電袋復合除塵器在300MW機組CFB鍋爐上的成功應用

陳奎續(xù)

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖364000）

1 引言

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，環(huán)境問題越來越成為大家關(guān)注的問題，環(huán)境污染不僅影響人類的生活，同時也影響整個地球的生態(tài)發(fā)展和平衡，所以煙氣粉塵排放污染問題日益受到重視，排放控制要求也日趨嚴格。自2012年1月1日起，國家污染物排放標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223－2011）開始實施，規(guī)定火電廠煙塵排放濃度限值30mg/Nm3；重點地區(qū)煙塵排放濃度限值為20mg/Nm3，進一步提高了火電行業(yè)的環(huán)保準入門檻。而隨煤炭消耗量的快速增長，資源已日益緊缺，許多電廠無法按設(shè)計的煤種供應燃煤已成為普遍事實，因此，新的排放標準使電廠除塵技術(shù)面臨著煙氣條件越來越不確定和排放要求越來越高的矛盾。所以，燃煤電廠必須采取高效、穩(wěn)定的除塵技術(shù)來有效控制微量的煙塵排放。

FE型電袋復合除塵器是我國自主研發(fā)的新一代高效除塵設(shè)備，它將電除塵與布袋除塵機理的各項優(yōu)點進行了有機結(jié)合，并產(chǎn)生一種新的荷電粉塵過濾特性的機理，通過電凝并有效地實現(xiàn)了對細微粉塵的捕集。它具有長期穩(wěn)定保持低排放、阻力低、濾袋使用壽命長、運行維護簡單等優(yōu)點，目前已迅速得到廣泛應用，成為解決低粉塵排放濃度問題的一項優(yōu)良技術(shù)。

2 電袋復合除塵器

電袋復合除塵器有機結(jié)合了電除塵和布袋除塵技術(shù)各自的優(yōu)點，利用前級1～2個電場的高效除塵性能收集煙氣中的大量煙塵，未被收集的少量煙塵通過電場荷電后，進入后級布袋除塵區(qū)，由濾袋完成過濾而達到凈化煙氣目的，并且通過電場的收塵以及荷電作用，改善布袋除塵區(qū)的工作條件而提高設(shè)備的整體性能。

在各種袋式除塵中，濾袋因表層過濾沉積煙塵，隨堆積厚度加大而透氣性逐漸降低，由此產(chǎn)生的阻力占據(jù)整體阻力的70%～80%。在電袋復合除塵器中，由于電場發(fā)揮了高效除塵與荷電作用，濾袋堆積粉塵厚度相對速度降低；而荷電粉塵形成的“蓬松”堆積結(jié)構(gòu)加大孔隙率提高透氣性和剝落性，這兩大因素降低了濾袋阻力。由于上述原因，引風機的能耗也相應降低，同時濾袋清灰周期得到延長而達到節(jié)能的目的，并且延長了濾袋壽命。

電袋復合除塵器能夠適應煤種灰份與成分的變化，對煤種引起的煙灰成分、比電阻等變化不敏感，出口排放濃度可長期穩(wěn)定在30mg/Nm3以下。在安徽平圩電廠1號、2號爐600MW機組、大唐許昌龍崗電廠2號爐35OMW機組、龍巖坑口300MW機組等眾多已投運項目中，電袋復合除塵器實測排放均可超過設(shè)計指標達到10～30mg/Nm3。

電袋復合除塵器由于其優(yōu)越的性能得到廣泛的應用，目前國內(nèi)外已有超過400臺套的發(fā)電機組配套電袋復合除塵器，其中最大應用機組為新密2×1 000MW機組，600MW機組超過40臺套。

3 FE型電袋復合除塵器在廣東坪石電廠的應用

3.1 工程概況

廣東坪石發(fā)電廠三期2×300MW 機組為擴建工程，配套亞臨界自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、固態(tài)排渣的循環(huán)流化床鍋爐，是國產(chǎn)大型循環(huán)流化床鍋爐示范基地的示范工程。

循環(huán)流化床鍋爐燃燒的技術(shù)特點是通過物料循環(huán)系統(tǒng)使燃料在爐內(nèi)多次循環(huán)反復燃燒，延長了燃料顆粒在爐內(nèi)的停留時間，有效地提高燃料燃盡率而降低能耗。同時可向爐內(nèi)加入石灰石達到脫硫效果。由于流化床鍋爐的爐膛下部采用欠氧燃燒、二次風分段給入等方式，使燃燒份額的分配更趨合理，爐內(nèi)溫度場也更加均勻，大幅降低了氮氧化物的生產(chǎn)，其煙氣特點如下。

（1）煙氣中SOX含量低，粉塵比電阻高。煙氣中的SO2能夠提高煙氣的電離能，吸附在粉塵表面上的SO3能夠提高粉塵表面的導電性，循環(huán)流化床鍋爐摻燒石灰石后，煙氣中的SOX與CaO發(fā)生反應，生成CaSO4等物質(zhì)，大大降低煙氣中的SOX，從而提高煙氣中粉塵的比電阻。

（2）煙氣中含塵濃度高。由于CaO、Ca（OH）2和其它物料在爐內(nèi)反復循環(huán)燃燒，再加上循環(huán)流化床對煤種的適應性廣，燃燒煤矸石和劣質(zhì)煤等低熱值煤使得鍋爐實際燃煤量增加，而熱值與灰份成反比關(guān)系，這就意味著煙氣的粉塵濃度增加。

（3）飛灰細顆粒增加，灰份粘性加大。由于燃料顆粒被循環(huán)燃燒，飛灰細微顆粒比例增加，粘性加大，若爐內(nèi)加鈣后，飛灰中含有一定比例的CaO、Ca（OH）2和CaSO4等，所以細度小，灰粘度大不利于除塵和清灰。

3.2 設(shè)計條件

煤質(zhì)資料見表1。

表1 煤質(zhì)資料

煙氣參數(shù)見表2。

表2 煙氣參數(shù)（BMCR工況）

3.3 設(shè)備選型

根據(jù)煙氣性質(zhì)以及性能指標要求，對電袋復合除塵器進行選型設(shè)計，每臺機組配置兩臺FE型電袋復合除塵器，前級電除塵區(qū)采用4個電場，后級袋區(qū)采用兩跨距結(jié)構(gòu)，煙氣量按鍋爐BMCR工況加10%的裕量，煙氣溫度按鍋爐BMCR工況加10℃。單臺電袋復合除塵器的主要技術(shù)性能參數(shù)見表3。

表3 主要技術(shù)性能參數(shù)

3.4 技術(shù)及結(jié)構(gòu)特點

3.4.1 電場采用小分區(qū)供電形式

每臺除塵器采用8套高壓整流變，電場分8個小分區(qū)的供電形式。小分區(qū)供電提高了前級電場運行可靠性與收塵效率。

3.4.2 前級電場荷電，收塵機理創(chuàng)新

通過前級電場荷電作用，粉塵帶電進入布袋區(qū)的收塵機理。部分帶電粉塵小顆粒凝并成較大顆粒，從而易被濾袋阻流。同性粉塵相互排斥在濾袋表面形成排列有序、結(jié)構(gòu)疏松的粉塵層，使濾袋透氣性更好，粉塵的清灰性能也更好。濾袋內(nèi)外壓差減小，除塵器阻力降低。帶電粉塵氣溶膠效應，布袋收塵區(qū)粉塵均勻分布，使濾袋粉塵負荷均勻，可以充分發(fā)揮單位過濾面積的過濾作用。前級電場把粗顆粒粉塵收集，進入袋區(qū)粉塵顆粒小而少，避免了大顆粒粉塵對濾袋沖刷與磨損，延長濾袋壽命。

3.4.3 采用長袋脈沖技術(shù)

前級電場極板高14m，為充分利用空間，濾袋區(qū)采用長度為8.1m的濾袋，從而節(jié)省了袋區(qū)空間，使整個除塵器的結(jié)構(gòu)更加緊湊，氣流分配更為合理。

3.4.4 清灰壓力小，清灰頻率低，能耗少

由于粉塵在濾袋表面形成排列有序、結(jié)構(gòu)疏松的粉塵層，F(xiàn)E型電袋復合除塵器清灰壓力取0.2～0.35MPa，比純布袋除塵器低。而前級電場的高效收塵作用，使得袋區(qū)負荷大大降低，因此FE型電袋復合除塵器的清灰頻率也很低，清灰周期通常在2～3h以上，甚至達到12h。這樣大大減少了壓縮空氣的用量，降低了能耗，同時也減少了清灰對濾袋的損傷。

3.4.5 采用密閉型高凈氣室結(jié)構(gòu)

FE電袋復合除塵器采用高凈氣室結(jié)構(gòu)。濾袋的安裝和更換工作可以在凈氣室內(nèi)部完成，確保在惡劣氣候條件下，也能順利完成裝袋工作，而且高大的凈氣室結(jié)構(gòu)可以使凈氣室內(nèi)的煙氣流速降低，有利于袋區(qū)的氣流分布，同時降低機械運行阻力。另外，由于凈氣室頂部不設(shè)置頂開蓋，可以大大減少漏風點，也解決了頂開蓋凈氣室容易漏水、密封條容易老化等問題。這對減輕除塵器（特別是大型機組除塵器）的檢修和維護工作意義重大，因為一臺300MW機組電袋復合除塵器或布袋除塵器若采用頂開蓋凈氣室結(jié)構(gòu)，頂部人孔門數(shù)量往往有幾百個，查找和檢修任何一個都是一項繁重的工作。

3.4.6 袋區(qū)采用小分室結(jié)構(gòu)

FE電袋復合除塵器后級袋區(qū)采用小分室結(jié)構(gòu)，每個分室設(shè)置提升閥，可實現(xiàn)系統(tǒng)“在線檢修”、“離線清灰”等功能。

3.4.7 內(nèi)置式旁路系統(tǒng)

FE電袋復合除塵器采用獨特的內(nèi)置旁路結(jié)構(gòu)，即在電除塵區(qū)設(shè)置雙層零泄漏旁路閥。在鍋爐燃油點爐階段或煙氣工況異常時（超高超低溫），自動打開旁路閥，煙氣通過旁路閥由旁路煙道通至出口煙箱，不經(jīng)過袋區(qū)，從而保護濾袋。同時由于旁路設(shè)在電除塵區(qū)，當煙氣走旁路時，電除塵區(qū)仍可起到除塵作用，這樣可以最大限度的減少對除塵器后部設(shè)備（引風機等）的影響。

3.4.8 設(shè)置預涂灰系統(tǒng)

預涂灰指在除塵器投運前給濾袋噴涂一層干燥粉煤灰，是防止系統(tǒng)啟動時的低溫油、濕煙氣粘污濾袋導致初始阻力增大或糊袋的一種保護措施。

3.4.9 設(shè)置多項自動控制裝置

FE型電袋復合除塵器設(shè)置了多項自動控制裝置，通過在除塵器進、出口設(shè)置溫度檢測和差壓檢測，壓縮空氣管路上設(shè)置壓力檢測，對煙氣超高、超低溫進行自動判斷和報警，自動打開旁路等系統(tǒng)保護裝置，并具有離線分室清灰、壓力壓差檢測報警、定時定壓超越清灰等功能。

3.4.10 項目運行情況

該項目4號、5號機組分別于2009年11月22日、2010年4月22日通過“168h”試驗，自投運以來設(shè)備運行穩(wěn)定，阻力低、清灰周期長、除塵效果好。廣東省環(huán)境監(jiān)測中心分別于2010年9月25～28日、11月24～26日對該項目4號、5號機組污染物排放情況及配套的環(huán)保設(shè)施運行情況進行了現(xiàn)場監(jiān)測，驗收監(jiān)測結(jié)果為：4號機組煙氣總出口煙塵未檢出，5號機組煙氣總出口煙塵最大排放濃度為4.7mg/Nm3。投運至今已連續(xù)穩(wěn)定運行兩年半左右，出口排放始終保持在小于等于20mg/Nm3，并且未出現(xiàn)過濾袋破損情況。

國內(nèi)曾有些人擔心由于電袋復合除塵器的電場區(qū)會產(chǎn)生臭氧，當濾袋選用PPS濾袋時，臭氧會對濾料強度和壽命產(chǎn)生影響。我們曾會同福州大學對電場區(qū)產(chǎn)生臭氧的規(guī)律進行了系統(tǒng)研究，研究結(jié)果表明，在實驗電除塵器和現(xiàn)場電袋復合除塵器內(nèi)臭氧濃度都低于0.001mg/L，這種極低的臭氧濃度不會對PPS濾料產(chǎn)生影響。本項目投運兩年半，濾袋仍然完好無損也證明這一點。

4 結(jié)語

隨著國家“節(jié)能減排”的嚴格要求，以及大型循環(huán)流化床鍋爐的大量應用，燃煤電廠急需一種高效、經(jīng)濟、穩(wěn)定的除塵設(shè)備來滿足日趨嚴格的排放標準。FE型電袋復合除塵器由于其具有長期穩(wěn)定保持低排放、阻力低、濾袋使用壽命長、運行維護簡單等優(yōu)點，在大量的工程應用中性能突出，成為解決低粉塵排放問題的優(yōu)良技術(shù)。

[1]中國環(huán)境科學研究院，國電環(huán)境保護研究所.GB13223－2011火電廠大氣污染物排放標準[S].北京：中國標準出版社，2011.

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[4]修海明，朱召平.大型低壓旋轉(zhuǎn)噴吹布袋除塵器在國產(chǎn)330MW循環(huán)流化床鍋爐上的應用[J].除塵·氣體凈化，2008（2）：70～71.

[5]黃智賢.電袋復合除塵器內(nèi)臭氧產(chǎn)生和分解規(guī)律的研究[J].福州大學學報：自然科學版，2010（6）：79～80.