氣溶膠、汞等重金屬及二惡英等大氣污染物也有很好的脫除效果，這就為燃煤電廠提供了一種終端精處理解決方案。1.2主流除塵技術(shù)的分析1.2.1顆粒物控制技術(shù)傳統(tǒng)顆粒物脫除技術(shù)主要分為以下四種：機械除塵技術(shù)，濕式除塵技術(shù)，干式靜電除塵技術(shù)和過濾除塵技術(shù)。燃煤電廠煙氣粉塵粒徑范圍很廣從0.1um300um不等，機械除塵技術(shù)僅適用1um-50um范圍內(nèi)的粉塵收集，而且除塵效率不高，因此機械除塵技術(shù)就不列舉在下表中。傳統(tǒng)的濕式除塵技術(shù)，通過大水量洗滌煙氣來脫除煙氣中的含塵顆粒，因此產(chǎn)生大量污水，含塵污水需要二次處理，運行成本較高，應(yīng)用較少。主流的燃煤電廠除塵設(shè)備選用干式靜電除塵器或布袋式除塵器。干式靜電除塵器處理量大、能耗小、阻力低等優(yōu)點，燃煤電廠應(yīng)用較多，其對粒徑大于l0um的大顆粒粉塵脫除效率相當(dāng)高(微細的粉塵的脫除效果低于布袋式除塵器)。除此之外，常規(guī)靜電除塵器清灰機構(gòu)都是利用振打敲擊的方式收塵，遇到低比電阻的粉塵往往會出現(xiàn)二次揚塵，高比電阻粉塵則容易產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，會嚴(yán)重影響除塵效率。布袋式除塵器存在濾袋更換周期短、廢棄濾袋二次污染和過濾阻力大等劣勢，同時我國濾料自主研發(fā)性不高，高級濾料依賴進口，因此，我國大型燃煤電站較少選用布袋式除塵器。1.2.2燃煤火電廠除塵技術(shù)目前燃煤火電廠煙氣處理量大，煙氣高溫且?guī)Цg性，基于這一特性，其煙氣主流除塵技術(shù)有以下四種：干式靜電除塵技術(shù)、布袋除塵技術(shù)、復(fù)合電袋復(fù)合除塵技術(shù)以及濕式電除塵技術(shù)，下面將簡單的介紹上述各種主流除塵技術(shù)。1.干式靜電除塵技術(shù)干式靜電除塵器通過殼體、陰陽極組成電場空間，通過對陰極系統(tǒng)外接高壓直流電源，陽極系統(tǒng)接地，大曲率半徑差異的陰陽極之間便會產(chǎn)生靜電場，在靜電場中氣體被電離，在電場力的驅(qū)動帶負離子向陽極移動，并且與粉塵顆粒相互碰撞，讓越來越多的顆粒帶上負電，然后附著到陽極上，接地的陽極導(dǎo)走所帶電子，顆粒粉塵富集在陽極上，通過振打收集到灰斗中，從而實現(xiàn)粉塵顆粒和煙氣中的氣體分離出來。2.袋式除塵技術(shù)含顆粒粉塵的煙氣，在風(fēng)機的驅(qū)動下通過布袋過濾層時，濾層阻將顆粒粉塵截過濾收集下來，完成分離。袋式除塵設(shè)備主要結(jié)構(gòu)包括：殼體、灰斗、清灰機構(gòu)和輸灰系統(tǒng)等。袋式除塵設(shè)備除塵效率的高低主要受到濾袋材料和清灰機構(gòu)的影響。其中清灰方式為：向脈沖閥膜片發(fā)出指令，利用高壓壓縮空氣，進行反吹的方式進行清灰。實踐表明：其除塵效率受煙氣溫度、煙氣成分、粉塵特性、過濾風(fēng)速等的影響。3.電袋復(fù)合除塵技術(shù)電袋復(fù)合式除塵器簡單來說是靜電除塵加布袋除塵的一種新的除塵設(shè)備。其包括前級電場的預(yù)收塵、荷電作用和后級濾袋區(qū)過濾除塵兩個工作區(qū)，它綜合了兩種除塵方式各自的優(yōu)點，彌補了各自的缺點。具體工作流程如下，含塵煙氣先通過電除塵區(qū)荷電、預(yù)收塵后，己經(jīng)脫除大部分易收集的顆粒，剩余少量顆粒隨煙氣再緩慢進入后級布袋除塵區(qū)，此時收集的顆粒量較少，清灰周期得以大幅度延長，同時顆粒經(jīng)過電除塵區(qū)己經(jīng)帶上電離荷電，提高了粉塵在濾袋上的過濾特性，濾袋的清灰性能、透氣性能方面得到大大的改善。電袋復(fù)合除塵技術(shù)有機的結(jié)合兩種除塵優(yōu)點，克服了電除塵和布袋除塵的缺點。4.濕式靜電除塵技術(shù)濕式靜電除塵器安置在煙囪前的終端除塵設(shè)備，用于去除飽和濕煙氣中的煙塵、氣溶膠等細微顆粒。濕式靜電除塵器的工作原理詳見干式靜電場除塵技術(shù)，只是清灰方式不同，干式靜電除塵器依靠振打方式收集陽極板上的粉塵，濕式靜電除塵器則是依靠水沖洗收集粉塵。1.3工業(yè)濕式靜電除塵器的應(yīng)用現(xiàn)狀1.3.1濕式靜電除塵器的演變與發(fā)展世界首臺濕式電除塵設(shè)備于1907年應(yīng)用在去除硫酸酸霧方向，隨著技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，濕式靜電除塵器應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域，技術(shù)本身趨于成熟。濕式和干式電除塵器工作原理相同，不同之處在于濕式靜電除塵器采用水沖洗清灰收集灰塵，而干式電除塵器采用振打收集灰塵的方式，在工藝流程中干式電除塵器作為典型的第一步控制裝置用來處理高濃度的粉塵，而濕式靜電除塵器為末端處理設(shè)備，放在煙囪之前，作為終端處理設(shè)備，用來收集脫硫塔后煙氣中仍然存在的PM2.5"H2SO4和霧滴。歐洲、美國、日本等國家己經(jīng)廣泛應(yīng)用臥式濕式電除塵技術(shù)這種先進的煙氣治理技術(shù)。據(jù)文獻資料統(tǒng)計，在美國、歐洲和日本的燃煤電廠里己有40余套臥式濕式靜電除塵器在運行，并且運行效果良好[13}ISJ。在與日本日立的廠家交流中了解到，日本中部電力的碧南發(fā)電廠所有機組的濕法脫硫系統(tǒng)后安裝有濕式靜電除塵器(5臺裝機容量合計4100MW)，多年以來，運行情況良好，煙囪出口煙塵排放濃度長期穩(wěn)定在2-5mg/m3的水平，運行巧年中，無重大問題出現(xiàn)。國外臥式濕式靜電除塵器應(yīng)用實踐證明，臥式濕式靜電除塵器對脫除PM2.5，H2SO4和霧滴還是相當(dāng)有效的，同時還可除去一部分汞。在我國，2013年國家環(huán)保部在《環(huán)境空氣細顆粒物污染防治技術(shù)政策》的征求意見稿中，明確提出鼓勵煤電企業(yè)采用濕式電除塵等新環(huán)保技術(shù)。環(huán)保專家也一致的認可濕式靜電除塵器在實現(xiàn)超低排放方面的效果。近年來面對我國極其嚴(yán)峻的大氣污染治理形勢，燃煤電站在煙氣污染控制設(shè)備選擇中應(yīng)用濕式電除塵已在快速推廣。雖然目前臥式濕式靜電除塵器在我國己得到普遍認可，對于細微顆粒物的捕集效果顯著，但是我國在燃煤電廠應(yīng)用臥式濕式靜電除塵器起步較晚，在國家嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)政策下，國內(nèi)現(xiàn)有燃煤電廠都面臨著改造升級的需求，而現(xiàn)役燃煤電廠濕法脫硫后、煙囪前的空間有限，因此，研究既能滿足排放要求，又能在我國現(xiàn)有燃煤電廠改造空間狹小，場地緊張的條件下，可以合理布置的緊湊型臥式濕式靜電除塵器，便成了國內(nèi)臥式濕式靜電除塵器技術(shù)現(xiàn)行發(fā)展過程中待解決的問題。1.3.2濕式靜電除塵器研究進展隨著燃煤電廠開始引入濕式靜電除塵技術(shù)，很多學(xué)者開始關(guān)注其理論研究，主要從兩個方面開展研究：（1）污染物脫除規(guī)律;（2）設(shè)備的清灰特性。國內(nèi)濕式靜電除塵技術(shù)在電廠的應(yīng)用研究相對國外起步較晚，2011年，山東神華山大能源環(huán)境有限公司在玉門油田水電廠220dh爐上首次使用柔性電極(國外稱膜)濕式靜電除塵器，也是國內(nèi)首臺柔性電極濕式靜電除塵器的中試應(yīng)用。此前，未見濕式靜電除塵器在燃煤電廠的應(yīng)用報道。近年來，以龍凈環(huán)保為代表的環(huán)保企業(yè)，大力開展?jié)袷届o電除塵技術(shù)的研究和推廣。1.濕式靜電除塵器清灰特性研究現(xiàn)狀濕式靜電除塵器陰陽極收集的粉塵是通過水沖洗實現(xiàn)氣固分離的，清灰特性影響除塵器運行的穩(wěn)定性和除塵效率。其中，水膜的均勻性即是清灰的關(guān)鍵，又影響陰陽極的防腐，因此，保證水膜均勻分布顯得非常重要。水膜均勻分布性研究要從產(chǎn)生水膜的方法和水膜在極板能否保持均勻分布著手。工業(yè)應(yīng)用中濕式靜電除塵器一般采用噴淋方式產(chǎn)生水膜，噴頭形狀對生成的水膜均勻性影響較大。不同結(jié)構(gòu)噴頭噴淋到極板上產(chǎn)生的水膜均勻性的情況是不相同的。通過大量的實踐，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)噴淋流量較小時不適合用針孔型噴嘴噴淋，因為此時極板邊緣會沒有水膜產(chǎn)生，然而中間區(qū)域水大量趟過，水流極不均勻，扁平型噴嘴雖然在同樣的流速下也會在極板上呈現(xiàn)溝流現(xiàn)象，但是能全面覆蓋極板。當(dāng)水流速控制合理的時候，針孔型噴嘴較扁平型噴嘴更容易獲得均勻分布的水膜，這些實驗結(jié)果可以指導(dǎo)噴頭的選型。噴嘴霧化特性也是影響水膜均勻的另一個重要因素，國外早前就通過簡單模型分析了單噴嘴的霧化液滴尺寸與速度的關(guān)系。隨后國內(nèi)外研究人員通過實驗對此進行深入的研究，測量和分析后發(fā)現(xiàn)噴頭產(chǎn)生的徑向速度與射流初速度、噴嘴直徑和噴嘴間距均有關(guān)，但只是定性的分析它們的影響，沒有給出定量的關(guān)系。2.濕式靜電除塵器污染物脫除機理研究現(xiàn)狀濕式靜電除塵器良好的細顆粒物脫除能力，近年來很多國內(nèi)外研究團隊進行大量的試驗研究其脫除機理，其重要思路是優(yōu)化極配和改善收塵結(jié)構(gòu)，來提高顆粒物脫除效率。UniversityofCincinnati的研究團隊，設(shè)計出管式殼體的濕式靜電除塵器，陽極板采用碳鋼材料制作，陰極用不銹鋼材料制作，利用它進行實驗，研究對1μm以下細顆粒物的脫除效率，設(shè)備將煙氣的停留時間設(shè)定在0.1-0.4秒之間可以調(diào)節(jié)，利用柴油發(fā)動機產(chǎn)生微細顆粒。采用電子低壓沖擊分析儀測試煙氣在不同工況條件下的脫除效率，結(jié)果表明，隨停留時間增長，脫除效率明顯提高，隨電場強度增大，脫除效率提高，這解釋了工業(yè)應(yīng)用中工作電壓常常選擇于臨界擊穿值。臺灣Lin等人利用濕式靜電除塵器研究其對納米級的粉塵脫除情況。實驗設(shè)備中陰極采用黃金圓形電極，采用可調(diào)的停留時間。研究設(shè)備長時期運行時，其效果隨著電流密度下降而顯著降低，隨著顆粒物初始濃度降低有所下降，分級脫除效率整體成“U"型分布，說明其其效率的主要影響因素為電流密度。1.4研究內(nèi)容本文擬通過實驗研究臥式濕式靜電除塵器中煙塵的捕集特性，分析煙氣在臥式濕式靜電除塵器中最佳的流通速度，以及煙塵在臥式濕式靜電除塵器中被捕集所需的停留時間，確定臥式濕式靜電除塵器電場方向上所需的長度范圍，從而制定雙層結(jié)構(gòu)臥式濕式靜電除塵器的總體結(jié)構(gòu)，利用SOLIDWORKS三維造型軟件對殼體、陰陽極、隔斷層等部件進行建模，采用結(jié)構(gòu)分析計算軟件對設(shè)計的結(jié)構(gòu)進行強度計算，從而制定出最佳的雙層臥式濕式靜電除塵器結(jié)構(gòu)。參考文獻[1]展茂源,王猛,鄧徐幀,等.濕式靜電除塵器在燃煤電廠超低排放工程中的應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保,2017,33(2):4.[2]李德波,曾庭華,廖永進,等.600MW機組"超低排放"下新增濕式靜電除塵器性能試驗的關(guān)鍵問題[J].廣東電力,2017,30(1):6.[3]張翼,陳寅彪,張帥,等.濕法脫硫系統(tǒng)和濕式靜電除塵器中砷分布及形態(tài)分析[J].煤炭學(xué)報,2020(S01):7.[4]常黎明.煙氣超低排放用濕式靜電除塵器技術(shù)應(yīng)用分析[J].應(yīng)用能源技術(shù),2017(3):4.[5]楊振民,黃超,王嘉豪,等.煙氣溫度對濕式靜電除塵器工作特性影響[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2021,50(1):6.[6]李瑰萍.濕式靜電除塵器在生物質(zhì)鍋爐煙氣凈化中的應(yīng)用[J].林產(chǎn)工業(yè),2018,45(6):4.[7]羅炳成.濕式靜電除塵器在燃煤鍋爐中的應(yīng)用[J].云南化工,2018,45(1):1.[8]程立華,馬希紅,張立權(quán).330MW燃煤供熱機組徑流濕式靜電除塵器應(yīng)用[J].2022(3).[9]薛學(xué)良,胡小吐,楊森林,等.濕式靜電除塵器在燒結(jié)煙氣超低排放改造中的流場優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用[J].廣東化工,2021,48(12):4.[10]孫光玉,劉曉冰,周波,等.濕式靜電除塵器CFD流場模擬及設(shè)計優(yōu)化[J].江蘇航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2021,20(4):7.[11]時超林,潘衛(wèi)國,郭瑞堂,等.火電廠濕式靜電除塵器的發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J].202