淺談合金濾袋在燃煤電廠電袋復合除塵器上的技術經濟性

黃晨暉

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

近年來，合金濾袋技術快速發展，但在煙氣處理量最大的火電行業，卻鮮有合金濾袋技術的身影。其最主要原因，是合金濾袋的高價問題。但其優異的過濾性能、透氣性能以及耐磨琢性能所帶來的方案選型變化，往往被大多數人忽視。通過優化選型，合理設計除塵器參數，在數量上平衡單價方面的不足，尤其是合金濾袋超長使用壽命（一般是化纖濾袋的2倍），可大大提高合金濾袋在燃煤電廠電袋復合除塵器中應用的技術經濟性。

1 選型方案

電袋復合除塵器在燃煤機組應用已近20年，設備技術已十分成熟。耦合增強電袋的成功投運在行業內形成新的技術路線，其通過特殊的結構，提高電場區的比集塵面積，降低袋區入口粉塵濃度，將袋區過濾風速提高到常規選型的1.5倍以上，取得了良好的技術效果。經過試驗與經驗總結，在袋區入口粉塵濃度低于3g/Nm3的條件下，適當提高袋區過濾風速，可在保證設備性能的前提下提高整體的經濟性。為提高合金濾袋在燃煤電廠電袋復合除塵器應用的技術經濟性，核心選型思路是提高合金濾袋的過濾風速。試驗研究表明，合金濾袋在2.0m/min左右的過濾風速下，對入口濃度2～4g/Nm3的粉煤灰，依舊保持極高的過濾效率，同時壓差能穩定維持在400～600Pa。并且，金屬濾袋可以承受煙氣流速提高帶來磨損強度。因此，可以確定優化選型思路：（1）提高電袋復合除塵器電場區效率，降低濾袋區入口粉塵濃度，控制在3g/Nm3±0.3g/Nm3；（2）提高袋區過濾風速至2.0～0.2m/min，減小過濾面積。

2 實際工程案例對比分析

進行合金濾袋在燃煤電廠電袋復合除塵器應用的技術經濟性分析，主要包含一次性投資和運行維護費用兩個部分的對比。本文引入已改造、建成的采用化纖濾袋的電袋復合除塵器的項目資料，重新改用合金濾袋進行選型設計，測算除塵器建設費用，進行合金濾袋方案與化纖濾袋方案的一次性投資成本對比。運行維護費用的對比內容，包含能耗、易損件更換和設備檢修三個方面。能耗包括設備本體電耗，壓縮空氣器電耗（空壓機能耗）以及風機電耗。易損件更換包含濾袋、袋籠、脈沖閥等部件的壽命周期更換費用。設備檢修包含除塵器整體的周期性小修、大修費用。本文分別選取山西某1000MW燃煤機組配套電袋復合除塵器新建項目和河南某1000MW燃煤機組配套電袋復合除塵器改造項目進行分別對比。對比中涉及到的客觀數據：2021年一季度除塵器鋼結構定額單價，見表1。

表1 鋼結構定額單價

設化纖濾袋1m2的單價為H元，合金濾袋1m2的單價為J元，單價中包含袋籠價格。

2.1 單臺新建電袋機組對比分析

該機組設計煙氣量為5505000m3/h，技術參數見表2。

表2 新建除塵器技術參數

測算鋼結構重量見表3。

表3 新建除塵器鋼結構重量統計

通過計算，可得到設備一次性投資，見表4。

表4 新建除塵器一次性投資（單位：萬元）

注：（1）其他外購件包括脈沖閥、油漆、保溫材料等，按國產主流品牌價格計入。

（2）除塵器配套的電儀、控制設備，按國產主流品牌計入價格，控制采用DCS。

由表4可以計算得到化纖濾袋方案和合金濾袋方案的一次性投資差值看△T新為：

當△T新＞0時，即表明合金濾袋方案的投資低于化纖濾袋方案，即296+9.25H-4.69J＞0。

轉換得J＜1.97H+63.1，滿足此條件時，合金濾袋方案的投資低于化纖濾袋方案。主要運行維護費用對比，采用年平均費用進行比較，詳見表5。

表5 新建除塵器主要運行維護費用（單位：萬元/年）

注：（1）電費按0.35元人民幣/kWh。

（2）機組運行時間按7500小時/年計算。

（3）濾袋、袋籠、脈沖閥的更換費用除設備費外，也包含了更換的施工費用，化纖濾袋更換周期為5年，配套的袋籠更換周期為8年，合金濾袋更換周期為10年，脈沖閥更換周期為8年。

（4）電場區大修周期為10年。

由表5可以計算得到化纖濾袋方案和合金濾袋方案的單年運行維護費用差值△Y新為：

因此可以得到10年期的總投入資金（包含10年期的主要運行維護費用）為：

當（△T新+10×△Y新）＞0時，即表明合金濾袋方案的總投入資金低于化纖濾袋方案，即：

轉換得J＜2.77H-63.3，滿足此條件時，合金濾袋方案的總投入資金低于化纖濾袋方案。

3.2 單臺改造電袋機組對比分析

該機組原采用五電場電除塵器，后提效改造為電袋復合除塵器。項目利舊原除塵器鋼支架、灰斗、殼體、進口喇叭、電場區部分。化纖濾袋方案保留兩電場，合金濾袋方案保留三電場。設計煙氣量為5354000m3/h，技術參數見表6。

表6 改造除塵器技術參數

測算鋼結構重量見表7。

表7 改造除塵器鋼結構重量統計

通過計算，可得到設備一次性投資，見表8。

表8 改造除塵器一次性投資（單位：萬元）

注：條件內容同表四下方說明。由表8可以計算得到化纖濾袋方案和合金濾袋方案的一次性投資差值看△T改為：

當△T改＞0時，即表明合金濾袋方案的投資低于化纖濾袋方案，即354+9.2H-4.53J＞0。

轉換得J＜2.03H+78.1，滿足此條件時，合金濾袋方案的投資低于化纖濾袋方案。運行維護費用對比，采用年平均費用進行比較，詳見表9。

表9 改造除塵器運行維護費用（單位：萬元/年）

注：條件內容同表5下方說明。

由表9可以計算得到化纖濾袋方案和合金濾袋方案的單年運行維護費用差值△Y改為：

因此可以得到10年期的總投入資金（包含10年期的主要運行維護費用）為：

當（△T改+10×△Y改）＞0時，即表明合金濾袋方案的總投入資金低于化纖濾袋方案，即：

簡單運算得J＜2.85H-181.7，滿足此條件時，合金濾袋方案的總投入資金低于化纖濾袋方案。

3 結語

從新建、改造兩個案例對比運算結果可以看出：若合金濾袋方案在投資上較化纖濾料方案有優勢，必須將合金濾袋的單價控制在化纖濾袋單價的2倍左右。同時，我們也應注意到，除了性能優異外，合金濾袋的可回收利用也是優于化纖濾袋的重要特點。隨著“碳達峰”、“碳中和”的提出，以有機物為主要材料的化纖濾料，優勢將有所下降。并且，隨著合金濾袋生產工藝提升，成本的優化控制水平提高，其必將進入燃煤電廠的電袋復合除塵器中應用，使火電機組除塵技術邁上一個新臺階。