33个废气问答！粉尘、脱硫、脱硝、飞灰等

文章导读

本文介绍了废气处理相关内容，以33个问答，解答包括粉尘、脱硫、脱硝、飞灰等领域技术问题。

▲  来源：除灰脱硫脱硝技术联盟

1. 什么是燃煤电厂的“超低排放”?

燃煤电厂排放的烟尘、二氧化硫和氮氧化物三项大气污染物与《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中规定的燃机要执行特别排放限值相比较，将达到或者低于燃机排放限值的情况称为燃煤机组的“超低排放”。其中，在燃用煤质较为适宜的情况下、采用技术经济可行的烟气污染治理技术，使得烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放分别小于10 毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米的煤电机组，称为超低排放煤电机组;使得烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放分别小于5毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米的煤电机组，称为满足燃汽轮机组排放标准的煤电机组。

2. 什么是静电除尘器?它由哪几部分组成?

静电除尘器是利用电晕放电，使烟气中的灰粒带电，通过静电作用进行分离的装置。

它由放电极、收尘极、高压直流供电装置、振打装置和外壳组成。

3. 电除尘的工作原理是什么?

在电晕极和集尘极组成的不均匀电场中，以放电极(电晕极)为负极，集尘极为正极，并以72kV的高压电源(高压硅整流变压器将380V交流电整流成72kV高压直流电，由横梁通过电晕极引入高压静电场)产生。当这一电场的强度提高警惕到某一值时，电晕极周围形成负电晕，气体分子的电离作用加强，产生大量的正负离子。正负离子被除数电晕极中和，负离子和自由电子则向集尘极转移。当带有粉的气体通过时，这些带电负荷的粒子就会在运动中不断碰到并被吸附在尘粒上，使尘粉荷电。在电场力的作用下，尘粉很快运动到达集尘极(阳极板)，放出负电荷，本身沉积在集尘板上。

在正离子运行中，电晕区里的粉尘带正电荷，移向电晕板，因此电晕极也会不断积灰，只不过量较小。收集到的粉尘通过振打装置使其跌落，聚集到下部的灰斗中由排灰电机排出，使气体得到净化。

4. 影响电除尘器效率的主要因素有哪些?

影响电除尘器效率的主要因素有：粉尘比电阻、气体温度、烟气速度、气体湿度、粉尘浓度、电晕极性、气流分布均匀性、振打方式等。

5. 造成电除尘气流分布不均的原因有哪些?

1)由锅炉而引起的分布不均;

2)在烟道中摩擦引起的紊流;

3)由于烟道弯头曲率半径小，气流转弯时因内侧速度大大减小而形成的扰动;

4)粉尘在烟道中沉积过多使气流严重紊乱;

5)进口烟箱扩散太快使中心流速高引起流速分布不均;

6)锅炉漏风等。

6. 气流分布不均对电除尘的影响有哪些?

1)在气流速度不同的区域内捕集到的粉尘量不一样，气流速度低的地方电除尘效率高。总体上讲风速过高的影响比风速低的影响更大;

2)局部气流速度高的地方出现冲刷，产生二次飞扬;

3)振打清灰时通道内气流的紊乱，打下来的粉尘被带走：

4)除尘器一些部位积灰反过来进一步破坏气流的均匀性。

7. 电除尘器电场产生二次飞扬的原因有哪些?

1)高比电阻粉尘的反电晕会产生二次飞扬;

2)烟气流速过高产生二次飞扬;

3)气流分布不均产生二次飞扬;

4)振打频率过快，使粉尘从收尘极板上落下时呈粉末状而被烟气带走，产生一次飞扬;

5)电除尘器本体漏风或灰斗出现旁路气流带走粉尘而产生二次飞扬。

8. 如何防止电除尘器电场产生二次飞扬?

1)使电除尘器内部保持良好的气流分布;

2)使设计出的收尘电极具有充分的空气动力学屏蔽性能;

3)采用足够数量的高压分组电场并将几个分组电场串联;

4)对高压分组电场进行轮流均衡地振打;

5)严格防止灰斗中的气流有环流现象和漏风。

9. 什么是飞灰比电阻?

单位面积、单位厚度飞灰的电阻值，常以其电阻率表示，单位为Ω/cm。长度和截面积各为1个单位时的电阻为比电阻，即导线长度为1cm，截面积为1cm2时的阻值，用ρ表示，单位为Ω·cm。

粉尘分通常分为低比电阻粉尘(ρ<104Ω·cm)、中比电阻粉尘(104Ω·cm<ρ<5×1010ω·cm)和高比电阻粉尘(ρ>5×1010Ω·cm)，比电阻是影响除尘器效率的重要因素。

10. 比电阻对除尘效果有何影响?

通常粉尘的比电阻值在104~5×1010Ω·cm之间，比电阻对除尘效果影响有以下几方面：

1)比电阻大于5×1010Ω·cm，影响电晕电流，粉尘荷电量和电场程度，使除尘效率下降;

2)高比电阻会使粉尘粘附力增大，不易被振打下来，易产生二次飞扬，使除尘效率下降。

3)低比电阻易因静电感应获得正电荷，使极板上的粉尘重新排斥到电场空间。

11. 机组启动期间为什么要注意电除尘器的投用时机?

锅炉点火期间如果出现油枪雾化不良，未燃尽的油滴会玷污电除尘器的极板，从而降低除尘器的除尘效率，所以早期运行机组要求启动期间不投用电除尘器或使用旁路烟道。同时投用电加热器和电振打器，以防止支持瓷瓶的表面结露造成闪络短路，并能够及时使极板上的灰尘被振打下来，预防除尘效率下降。

目前一般通过油枪升级改造，提高燃烧效率、避免未燃尽油滴对除尘器的影响，解决了启动期间不能投用除尘器的问题。

12. 电除尘器运行时的安全注意事项有哪些?

电除尘器在运行时，各电场内都存在高压电和浓度很高的灰尘。在停止运行时，电场内部也会存在高压感应电，所以必须注意以下几方面的安全事项：

1)电除尘器运行时禁止开启高压开关柜，严禁打开各种门孔封盖;

2)进入电除尘器内部工作时，必须严格执行工作票制度，切断所有电源，隔离烟气通道，除尘器内部温度降至40℃以下时，工作部分应有可靠接地，并制订可靠安全措施;

3)进入电场前必须将高压隔离开关闸刀投至“接地”位置，对电场放电，可靠接地，消除残余静电;

4)进入电场前应将灰斗内的储灰放净，充分通风。

13. 烟气湿度对除尘效率有何影响?

锅炉烟气都含有水分，从原理上分析烟气中水分越多，除尘效率就应该越高，但若电除尘设备的保温效果不好，烟气温度达到露点，特别是在烟气中二氧化硫含量比较大时，过高的湿度就会使电极系统及金属部件产生腐蚀，反而损坏了设备，影响除尘的效果。对于布袋除尘器，烟气湿度过大后还有造成布袋损坏的风险。

14. 电除尘器漏风对其运行有哪些影响?

1)电除尘器处于负压运行，若壳体有漏风点，就会使外部空气漏入，造成电除尘器的烟速增大;

2)从灰斗下部漏风会使灰斗内的积灰产生二次飞扬，都会造成除尘效率降低。

15. 布袋除尘器的工作原理?

含尘气体从布袋除尘器入口进入后，由导流管进入各单元室，在导流装置的作用下，大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗，其余粉尘随气流均匀进入各仓室过滤区中的滤袋，当含尘气体穿过滤袋时，粉尘即被吸附在滤袋上，而被净化的气体从滤袋内排除。当吸附在滤袋上的粉尘达到一定厚度电磁阀开，喷吹空气从滤袋出口处自上而下与气体排除的相反方向进入滤袋，将吸附在滤袋外面的粉尘清落至下面的灰斗中，粉尘经卸灰阀排出后利用输灰系统送出。

16. 布袋除尘器的优点有哪些?

除尘效率高;捕集细小粉尘的能力强;处理烟量大;对煤种的适应力强。

17. 布袋除尘器尘粒沉积在滤袋纤维上的基本机理是哪几种?

基本机理包括：拦截、惯性碰撞、扩散、重力、静电吸引。

18. 电袋除尘器有何优点?

结合了电除尘器和布袋除尘器的优点。

19. 湿式电除尘的技术原理是什么?

湿式电除尘的金属放电线在直流高电压的作用下，将其周围气体电离，粉尘在电场中荷电并在电场力的作用下向集尘极运动，当运动到集尘极表面时，随液体膜流下而被除去。采用液体冲洗集尘极表面来进行清灰，同时粉尘形成浆液而排出去。

20. 湿式电除尘的优缺点是什么?

湿式电除尘收尘性能与粉尘特性无关，对黏性大或高比电阻粉尘能有效收集，同时也适用于处理高温、高湿的烟气，由于没有二次扬尘，出口粉尘浓度可以低于5mg/Nm3。由于没有如锤击设备的转动部件，可靠性高，能有效收集烟气中的硫酸雾气溶胶及亚微米级颗粒。

常规电除尘烟道的设计流速为15m/s，湿式电除尘器设计流速范围为2~3 m/s，因此湿式除尘器的截面积较烟道截面积大5~7倍，占地面积大。由于湿式除尘器体积大，重量重，需要的支架较常规烟道支架重。由于湿式除尘器采用水力清灰，因此在运行的过程中会产生废水。由于湿式除尘器吸附的石膏浆液具有粘性，除尘器极板上存在结垢的风险，对运行要求高。由于除尘器吸收下来的石膏浆液等具有腐蚀性，因此需选择合适的防腐蚀材料。

21. 常用脱硫方法?

国内外目前普遍采用脱硫方法可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫三大类。

燃烧前脱硫，是采用洗煤技术对煤进行洗选，将煤中大部分的可燃无机硫洗去，降低燃烧煤中的含硫量，从而达到减少污染的目的;燃烧中脱硫(即炉内脱硫)，是在煤粉燃烧过程中同时投入一定量的脱硫剂，在燃烧时脱硫将二氧化硫脱除。典型技术是循环流化床技术;燃烧后脱硫(即烟道气体脱硫)，是在烟道外加装脱硫设备，对烟气进行脱硫的方法，典型技术有石灰石-石膏法，喷雾干燥法，电子束法，氨法等，其中应用最多的是石灰石-石膏法。

22. 什么是湿法烟气脱硫?

湿法烟气脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气，以吸收SO2，脱硫效率高。湿法脱硫技术先进成熟，运行安全可靠，脱硫效率较高，适用大机组，煤质适应性广，副产品回收等优点。主要缺点系统复杂，设备庞大，占地面积多，一次性投资多，运行费用较高，耗水量大。

23. 什么是干法烟气脱硫?

干法烟气脱硫是指无论加入的脱硫剂是干态的或是湿态的，脱硫的最终反应产物都是干态的。干法烟气脱硫投资费用较低;脱硫产物呈干态，并与飞灰相混;无需装设除雾器及烟气再热器;设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。但干法烟气脱硫吸收剂的利用率低;用于高硫煤时经济性差;飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用。

24. 什么是NOx排放控制技术?

利用燃烧过程产生的氮基中间产物或者往烟道中喷射氨，在合适的温度、气氛或催化剂条件下将NOx还原，这是燃煤锅炉控制NOx排放的主要机理。由此衍生出炉内低NOx燃烧(简称LNB)、炉膛喷射还原剂的选择性非催化还原烟气脱硝(简称SNCR)和炉后烟道喷射还原剂的选择性催化还原烟气脱硝(简称SCR)等三类技术，这些技术可单独或组合使用。

25. 什么是SCR和SNCR脱硝?

SCR是选择性催化还原的简称，在催化剂的作用下，喷入氨把烟气中的NOx还原成N2和H2O，还原剂以NH3为主，催化剂有贵金属和非贵金属两类。

SNCR是选择性非催化还原的简称，将含有NH3基的还原剂，喷入炉膛温度为800~950℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3，无须经过催化剂的催化，直接与烟气中的NOx进行反应生成N2的工艺。

26. 循环流化床锅炉脱硝装置的主要技术手段是什么?

SNCR主流，部分新建机组为满足超低排放采用预留SCR空间的方式。

27. 循环流化床锅炉SNCR脱硝的还原剂是什么?

脱硝系统的还原剂主要有三种：液氨、氨水以及尿素，还原剂的选择是影响脱硝效率和运行经济性的主要因素之一。大部分电厂使用尿素，少部分为氨水，一些化工自备厂或管理经验丰富的电厂也有使用液氨的。

脱硝还原剂比较

28. 什么SNCR脱硝的反应烟窗?

还原剂的反应高效温度范围称为反应烟窗，有时也称温度窗。适宜SNCR反应发生的温度区间，一般为800~950℃。当反应温度过高时，由于氨的分解会使NOx还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃逸增加，也会使NOx还原率降低。

29. 为什么循环流化床锅炉SNCR脱硝的效率远高于煤粉锅炉?

CFB锅炉特有的结构，有助于烟气和喷入还原剂的均匀混合，这主要得益于旋风分离器的强烈混合作用。工业试验研究也表明，在分离器前水平烟道设置喷入点，能显著降低氨氮比、提高脱硝效率并减少氨逃逸量。常规SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低NOx燃烧技术的补充处理手段。而CFB锅炉机组，由于采用了低氮燃烧技术，燃烧温度较低、二次风分级给入、炉膛下部缺氧燃烧、炉膛中心存在缺氧还原区域，能有效抑制NOx生成，相对燃烧相同煤种的煤粉炉其NOx排放低40%~60%。因此CFB锅炉脱硝最适宜采用SNCR技术，目前的趋势是用更为安全的尿素代替氨作为还原剂。

30. 为什么循环流化床锅炉不宜采用SCR脱硝?

一方面会给锅炉设计安装带来不便，已投产锅炉普遍存在空间受限的问题。另一方面CFB锅炉尾部灰浓度远高于煤粉锅炉，催化剂使用寿命短，相关运行费用增加快。由于催化剂的加入会将SO2氧化为SO3并与逃逸氨反应生成硫酸氨和硫酸氢铵，易造成空预器积灰堵塞和腐蚀，影响机组运行安全。

31. 采用尿素溶液作为还原剂时SNCR对锅炉效率的影响?

喷入炉内的尿素溶液浓度为10%左右，对锅炉效率的影响主要是溶液中的水汽化所造成的热损失，尿素在炉内热解成氨时的吸热及氨与NOx反应的放热几部分：

该反应为放热反应，对锅炉效率是提高的，但考虑到该反应为ppm级，可忽略其对效率的影响。以NOx浓度按150mg/Nm3，NSR按1.5为基准计算，溶液中的水汽化所造成的热损失大约使锅炉效率降低0.1%左右。

32. 增加SCR/SNCR后，对空气预热器有哪些特殊要求?

鉴于现在的环保标准日趋严格，流化床锅炉也需要增设深度脱硝设备，由于少量NH3的逃逸是不可避免的，炉内SO3也客观存在，因此势必会产生部分硫酸氢氨，该物质在146~207℃之间呈液态且有较强的粘结性，因此会与飞灰结合附着在空预器的低温段，为了便于清理，最好采用脱硝专用板型的搪瓷板式回转预热器，若采用管式预热器，也应在低温段采用搪瓷管式。

33. SNCR脱硝装置对锅炉受热面运行有何影响分析?

SNCR脱硝技术向炉内喷射尿素溶液作为还原剂。锅炉在正常运行过程中，不会对炉内受热面系统造成明显的腐蚀：

1)脱硝系统向炉内喷射的是脱硝剂并未增加炉内气氛的酸性。尿素为弱碱性，因此脱硝剂整体上呈现弱碱性，从酸碱性腐蚀的角度来说，是有利于降低腐蚀的。从脱硝的化学过程来看，NH3消耗了NOx反应生成中性的N2和水，而NOx的酸性比氰酸更强，因此经过脱硝反应后，炉内气氛的酸性程度将会降低;

2)向炉内喷射的脱硝剂只占炉内物料、气体的很小一部分，除用于选择性地脱除NOx外(NOx在烟气中的含量也是较低的)，脱硝剂对炉内气氛和炉料的性质并无重大影响;

3)还原剂喷射点在旋风分离器入口烟道，脱硝主要反应区为旋风分离器入，锅炉此区域均敷设有耐火耐磨材料，具有很好的抗腐蚀性能。

4)CFB炉内脱硫使得SO2及SO3含量降低，从而使得生成铵化合物NH4HSO4以及(NH4)2SO4的可能性降低，但在特殊工况下由于脱硝产物中的水再加上烟气介质恶劣环境仍可能会有腐蚀和受热面沾污情况发生。

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