電-袋復合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應用

李雪飛

(神華包頭煤化工有限責任公司,內蒙古包頭 014010)

電-袋復合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應用

李雪飛

(神華包頭煤化工有限責任公司,內蒙古包頭 014010)

某煤化工公司熱電中心原有3臺鍋爐的雙室四電場除塵器出口粉塵濃度,不能滿足最新大氣污染物排放標準,改造為電-袋復合除塵器,改造后達到了預期效果。本文著重介紹了除塵器超標原因、改造工藝選擇,電-袋除塵器關鍵設計參數選擇、改造實施過程、改造后效果,并對本改造項目進行了總結,可以為其它電-袋復合除塵器改造項目提供參考。

電-袋復合除塵器 工藝方案選擇 改造實施

1 項目概況

某煤化工公司熱電中心(以下簡稱熱電中心)配3臺DGJ480/ 10.2-Ⅱ煤粉鍋爐，鍋爐為Π型布置、高壓自然循環汽包爐、單爐膛、固態排渣，采用平衡通風、直流式燃燒器切圓燃燒方式，鍋爐煙氣采用雙室四電場電除塵器進行除塵，型號為F4×40-2×92-150 (276 m2)，由于出口煙塵濃度，滿足不了GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》中煙塵濃度≤30mg/m3的要求，于2013年至2014年間對鍋爐煙氣治理項目進了可行性研究，并將原電除塵改造為電袋復合除塵器，改造后煙塵排放濃度達到了≤30mg/m3的要求。

2 電除塵器改造的必要性

2.1 系統現狀及影響

(1)電除塵器效率低、出口煙塵排放濃度超標；2013年3月進行了改造前摸底測試工作，委托西安熱工研究院有限公司對電除塵器性能進行試驗測試，結論如下：一、在480t/h蒸發量下，除塵器實測除塵效率為99.26%，未達到原設計值保證值99.3%。二、在480t/h蒸發量下，除塵器出口排放濃度為93mg/m3煙塵排放濃度，超過了原設計值77.6 mg/m3，更不滿足2014年即將實施的《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011國家環保中煙塵濃度≤30mg/m3的要求。(2)煙塵排放濃度高，石膏品質較低，影響吸收塔的脫硫效率和穩定運行。

2.2 電除塵器存在的主要問題及原因分析

(1)電除塵器設計選型偏小(相對于新標準)；原電除塵器設計時根據當時較低的環保標準設計，設備選型偏小，電除塵器的設計效率較低。原電除塵器設計的設計保證除塵效率≥99.3%，除塵器斷面積276m2，設計煙氣流速0.94m/s，設計比集塵面積為87.01m2/m3/ s，原計排放濃度最高為77.6mg/m3。(2)煤質變化；原設計煤種灰分最高僅為9.9%，正常運行時煤種灰分最高可達30%，造成除塵器出口排放超標。

綜上所述鍋爐燃燒煤質變化較大是排放無法達標的根本原因，電除塵器設計選型偏小(相對于新標準)是除塵效率低的次要因素。為了改善目前鍋爐電除塵器效率低、煙塵排放濃度超標、影響脫硫系統石膏品質的現狀，對鍋爐電除塵器進行改造是非常必要的。

3 鍋爐電除塵器改造工藝方案選擇

3.1 電除塵器改造主要基礎設計參數(見表1)

3.2 電除塵器擴容方案

表1 電除塵器改造主要基礎設計參數

表2 對84臺電除塵器排放濃度實測結果

注：西安熱工研究院有限公司2010年統計。

表3 #3鍋爐電-袋復合除塵器測試結果表

依據西安熱工研究院有限公司測試報告，原電除塵器的驅進速度ω為5.35cm/s，按照電除塵器效率計算公式，除塵器如果保證出口煙塵排放≤30mg/m3時，除塵效率需要達到99.91%的除塵效率，需至少增加2個有效長度為4m的電場，現場條件是不允許的，同時電除塵器由于其除塵器原理決定了排放濃度要到達30mg/m3難度很大(見表2)。

3.3 電除塵改造為旋轉極板電除塵器方案

轉動極板電除塵器的工作原理與傳統電除塵器一樣，仍然是依靠靜電力來收集粉塵，一般是將末級電場的陽極板改造成可以回轉的形式，該技術能提高電除塵器的除塵效率，降低排放濃度。但解決不了微細粉迅速塵荷電和有效收集的關鍵技術難題，對微細粉塵PM2.5難以有效去除，要達到≤25mg/m3的排放標準是幾乎不可能的。

3.4 電除塵器改為布袋除塵器和電袋復合除塵器方案比較

(1)除塵工藝對比：布袋除塵和電袋除塵效率不受煙氣成份、含塵濃度、顆粒分散度及粉塵比電阻等粉塵性質的影響，對微細粉塵捕集率一般可達99.9%以上，排放濃度≤25mg/m3甚至更小。

(2)運行阻力對比：相同運行工況下，電-袋復合除塵器的運行阻力要低于布袋除塵器(見圖1)。電-袋復合除塵器運行阻力通常為800～1000Pa，布袋除塵器運行阻力通常為1000～1500Pa。

(3)經濟性對比(見圖2)。

通過以上幾個方案對比得出如下結論：采用電除塵器擴容和轉動極板電除塵器無法保證除塵器出口≤25mg/m3的排放要求。采用電-袋復合除塵器、布袋除塵器都能確保煙塵排放濃度≤25mg/m3。但電-袋復合除塵器改造方案的設備投資費和運行成本要低于布袋除塵器改造方案。因此熱電中心電除塵改造優選電-袋復合除塵器改造方案。

4 電-袋復合除塵器主要技術參數和改造實施過程

4.1 電場區主要技術參數和改造實施過程

（1）電場結構形式和電場風速選擇；原一電場左右室保留，陽極板規格不變，進行清灰除銹利舊，損壞的進行更換，原陰極線芒刺磨損嚴重，按照原規格更換為新陰極線。由于除塵器入口煙塵濃度較高，為防止二次揚塵，電場風速控制在0.94m/s。保持原陰陽極側部機械振打系統不變。（2）電場的供電電源選擇；將原一電場左右室2臺額定容量為1.2A/72KV的高壓工頻整流變壓器電源拆除，更換為2臺額定容量為1.2A/72KV的高壓高頻整流變壓器電源。左右室保持獨立供電。

4.2 袋區主要技術參數和改造實施過程

拆除二～四電場內部陰、陽極系統及高低壓設備，其原殼體保留，在其空間布置濾袋，將其作為布袋除塵區。布袋除塵區每臺除塵器在寬度方向分為2列、每列分為3個室、每臺除塵器共分6個室。每室安裝2臺氣動提升閥可以控制所在室的投入與退出，每個室之間相互獨立。在運行中如果某個室出現故障，關閉該室的提升閥、打開人孔門在嚴格安全防護下實現不停爐分室檢修(即可以實現不停爐進行損壞布袋更換)。布袋區布袋除塵采用外濾式，清灰系統選用低壓脈沖、固定行噴吹。脈沖閥規格為3寸淹沒式進口電磁脈沖閥，脈沖壓力0.2～0.6MPa可調，由于是本廠氣候所屬北方天氣，選擇的脈沖閥能夠適應嚴寒氣候，不因冰凍影響脈沖閥動作靈敏性(要求脈沖閥在環境溫度為-31.4 ℃至50℃正常工作)；閥門防護等級 IP65。日常運行中采用了在線定壓清灰控制方式，同時也可以在運行時關閉某個室提升閥，實現離線清灰，保證清灰效果。過濾風速選取1.05m/min，保證除塵器在阻力≤1000 Pa運行，布袋規格：Φ165 ×8250，材質以PTFE為基布，面層材質采用50%PPS+50%PTFE。袋龍規格：Φ155×8200，表面采用有機硅噴涂烘烤工藝，提高防腐性能，袋籠籠口需采用法蘭式防護套結構，避免高速噴吹氣流沖刷濾袋口，有效防止袋口損壞。在除塵器左右室入口各設置預涂灰裝置，在除塵器投運前在濾袋表面噴涂一層干燥粉煤灰，防止系統啟動時的低溫油、濕煙氣粘污濾袋導致初始阻力增大或糊袋。在一電場左右室頂部設置了左右旁路煙道可以在系統煙氣出現異常時(如系統在燃油點火、超高溫、超低溫)保護濾袋，煙氣直接經旁路到除塵器出口從而達到保護濾袋。左右旁路煙道裝置分別由2臺氣動旁路提升閥進行控制。

4.3 輸灰系統擴容

輸灰系統仍采用正壓濃相氣力輸灰系統。原每臺電除塵器8個灰斗利舊，原有除塵器灰斗設氣化風系統，配置氣化風機、電加熱器及灰斗氣化板利舊。拆除一電場容積為0.7m3倉泵，拆除二電場容積為0.5m3倉泵，拆除三、四電場容積為0.158m3和0.08m3倉泵，拆除一電場DN140輸灰管道。擴容改造為一電場倉泵更換為3m3，管道更換為DN150；二、三、四電場倉泵更換為1m3，二、三、四電場共用一根DN140輸灰管道由于磨損不嚴重利舊，只更換彎頭。

5 改造后效果

2014年委托包頭鋼鐵設計院對本廠#1-3鍋爐的電-袋復合除塵器進行性能測試，3臺除塵器出口排放濃度≤25 mg/m3、運行阻力≤1000 Pa，改造達到了預期效果。此文僅以#3電-袋復合除塵器測試結果為例介紹改造后除塵效果(見表3)， #1、2電-袋復合除塵器測試結果此文不再列表。

6 改造總結

(1)電袋除塵器中電除塵區起著極其重要的作用，它直接影響著后級布袋區的各項運行性能及濾袋使用壽命，本改造工程為了提高一電場的除塵性能，在設計時采用將一電場的電源改造為高頻電源方式，來提高電除塵區的除塵效果。(2)設計電袋除塵器時一定要考慮除塵器的濾袋數量設計裕量，本項目在電場區故障退出運行和其中任一個布袋區退出運行時，除塵器出口排放濃度、運行阻力仍能達標，同時每個袋室都要設計差壓顯示儀，實時監測每個袋室的運行狀況。(3)布袋除塵器區的阻力占整個除塵器阻力約70%，布袋慮速的選擇不宜過高，本項目除塵器選擇過濾風速為1.05m/min，基本滿足了運行需要。(4)本項目電除塵器改造為電袋復合除塵器時運行阻力增加了約700pa，因此選擇電袋除塵器改造方案時對引風機出力要進行校核，防止阻力增加，鍋爐達不到額定出力。(5)布袋材質的選擇一定按照除塵器的煙氣溫度、高硫、高氧等最惡劣工況選擇，防止布袋損壞，造成煙氣排放濃度超標，影響生產的穩定運行。(6)濾袋安裝完之后一定要做瑩光粉滲透實驗。以確保濾袋安裝的嚴密性，同時可檢測出花板上面凈氣室內結構的嚴密。(7)運行中一定要嚴格的進行預涂灰，保護濾袋。定期抽取幾條濾袋送到濾袋檢測機構進行檢測，提前判斷濾袋的老化程度。

7 結語

本次3臺鍋爐除塵器改造后，實現了熱電中心煙塵達標排放的預期目標，經過一年的運行時間檢驗，煙塵長期達標排放，為下游的脫硫系統正常穩定運行創造了條件，減少了脫硫系統漿液的污染，提高了脫硫效率，此次改造最大限度的對原除塵器的殼體、設備基礎、平臺走梯、人孔以及輸灰系統管道等都進行了利舊，節約了改造投資費用。

[1]熱電中心鍋爐除塵器性能測試報告.

[2]熱電中心鍋爐煙氣治理項目可行性研究報告.

李雪飛(1981—),男,內蒙古人,本科,畢業于內蒙古工業大學電力學院,助理工程師,研究方向:電廠生產運行和設備檢修。