燃煤超细颗粒物化学团聚理论及系统设计研究

摘要

大气中的超细颗粒物对生态环境和人类健康的影响极大,引起人们普遍的关注和重视,超细颗粒物的排放控制尤为重要。煤炭燃烧产生大量的超细颗粒物,静电除尘技术很难满足国家控制排放标准,而经化学团聚除尘技术改造后的静电除尘器则能够有效控制超细颗粒物的排放。
　　本文在化学团聚的絮凝理论基础上,提出用斯蒂芬流理论来分析研究化学团聚过程的机理,斯蒂芬流首先存在于化学团聚过程中,并通过相关公式来证实其存在,并从团聚剂溶液液滴蒸发角度来阐述由斯蒂芬流对化学团聚作用过程带来的影响,在烟气湍流流动中,斯蒂芬流的影响不可忽视。
　　以化学团聚理论为依托的能够应用工程实际的化学团聚系统具有广泛的应用前景,但在这方面的设计研究工作却很少,故从实用角度出发,设计工程级别的化学团聚系统。依据给定的参数,初步进行喷液量的试算,并在设定温度变化范围的前提下,分别计算电站燃煤锅炉排烟温度较高和较低两种不同情况,给水温度不同时的溶液用量,结合试算结果,将可能发生低温腐蚀等风险考虑在内,确定团聚剂溶液的用量范围;以溶液用量范围为系统设计的约束限制条件,确定化学团聚系统的布置位置,并进行喷嘴组的布置方案的初步选定,计算得出供液主管道的相关参数,为后续设备选型等提供依据。
　　以团聚剂溶液用量等为基础,进行化学团聚系统中所需设备的型号参数选定,如给粉设备,计量设备,供液设备及供应压缩空气设备等;对配制团聚剂溶液所需的容器汇液室进行了容积计算、尺寸确定和型式设计;对供液和供气管路布置进行了说明;完成了系统设计的一系列工作。
　　化学团聚系统对锅炉现有系统及设备的影响研究也是本文的研究内容,探讨了化学团聚系统可能导致低温腐蚀及积灰、对风机出力的影响和对飞灰后续利用的影响程度等问题,并提出改进和预防措施;静电除尘技术换为袋式除尘器和进行化学团聚系统改造及增加电场三种情况进行经济性比较,表明化学团聚系统相比袋式除尘技术具有一定经济技术优势。

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1 综 述

1.1 我国能源与环境污染状况

1.2 燃煤超细颗粒污染及其危害

1.3 煤炭燃烧过程中超细颗粒物的形成机理

1.4 超细颗粒物团聚技术

2 基于斯蒂芬流的化学团聚机理

2.1 化学团聚颗粒行为表征

2.2 湍流中的絮凝理论动力学

2.3 团聚絮凝理论宏观作用原理

2.4 絮凝团聚微观机理

2.5 斯蒂芬流对团聚的影响

2.6 本章小结

3 化学团聚系统初步设计

3.1 原始设计参数

3.2 温度降的计算

3.3 喷嘴布置两种方案

3.4 主管道流量及相关参数

3.5 本章小结

4 系统设备选型

4.1 系统设备组成

4.2 给粉设备的选择

4.3 汇液室的设计

4.4 喷嘴的布置及选型

4.5 空气压缩机的参数及型号

4.6 流量计量设备的选定

4.7 液泵扬程及型号确定

4.8 本章小结

5 化学团聚可行性及经济性探讨

5.1 低温腐蚀及积灰

5.2 对风机出力的影响

5.3 对环境及飞灰后续利用的影响

5.4 经济性探讨

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献