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    電除塵可分為干式電除塵和濕式電除塵?干式電除塵常被稱作電除塵,如靜電除塵技術、低低溫電除塵技術;濕式電除塵常被稱作濕電,濕電僅用于濕法脫硫后的二次除塵?

    SO2排放濃度:80,2000,4300(mg/m3)
    低低溫電除塵技術是通過煙氣冷卻器降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點以下的電除塵技術?
    c、一次除塵器出口煙塵濃度為10mg/m3~30mg/m3時,二次除塵宜選用復合塔脫硫技術協(xié)同除塵,并確保復合塔的除霧除塵效果?
    為實現超低排放與深度節(jié)能,以某電廠為例,采用系統(tǒng)協(xié)同處理方法,研究分析了煙氣超低排放與深度節(jié)能綜合技術路線,提出了鍋爐低氮燃燒器改造、電除塵器低低溫與脈沖電源協(xié)同提效、電除塵器蒸汽加熱與熱風吹掃、脫硫托盤與交互噴淋協(xié)同提效、濕式電除塵器及其廢水零排放、MGGH與凝結水加熱器耦合節(jié)能等技術方案,結果表明,超低排放改造效果優(yōu)于國家超低排放限值要求,同時機組能耗降低,煙氣余熱回收,機組對煤種的適應性也得到提升,可為同類項目提供參考。
    為滿足國家三部委文件《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020)》要求,已有燃煤電廠實施了煙氣超低排放改造,改造后綜合性能差異較大,同時運行能耗提升,給節(jié)能指標的落實帶來壓力。本文以河源某電廠一期2×00MW超超臨界機組為例,探索煙氣超低排放與深度節(jié)能綜合技術路線及其相關實施方案,并協(xié)同脫除煙氣SO3與PM2.等,實現減排與節(jié)能指標雙重效益最大化。
    1改造前的基本情況
    河源某電廠現有2×00MW超超臨界鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠選用三菱重工技術設計制造,型號為HG-179/2.1-YM1,П型布置,單爐膛,改進型低NOxPM主燃燒器和MACT型低NOx分級送風燃燒系統(tǒng),墻式切圓燃燒方式,一次中間再熱。鍋爐設計煤種為淮南煤,實際主要燃燒煤種為神華、中煤、平煤與伊泰等煤種,變化較大。
    2013年鍋爐完成煙氣脫硝SCR改造,催化劑層數按2+1模式設置,設計脫硝效率不小于80%。脫硝系統(tǒng)運行已超過20000h,預留層未安裝催化劑。取樣送檢報告顯示,目前催化劑活性與新鮮催化劑活性比值為0.8。
    電除塵器為福建龍凈雙室四電場產品,比集塵面積約為90m2/(m3/s);陰極采用頂部振打、陽極采用側部振打。第一電場已完成高頻電源改造,其余3個電場均采取工頻電源。
    脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,AEE噴淋塔,一爐一塔設置,塔徑1.m;3層噴淋層,每臺漿液循環(huán)泵流量9800m3/h;系統(tǒng)采用回轉式GGH。改造前全年機組排放均值情況見表1。
    表1河源電廠2號機組改造前煙氣排放指標
    超低排放
    超低排放
    由表1可知,改造前省煤器出口NOx濃度變化大,數值高,說明PM低氮燃燒器對煤種與負荷變化的適應性較差;煙氣經過脫硝、除塵與脫硫處理設備后,NOx、SO2與煙塵排放濃度符合國家標準,但高于超低排放限值要求;同時鍋爐排煙溫度較高,并且有余熱回收利用空間,為此可以進行煙氣超低排放改造及深度節(jié)能措施的實施。
    2改造實施方案與結果分析
    2.1改造技術路線
    根據改造前的基本情況,研究確定了如圖1所示的煙氣超低排放與深度節(jié)能改造技術路線,協(xié)同深度去除各污染因子,并降低系統(tǒng)能耗,回收煙氣余熱。
    超低排放
    超低排放
    圖1煙氣超低排放與深度節(jié)能改造技術路線
    在圖1中,對現有PM燃燒器實施改造,從源頭上控制鍋爐出口的NOx濃度;加強煙氣脫硝裝置運行優(yōu)化與催化劑壽命管理,定期噴氨優(yōu)化調整,實現NOx超低排放。
    采取托盤類技術,將脫硫塔內部煙氣流場均流分布,提升脫硫和除塵效率;增加漿液噴淋量,提升脫硫塔對燃煤硫分的適應范圍;采取無泄漏換熱器(MGGH)替代回轉式GGH,避免泄漏短路問題,實現SO2超低排放。
    延伸閱讀:
    燃煤機組深度超低排放技術路線的綜合性研究
    300MW級燃煤機組SCR煙氣脫硝超低排放性能評估
    超低排放最佳選擇 濕式電除塵詳解
    超低排放下不同濕法脫硫技術脫除SO3效果測試與分析
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    通過設置MGGH煙氣冷卻器,將干式電除塵器入口煙氣溫度降低至酸露點以下,使得電除塵器處于低低溫工況,協(xié)同提升電除塵器除塵效率,并去除部分SO3;MGGH再熱器將煙囪出口煙氣溫度控制在72℃,避免煙囪雨產生;并設置凝結水加熱器,回收MGGH系統(tǒng)中多余熱量。
    在低低溫電除塵器技術基礎上應用脈沖電源,將干式電除塵器出口粉塵濃度控制在較低范圍,并降低運行能耗;在煙囪入口設置濕式電除塵器,進一步脫除煙塵,實現煙塵超低排放,并協(xié)同去除SO3與PM2.。
    將電除塵器灰斗、絕緣瓷套與氣化風等電加熱裝置改為蒸汽加熱裝置,降低電除塵器運行電耗。
    2.2低氮燃燒器改造
    具體方案為:將現有PM燃燒器進行升級改造為M-PM燃燒器,將原PM分離器至燃燒器入口段的煤粉管道更換直管段,A-A風燃燒器保持原有標高更換噴口。
    改造后爐膛出口NOx排放濃度考核結果見表2,優(yōu)于性能要求,原因是M-PM燃燒器利用燃燒器噴嘴體及煤粉管道彎頭將煤粉氣流分成濃淡兩股,分別進入爐膛;濃相位于火焰中心,所需著火熱少,利于著火和穩(wěn)燃;淡相位于外圍,補充后期所需的空氣,利于煤粉的燃盡;濃淡燃燒偏離了化學當量燃燒,實現整體的風包粉結構,大大降低了NOx的生成[1]。
    表2低氮燃燒器改造要求與結果比對
    超低排放
    超低排放
    改造后灰分含碳量為0.9%,比改造前提高0.1%,符合預期。另外改造后燃燒器出口風壓增大,射流的“剛性”加強,偏燒情況較改造前有較大改善;主再熱器蒸汽參數調整性能與改造前相比未有下降。
    在鍋爐燃燒器實施上述低氮改造后,在煙氣脫硝裝置預留層不添加催化劑的情況下,脫硝裝置出口NOx排放濃度見表3,可控制在3mg/m3以內,主要原因是改造后脫硝裝置入口NOx濃度大幅度降低,后續(xù)脫硝裝置運行壓力降低。
    表3低氮燃燒器改造后煙氣脫硝裝置出口NOx排放濃度
    超低排放
    超低排放
    2.3電除塵器提效與節(jié)能改造
    2.3.1電除塵器低低溫與脈沖電源協(xié)同提效技術
    具體方案為:在靜電除塵器入口增設無泄漏MGGH煙氣冷卻器,將鍋爐排煙溫度降至8~90℃,保證在常見工況下電除塵器入口煙氣溫度低于酸露點~10℃;同時對電除塵器陰極線、陽極板變形進行修正,灰斗、人孔內襯不銹鋼板等;保持現有1電場高頻電源、2電場工頻電源不變,將電除塵器3、4電場工頻電源更換為脈沖電源。脈沖電源系統(tǒng)是在0kV基準電壓疊加80kV脈沖電壓,脈沖寬度為7μs,電壓和電流獨立控制。
    改造后電除塵器性能測試結果見表4。與表1相比,改造后除塵器出口粉塵濃度大幅度下降,主要原因是由于電除塵器入口煙溫低于酸露點溫度,煙塵比電阻下降,進入較佳除塵效率區(qū)間[2];其次煙氣溫度降低后煙氣量也下降,增加了比集塵面積,同時煙氣流速降低,延長了粉塵在電倉的停留時間,有利于粉塵的脫除[3];
    另外高壓脈沖供電裝置運行電壓大于120kV,大于改造前的40~0kV工頻電壓,并在脈沖瞬間高電壓狀態(tài)下,消除反電暈,極大提高了微細顆粒尤其高比電阻粉塵的荷電速度和驅進速度[4]。由于脈沖供電為間歇供電,避免了反電暈現象產生的電流浪費,與傳統(tǒng)直流供電相比也節(jié)能[]。
    表4改造后電除塵器進、出口粉塵濃度
    超低排放
    超低排放
    同時低低溫電除塵器出口SO3濃度較低,原因為當除塵器進口煙氣溫度低于酸露點溫度且灰硫比大于10時,SO3形成硫酸,被飛灰中的堿金屬包裹,包裹物被電除塵器去除,并不會對下游系統(tǒng)形成腐蝕[]。
    2.3.2電除塵蒸汽加熱與熱風吹掃技術
    改造前電除塵器灰斗、氣化風與供電回路的絕緣瓷套加熱器均采用電加熱器。在實施低低溫改造后,灰斗與瓷套保溫箱內的絕緣瓷套所需加熱功率大幅度提升,見表,其原因為改造后煙溫降低,灰斗和瓷套保溫箱的工作環(huán)境發(fā)生了改變。
    表除塵器改造前后加熱功率變化
    超低排放
    超低排放
    為降低廠用電,對上述電加熱器實施蒸汽加熱改造,方案為:利用0.~1.0MPa電廠輔汽對除塵器灰斗進行加熱,使灰斗的溫度達到100~120℃;其凝結水為高溫飽和水,再分別通入瓷套瓷軸熱風加熱器和灰斗氣化風加熱器,將瓷套瓷軸風由環(huán)境溫度加熱到110~120℃,將灰斗氣化風由環(huán)境溫度加熱到120~130℃,最后成為0~70℃的過冷水排放到回收點。采取蒸汽加熱改造后,消耗蒸汽合計1440kg/h,節(jié)省廠用電978kW。
    延伸閱讀:
    燃煤機組深度超低排放技術路線的綜合性研究
    300MW級燃煤機組SCR煙氣脫硝超低排放性能評估
    超低排放最佳選擇 濕式電除塵詳解
    超低排放下不同濕法脫硫技術脫除SO3效果測試與分析
    第3頁 /(共4頁)
    電除塵器實施低低溫除塵改造后,灰斗加熱區(qū)域由原來的1/3提升到2/3灰斗高度。在該高度區(qū)域四周布置蛇形盤管,并覆蓋鋁箔,以強化保溫和輻射換熱。為消除煙溫下降絕緣子結露爬電等隱患,設置絕緣子熱風吹掃系統(tǒng)[7]。現有絕緣瓷套是布置在大保溫箱內,為實現各瓷套吹掃風均勻布置,在保溫箱內布置風管,瓷套外設置“O”型風環(huán),風環(huán)上部沿瓷壁方向均勻開孔,如圖2所示。
    超低排放
    超低排放
    圖2絕緣瓷套熱風吹掃圖
    電除塵器內部煙氣壓力按-1.27~4.48kPa進行設計,在瓷套頂蓋板開8個直徑7mm通風孔,單個瓷套吹掃風量34.~44.0m3/h。
    改造后,各加熱點溫度高于設計值,熱風吹掃系統(tǒng)運行穩(wěn)定,未發(fā)生爬電情況。
    2.4脫硫托盤與交互式噴淋協(xié)同提效技術
    改造方案為:維持脫硫吸收塔本體高度、塔徑等不變,增加一層托盤;將上噴淋層改造為交互式噴淋層,對應增加一臺漿液循環(huán)泵;在兩層屋脊式除霧器下增設一層管式除霧器;為配合后續(xù)的濕式電除塵器接口,將吸收塔出口煙道90°轉向。改造后漿液循環(huán)泵參數見表。
    表改造后脫硫漿液循環(huán)泵參數
    超低排放
    超低排放
    改造后不同負荷、不同燃煤硫分工況下的運行結果見表7。由表7可知改造后的脫硫塔性能優(yōu)于預期,對燃煤硫分的適應性由0.%也提升至1.08%。主要原因是托盤阻力使得煙氣在塔內更加均布,漿液和煙氣的接觸在整個吸收區(qū)域都被優(yōu)化,提升了脫硫傳質效率[8]。
    表7不同負荷與煤種工況下改造后的脫硫塔運行性能
    超低排放
    超低排放
    2.濕式電除塵及其廢水零排放技術
    在脫硫塔后部煙道增設濕式電除塵器,方案采用金屬板臥式結構,雙室兩電場,陰極線與陽極板采用31L材質,本體結構采用玻璃鱗片防腐,陽極總投影收塵面積11742m2,比集塵面積為1.9m2/(m3/s);噴淋循環(huán)水量10m3/h,噴淋前通過自動清洗過濾器與袋式保安過濾器,并加堿調整pH;配套有廢水處理與復用系統(tǒng),廢水處理后回用于脫硫系統(tǒng),不外排,如圖3所示。
    在相同除塵效率前提下,與干式電除塵器相比,低低溫電除塵器的電場數量可減少,流通面積可減小,運行功耗降低,節(jié)能效果明顯。
    除塵技術一般分一次除塵和二次除塵。環(huán)保老司機具體跟大家分享下一次除塵和二次除塵的技術點:
    SO2排放濃度:100-1200(mg/m3)
    低低溫電除塵技術因煙氣溫度降至酸露點以下,粉塵比電阻大幅下降,且擊穿電壓上升,煙氣流量減小,可實現較高的除塵效率;同時,煙氣溫度降至酸露點以下,氣態(tài)SO3將冷凝成液態(tài)的硫酸霧,通過煙氣中粉塵吸附及化學反應,可去除煙氣中大部分SO3。
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