重力+惯性+袋滤除尘技术在300MW机组电除尘改造工程中的组合应用
来源：江苏新中环保股份有限公司 阅读：3175 更新时间：2010-11-01 16:08| 详细信息 | |||||
| 项目名称 | 重力+惯性+袋滤除尘技术在300MW机组电除尘改造工程中的组合应用 | ||||
| 建设地点 | 建设起始时间 | 建设结束时间 | |||
| 建设性质 | 新建 | 工程投资 | 废水性质 | ||
| 处理规模 | 进水水质 | 出水水质 | |||
| 处理工艺 | 运行费用 | 承包范围 | |||
工程说明
摘 要：布袋除尘器在国内电厂中的应用逐渐增多，使用情况也越来越受到人们的关注。本文介绍了郑州裕中能源有限公司＃1锅炉电除尘器改造为袋式除尘器的方案选择、方案实施和使用情况。
关键词：电除尘器 重力 惯性 袋式除尘器
一 前言
随着国民经济的不断增长，人民生活水平的不断提高，大气环境质量的好坏愈来愈引起人们的重视。火力发电厂排放的烟尘，是大气环境中最主要的污染源之一。提高火力发电厂的除尘技术水平，降低烟尘的排放量，对减轻大气环境的污染是非常重要的。
郑州裕中发电有限责任公司#1炉系上海锅炉厂有限公司生产的SG-1025/17.4-M888型锅炉。锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包锅炉，采用单炉膛、“P”型布置、四角切圆燃烧、露天布置，全钢架悬吊结构，平衡通风，固态排渣，机械刮板式捞渣机，#1炉2006年12月投如运行。电除尘器为双室双列五电场电除尘器，每台除尘器设计处理烟气量为830950m3/h，分两路经喇叭口分别进入两个电场内，除尘后的气体进入出口烟道经引风机排至脱硫装置。除尘器设计效率≥99.76％。
在实际运行过程中，由于燃料煤质不断发生变化，再加上电除尘器自身除尘能力的限制，截止到2010年4月，电除尘器出口实际烟尘浓度远超出设计值，不仅难以达到国家最新的污染排放指标要求，还已经影响到下游脱硫系统的安全稳定运行。
二、方案选择
鉴于电除尘改造势在必行，公司决定对改造工程以EPC方式实施招标，改造方案为纯袋式除尘器和电袋复合除尘器两种方案。
纯袋式除尘器方案：原电除尘器内部阴极线、阳极板及振打装置等设备全部拆除，第一电场改造为重力沉降+挡板惯性除尘室，使初级除尘达到40%以上的效率，其余4个电场改造成布袋除尘的方式，保留原有进口喇叭、灰斗、壳体，仅对其进行修复及对出风口喇叭进行改造，对输灰系统改造，使其能满足布袋除尘输灰需要。
电袋复合除尘器方案：保留电场数为2个，一、二电场保留，三、四、五电场改造为布袋除尘器，具体由设备厂家阐述必要性。其余保留原有进口喇叭、灰斗、壳体，仅对其进行修复及对出风口喇叭进行改造，对输灰系统改造，使其能满足电袋除尘输灰需要。
本项目采用两种方案同步招标方式，由各投标厂家结合改造投资、运行维护成本和操作维护的简便性进行对比分析，提出建议，评标专家结合各厂家的投标报价、运行费用测算和技术成熟可靠性进行了综合评判，最终选定纯袋式除尘器方案。
三、设计方案
除尘器采用直通进风方式，设置为四个独立的通道，在每进出风口设有电动挡板门，任何一列可解列实现不停机检修。原一电场掏空后作为预除尘室，为重力+惯性除尘方式，原二、三、四、五电场掏空后作为袋除尘室。除尘器进口喇叭内设有两级布风板，为孔板结构形式；在预除尘室内设置槽型挡板，为折边槽钢对扣方式，类似于电除尘器出口槽型布风板；槽型挡板底端与袋除尘室的导流管相连接。烟气经过除尘器入口喇叭内的两级布风板布风后进入预除尘室时烟气流速降至1m/s，烟气中的大颗粒粉尘由于烟气携带速度的大幅降低借助自身重力降落到灰斗中，此时预除尘室对烟气起到了重力除尘作用；之后烟气继续前行，烟气与槽型挡板接触，又有一定量的粉尘与槽型挡板发生撞击，速度瞬间变为零，借助自身重力落入灰斗中，此时预除尘室对烟气起到了惯性除尘作用；惯性挡板除对烟气起到惯性除尘作用外，还对烟气进行了再次分配，约20%的烟气水平进入袋除尘室，侧向与滤袋接触；约80%的烟气被折转向下引导至惯性挡板下端的导流管组内，并结合导流管组对气流进行分配，导流管前高后低，通过导流管对气流的赶压实现烟气的逐步扩散。烟气从滤袋底部空间向上抬升，透过滤袋完成粉尘捕集后进入到高净气室，再通过出口喇叭排出，为保证出风顺畅，避免气流积聚，在出口喇叭内设置纵横两向交错的导流叶片，形成分层网锥出风。通过以上一系列措施，实现烟气对滤袋簇的全方接触位的包围，并得到充分的扩散，保证在任何接触到滤袋表面的烟气流速均小于1m/s。
由于该电厂位于郑州市城区周边，环保部门要求在锅炉运行时不允许出现除尘器旁路运行情况，从环保要求出发，设计方案取消了烟气旁路系统，这将意味着锅炉启动投油和低负荷投油助燃时烟气必然要经过滤袋过滤，为此该项目针对锅炉运行过程可能出现的异常工况设置了相应的保护系统。一是预喷涂系统，在除尘器投运前，对布袋进行深度预涂灰，使布袋表面有足够的细粉尘，并且此阶段调整清灰方式，从而有效的保证锅炉在最低稳燃负荷时运行正常，以及煤油混烧或全部投油时，调整喷吹清灰压力，实现滤袋表面保留一定的粉饼层，除尘器可投入运行。如果长时间低负荷全投油（≥48h）时，还应考虑借助预涂灰装置进行适量的喷粉。二是紧急喷水降温系统，除尘器进风总管上设置了紧急喷淋降温系统。紧急喷水降温系统设置两级，采用气液两相喷嘴，保证雾化效果，同时，在平时利用压缩空气保持喷嘴的畅通并清除结垢。当烟气温度过高时，通过设置在进风总管上的温度传感器反馈信号至PLC，控制紧急喷淋降温系统启动第一级喷嘴，进行降温；如未达到设定温度以下，则开启第二级喷嘴；当温度依旧超标时，此时必须切换旁路以保护滤袋。该系统的降温作用不小于30°。三是必要的监控仪表，包括湿度仪、温度仪、浊度仪、差压变送器、氧量仪等，湿度仪用于检测判断锅炉是否出现大面积爆管现象，进而采取停炉保护措施；温度仪用于检测锅炉是否出现锅炉结焦或空预器出现卡阻导致超温现象，与紧急喷水降温系统实现联锁，超温时启动紧急喷水降温系统对烟气降温，实现对滤袋的保护；浊度仪、差压变送器用于检露和糊袋、堵袋检测，每列仓室设置浊度仪和差压变送器。浊度仪检测每列仓室排放浓度达到设定值时报警，从而检查判断滤袋是否出现破损；差压变送器检测滤袋过滤阻力达到设定值时报警，从而检查判断滤袋是否出现糊袋、堵袋。
袋式除尘器的清灰系统及清灰制度的设置合理与否将直接影响到除尘器的运行稳定性、运行安全及滤袋的使用寿命。袋式除尘器的清灰应尽可能地保证整个滤袋及各个区域清灰程度均匀，否则会引起整个系统阻力分布不均匀，从而影响到内部的气流分布，因而本项目采低压脉冲固定行喷吹清灰方式。袋式除尘器采用一只脉冲阀对应一根喷吹管，而一根喷吹管对应15个喷嘴，喷嘴孔径大小不一，呈规则排布，并与滤袋逐一对应，脉冲阀开启时间为0.1秒，补气时间为10秒。电磁脉冲阀采用进口产品，喷吹压力为0.1～0.3MPa（可调），气量为0.2～0.25m3/次。
本项目袋式除尘器滤袋采用PPS-P84/PPS551CS17，即基布采用PPS纤维、织布主材为PPS，面层混纺15%的P84，利用P84纤维断面为叶形、捕集面积大的特征，以近一步提高滤袋的过滤性能，以保证除尘器稳定达到30mg/Nm3以下排放浓度。
四、袋式除尘器技术参数
| 项 目 | 单位 | 数据 |
| 处理风量 | m3/h | 1800000 |
| 入口温度 | ℃ | 90～160℃ |
| 入口粉尘浓度 | g/Nm3 | 35 |
| 设计效率 | ％ | 99.9 |
| 保证排放浓度 | mg/Nm3 | ≤30 |
| 本体漏风率 | % | ＜2 |
| 设备设计阻力 | Pa | 运行初期≤800 Pa，一年后≤900 Pa，三年后≤1000 Pa |
| 除尘器通道数 | 个 | 4 |
| 总过滤面积 | m2 | 33300 |
| 清灰方式 | 在线清灰 | |
| 过滤风速 | m/min | 0.9 |
| 滤袋材质 | PPS-P84/PPS551CS17 | |
| 滤袋规格 | mm | φ160×8000 |
| 滤袋保证使用寿命 | 4年内30000小时运行 | |
| 脉冲阀规格数量 | 3”，DC24v，552个 | |
| 滤袋的检修更换方式 | 在线检修，单通道切断，净气室内部更换 | |
| 是否可不停机更换滤袋 | 是 | |
| 影响锅炉运行故障率 | % | 0 |
| 袋笼材质 | 20#钢，制作完毕后有机硅喷涂 | |
| 清灰气源压力 | MPa | 0.2～0.4 |
| 气源品质 | 无水无油 | |
| 每台除尘器灰斗数 | 个 | 20 |
| 保温层 / 保护层材料 | 岩棉 / 铝合金瓦楞板 | |
| 保温层 / 保护层厚度 | mm/mm | 100 / 1 |
| 壳体材料 | Q235 |
袋式除尘器的运行阻力要比电除尘器阻力大，电除尘器的改造势必涉及到风机及电机要不要改造的问题。经过对烟风阻力的测算和现场实际测试，确定风机还有约800Pa的裕量，因而风机不改造就要求除尘器最大运行阻力小于1100Pa，这对除尘器的结构设计和清灰控制方面提出了很高的要求。
五、使用情况分析
该工程由江苏新中环保股份有限公司总承包，经过为期45天的紧张施工，改造后的袋式除尘器于2010年6月26日正式点火投运，经过热态调试和设备消缺，目前改造后的重力沉降+袋式除尘器已顺利通过168小时连续试运行。整体情况良好。各项技术性能指标均达到或优于设计值，设备满负荷时运行阻力小于800Pa，烟尘排放浓度在20～25mg/Nm3。
实践证明，该工程所采用的重力、惯性、袋滤多机理的复合式除尘器是一种处理烟气量大、运行阻力低、除尘效率高、运行稳定可靠、维护工作量少的高效除尘设备，它不仅实现了对粉煤灰的粗选，避免了粗颗粒粉尘对滤袋的冲刷，而且有效降低了进入袋区的烟尘浓度，适当延长了除尘器的清灰周期。
电除尘器由于其除尘机理所限制，已经很难适应当前的环保标准要求，一大批原有的电除尘面临着改造。利用原有的电除尘壳体，将一电场掏空，利用此空间实现重力沉降和惯性撞击双重预除尘功能，利用后级电场空间实现袋滤捕集的最终除尘功能。这对降低改造投资、缩短改造周期、提高设备稳定性和减少运行维护成本都具有积极的意义。
参考文献：
1、金国淼等，除尘器，北京：化学工业出版社，2008.4
2、陈志伟，多种形式袋式除尘器结构特点与使用分析，电站锅炉袋式除尘器和电袋复合式除尘器研讨交流会论文集，2009.7
3、李东等，郑州裕中能源有限责任公司1#机组袋式除尘设计说明，江苏新中环保股份有限公司, 2010.5
