電除塵器改造為電袋復合除塵器的實踐

胡明

(中石化集團資產經營管理有限公司揚子石化分公司熱電廠,江蘇南京 210048)

電除塵器改造為電袋復合除塵器的實踐

胡明

(中石化集團資產經營管理有限公司揚子石化分公司熱電廠,江蘇南京 210048)

介紹了揚子熱電廠 1～7號爐電除塵器改造為電袋復合除塵器的工程實踐,分析了電袋復合除塵器的關鍵技術及運行情況。改造后,電袋復合除塵器出口煙塵濃度≤30mg/m3,滿足排放要求。

電除塵器;改造;排塵濃度

揚子石化公司熱電廠 1～7號爐原電除塵器出口煙氣中粉塵濃度較高,無法滿足排放要求,必須對其進行提高效率的改造,使除塵效率達到 99%以上,確保電廠煙氣中粉塵污染物排放總量控制在南京市政府下達的控制指標范圍內,進而滿足后續脫硫系統對煙氣中粉塵濃度的要求。

1 概況

1.1 電除塵器設計參數

1～6號爐 (220 t/h)電除塵器為上海冶金礦山機械廠制造,分別于 1986年至 1988年投運;7號爐電除塵器為蘭州電力修造廠制造,于 1993年投運。1～7號爐原電除塵器設計為臥式干型單室三電場,陽極板為大 C型,數量為 8片/排;放電極采用 RS芒刺線,陰陽極振打采用側向搖臂錘振打。電除塵器電場有效長度為 11.52m,設計除塵效率為≥98%,配置高壓供電裝置。經過多年運行后,1～7號爐電除塵器效率下降,在 1996年到 2005期間,電廠對各電除塵器內部極板及振打系統進行了大修,更換了陰陽極板,同極間距由 300mm改為 409mm;整流變由原 60 kV擴容至 72kV;同時在電除塵器進口處增加了導流板,出口處增加了槽型阻流板,但 1～7號電除塵器出口粉塵濃度仍不能達到排放要求,且大部分超標很多,為此,必須對其進行改造。1～7號爐電除塵的主要設計參數見表 1。

由于電除塵器除灰原設計為水力除灰,為適應環保要求,2000年 1～4號爐電除塵器除灰方式改為氣力除灰,2005年完成了 5～7號爐的氣力除灰系統改造。1～7號爐的水力除灰為事故備用。

表 1 1～7號爐電除塵器主要設計參數

1.2 存在問題

據實測數據和現場勘察分析,發現原電除塵器存在的主要問題有以下幾點:設計效率偏低,有效收塵面積小,結構不合理(長高比小于 1);燃用煤種與設計煤種差異較大,特別是電廠現在使用的燃煤灰分高(35%),大大超過設計值 (25.85%)。鍋爐燃用煤質變差,對電除塵器效率影響較大;實際處理煙氣量偏大;除塵器入口煙塵濃度偏高,實際煙溫偏高;氣流分布不均勻,電除塵極板、線振打清灰效果差,陽極板、陰極線積灰嚴重,振打力明顯不夠;設備磨損嚴重,電除塵器本體內部構件發生腐蝕、磨損、變形以及電氣元件老化及設備短缺等,陽極板與凹凸套聯接處穿孔嚴重;陰極線松動,尤其是陰極線斷線頻繁;電控系統落后;二次表計不準。

2 改造方案

表 2 電袋復合除塵器主要設計參數

經技術、經濟比較,決定將電除塵器改為電袋復合除塵器。電袋復合型除塵器是近幾年發展起來的一種除塵設備,尤其適用于高粉塵濃度煙氣除塵,并滿足排放標準的要求。它由電除塵單元和布袋除塵單元兩部分組成,這種前電后袋復合除塵器,既發揮了電除塵器的長處:可將煙氣中 80%～90%的粉塵收集,使進入濾袋的濃度大大降低,濾袋的阻力降低、清灰周期加大,從而延長布袋的壽命;又發揮了布袋除塵器對煤種不敏感,微細粉塵收集效率高等優點,能確保達到 50mg/m3的排放要求。

2.2 改造目標及限定條件

改造后電袋復合除塵器設計參數為:除塵器出口煙塵濃度≤30mg/m3(標態),本體冷、熱態均保證漏風率≤2%,電區壓降≤150 Pa,保證電除塵器進出口一年內壓降≤800 Pa,三年內壓降≤1200 Pa。濾袋使用壽命保證≥32000 h。電袋復合除塵器中的電場參數為:二次電壓為 50～66 kV,二次電流為0.4～1.0A;運行穩定,電除塵效率≥80%。

限定條件為:鍋爐負荷處于最大連續蒸發量并在吹灰器投入使用或沒有投入使用期間,鍋爐投油助燃,摻燒石油焦,除塵器能正常投運。濾料采用日本進口 PPS,原料纖維必須 100%進口,袋籠采用 16筋有機硅噴涂工藝。

2.1 電袋復合除塵器設計參數

揚子石化公司熱電廠 1～7號爐電袋復合除塵器設計基本參數見表 2。

2.3 改造措施

1～7號爐電除塵器改造為電袋復合除塵器具體措施為:保留原電除塵器的殼體、梁、混凝土支架和灰斗不變,不增加原有橫向跨距;保留原有干灰輸送系統,調整工藝參數以滿足輸灰需求;對電除塵器進口喇叭進行改造,以降低煙氣流速,確保電除塵區入口煙氣流速≤1.2m/s;更新電除塵區,原電除塵器第一電場陰陽極系統進行掏空,更換新的陰陽極系統及陰極供電裝置,保留利用原有鋼支架、灰斗、殼體和保溫等;采用前后獨立供電的分區電場結構技術,清灰方式改為陰陽極頂部電磁振打;原電除塵器的第二、三電場陰陽極系統拆除,改為布袋除塵,清灰方式采用低壓脈沖噴吹;電袋復合除塵器的電區、袋區運行狀況實現遠程監控。

3 性能測試及運行情況

3.1 性能測試

與 5號爐DCS改造工程同步進行的 5號電除塵器的改造工作于 2009-03-12開始,4月 25日完成,2009-05-13日委托國電環境保護研究院對 5號爐電袋復合除塵器改造進行了性能測試,測試結果為:本體漏風率為 1.94%,設備系統阻力為 918 Pa,除塵效率為 99.94%,煙塵排放濃度為 17.2mg/m3,滿足了煙塵排放濃度的要求。3號爐電除塵器在2010年 3月 1日至 4月 29日進行了改造;4號爐電除塵器在 2010年 5月 23日至 7月 4日進行了改造,3、4號爐電袋復合除塵器未進行檢測,其余爐電除塵器改造檢測結果見表 3。

表3 揚子電廠電除塵器改造檢測結果

3.2 運行情況

3.2.1 空預器漏風

鍋爐空預器漏風,含氧量大,加速布袋的氧化,導致煙道差壓增大。2009年 7月 3日至 13日我們委托勝利發電廠的電力技術試驗研究所對 1～7號爐進行鍋爐的熱力試驗,各爐漏風數據見表 4。

從表 4可以看出,6號爐高溫段漏風率非常大, 7號爐低溫段漏較嚴重,分析認為是由于煙氣中的SO2長時間對預熱管道產生的低溫腐蝕,造成較嚴重的穿孔泄漏,致使漏風率大幅上升。以 6號爐為例,2009-07-10,6號爐只能帶負荷 160 t,2009-08-31停爐后進行漏風試驗檢查,發現高溫空預器漏風管為 1500根,低溫空預器上級 84根和下級 58根漏風,因此對高、低溫空預器漏風管子進行了封堵。2010年 5月 14日至 5月 22日停爐進行小修,發現高溫空預器新增漏風管 1224根,低溫空預器新增漏風管上級為 153根,下級為 121根,隨后對漏風管進行了再次的封堵。由于沒有及時更換空預器,使得高溫空預器內煙氣流速加快,對其他管子的磨損更加嚴重,加速了其磨穿漏風。這是煙道差壓增大的重要原因,必然導致部分布袋破損。

表4 1～7號爐空預器實測漏風率 %

3.2.2 排煙溫度高

鍋爐排煙溫度高,導致電袋超溫 (≥160℃)。由于 1～7號鍋爐為超期服役,排煙溫常常超過設計值,尤其是夏季。以 3、4、5、7號爐表現突出,全年平均約有 400 h煙溫高于 160℃,其中,3、4、5號爐設計溫度 138℃,7號爐設計溫度 128℃,由于電袋復合除塵器的適用煙溫為≤160℃,超溫導致布袋的氧化加快,損害布袋的使用壽命。但在實際運行中,夏季常常高負荷生產,導致高于 160℃切出旁路運行制度執行不徹底。

3.3.3 電除塵區問題

電除塵區高頻柜常出現故障。2009年 12月,7號爐電袋出現“負載開路”的問題;2010年 7月,4號爐出現 IGBT、后區開路、參數低的現象。改進的方法:2010年 5月,我們在 5號爐大修期間,在 5號電袋除塵器電場上方安裝 2個聲波喇叭及反吹極板、極線,進行輔助清灰,解決了上述問題。

3.3.4 噴吹減壓閥設定

噴吹減壓閥應該在 0.2～0.3MPa之間進行設定,運行中壓力應非常穩定。實際生產中我們發現5、6號爐電袋噴吹壓力波動太大,2009-09-30檢查發現噴吹減壓閥里的彈簧選擇壓力等級低,不穩定;壓縮空氣帶水量較大,影響減壓閥的壓力平衡管的調整平衡作用。隨后我們加強了減壓閥前過濾器的定期排水工作,每天進行一次排水。

3.3.5 預涂灰失敗

2009-08-23,7號爐電袋進行預涂灰,第 2天鍋爐并爐后第一電場前區電場投不上去,2009-08-26申請停運,檢查發現,第一電場的通道與人孔門之間、進口煙道到喇叭口之間存在大量的積灰,造成電場前區短路,電場無法投運。隨后我們在每臺除塵器第一電場的灰斗處增設倉壁振打器,規定兩側送、引風機必須達 80%開度才開始進行預涂灰,每涂完一車灰就投第一電場的灰斗倉壁振打器。

3.3.6 其他

主要包括旁路閥的電磁閥進水短路、布袋噴吹氣路堵塞、濾袋用材不合格及安裝質量等問題。2009-06-27,5號電袋復合除塵器的乙側旁路閥突然關閉,造成鍋爐爐膛負壓大幅波動,險些造成鍋爐熄火。改進方法:在所有的旁路閥和提升閥上增設防雨罩。冬天噴吹用氣的氣路凍住,引起布袋的噴吹用氣氣路堵塞,可用開水澆解決。

4 電袋復合除塵器關鍵技術

4.1 氣流分布

電除塵器和袋式除塵器不是簡單的結合,氣流均布影響電除塵效率,也會影響濾袋的使用壽命。電除塵適合于煙氣流動平進平出的方式,而袋式除塵器則應適合于下進風方式。一般情況下,設兩層或一層氣流均布板。這種方式對于兩者都達不到最佳,另外帶電荷的粉塵流過接地的均布板孔經過碰撞,將失去電荷,也失去電袋均勻擴散附著到濾袋松散易清灰的特性。不設均布板,煙氣直沖布袋而沒有下進風的作用,還會損傷前排濾袋。

4.2 濾料材質

電袋復合除塵器采用的濾料為 PPS,采用燒毛、熱定型處理。缺點是易氧化而降解,濾袋顏色變暗發脆。由于我國各地域煤質差異很大,近年來電煤市場緊張導致電廠實際燃煤往往是劣質煤,電廠鍋爐排煙工況和煙氣成分差異可想而知,PPS濾料能否全面適應尚需時間檢驗,若要保證電袋除塵器在長壽命穩定運行,現階段更穩妥的辦法是選擇耐酸、耐堿、耐溫、耐氧化性能更好的濾料,比如聚四氟乙烯(簡稱 PTFE),故對選擇濾袋的應該考慮為 PPS基布再進行 PTFE浸漬處理。

4.3 臭氧對 PPS濾袋的影響

由于電袋除塵器的前端是電除塵,利用的是高壓直流電源產生的強電場使氣體電離產生電暈放電,而電暈放電必定會產生臭氧,特別是火花放電時更為嚴重。臭氧在高溫和一定濕度下易與NO反應生成NO2,NO2是侵蝕性氧化劑,對 PPS濾袋有很強的腐蝕性。雖然 PPS耐化學腐蝕好,但不耐氧化性酸、氧化劑、濃硫酸、濃硝酸、王水等,在工業實際應用中,煙氣中同時有O3、NO、NO2、SO2、SO3、Cl、水等物質存在,綜合對 PPS作用,強力下降的結果可能更為嚴重,特別是 SO2在 O3作用下生成 SO3,在水分較大時,對 PPS影響會更大。

5 結語

(1)電袋復合除塵器作為一種新型的除塵方式,與電除塵器相比具有除塵效率高,煤種適應廣的優點,可以保證煙塵排放小于 30mg/m3。目前,國內采用電袋復合除塵器的電廠均是因為機組投運時間較早或煤種發生變化,煙塵排放濃度不能滿足環保的要求而進行的改造。

(2)電袋復合除塵器的使用,必須以解決鍋爐空預器漏風為前提,否則會帶了一系列的干擾因素。同時應嚴控排煙溫度,降低排煙溫度不僅可以提高鍋爐效率,而且還能延長布袋的使用壽命。

(3)電袋復合除塵器運行中,布袋磨損、腐蝕較為嚴重,其壽命均未能達一個大修期就需大量更換濾袋,因此選用電袋復合除塵器濾料時應慎重,需充分考慮煤質成分、煙氣工況等因素。

(4)從經濟角度分析,若電袋復合除塵器中布袋使用壽命為 4 a,則其年運行維護費比電除塵器高。從電袋復合除塵器的運行狀況來看,布袋的運行壽命要達到廠商的保證值 (30000 h)是比較困難的;若再考慮每年需停爐更換一批布袋的話,電袋除塵器的年維護費用將比電除塵器高出許多。

[1]GB 13223-2003,火電廠大氣污染物排放標準[S].

[2]DL/T 748.8-2001,火力發電廠鍋爐機組檢修導則[S].

Engineering application of ESP-FF reformation from ESP

The technicalprogram of ESP refor m ed to ESP-FF in No.1 to No.7 boilers of Yangzi Thermal Power Plantwere introduced.The key technique of ESP-FF were analyzed.After reformation,the dust em ission levels of the ESP-FF reached the environmentalpro tection standards,which was lower than 30 mg/m3.

electro static precipitator;reformation;dust em ission concentration〗

X701.2

B

1674-8069(2011)05-019-04

揚子石化技改技措項目(A0915002;A0915001)

2011-05-26;

2011-08-27

胡明(1964-),男,浙江溫州人,工程師,多年從事化工和除灰方面的生產管理工作。E-mail:humingxwl@163.com