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          燃煤鍋爐采用布袋除塵器方案的探討

          發(fā)布時(shí)間:2013-04-01

          山川秀美生態(tài)環(huán)境工程有限公司  張鐵寅

          隨著我國(guó)人民生活物質(zhì)水平不斷提高,對(duì)環(huán)境的要求也提出更高的要求,國(guó)家也在致力于環(huán)境改善促進(jìn)工作。國(guó)家環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局也聯(lián)合發(fā)布GB 13223-2011標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,明確指出:在2014年7月1日前,煙塵排放濃度控制在30mg/Nm3以下,個(gè)別地區(qū)20mg/Nm3以下。這意味著有相當(dāng)一批燃煤鍋爐采用的普通電除塵器已經(jīng)滿足不了這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)的要求了。我國(guó)自上世紀(jì)80年代開(kāi)始大規(guī)模使用靜電除塵器以來(lái),一直作為電廠建設(shè)的首選除塵方案,是目前普遍采用的除塵方式。

          一、靜電除塵器的應(yīng)用特點(diǎn):

          靜電除塵器以它自有的優(yōu)勢(shì)廣泛受到用戶(發(fā)電廠)的青睞:

          1、運(yùn)行阻力小,引風(fēng)機(jī)容量小。靜電除塵器運(yùn)行阻力為200~300Pa,而布袋除塵器正常運(yùn)行時(shí)約為800~1200 Pa,運(yùn)行阻力大就意味著風(fēng)機(jī)容量要增大,以300MW發(fā)電機(jī)組為例,一般靜電除塵時(shí)風(fēng)機(jī)容量在2600~2800KW,而采用布袋除塵時(shí),風(fēng)機(jī)要增加到3400~3600KW。

          2、過(guò)濾風(fēng)速高。處理煙氣量大。單臺(tái)靜電除塵器最大截面達(dá)到800m2,處理煙氣量300萬(wàn)m3/h。

          3、運(yùn)行溫度高,可滿足不同運(yùn)行工況,一般靜電除塵器可處理200℃以上煙氣,最高可以達(dá)到350℃,而布袋除塵器一般要求不大于160℃,最高不得超過(guò)180℃,因此如果鍋爐發(fā)生爆管、超溫等故障,靜電除塵器有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

          4、運(yùn)行和檢修費(fèi)用低,設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。靜電除塵器平時(shí)不用維護(hù),只是在鍋爐機(jī)組大中修期間進(jìn)行維修,主要是清理極板灰塵、檢查和維修振打器等工作。

          但是,由于靜電除塵器的選用對(duì)燃煤的灰分是有很高的要求的,一般要求燃煤灰分比電阻在1041012??㎝區(qū)間。比電阻低于104??㎝的粉塵,其導(dǎo)電性能強(qiáng),在電除塵器電場(chǎng)內(nèi)被收集時(shí),到達(dá)沉降極板后會(huì)快速釋放其電荷,而變?yōu)榕c沉淀極同性,然后又相互排斥,重新返回氣流,可能在往返跳躍中被氣流帶出,所以除塵效果差;相反,比電阻高于1012??㎝以上的粉塵,首先是不容易帶電荷,其次是即使帶上電荷,在到達(dá)沉降極以后不易釋放其電荷,使粉塵層與電極板之間可能形成電場(chǎng),產(chǎn)生反電暈放電,不能被吸附在沉淀極板上,被氣流帶走,影響除塵效果。

          靜電除塵器還有一個(gè)缺點(diǎn)就是耗電量大,如:一臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組的靜電除塵器,電場(chǎng)容量在1000KVA~1200KVA,給發(fā)電廠廠用電指標(biāo)造成很大壓力。雖然目前應(yīng)用了很多節(jié)能新技術(shù),但合計(jì)電場(chǎng)容量最低也需要320KVA。

          針對(duì)目前使用的靜電除塵器,目前我國(guó)很多企業(yè)、研究院、設(shè)備制造廠等單位,都在致力于進(jìn)行很多研究、開(kāi)發(fā)工作,已經(jīng)有很大收獲,靜電除塵器出口濃度大幅降低,可以達(dá)到40~50mg/Nm3,但仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),無(wú)奈下只能通過(guò)脫硫、脫銷(xiāo)裝置來(lái)降低煙塵量,加劇了脫硫、脫銷(xiāo)裝置工作負(fù)擔(dān),增加了能耗,影響了脫硫、脫銷(xiāo)裝置的工作效果和其副產(chǎn)品的回收。同時(shí)在除塵器使用后期,出口煙塵濃度增高情況下,依靠脫硫、脫銷(xiāo)裝置降低煙氣含塵量,效果不很明顯,也不能達(dá)到煙塵排放要求。

          二、電袋復(fù)合型除塵器

          電袋復(fù)合的除塵器改造方案最早出現(xiàn)在美國(guó)。20世紀(jì)90年代初,美國(guó)的一些小型循環(huán)流化床鍋爐的煙氣粉塵達(dá)1000 g/m3以上,采用原有的靜電除塵器無(wú)法滿足要求,于是就出現(xiàn)了將一電場(chǎng)保留,二、三電場(chǎng)或二、三、四電場(chǎng)改造為布袋除塵的所謂電袋復(fù)合式除塵器。這種方式的初始想法是用一個(gè)電場(chǎng)除去70% 左右的灰塵,減少高濃度粉塵對(duì)濾袋的沖刷和減少濾袋的清灰次數(shù),以延長(zhǎng)濾袋壽命。

          我國(guó)在2004年開(kāi)始研制電袋復(fù)合型除塵器并逐漸推向市場(chǎng),由于這一理論很容易讓人們接受且出口煙塵排放也完全可以達(dá)標(biāo),因此,推廣速度也比較快,并且在設(shè)備開(kāi)始使用中效果很好。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后,出現(xiàn)過(guò)不同程度的大面積濾袋破損現(xiàn)象,這是由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的。

          1、首先,靜電除塵器和布袋除塵器要求的過(guò)濾風(fēng)速是不一樣的。靜電除塵器要求過(guò)濾風(fēng)速在1m/s以上,使得荷電煙塵顆粒盡快附著在沉積板上;而布袋除塵器需要過(guò)濾風(fēng)速比較低,一般小于0.85m/s,以利于減少對(duì)濾袋的過(guò)濾壓力。當(dāng)在一起使用形成電袋除塵器就產(chǎn)生了矛盾,因此不得不減小靜電除塵器的過(guò)濾風(fēng)速和提高布袋除塵器的過(guò)濾風(fēng)速,既降低了第一電場(chǎng)的除塵效率,又加大了濾袋的過(guò)濾壓力,降低了濾袋使用壽命。

          2、其次,由于第一電場(chǎng)去除了60%~70%的顆粒,并且這些顆粒直徑相對(duì)較大,而留在后面濾袋上的顆粒比較細(xì)小,造成清灰困難,只能采取反吹壓力相對(duì)較大的脈沖行噴吹清灰(后述)方式,雖然清灰次數(shù)相對(duì)減少70%,但比普通脈沖清灰方式的脈沖壓力還要大,才能更有效的清灰,所以對(duì)更不利于延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。

          3、再次,煙塵在電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生臭氧,有試驗(yàn)表明,這些臭氧對(duì)濾袋有腐蝕作用,是造成濾袋破損的原因之一。

          4、最主要的原因就是對(duì)濾袋的電腐蝕。煙塵顆粒在電場(chǎng)作用下,帶有一定電荷,這些荷電粒子附著在濾袋上,對(duì)質(zhì)地是化學(xué)纖維材料的濾袋有極強(qiáng)的電腐蝕性,是造成濾袋出現(xiàn)大面積破損的最主要原因。雖然,目前采取了一些對(duì)策,如:改變電場(chǎng)和濾袋間的導(dǎo)流均布板形狀和孔徑,并使其和沉氣室可靠接地,可以使60%~70%的荷電粒子放電,減少附著在濾袋上灰塵的帶電量,降低對(duì)濾袋的腐蝕性。這個(gè)方法在安裝初期收到一定效果,但隨著導(dǎo)流均布板和沉氣室灰層增厚,放電效果不盡人意,因此不能完全、徹底解決電腐蝕問(wèn)題。

          5、電袋復(fù)合的除塵器的維護(hù)工作量較大且耗電較高。保留了原一電場(chǎng),就保留了一個(gè)電場(chǎng)的電耗;還要保留一個(gè)電廠的備品備件和增加布袋除塵設(shè)備的備品備件。還有,更換濾袋時(shí),一電場(chǎng)電除塵器也要停止供電,使工作量增加了一倍。

          雖然電袋復(fù)合式除塵器存在以上問(wèn)題,濾袋壽命也只有一年半至兩年,但現(xiàn)在很多電廠運(yùn)行普遍不正常,負(fù)荷率較低,煙塵灰分比額定狀態(tài)減少,使得濾袋清灰次數(shù)更少,濾袋壽命也會(huì)相應(yīng),更能顯示出其優(yōu)越性,也是目前一些發(fā)電廠能夠接受的另一個(gè)原因。

          三、幾種常用袋式除塵器優(yōu)缺點(diǎn)分析

          1、脈沖行噴吹強(qiáng)力清灰:

          這是目前我國(guó)使用最多的布袋除塵器方式,是廣泛用于電力、冶金、建材等行業(yè)的主流技術(shù),目前技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。其具有的主要優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,脈沖閥強(qiáng)力清灰,清灰效果好,無(wú)加工復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)部件,可以模塊化裝配,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

          但是,它也有一些缺點(diǎn)。其一,脈沖閥采用3~4寸的小型脈沖閥,每臺(tái)除塵器脈沖閥數(shù)量多達(dá)幾百個(gè),無(wú)論是安裝、電控、成本控制難度都比較大,而且經(jīng)常要進(jìn)行檢修。其二,需要高質(zhì)量的無(wú)油無(wú)水高壓清灰氣源,一般必須配置壓縮機(jī)、過(guò)濾器、冷干機(jī)等設(shè)備,清灰氣源無(wú)論初期設(shè)備投資以及以后的設(shè)備運(yùn)行成本均較高。其三,噴吹壓力較高,一般為0.2~0.3Mpa,高強(qiáng)度的清灰對(duì)濾袋的壽命延長(zhǎng)有不利影響。其四,噴嘴制造、安裝精度要求高,噴吹嘴必須對(duì)準(zhǔn)濾袋的中心,使氣流能到達(dá)袋底,如果偏心則會(huì)直接吹到濾袋上,很容易將濾袋吹壞。其五,濾袋檢修難度稍大:由于必須拆下噴吹管才能檢修更換濾袋。

          2、大脈沖閥回轉(zhuǎn)強(qiáng)力清灰技術(shù)

          該技術(shù)最初是由德國(guó)魯奇公司研發(fā)成功,后轉(zhuǎn)讓給國(guó)內(nèi)幾個(gè)公司,是目前除塵行業(yè)中也比較常用的一種布袋除塵器。

          它有以下主要優(yōu)點(diǎn):首先,采用了12~14寸大型脈沖閥,使每臺(tái)除塵器的脈沖閥用量大大減少;其次,其脈沖清灰的氣源通常為0.1Mpa的空氣,由羅茨風(fēng)機(jī)提供即可,大大降低造價(jià);再次,清灰過(guò)程是噴吹嘴邊旋轉(zhuǎn)邊噴吹,屬于幾率清灰,噴嘴不會(huì)長(zhǎng)期在一個(gè)位置固定噴吹,對(duì)濾袋的損傷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行噴吹,從而有利于濾袋壽命的延長(zhǎng);還有,將噴吹臂置于十字交叉位置,即可對(duì)所有濾袋進(jìn)行安裝或檢修,其方便性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)脈沖行噴吹清灰技術(shù)。

          但是,它也存在一些技術(shù)缺點(diǎn)。其一,濾袋形狀為扁圓形并呈圓環(huán)形布置,每個(gè)花板過(guò)濾單元濾袋布置密度非常大,遠(yuǎn)超過(guò)其他技術(shù),這將使濾袋束區(qū)間的氣體分布較為不均勻,且流速較大;其二,花板布置中,靠近圓心比較密集,遠(yuǎn)離圓心比較稀疏,經(jīng)濟(jì)效果差;其三,每個(gè)過(guò)濾單元的花板為拼裝而成,加工要求高,現(xiàn)場(chǎng)安裝同心度要求較高,安裝難度大;其四,龐大的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)加工較復(fù)雜。

          四、分室凈煙氣反吹回轉(zhuǎn)清灰技術(shù)

          這種技術(shù)基于大脈沖閥回轉(zhuǎn)強(qiáng)力清灰理論,是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù),是目前最有效、最穩(wěn)定、最經(jīng)濟(jì)的除塵器,雖然應(yīng)用案例不是特別多,但使用效果非常好,其最大的特點(diǎn)就是采用出口煙道的煙氣的作為清灰反吹風(fēng),壓力不是很大但足夠達(dá)到清灰目的,這樣做的具有很多好處。

          1、省去了空氣壓縮和干燥系統(tǒng),降低了造價(jià);

          2、反吹風(fēng)與排煙風(fēng)溫差小,含氧量低,對(duì)濾袋損傷??;

          3、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)備數(shù)量少且容量小,節(jié)能效果好;

          4、清灰強(qiáng)度弱,對(duì)延長(zhǎng)濾袋的使用壽命有幫助。

          但是:這種技術(shù)也曾存在過(guò)一些問(wèn)題,通過(guò)詳細(xì)計(jì)算、改造和試驗(yàn),目前已經(jīng)完全解決,剩下的問(wèn)題已經(jīng)不是主要的了。

          采用電袋復(fù)合式除塵器及各種布袋除塵器,如果制造和安裝沒(méi)有問(wèn)題,均可以達(dá)到除塵效果,滿足煙塵排放的要求,關(guān)鍵是造價(jià)和濾袋壽命,特別是濾袋壽命問(wèn)題,更是電廠選用除塵器首先考慮的問(wèn)題。通過(guò)技術(shù)比較和市場(chǎng)調(diào)查,在同樣條件下,分室凈煙氣反吹回轉(zhuǎn)清灰布袋除塵器是所有布袋除塵器中濾袋壽命最長(zhǎng)的,一般可以達(dá)到4~5年,可以滿足電廠一個(gè)大修期的運(yùn)行要求,就是可以在電廠大修期間進(jìn)行更換布袋等檢修工作,平時(shí)不用檢修的目的,很值得大范圍推廣。

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