電袋復(fù)合除塵器在電廠除塵增效改造的實(shí)際應(yīng)用

謝珊珊

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

目前，由于人類(lèi)賴以生存的環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，改善環(huán)境問(wèn)題刻不容緩，因此國(guó)家不斷地出臺(tái)一些針對(duì)霧霾治理和煙塵污染排放的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)解決電力、水泥、冶金和建材等行業(yè)的污染物排放達(dá)標(biāo)問(wèn)題。空氣中的顆粒物為主要大氣污染物，影響周邊的環(huán)境，危害人類(lèi)健康。整治大氣污染的首要設(shè)備當(dāng)數(shù)除塵器，因此電除塵器在很多煙塵鋼業(yè)得到了廣泛運(yùn)用，例如電力、冶金、水泥、鋼材、建材和工業(yè)鍋爐等行業(yè)。在多種除塵器設(shè)備中，電袋復(fù)合除塵器受到了行業(yè)的青睞。該除塵器前面一級(jí)為靜電電場(chǎng)，能吸附80%～90%的大顆粒粉塵，并使其掉落，不懼不同煤種燃燒后產(chǎn)生的飛灰在比電阻、顆粒物粒徑等方面性質(zhì)的差異[1]，剩下的小顆粒粉塵和部分剩余粉塵進(jìn)入后面一級(jí)布袋除塵器。由于前級(jí)已經(jīng)預(yù)收大部分粉塵，因此后級(jí)濾袋的粉塵負(fù)荷量大幅降低，電袋復(fù)合除塵器的運(yùn)行阻力比純布袋除塵器的運(yùn)行阻力約低500Pa[2]。另外，由于前級(jí)荷電粉塵后為蓬松狀，提高了清灰效果，延長(zhǎng)了清灰周期，間接延長(zhǎng)了布袋壽命，因此電袋復(fù)合除塵器的價(jià)值顯而易見(jiàn)，應(yīng)大力推廣。

1 電袋復(fù)合除塵器的結(jié)構(gòu)和原理

1.1 電袋復(fù)合除塵器的結(jié)構(gòu)

電袋復(fù)合除塵器包括電除塵器區(qū)與袋式收塵區(qū)2 個(gè)部分，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況，充分結(jié)合2 種除塵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將前級(jí)電區(qū)一電場(chǎng)設(shè)為電除塵器，可以去除大部分顆粒較大的微塵，二級(jí)除塵為布袋除塵器，是除塵最后一道工序，除去剩余顆粒。電袋復(fù)合除塵器是目前比較常用的大型除塵設(shè)備，捕集大顆粒粉塵，細(xì)小粒徑的一些粉塵由后級(jí)布袋捕集。電袋復(fù)合除塵器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1 所示。

圖1 電袋復(fù)合除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

如圖1 所示，電袋除塵器整體分為電場(chǎng)區(qū)和濾袋區(qū)，兩者的裝置設(shè)備如下。

電場(chǎng)區(qū)：主要包括進(jìn)氣箱、陰陽(yáng)極系統(tǒng)、振打設(shè)備、高壓供電裝置以及低壓供電裝置等。進(jìn)氣箱的作用是改善電場(chǎng)中氣流的均勻性。陰極系統(tǒng)是前級(jí)電場(chǎng)的核心系統(tǒng)，包括陰極大小框架、電暈線，電纜從室外引入，陰極系統(tǒng)決定了放電的強(qiáng)弱。常規(guī)電除塵器框架采用固定式，陰極線是垂直緊湊地布置在框架中，電暈線排布較多，以平行的方式和框架形成片式結(jié)構(gòu)。陽(yáng)極系統(tǒng)由陽(yáng)極板組成，能夠捕獲荷電后的粉塵。頂部振打系統(tǒng)能將吸附在極板和極線上面的粉塵通過(guò)振打的方式打落至灰斗。高壓供電裝置主要是給陰極系統(tǒng)提供高壓直流電源，低壓供電裝置為頂部振打機(jī)構(gòu)提供低壓直流電源。

濾袋區(qū)：主要包括濾袋袋籠裝置、凈氣清灰系統(tǒng)、凈氣室、提升閥、出氣箱、壓力差壓計(jì)、溫度檢測(cè)裝置、預(yù)涂灰裝置、旁路系統(tǒng)以及控制設(shè)備等。清灰系統(tǒng)由噴吹管、氣包、電磁脈沖閥、氣路和脈沖控制組成。濾袋袋籠裝置能將經(jīng)過(guò)一級(jí)電場(chǎng)除塵后未被捕捉的細(xì)微粉塵收集起來(lái)，濾袋的材質(zhì)關(guān)系到濾袋在使用過(guò)程中能否抵擋煙氣中有害成分的侵蝕，從而影響正常使用壽命。除塵器設(shè)置壓力壓差計(jì)，在可編程邏輯控制器（PLC）中設(shè)置了定值。如果清灰系統(tǒng)在壓差控制狀態(tài)下超過(guò)定值，則PLC 發(fā)送開(kāi)啟信號(hào)，脈沖閥開(kāi)啟，氣包內(nèi)壓縮空氣釋放到濾袋內(nèi)。濾袋一擴(kuò)張，外側(cè)灰塵塊松脫并掉落灰斗。提升閥能關(guān)閉布袋分室的煙氣氣流，從而實(shí)現(xiàn)離線清灰和離線檢修。壓力壓差計(jì)、溫度檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部各項(xiàng)指標(biāo)、數(shù)據(jù)、保護(hù)某些設(shè)備并報(bào)警。預(yù)涂灰裝置則為保護(hù)布袋而設(shè)，先在濾袋表面上進(jìn)行預(yù)噴涂，使其覆蓋一層灰，防止因水汽的影響而使濾袋發(fā)生堵塞。但是預(yù)噴涂時(shí)要注意必須關(guān)閉所有脈沖閥、脈沖控制器，不能對(duì)布袋噴吹。在鍋爐點(diǎn)火的初期投油過(guò)程中，未燃燒殆盡的油可能會(huì)進(jìn)入后級(jí)的布袋系統(tǒng)，使布袋受到污染，為了防止這種情況，旁路系統(tǒng)就起到了非常重要的作用。攜帶燃油的煙氣可不通過(guò)濾袋而進(jìn)入下游設(shè)備。控制設(shè)備是對(duì)電袋除塵器內(nèi)的各種設(shè)備進(jìn)行控制的系統(tǒng)，可集中控制設(shè)備及閥門(mén)。

1.2 電袋復(fù)合除塵器的原理

在工作過(guò)程中，煙氣從進(jìn)口喇叭進(jìn)入電區(qū)，利用高壓靜電使粉塵顆粒荷電，約有80%～90%的粉塵因電場(chǎng)荷電、異性相吸而發(fā)生電凝作用，形成顆粒較大的粉塵，捕集粉塵的效率提高。粗顆粒粉塵先降落到灰斗，部分難以收集的粉塵在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)隨煙氣進(jìn)入濾袋區(qū)，再經(jīng)過(guò)袋區(qū)過(guò)濾二次處理，有效完成煙氣的凈化處理[3]。即利用電場(chǎng)先去除大部分粗顆粒粉塵，留給后級(jí)布袋的即為剩余部分大顆粒和所剩細(xì)小顆粒，可減輕大粉塵顆粒對(duì)布袋的沖擊，提高濾袋的使用壽命。后級(jí)采用脈沖噴吹設(shè)備和提升設(shè)備再次清灰，最終實(shí)現(xiàn)高效除塵。除塵原理如圖2 所示。

圖2 除塵原理

2 電袋復(fù)合除塵器的技術(shù)特點(diǎn)

電袋復(fù)合除塵器利用前級(jí)電區(qū)荷電收塵、后級(jí)袋區(qū)攔截過(guò)濾的方式，結(jié)合了電除塵器與布袋除塵器的性能，作用強(qiáng)大，同時(shí)也能彌補(bǔ)兩者的不足，達(dá)到高效清灰的目的，具有運(yùn)行阻力低、清灰周期長(zhǎng)以及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

第一，運(yùn)行阻力低，運(yùn)行穩(wěn)定。因?yàn)榍凹?jí)電區(qū)預(yù)收塵降低了后級(jí)布袋的粉塵量，所以可以降低上升阻力。不會(huì)受煤種變化、煙氣特性、飛灰比電阻等因素的影響，利用荷電粉塵的電凝作用，確保煙氣中顆粒物濃度排放達(dá)標(biāo)，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

第二，清灰周期較長(zhǎng)，清灰比較徹底。采用電袋復(fù)合除塵過(guò)程為多次除塵，前級(jí)阻擋大部分顆粒粉塵，對(duì)后級(jí)濾袋具有一定的保護(hù)作用，可降低粉塵對(duì)氣流的阻力，因此清灰徹底。

第三，濾袋使用壽命延長(zhǎng)。由于前級(jí)預(yù)收塵已將大部分的粗顆粒粉塵收集，后級(jí)布袋所承受的撞擊力有所減輕，溫度也降低了，即降低了后級(jí)濾袋的磨損程度，從而可延長(zhǎng)濾袋的壽命。

第四，投資和維護(hù)費(fèi)用低。工藝流程簡(jiǎn)約，占地面積小，可節(jié)約投資，由于電袋除塵器阻力小，更換濾袋周期長(zhǎng)，因此維護(hù)費(fèi)用較低。

3 電袋復(fù)合除塵器的改造實(shí)際應(yīng)用

3.1 工程概況

浙江橫店熱電有限公司1#鍋爐電除塵器為單列單室四電場(chǎng)除塵器。一電場(chǎng)配置高頻電源，二、三、四電場(chǎng)為高壓電場(chǎng)。現(xiàn)鍋爐改造后為110T/H 高溫超高壓，鍋爐原設(shè)計(jì)參數(shù)與現(xiàn)鍋爐參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。鑒于除塵效率較低，為了使煙塵排放滿足環(huán)保排放要求，必須進(jìn)行改造。綜合以上內(nèi)容，電袋復(fù)合除塵器適用于除塵器難以高效收集的高比阻、特殊煤種等煙塵的凈化，適合將舊電除塵改造為電袋復(fù)合除塵器。

表1 鍋爐原設(shè)計(jì)參數(shù)與現(xiàn)鍋爐參數(shù)對(duì)比

3.2 改造方案

3.2.1 方案簡(jiǎn)介

原電除塵器為單列單室四電場(chǎng)除塵器，現(xiàn)改造為電袋復(fù)合除塵器（保留第一電場(chǎng)高頻電源，第二、第三、第四電場(chǎng)改為布袋除塵），簡(jiǎn)單介紹如下：1）保留電除塵器本身原有的殼體、鋼立柱支架、灰斗、進(jìn)出口喇叭和樓梯走道，除塵器爬梯、平臺(tái)部分利舊加固處理，爬梯與平臺(tái)做防腐，更換欄桿。2）保留原來(lái)電除塵的高低壓設(shè)備，保留一電場(chǎng)陰陽(yáng)極系統(tǒng)，對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行檢修。3）掏空原電除塵的后級(jí)電場(chǎng)，掏空第二、第三和第四電場(chǎng)的高低壓設(shè)備和陰陽(yáng)極振打設(shè)備，改造為布袋區(qū)，更換全新的布袋收塵裝置。4）配置脈沖閥和提升閥，改造為布袋收塵區(qū)和清灰系統(tǒng)。4）在進(jìn)口煙道增加預(yù)涂灰裝置，預(yù)涂灰管子接至2#爐電除塵2#倉(cāng)泵出口管，滿足燃油點(diǎn)爐時(shí)的濾袋保護(hù)要求。5）在喇叭到除塵器頂部出風(fēng)煙箱之間布置旁路煙道，煙氣經(jīng)過(guò)電除塵區(qū)后進(jìn)入旁路煙道。6）改造原喇叭出口，連接貫通電袋除塵器的出口和原來(lái)的煙道出口。7）設(shè)置新的袋籠和濾袋。8）4 個(gè)頂部電磁振打器利舊原控制柜控制，采用單片機(jī)控制，原控制柜接線均不改，將相關(guān)不使用的器件改為備用。新增低壓控制柜一面（尺寸：2200mm（高）×800mm（寬）×600mm（深）），采用西門(mén)子S7-200smart 的PLC 來(lái)控制相關(guān)設(shè)備。由于原低壓控制柜上的PLC 已被用戶拆除，將原PLC 控制的保溫箱加熱、灰斗加熱及相關(guān)測(cè)溫信號(hào)改由新控制柜控制。

3.2.2 低壓控制柜內(nèi)控制內(nèi)容

第一，具體控制內(nèi)容。1）4 路灰斗加熱控制回路，每路帶12 個(gè)電加熱器，每個(gè)加熱器功率為0.5kW/AC380V。2）1路保溫箱加熱控制回路，每路帶4 個(gè)電加熱器，每個(gè)加熱器功率為1.5kW/AC380V。3）1 路陽(yáng)極振打電機(jī)控制回路，0.18kW/AC380V。4）脈沖閥設(shè)4 行14 列控制。5）提升閥3 路控制，1 室和2 室控制2 個(gè)提升閥，3 室控制3個(gè)提升閥，顯示開(kāi)關(guān)到位信號(hào)。6）旁路閥1 路控制，顯示開(kāi)關(guān)到位信號(hào)。7）4 路高料位信號(hào)。8）8個(gè)溫度檢測(cè)信號(hào)，包括進(jìn)口1 個(gè)、出口1 個(gè)和保溫箱4 個(gè)。

第二，脈沖清灰控制。1）一、二、三室脈沖閥數(shù)量分布為（14+14+20）個(gè)，共48 個(gè)。2）脈沖清灰控制功能：分室清灰順序?yàn)? →2 →3。一、二室脈沖閥噴吹順序?yàn)?→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14。三室脈沖閥噴吹順序?yàn)?→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14→15→16→17→18→19→20。分室噴吹順序?yàn)橐皇摇摇遥乱谎h(huán)，能實(shí)現(xiàn)離線和在線的切換、手動(dòng)和自動(dòng)控制以及相關(guān)時(shí)間可調(diào)整等，每分室離線時(shí)，本室提升閥同時(shí)動(dòng)作。

第三，提升閥控制。單臺(tái)爐共6 個(gè)，與分室對(duì)應(yīng)，（2+2+2）個(gè)/室，提升閥常開(kāi)，通電時(shí)關(guān)閉，設(shè)置開(kāi)關(guān)到位顯示。

第四，旁路閥控制。共1 個(gè)旁路閥，旁路閥常閉，通電時(shí)打開(kāi)，設(shè)置開(kāi)關(guān)到位顯示。旁路具備自動(dòng)和手動(dòng)控制功能，先保證手動(dòng)可靠，自動(dòng)時(shí)旁路閥、提升閥要依次間隔動(dòng)作，保護(hù)恢復(fù)時(shí)按手動(dòng)復(fù)位。1）高溫保護(hù)報(bào)警。當(dāng)預(yù)熱器出口煙道溫度＞170℃（可調(diào)）時(shí)高溫保護(hù)報(bào)警，180℃時(shí)旁路動(dòng)作。2）低溫保護(hù)。運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)預(yù)熱器出口煙道溫度＜100℃（可調(diào)），低溫保護(hù)報(bào)警。3）濕度保護(hù)。運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)預(yù)熱器出口煙道濕度＞70%（可調(diào)），濕度保護(hù)報(bào)警；大于＞80%（可調(diào)）時(shí)旁路動(dòng)作。4）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)手動(dòng)開(kāi)關(guān)。在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制箱設(shè)置1 路手動(dòng)開(kāi)關(guān)。5）預(yù)涂灰。安裝完濾袋或燃油點(diǎn)爐過(guò)程中需要進(jìn)行預(yù)涂灰。預(yù)涂灰時(shí)要求停止噴吹清灰動(dòng)作。

3.2.3 本體電氣設(shè)計(jì)

第一，負(fù)荷包括內(nèi)容如下：一電場(chǎng)高頻電源型號(hào)為GGYAJ-0.4A/72kV（3V～380V，53A，35kVA）、電磁振打系統(tǒng)、絕緣子加熱器、灰斗加熱器、陽(yáng)極振打、袋區(qū)系統(tǒng)、照明配電箱以及檢修箱等，單臺(tái)爐配套電袋除塵器設(shè)備總?cè)萘繛?9.08kW（不計(jì)檢修電源）。

第二，該文除塵器設(shè)一只照明配電箱，分3 路供電，一路供灰斗平臺(tái)4 盞壁掛式投光燈具。一路供16.85m 以下的樓梯走道，設(shè)置7 盞三防燈具。一路供16.85m 以上的樓梯走道及頂部平臺(tái)，設(shè)置7 盞三防燈具。照明配電箱AZ1 安裝在零米平臺(tái)立柱邊上，采用角鐵做支架，并且外殼需要可靠接地。

第三，樓梯走道及頂部平臺(tái)共設(shè)14 盞三防燈具，安裝高度約2.5m，燈具采用DN25 鍍鋅鋼管支撐。

第四，電除塵器灰斗平臺(tái)及零米平臺(tái)共設(shè)4 盞密封式投光燈具，燈具固定在立柱上，安裝高度約3.5m，角度現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

第五，照明線路采用BV-0.5KV-1X2.5，并采用DN25 鍍鋅鋼管進(jìn)行敷設(shè)，其中樓梯走道及頂部平臺(tái)共14 盞燈具分2路供電，電纜沿同一路管道進(jìn)行敷設(shè)。

第六，除塵器頂部設(shè)備就位，DN25 的鍍鋅管及金屬軟管主要用于各終端設(shè)備引線，從橋架出來(lái)后可先采用DN25 鍍鋅管，再用金屬軟管接到設(shè)備，或有些與橋架近距離的設(shè)備可采用金屬軟管直接從橋架引出。

第七，控制室到電除塵頂部接口處的橋架利舊，位置不變，頂部電纜橋架保護(hù)性拆除，部分利舊。

第八，保溫箱內(nèi)加熱器高溫電纜通過(guò)DN25 鍍鋅管穿過(guò)頂板到保溫箱內(nèi)，一電場(chǎng)保溫箱內(nèi)橋架利舊。

第九，橋架水平敷設(shè)時(shí)，支撐距離為2m 左右，垂直敷設(shè)時(shí)，固定在建筑物構(gòu)體上，支撐距離為1.5m。

3.3 除塵器的性能指標(biāo)

除塵器的性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 電袋復(fù)合除塵器性能指標(biāo)

3.4 改造效果

#1 爐能效提升改造后，當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量約為105t/h 時(shí)，測(cè)試電袋復(fù)合除塵器出口的煙氣溫度、煙氣流量和顆粒物濃度等，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3 可知，實(shí)測(cè)電袋復(fù)合除塵器出口的煙氣溫度為108.9℃，工況煙氣流量為182166m3/h，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干煙氣顆粒物濃度為11.6mg/m3，小于20mg/m3，滿足改造要求。

表3 電袋復(fù)合除塵器出口顆粒物濃度試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

在浙江橫店熱電有限公司#1 爐能效提升改造項(xiàng)目中，原除塵器為單列單室四電場(chǎng)除塵器，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，比電阻較高的粉塵難以收集完全，除塵效率較低。為了達(dá)到國(guó)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行改造。該項(xiàng)目采用的方案為原來(lái)的一電場(chǎng)保留，檢修完利舊使用，后級(jí)二、三、四電場(chǎng)掏空改造為布袋除塵器。從改造成本和改造效果來(lái)看，該方案是比較理想的方案，顆粒物排放濃度達(dá)到11.6mg/m3，并能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定高效運(yùn)行，大大降低了粉塵排放濃度，延長(zhǎng)了濾袋的壽命，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此電袋復(fù)合除塵器在電廠除塵器改造中具有廣闊的應(yīng)用前景。