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循環流化床鍋爐電袋組合除塵技術應用研究

文章來源：http://www.historicalmedals.com　　　　　　更新日期：2012年1月10日

　　摘要：本文介紹了循環流化床鍋爐配電除塵器由于工 況的改變導致運行惡化，達不到環保排放標 準要求，改造成電袋組合除塵器。并結合實際工程，對布袋除塵器行噴吹清灰噴嘴結構和布置方式進行了研究。電袋組合除塵器間氣流分布進行了優化。改造后煙塵排放濃度由600mg/m3降到了28mg/m3以下，設備支行穩定可靠，達到了預期的目柡。

一、前言
　　中國燃煤發電機組容量占電力總裝機容量75.6%，年耗煤量超過10億噸。燃煤電廠煙塵排放量占全國工業煙塵排放總量的37.21%， 列第1位。根據市場需求到2005年底裝機容量已超過5億KW，并以高速穩步發展。在今后相當長時期內，中國能源發展的特仍以煤炭發電為主的格局不會改變�！耙噪姙橹行�，以煤炭為基礎”的能源政策成為中國能源發展的必然選擇，這種選擇增加了電力發展對環境的巨大壓力。實現電力工業的可持續發展，在推廣潔凈煤燃燒和調整火電結構同時，提高火電廠煙塵濃度排放標準已勢在必行。
　　現行的GB13223－2003《為電廠污染物拜謝標準》，標準規定新建燃煤電廠煙塵允許排放值提高到小于50mg/m3，隨著建立環境友好型社會的需要燃煤電廠煙塵允許拜謝值還會進一步降低，同時也會對富含重金屬的微粒進行控制。
　　我國燃煤電廠鍋爐配套的除塵設備以電除塵器為主，到目前為止電力行業采用電除塵器的鍋爐容量已占95%以上。據對全國300余家燃煤電廠的調研表明，現役電除塵中約有30%以上還不能達到煙塵排放濃度要求。隨著環保標準的進一步提高，允許煙塵排放濃度的進一步降低，不但現役30%電除塵器達不到現行煙塵排放標準的需要改造，另70%的現役電除塵器隨著環保標準的提高也有部分題面臨改造問題。電除塵器O大的問題是受鍋爐燃煤煤質的影響，在收集高比電阻煙塵時除塵時除塵面積和串聯電場數，甚至受到場地限制而無法對現役電除塵器進行改造 。

二、必要性
　　 電除塵器系統工作壓力損失低，一般小于250Pa，應用溫度范圍高壓政策，但鍋爐燃煤變化、工況變化和負荷的變化都影響除塵器效率，導至煙塵排放濃度不穩定，尤其鍋爐烯燒低硫煤和高比電阻煤時除塵效率下降幅度大；袋式式除塵器排出的煙塵濃度低，一般可低于50mg/m3。對低硫煤和高比電阻的煤種，電除塵器要過到煙塵排放濃度低于50mg/m3的水平技術難度很大，需要較多的投資，雖然袋式除塵器效率高且不受煤質變化、煙氣成分、灰比電阻的影響 。 但系統工作壓力損失大，一般1200-1500Pa，煙塵濃度、粒度的變化雖對除塵效率的影響較小，但直接或間接地影響濾袋的使用壽命，要保證濾袋達到3.0年以上的經濟使用壽命，對煙氣參數的穩定性和除塵器的維護管理要求很高，到目前為止，布袋除塵器的除塵布袋壽命，在我國燃煤電廠還沒有工業應用超過28000h（采用進口濾袋的壽命）的實例。
　　我國火電廠燃煤有相當一部分屬高灰分，尤其燃用煤矸石的循環流化床鍋爐其煙氣粉塵濃度更高，使用純袋式除塵器清灰因難，阻力大，頻繁清灰嚴重影響濾袋壽命，其至有些設備阻力過大影響 機組負荷 。在布袋除塵器前部布置一個電場，80%-85%被收集,剩余15%-20%的涸塵，在電除塵器中得到了充分荷電后進入布袋除塵單元，由于煙塵負荷低和靜電強化作用，因此濾袋表面粉塵層疏松，工作阻力降低，清灰效果更好，清灰頻率降低，濾袋使用壽命得到延長。因此對于煙氣粉塵濃度更高燃煤鍋爐，開發研制電袋組合除塵器解決現役電除塵器“達標”改造問題十分必要。

三、主要內容
　　3.1電袋組合
　　電除塵器是依靠氣體電離，粉塵荷電，帶電粒子在電場的作用移動到收塵極板，從而被收集在收塵板上，在合理的振打周期、振打力作用下，被 收集在收塵板上的粉塵成片（塊）狀落入收灰斗。 對于常規煤種來說電除塵器收塵誑率也可以達到99.9%，而電除塵器O大的問題是受鍋爐燃煤煤質的影響，在收集高比電阻煙塵時除塵誑率急劇下降，若要提高除塵誑率就需大幅度增加收塵面積和串聯電場數，甚至受到場地的限制而無法使用電除塵器。
　　袋式收塵器作為O除塵設備，近年來得到發展，但由于受到濾袋壽命的影響，在我國電力行業使用受到限制，而且系統阻力增加，現行引風機滿足不了要求，需要更換，成本增加，這對于一般燃煤電廠比較難實現的。因此，電力行業需要技術性能更高的除塵裝置來滿足現役電收塵器改造需要，以達到新排放標準要求。
　　電袋組合除塵技術是將兩種除塵器有機組合，充分發揮各自優點，從而達到O、阻力適中、延長濾袋壽命的目的。通常一個電場收塵效率在80%-85%之間。剩余10%-25%的細粉塵隨煙氣經電場出口、布袋入口的多孔板均流后，一部分煙氣水平進入布袋除塵器。這種水平與垂直煙氣同時進入布袋收塵區的優點是，保證布袋區域合理的上升速度，含塵煙氣通過布袋外表面，粉塵被阻留在濾袋的外部，干凈氣全從布袋的內腔流出，進入上部凈化室，然后匯入排風管，流經出口喇叭、管道、風機從煙囪排出。
　　電袋組合除塵器利用原電器的外殼及儲灰系統，保留電除塵器的前級電場，拆除后級電場，在被拆除的后級電場內安裝布袋除塵器。將電除塵器改為電袋組合除塵器不受場地限制，工期短，特別適合現役電除塵器“達標”改造。

3.2優化給合結構
　　保留現役電除塵器的一電場，拆除二、三電場，利用二、三電場空間布置布袋除塵器，構成前電后袋組合形式新型除塵設備。充分利用現役電除塵器結構，保留殼體、灰斗和輸排灰系統，O大化的利用了現有結構和設備。因此，改造工作量小，工期短，成本顯著降低。

3.3優化氣流分布裝結構
　　大量試驗研究表明，提高單電場電除塵器效率的關鍵是確保進入電場氣流分布的均勻。由于單電場的電場長度與收塵極板高度之比僅為0.25-0.4，遠遠小于通常大于1的要求。對單電場電除塵器來說，一旦氣流分布不均勻會大降低除塵效率，根本起不到一個電場應起的作用。由于氣流分布不均勻造成單電場除塵效率達不到50%的實例，僅比沉降效率略高一點的嚴重后果。這主要來之兩方面；
3.3.1 煙氣在電場內 停留時間短，按1m/s煙氣流速計算，停留時間僅為4s，有些粉塵還來不及收集就已經逸出電場。另外，局部煙氣流速過高，煙塵還不及荷電和收集就流出電場，如果氣流分布不圴勻會加劇上術現象的發生；
3.3.2 電極振打清灰過程中，由于氣流分布不均勻加劇“二次揚塵量”一旦產生揚塵，由于距離短 ，揚起的粉塵很快就會逸出電場。

四、循環流化床鍋爐電袋除塵器應用
4.1除塵器改造
　　某發電機為25WM，循環流化床鍋爐，型號為SG-130/3.82-M246，蒸發量130t/h ，設計排煙溫度150℃ ，原配電除塵器為80m2單室三電場電除器。自2001年投入商業運行以來，電除塵器運行效率雖然達到了設計指標，但由于設計效率低，煙塵排放濃度大，運行中依然是濃煙滾滾，對周邊環境造 成了極大的污染。隨著對環境保護的高度重視和建立和諧社會，環境友好型社會的責任感及環保排放達標要求，將該電除塵器改造成電袋組合型除塵器。改造內容如下：
　　4.1.1 保留原電除塵器一電場，該電場共24個通道，分為了二個獨立的供電區，每個區共計12個通道，采用一臺高壓硅整流變壓器供電。而且每個區的收塵極、放電極的振打清灰裝置完全獨立。采用此方案改造后，電除塵的運行電壓由原來的50KV左右提高到60KV以上，運行電流由原來200MA左右提高到300MA以上。
　　4.1.2 對于布袋除塵器而言，濾袋是核心部件。濾袋質量直接影響除塵器的除塵效率及除塵器阻力的大小，還又直接影響除塵器的的運行費用。因而，濾袋的選擇是非常重要的環節。
　　根據煙氣條件及粉塵特點該工程選用德國BWF生產的PPS/PPS551濾料，長期使用溫度160℃、短進間190℃，單位重量550g/m2。經特氟龍浸漬、防水防油和表面亞光處理。減少了粉塵在濾袋表面形成布粉層后板結的可能。
　 　除塵濾袋底部采用三層包邊縫制，無毛邊裸露，底部采用加強環布，布袋合理剪裁，盡量減少拼縫。拼接處重疊搭接，提高袋底強度和抗沖刷能力。濾袋上端采用了彈簧漲圈形式，密封性能好、安裝可靠性高，換袋快捷。
　　4.1.3 袋壓脈沖雙曲線噴嘴噴吹變截面布置清灰方式，具有清灰效果好、設備阻力低、維修工作量小、清灰壓力低等優點。它避免了旋轉噴吹軸承容易損壞\潤滑難以解決導致故障率高的不良現象發生，避免了回轉清灰不夠徹底導致設備備阻力居高不下問題，結合流化床鍋爐煙塵細和粘的特點。先擇低壓脈沖雙曲線噴嘴噴吹變截面清灰方式。
　　 清灰系統由穩壓氣包、脈沖閥\噴吹管及引流噴嘴組成。袋壓脈沖雙曲線噴嘴吹變截面布置清灰方式是以壓縮空氣為動力，隨時過濾工況的進行，當布袋表面積塵達到一定量時，會使除塵器阻力上升到一個值 （可以設定，一般為800Pa），依次打開布袋除塵器電磁脈沖閥噴吹，壓縮氣體以極短促的時間順序通過各個電磁脈沖閥經噴吹管上的噴咀誘導數倍于噴射氣量的干凈煙氣進入布袋，形成空氣波，使布袋由袋口至底生急劇的膨脹和沖擊振動，引發布袋全面抖動并形成由里向外的反吹氣流作用，造成很強的逆向清洗作用，抖落布袋上的粉塵，達到清灰的目的。
　　4.1.4 濾袋采用縱橫直列的矩陣布置方式。這種排列方式合理地利用了方形箱體空間，避免了采用同心圓方式布置而造成箱體四角空間的閑置。濾袋中心距保證了含塵氣體的抬升空間，同時避免了濾袋晃動可能產生的碰撞。

花板作為除塵器凈氣室和過濾室的分隔，用于懸掛濾袋組件，同時將作為濾袋組件的檢修平臺。
4.2改造效果
　　 機組投入運行后3個月進行了性能測量，運行壓力降小于800Pa，煙塵排放濃度小于28mg/m3(標)，達到了預期改造效果，獲得成功。對現役電除塵器“達標”改造提供了成功范例。

四、結論
　　5.1 電袋組合，結構優化，能充分利用現有電除塵器殼體及儲（輸）灰系統。改造費用低、工期短，除塵效率高，運行阻力低，能延長濾袋使用壽命，達到O嚴格的環保要求。
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