電袋一體式除塵技術(shù)的應用

殷延星，沈 華，馬劍飛，郭學會

(河南煤氣(集團)有限責任公司義馬氣化廠，河南義馬 472300)

0 概述

豫西某大型化工企業(yè)采用采用動力車間的鍋爐產(chǎn)生蒸汽和發(fā)電，用作生產(chǎn)用動力來源。該企業(yè)3號鍋爐為生產(chǎn)能力為130 t/h的燃煤鍋爐，于2007年投產(chǎn)，其鍋爐配置的靜電除塵器為臥式干型雙室三電場，設(shè)計除塵效率99.5%，隨著使用時間的延長，除塵效率逐漸降低，鍋爐煙氣不能夠達標排放。

為了達到清潔生產(chǎn)的目的，滿足《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)的排放要求，該企業(yè)對3號鍋爐除塵系統(tǒng)進行了電袋一體化除塵技術(shù)改造。

電袋復合型除塵器是近幾年發(fā)展起來的一種新型除塵設(shè)備。具備了電除塵和袋式除塵的優(yōu)點，具有節(jié)能、高效、穩(wěn)定的特點，尤其適應于高灰濃度煙氣除塵。

電袋復合型除塵器由兩個單元組成，即電除塵單元和布袋除塵單元。一般情況下，電除塵單元布置一個電場。這種電袋復合型除塵器前電后袋，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。同時發(fā)揮了布袋除塵器對煤種不敏感、微細粉塵收集效率高(99.9%)等優(yōu)點，能確保達到30 mg/m3的排放標準。

1 改造方案

利用原有電除塵器的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)，采用電袋一體式除塵器方案，原一電場陰、陽極及高、低壓設(shè)備利舊檢修，采用電除塵器的結(jié)構(gòu)方式;原二、三電場陰、陽極及高、低壓設(shè)備全部拆除，在其空間布置布袋除塵器的復合結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上電除塵與布袋除塵在同一殼體范圍內(nèi)，并采取氣流分布措施，以保證兩種除塵方式的氣流平衡。改造增加100%煙氣旁路設(shè)施。

袋區(qū)采用低壓脈沖噴吹方式清灰，電區(qū)陰、陽極均采用電磁振打清灰，通過PLC控制。電除塵改為電袋組合除塵后，除塵器本體阻力增加很多(至少500 Pa)，故原來的引風機出力不能滿足運行要求，必須進行改造。

2 改造原則

保留原有三個灰斗，保留一電場本體內(nèi)部陰陽極機構(gòu)以及一電場整套高低壓控制系統(tǒng)不變。二、三電場原有殼體結(jié)構(gòu)不變，拆除二、三電場內(nèi)部陰陽極機構(gòu)，在其內(nèi)部分室布置布袋結(jié)構(gòu)區(qū);拆除原二、三電場配套高、低壓控制柜，配置改造后二、三袋除塵區(qū)的控制柜，并與一電場控制的銜接，保證在電袋除塵器運行后，當有濾袋破損時，能夠不停爐安全的更換濾袋。改造完后整體性能指標達到最新環(huán)保排放標準要求。布袋沿氣流方向布置見圖1。

為了在機組啟動或低負荷及煙溫異常時保護濾袋，在袋區(qū)頂部布置零泄漏的密封閥和旁路煙道(100%煙氣量旁路)，且旁路閥具有快開和快關(guān)功能，并與主機DCS連接;在電除塵進口煙道處加裝預涂灰裝置。為保證電區(qū)和袋區(qū)氣流的均勻性，原進口煙道處的3層氣流均布板不變，并在電區(qū)與袋區(qū)之間再增加1層氣流均布板，板高與布袋高度平齊。

圖1 電袋改造方案示意圖

3 設(shè)備配置及選型

3.1 電區(qū)

電除塵器是利用高壓強電場將氣體電離，產(chǎn)生出正離子、電子和負離子。當煙氣進入電場時，塵粒會荷電。荷電塵粒在電場力作用下向相反電極移動并沉積到電極上。借助振打系統(tǒng)將這部分積塵清除并集中到灰斗中，完成對排放氣體的凈化。

本次改造，只對一電場進行了維修，保留了原有電場的結(jié)構(gòu)。陰、陽極板均采用頂部電磁錘振打清灰，陽極板為厚度1.5 mm的板;陰極線為不銹鋼針刺線，線體采用Q235材質(zhì)圓鋼，線針采用不銹鋼。電控柜為雙層密封門，防水、防塵。

3.2 袋區(qū)

布袋除塵器的濾袋要求采用進口PPS+PTFE基布，當鍋爐尾部發(fā)生燃燒時，保證除塵器在200℃下運行30 min而無損壞，無永久性變形，并進行防水、防油、浸漬處理，有效使用壽命≥4年。

除塵器濾袋袋口采用彈性脹圈，以確保密封牢固可靠，方便拆裝，安裝可靠性高，濾袋合理剪裁，盡量減少拼縫。拼接處，重疊搭接寬度≥10 mm，袋籠上端部須采用濾袋防護機構(gòu)，避免清灰氣流對濾袋的損傷。濾袋下部進行翻邊處理。

除塵器袋籠骨架采用流水線制作，焊接點牢固、無毛刺，表面采用高溫有機硅噴涂工藝處理，保證籠骨耐磨、耐腐。濾袋框架碰焊后必須光滑、無毛刺，并且有足夠的強度，保證不脫焊。

清灰系統(tǒng)主要部件須進行預組裝試驗。從儲氣罐到氣動提升閥控制汽缸和分氣箱之間的管路系統(tǒng)選用無縫鋼管。清灰系統(tǒng)的電磁脈沖閥采用3英寸的電磁脈沖閥。清灰方式為低壓脈沖噴吹，使用移動式噴嘴，噴吹口同布袋同心度小于0.05 mm，垂直度0.05 mm。

布袋除塵器的花板孔要求采用數(shù)控設(shè)備進行加工，激光切割，確保加工精度，板厚≥6 mm，開孔中心精度0.2 mm，安裝后平面度 ＜1‰，材質(zhì)為 Q235-A，花板拼裝焊接后要求表面平整，花板孔四周的毛刺必須清理干凈，由花板組成的凈氣室部分應整體運輸以便于保證安裝精度。

3.3 旁路系統(tǒng)及預涂灰裝置

旁路系統(tǒng)包括旁路提升閥和旁路煙道，可在系統(tǒng)煙氣異常時保護濾袋。旁路提升閥垂直布置，閥芯及框架材料為Q235，密封采用耐高溫硅橡膠(滿足210℃工況下長期使用)，以防止灰塵進入和因高溫所引起的變形或老化。旁路提升閥具有快速開啟的功能，其全關(guān)到全開的動作時間≤10 s。旁路提升閥可就地操作、PLC遠方操作和聯(lián)鎖動作。

預涂灰裝置就是在除塵器投運前給濾袋噴涂一層干燥粉煤灰，以防止系統(tǒng)啟動時因低溫濕煙氣黏污濾袋而導致系統(tǒng)負荷增大或糊袋。涂灰粉料為干燥的Ⅰ級粉煤灰。預涂灰裝置布置在除塵器進口煙道處，管道進口選用硬密封蝶閥，可與密封罐車連接。

3.4 控制系統(tǒng)

電袋除塵器控制系統(tǒng)包括前級電除塵器控制系統(tǒng)、后級布袋除塵器控制系統(tǒng)、旁路煙道保護系統(tǒng)。

3.4.1前級電除塵器

工頻電源采用微機自動電壓控制系統(tǒng)，能自動、快速實現(xiàn)電場動態(tài)與靜態(tài)伏安曲線測試、雙重火花檢測、瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)波形自動檢測。

低壓部分采用PLC。振打控制提供連續(xù)振打和周期振打兩種方式，加熱控制提供連續(xù)加熱和恒溫加熱兩種方式，工作方式、控制溫限和時間參數(shù)等均可隨時在線修改。

3.4.2后級布袋除塵器

后級布袋除塵器控制系統(tǒng)和旁路煙道保護系統(tǒng)共用PLC，控制柜配有人機界面液晶觸摸顯示屏。在控制柜上設(shè)有自動與就地轉(zhuǎn)換開關(guān)，當其置于自動時，由PLC按設(shè)定的運行方式和參數(shù)自動控制;當置于就地時，可在現(xiàn)場手動控制每個脈沖電磁閥。

后級布袋除塵器控制系統(tǒng)主要包括以下內(nèi)容:在線清灰、強制清灰、單閥清灰方式。在自動運行時，人機界面操作終端可獨立控制每個分室的啟、停。氣包壓差信號范圍可調(diào)，脈沖電磁閥為矩陣控制式，不允許兩個及兩個以上的脈沖電磁閥同時工作。

布袋除塵器的脈沖清灰控制采用手動和自動兩種方式，可相互轉(zhuǎn)換。自動控制采用壓差、定阻和定時控制方式，可相互轉(zhuǎn)換。壓差檢測點分別設(shè)置在布袋除塵器的進出口。當達到設(shè)定的壓差值或時間周期時，除塵器各室依次進行脈沖噴吹清灰。清灰狀態(tài)采用在線清灰方式依次清灰。清灰程序的執(zhí)行由PLC自動控制。清灰時間(周期)0～4 h可調(diào)節(jié)控制。

3.4.3旁路煙道保護系統(tǒng)

為了保證設(shè)備的正常運行，對設(shè)備的旁通閥進行優(yōu)化控制。當失去壓縮空氣或斷電時，保證旁通閥的閥位狀態(tài)不變。旁路煙道保護系統(tǒng)主要的控制信號包括清灰氣包壓力、煙道進口壓力、空氣預熱器出口煙溫。

保護系統(tǒng)主要針對煙溫報警，默認為溫度過高或過低均報警。當空氣預熱器出口煙氣溫度大于180℃時，則打開旁路閥關(guān)閉提升閥;當?shù)蜏乇Ｗo功能投入后，空氣預熱器出口煙氣溫度小于80℃時，則打開旁路閥關(guān)閉提升閥。在低壓柜上設(shè)有旁路操作禁止、允許轉(zhuǎn)換開關(guān)和旁路強制開按鈕，當轉(zhuǎn)換開關(guān)置于允許位置時，按下旁路強制開按鈕時系統(tǒng)進入旁路狀態(tài)，如果轉(zhuǎn)換開關(guān)置于禁止位置時，旁路強制開按鈕失效。

4 改造效果

電袋組合除塵系統(tǒng)于2012年9月10日投入運行，經(jīng)過三個月的試運行，目前運行狀態(tài)穩(wěn)定。在工況基本相似的前提下，對改造前后除塵器進出口煙氣的主要參數(shù)進行測試，結(jié)果見表1(以一側(cè)為例)。

表1 除塵器改造檢測數(shù)據(jù)

由表1可見，電袋組合式除塵技術(shù)可滿足除塵器出口含塵濃度＜50 mg/m3的環(huán)保要求。電袋組合除塵改造相對于增大原有電除塵空間的改造方案，可節(jié)省投資約200萬元，且每年還可節(jié)省用電3.75×106kW·h(按年運行6 000 h計算)，節(jié)省電費約112.5萬元［按0.5元/(kW·h)計算］。

5 結(jié)語

隨著國家建設(shè)步伐的加快和中原經(jīng)濟區(qū)建設(shè)駛?cè)肟燔嚨赖陌l(fā)展，可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標進一步強力推進，國家提高了對環(huán)境排放標準的要求，加大了環(huán)境保護的力度，原有的老電廠以及一些由于設(shè)計原因、煤質(zhì)變化較大和運行工況變差，導致鍋爐煙氣排放濃度顯著高于環(huán)保標準的電除塵器需要改造。根據(jù)該企業(yè)電袋一體化除塵器的綜合工業(yè)應用，事實證明該技術(shù)是一種科學、可靠、先進的技術(shù)，值得推廣。但因鍋爐的型式、燃料種類不同，改造方法要因地治宜、因勢利導，根據(jù)不同的工況選擇不同的改造方法。