垃圾發電廠布袋除塵器節能改造分析

【摘 要】隨著中國城市化進程加快，節能減排成為公眾，政府關注的焦點，生活垃圾焚燒發電工程以其“減量化”、“無害化”、“資源化”的獨特優勢得到了迅速的推廣。生活垃圾焚燒發電廠煙氣無害化處理過程中的一個最重要環節就是布袋除塵，為了使其達標、節能、高效的工作，寧波某垃圾發電廠對其使用的布袋除塵器進行了設備大修以及布袋的更換，布袋選用了基于表面過濾理論開發的GORE覆膜濾袋。筆者就其改造經驗和布袋設備選型后的節能做法進行了闡述和分析，運行參數顯示達到很好的節能減排效果。

【關鍵詞】垃圾焚燒；覆膜濾袋；節能改造

一、布袋除塵器的使用情況

垃圾焚燒過程中產生的煙氣成分復雜，其中的酸性氣體，微細粉塵，二惡英，重金屬等生成物對環境安全造成了威脅。目前尾氣處理技術多采用Ca（OH）2吸收煙氣中的HCL、SOx、NOx等酸性氣體，活性炭吸附煙氣中的二惡英和重金屬，布袋除塵器濾袋收集煙氣中的粉塵，活性炭，使尾氣排放達到歐盟標準。寧波某垃圾發電廠采用的LY-III-2200型低壓脈沖布袋除塵器，該除塵器有10個清潔室，每個清潔室有96只布袋，分6排布置。過濾風速設計為：0.47～0.86m/min，處理的風量設計為：63000～115500（140℃）m3/h，布袋由龍骨架支撐，布袋的材質為戈爾公司的聚四氟乙烯覆膜濾料，脈沖噴吹閥門為高原公司的CA76MM.5（3\"）淹沒式脈沖閥，所有脈沖閥和離線閥的動作、噴吹氣源均來自經干燥的壓縮空氣。布袋除塵器設有熱風循環裝置、灰斗伴熱裝置、旁通系統等輔助系統。布袋采用離線自動程序清灰，整個布袋可以就地控制，也可以通過DCS進行遠程控制。該布袋除塵器自2001年以來，其中經過2005年清潔室大修，布袋一直選用GORE公司覆膜濾袋，運行使用正常，使用壽命均在5年左右，排放指標均低于《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2001），部分指標優于歐盟2000排放標準。

二、布袋除塵器的改造情況及節能分析

1．布袋除塵器改造的情況。考慮到布袋本體處于室外布置而且已經運行5年多，運行中很多部位已經出現了問題，主要表現為：（1）布袋除塵器的阻力加大，（見圖1）；（2）布袋除塵器的溫度損失（溫差）加大；（3）布袋除塵器清灰效果不理想；（4）布袋除塵器的氣動閥組經常異動。通過分析主要原因是清潔室腐蝕、灰斗老化漏風、噴吹系統工作不暢。為此，本次改造主要是對清潔室、灰斗、氣動控制閥組進行大修或更換。

在改造過程中，由于中箱體是2001年一直運行到現在，在中箱體部位出現了部分腐蝕漏風問題，對此進行了補強和深度防腐。對原先箱體進風不均和存在煙氣死區的區間進行重新設計，特別是煙氣沖刷強烈的進風段進行了煙氣檔板的改造。為保證煙氣達到歐盟2000排放標準，更換了過濾核心元件布袋及龍架。該布袋的多微孔結構阻止微細粉塵進入纖維內部，而且薄膜的高通透性和清灰時間長的特性，減少了設備運行過程中相應的電能，藥劑的消耗量。由于布袋除塵器處于室外運行，在本次改造中還對室外頂棚進行了重新設計和更換，設計中充分考慮了頂棚的空氣隔熱和頂部的傾斜坡度，以確保雨水導排，保證布袋除塵器在運行中盡量減少風和雨的侵擾和腐蝕。

2．布袋除塵器的改造節能分析。設備改造結束后在運行中發現其突出的改造效果為各種電耗，輔助材料的使用有所下降，除塵器的排放達到了改造要求。具體為：

（1）減少了引風機的能耗。由于更換了新布袋，薄膜的高通透性減少了濾袋阻力，引風機能耗也隨之降低。垃圾焚燒產生的煙氣在引風機的作用下通過布袋，粉塵則被布袋薄膜表面攔截，干凈的煙氣通過布袋薄膜由煙囪排出。為了克服煙氣流動時所產生的阻力，必須有一定的壓力能來彌補該能量損失，引風機就是提供該壓力能的來源，它在除塵過程中占有重要地位。煙氣流動是否順暢，決定了整個系統的阻力，而這恰恰與引風機消耗的電能密切相關，而其流動的順暢程度與濾袋的結構密切相關。市場上現有絕大部分濾袋可以分成兩種，普通濾袋和覆膜濾袋。普通濾袋，也就是沒有薄膜的濾袋，是通過粉塵進入濾料纖維內部形成的“一次粉餅”來過濾后續煙氣中的粉塵，隨著進入濾料內部的粉塵越來越多，堵塞纖維間孔隙，不可避免造成濾袋的透氣性下降，導致濾袋阻力逐步攀升。戈爾公司生產的覆膜濾袋，其表面是一層該公司發明的”膨體”專利技術制成的多微孔，極光滑的膨體聚四氟乙烯e-PTFE薄膜。由于薄膜的纖維組織極為細密，煙氣中的粉塵僅僅粘附在薄膜表面而沒有進入濾料內部，運行過程中透氣性基本沒有變化，又由于e-PTFE薄膜本身具有不粘灰，憎水和穩定的化學性能，粉餅容易剝離，粉塵極難粘附，自清灰性能良好，確保濾袋始終保持低阻力。現場的運行數據顯示，在充分保證垃圾焚燒的基礎上，引風機（功率為250KW）的節電率約在15％，按8000h/a的運行時間計，年節電量約為：250×0.15×8000=30×104KWh。

（2）減少了壓縮空氣能耗。布袋除塵器改造后，特別是噴吹、過濾系統的改造和升級，噴吹的壓縮空氣壓力和次數也減少了不少，清灰用氣量的減少帶來的是空壓機運行能耗降低。布袋除塵器運行過程中，濾袋表面粉餅逐漸變厚，阻力上升，需要壓縮空氣來去除表面積聚的粉塵，恢復其原始透氣性，脈沖清灰是袋式除塵器正常工作的重要環節。戈爾覆膜濾袋的PTFE光滑，自清灰性能良好，粉餅容易剝離，設備阻力穩定保持在低位。脈沖清灰是利用壓縮空氣在極短暫的時間內高速噴入濾袋，同時誘導數倍于噴射氣流的空氣，使濾袋由袋口到袋底產生劇烈的膨脹和沖擊振動，引發濾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，抖落濾袋上的粉塵，達到清灰的目的（見圖2（b））。

從現場運行調試來看，在滿足工藝要求的前提下，對脈沖清灰壓力進行了降低、脈沖時間做了相應的延長，現場的測試數據顯示，每天空壓機可以節約近80 KWh，年節約2.6×104KWh。

（3）節省Ca（OH）2反應藥劑用量。由于垃圾焚燒產生的煙氣成分復雜，其中HCL，SOx，NOx等酸性氣體危害健康，需用Ca（OH）2反應藥劑加以凈化處理，反應生成物和還沒有反應的Ca（OH）2藥劑則由布袋除塵器加以收集處理。在半干法的脫酸工藝系統中，Ca（OH）2顆粒作為脫酸藥劑與煙氣在反應塔內反應后，部分沒有完全反應的藥劑顆粒停留在濾袋表面薄膜與酸性氣體繼續發生反應，未反應的Ca（OH）2藥劑在濾袋表面停留的時間越長，則反應越充分，脫酸效率越高。所以脫酸過程不完全是在反應塔內進行，有部分反應是在濾袋表面進行的，在這種工況條件下，濾袋可以被看作一個布袋反應器，相比于沒有覆膜的“深層過濾”來說，選擇表面過濾的覆膜濾袋脫酸優勢更明顯。

本次改造后，由于延長了清灰的時間間隔，相應的脫酸藥劑在濾袋薄膜的反應時間也同步延長，脫酸的效果也比原先更好，熟石灰效用得到了充分發揮（同樣的排放要求，Ca（OH）2反應藥劑量減少）。據資料介紹，采用“表面過濾”的e-PTFE薄膜濾袋，在滿足HCl等酸性氣體排放控制的前提下，可以節約10％～30％的熟石灰反應劑。相反，如果是“深層過濾”的普通濾袋，反應完成后，Ca（OH）2變成CaCl2，或者內核仍是Ca（OH）2，外殼已成了CaCl2，這些不能繼續反應的顆粒進入濾袋內部纖維，在起停爐時吸水潮解后板結，導致濾袋堵塞，或者因為頻繁清灰過早從濾袋表面脫落，起不到預期的脫酸效果。

三、小結

布袋除塵器是垃圾發電廠的一個重要環保設備，在新建、改造大修時，不僅要考慮到設備的安全、環保運行，節能減排也是一項重要的考量。在選擇核心部件濾袋時，其排放低，易清灰，壽命長、阻力小、垃圾焚燒應用廣的應優先選用，使其達到環保和節能的雙贏。

參 考 文 獻

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