电站锅炉排烟温度热经济性分析计算

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1、-摘 要本文通过对排烟温度对锅炉效率以及电除尘器效率的影响的分析，说明排烟温度深度冷却的意义。详细分析煤种的组成成分、炉膛出口过量空气系数的上下、制粉系统漏风、磨煤机出力、运行中受热面结渣积灰以及受热面构造设计的不合理性等对排烟温度的影响。通过对电除尘器工作原理的了解，得出排烟温度影响除尘效率主要是通过影响飞灰比电阻。并得出对除尘效率最有利的排烟温度一般在100左右。针对解决*电厂排烟温度偏高、热风温度偏低、锅炉效率低下等一系列问题的三种改造方案，通过对三种方案对电厂经济性以及对除尘效率的提高、降低污染物的排放量的分析得出最正确的改造方案。并通过对方案的高效机组改造的分析可知，高效机组系统对降

2、低排烟温度、提高整机经济性、提高除尘器除尘效率、减少污染物的排放量十分有效，但它影响了炉内的燃烧工况，而方案的改造则没有这个问题所以我最后选择方案来解决电厂所存在的问题。关键词：锅炉效率、排烟温度、除尘效率、经济性分析、环保性分析。AbstractThrough the flue gas temperature of the boiler efficiency electrostatic precipitator efficiency and the impact of the analysis, Note e*haust gas temperature of the cooling dept

3、h of meaning. Detailed analysis of the position of coal, furnace e*port e*cess air ratio of height, and pulverizing system whispers, mill capacity, operation of the heating surface slagging and fouling heating surface structure design, such as the irrational nature of the flue gas temperature. Throu

4、gh the ESP working principle of understanding reached e*haust temperature collection efficiency is affected by fly ash resistivity. e to dust and the most favorable efficiency flue gas temperature is usually in the 100 . Address of a power plant flue gas temperature high and low temperature hot air.

5、 Boiler efficiency under a series of issues, including the transformation of the three programs, Through the three programs on plant and the economic efficiency of the dust. reduce pollutant emissions analysis of the best rehabilitation programs. Through the program efficient retrofit analysis showe

6、d that efficient unit system to reduce e*haust gas temperature, Improving Whole economy, and enhance the dust precipitator efficiency and reduce pollutant emissions very effective, However, it affects the heater bustion conditions, II program and the transformation is not the problem I have finally

7、II options to solve plant problems that e*isted.Keywords: boiler efficiency, e*haust gas temperature, collection efficiency, economic analysis, environmental analysis.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32.1锅炉热平衡32.2 各因素对排烟温度的影响72.3排烟温度对电除尘效率的影响92.4结论20第三章12.5MW机组锅炉效率及锅炉尾部受热面的改造方案213.1

8、 锅炉尾部受热面存在主要问题说明213.2 锅炉尾部受热面存在的问题分析223.2.1 管式预热器22回转式预热器233.3 *电厂尾部烟道改造方案233.3.1 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233.3.2 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25方案在低温级省煤器后加装烟气给水加热器(高效机组)26第四章改造方案经济性分析及环保效益分析334.1 各改造方案改造前后锅炉主要参数的比较分析334.2 改造后经济效益分析344.3改造方案整机经济效益分析354.4各改造方案的环保效益分析38第五章结论43致谢43参考文献44. z-第一章 绪论1.1

9、 研究背景随着工业的开展，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，造成地球外表温度升高。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

10、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%。作为一个开展中国家，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

11、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开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开展的需要。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

12、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*开展的重要原因之一。控制燃煤烟气污染已经成为保障国民经济持续*开展的必行措施，受到国家和各级政府的高度重视。与此同时，尽管随着科技的开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开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展深度冷却，以到达提高锅炉经济效率，减少烟尘和污染气体

13、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%，假设以燃用热值为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

14、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。假设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

15、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立方米气体燃料为根底进展计算的。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

16、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

17、器吸热后又回到炉膛，这局部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。对于有别离器的直流锅炉，锅炉排污量为别离器的排污量。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

18、)称为计算实际燃料量，在锅炉热力计算中均以它进展计算。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2-112-122对于硫化床锅炉2-132-143对于煤粉炉2-152-16上列诸式中的分别是炉渣、漏煤、烟道灰、飞灰、逸流

19、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；

20、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*围内各种管道，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*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

21、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上下、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构造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。*

22、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，而且煤粒外表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

23、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。一般经历数据是，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。在一样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

24、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场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，开场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异很大。低的只有17000kj/kg,高的可达71000kg/kg

25、。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

26、隙越多，从而使煤和空气的接触面增大，即增大了反响外表积，使反响速度加快，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。运行经历说明，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

27、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，而且破坏水循环的平安性。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。为了防止对流受热面的结渣，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*些受热面上发生结渣、积灰或结诟时，烟气与这局部

28、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去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

29、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正确过量空气系数。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

30、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；当锅炉在一样负荷，一样参数条件下产生一样的蒸汽，排烟温度及排烟量增加，就意味

31、着产生一样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，最正确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。

32、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别离去除而直接排入大气中，降有害于人们的身体*。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

33、，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，

34、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一样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*，而且会给农业生产带来很大的经济损失。对人体*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

35、性危害是污染物直接或间接的长期使用下对人体*机能造成的危害，这种危害短期表现不明显，不易被觉察。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，影响机组平安稳定运行，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开展，机组的单机容量增大，除尘器的容量也在增大，且构造形式越来越复杂。随着国家环境保护的不断加强，除尘器在火力发电厂建立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

36、外表积、粒子的凝集、比电阻、润湿行和爆炸性等。1) 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。粒度是说明粒子大小的最正确代表性尺寸。对于球形粒子来说，粒度即其直径。但是，通常人们也吧说明非球形粒子粒度的*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；有用外表积表示的外表积粒度分布等多种表达方式。2) 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

37、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。3) 比外表积粉尘的比外表积为单位质量或体积粉尘所具有的外表积。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。4) 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、形状和构造有显著影响。5) 粘附尘粒粘附于固体外表或颗粒之间互相凝集的现象称为粘附。随着强度，也就是抑制附着现象所需的力，称为粘附力，附于固体外表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

38、。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外表水分产生粘附；纤维粉尘的粘附则主要与壁内状态有关。6) 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。7) 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:8) 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。

39、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*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别离悬浮粒子的一种装置。与机械方法别离粒子的其他装置的根本差异在于别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，使尘粒从烟气流中别离出来的。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

40、度愈快。由于离子的运动，极间形成了电流。开场时，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，由于连锁反响，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

41、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去除，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假设构造形式固定，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。1) 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。假设不采取必要的分布措施，气体在除尘器内会很不均匀，中心局部流速将大大超过设计指标，气体在除尘器内

42、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。2) 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局部约为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

43、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。当含尘量到达*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。3) 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*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，而且沿极板外表跳跃前进，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

44、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外表附着力和电气附着力，而堆积在沉尘极上。尘粒直径越大，外表附着力越小，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；

45、-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中右边第一项为哪一项库仑力，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，而获得与沉尘极一样极性的电荷，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*些区域内电流密

46、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，在粉尘层外表可看到火花频放，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一样的情况下，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

47、，其特点是当荷电尘粒到达电极时，电荷的中和进展得当，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*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一样情况下粉尘比电阻与除尘效率的关系图2.2cm*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

48、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*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。此经历公式根底上得出燃煤电厂典型工况下工程近似计算

49、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，此时尘粒速度根本取决于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与的差异不是很大时，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

50、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，大量研究说明，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，

51、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展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外表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和外表导电电阻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防止地吸附一些水分，形成固、气、液三相物质聚合体。当粉尘处于低温时，粉

52、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场向外蒸发，在颗粒外表形成一层液膜，这时颗粒的外表比电阻大大下降，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，外表导电机理减弱，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展电流导电，即容积导电。由于飞灰颗粒属非晶体构造，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，其位置与粉尘构造、成份等多种因素有关，一般处于150-

53、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 *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*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，则比电阻可降低3个数量级。8排烟温度对电除尘效率的影响锅炉排烟温度对除尘效率的影响通过比电阻来表现。粉尘比电阻可由两个并联电阻组成，其中一个为体积比电阻，即通过粉尘外表导电呈现的电阻，组成粉尘的各种物质的导电性能受温度影响显著。当温度较高时，粉尘内导电流的离子与电子将获得更大的能量，使粉尘层的导电能力升高，体积比电阻下降。运行中变化

54、的烟气温度比照电阻的影响较大。粉尘比电阻最高对应的温度与锅炉设计的排烟温度比较接近。通常适宜的电除尘器粉尘比电阻值，当粉尘比电阻超过临界值后电除尘器的性能将随着比电阻的增高而下降很大，致使粉尘局部击穿，产生反电晕现象。发生反电晕后，二次电流增加，二次电压降低，粉尘的飞扬严重，导致吸尘性能显著恶化。大多数燃煤电厂，除尘器烟气温度在130180之间，而在这个温度*围内，粉尘比电阻出现最顶峰以上，超过此温度*围，粉尘比电阻就有下降趋势。当温度低于150后比电阻甚至骤剧下降，随着温度的下降，比电阻的减少很快。据统计，温度在130180之间粉尘比电阻均在据资料记载，侯马电厂2号炉，西热工研究所测定在15

55、0时比电阻为；*宝钢自备电厂烟气温度在154时为；*大武空口电厂烟气温度在120180时，高达；*电厂的数据见下表：表2.3温度100120 140 150 160比电阻排烟温度除了影响比电阻，还会通过影响电场v-i特性来影响电除尘器的运行效果。当气体的温度上升时，气体分子密度下降，负离子对放电极附近电场的作用消弱，在同样电压下其电晕电流就要增加，对除尘有利。当烟气中的水分较多时由于水分子产生一种负离子，大于空气分子，与电子碰撞的时机较多，使电子在电场中加速的平均自由行程缩短，即电离不易开展；水气负离子因质量大，其驱进速度小于气体负离子，使得电场空间中负电荷分布密度增加，电场更趋均匀，击穿电压

56、升高，这样在同样电压下，电场的最大工作电流就会得到提高，对电除尘效率的提高有很重要的作用。图1.8为排烟温度与电除尘效率的关系：图2.8 排烟温度与电除尘效率的关系曲线2.4 结论通过以上分析，我们可得以下结论：(1) 降低排烟温度可以减少排烟热损失，从而提高锅炉效率，降低整机煤耗值。大大提高火电厂的运行经济性。这一点又充分证明了热力学第一定律的正确性。(2) 除尘器的除尘效率的众多因素值，飞灰比电阻的影响非常之重要，当飞灰比电阻值低于时，因尘粒间及吸尘极间的接触带电而产生的库仑力将大大降低，甚至消失，造成除尘效率低下。因此，在的区域内，比电阻与除尘效率之间的关系呈现出随着飞灰比电阻的减小，除

57、尘效率也将大大降低的分布趋势。当飞灰比电阻大于cm时，库仑力非常大，可能造成足以超过粉尘层击穿的电场强度，通常认为比电阻值超过5cm时，将产生反电晕现象，除尘效果大为恶化。在cm的区域内比电阻与除尘效率之间的关系呈现出随着飞灰比电阻的增加，除尘效率明显降低的趋势；适合普通电除尘器工作的粉尘比电阻应处于，在此区域内，除尘效率变化相对平稳。(3) 在温度比电阻特性曲线中的高比电阻区中，排烟温度越低，飞灰比电阻越小，从而电除尘器除尘效率越高。而中比电阻区一般出现在在100-110以下的*围内，由于外表比电阻作用显著，此时比电阻将出现一个最低值。此时，电除尘器除尘效率最高。因此，电厂排烟温度降至100

58、左右，对电除尘器的运行是非常有利的。(4) 低排烟温度可以降低煤耗、提高电厂经济运行水平，同时对提高电除尘效率、减少烟尘排放、保护生态环境也起着积极的作用。第三章 12.5MW机组锅炉效率及锅炉尾部受热面改造方案*发电厂125MW机组所配锅炉为SG-400/140-50412A型中间再热超高压自然循环汽包锅炉简称50412A型锅炉，露天布置。锅炉采用型布置带中间夹弄，炉膛断面近似正方形，宽9600mm，深9357mm。锅炉按贫煤设计，设计参数如表3.1所示。配125MW机组的锅炉原设计汽温为555，后来都已降低到540，锅炉的蒸发量则由400t/h改为420t/h。表3.1 50412A型锅炉

59、设计参数工程名称符号单位数值额定蒸发量400过热蒸汽参数 13.75/555再热蒸汽流量 300再热蒸汽压力进出 Mpa 2.5/2.35再热蒸汽温度进p出 335/555给水参数压力温度 15.7/235热风温度 400排烟温度 146 锅炉效率 % 88.43在50412A型锅炉中，尾部不设分隔烟道，在低温再热器后沿烟气流向分别布置有省煤器管式预热器和回转式预热器等受热面。预热器在回转式的根底上再加一组管式预热器的目的是为了将热风温度提高到400，以适应贫煤的燃烧。3.1 锅炉尾部受热面存在主要问题说明锅炉投运以来进展过屡次改造，有些问题已得到解决。目前该锅炉运行中存在的主要问题是排烟温度

60、过高，达192.6，热风温度只有370，离设计值差30，锅炉效率偏低，只有84-85%。表3.2列出了该炉预热器2002年夏天烟风运行参数的测量值运行值及与设计值的比较。分析表3.2的数据看出，管式预热器的传热情况极差，烟温降和空气温升分别只有约17和26，比设计值63和82相差甚远。这是热风达不到设计值的根本原因，也是排烟温度偏高的主要原因；回转式预热器的烟温降和空气温升的数值分别为240.4和307，虽然和设计值分别为245和298差异不大，但由于回转式预热器的实际烟温已高出设计值40多度，如果剔除传热温差偏高的影响，回转式预热器的传热量也明显低于设计值，这是该锅炉排烟温度过高的另一原因。

61、此外，回转式预热器漏风过多，漏风系数达0.32，将进一步降低锅炉的效率。表3.2 50412A型锅炉在125MW负荷时预热器的烟风参数工程名称符号单位设计值运行值管式预热器进口烟温 454450管式预热器出口烟温 391433排烟温度 146 192.6进风温度 20 38回转式预热器出口风温度 318 345单式预热器出风温度 400 371回转式预热器漏风系数 0.1 0.323.2 锅炉尾部受热面存在的问题分析由表3.2的数据看出，锅炉运行中管式预热器的进口烟温与设计值几乎一样，说明造成热风温度偏低和排烟温度偏高的原因，与预热器前面的受热面设计无关，主要应与管式和回转式预热器有关。 管式预热器该锅炉尾部烟道的截面尺寸太小，为65009600mm深度宽度，而同容量机组的50417型锅炉为75009600mm，50419型锅炉为80009600mm，50416型锅炉为86009600mm。也就