重力+慣性+袋濾除塵技術在300MW機組電除塵改造工程中的組合應用
來源：江蘇新中環保股份有限公司 閱讀：3672 更新時間：2010-11-01 16:08| 詳細信息 | |||||
| 項目名稱 | 重力+慣性+袋濾除塵技術在300MW機組電除塵改造工程中的組合應用 | ||||
| 建設地點 | 建設起始時間 | 建設結束時間 | |||
| 建設性質 | 新建 | 工程投資 | 廢水性質 | ||
| 處理規模 | 進水水質 | 出水水質 | |||
| 處理工藝 | 運行費用 | 承包范圍 | |||
工程說明
摘 要：布袋除塵器在國內電廠中的應用逐漸增多，使用情況也越來越受到人們的關注。本文介紹了鄭州裕中能源有限公司＃1鍋爐電除塵器改造為袋式除塵器的方案選擇、方案實施和使用情況。
關鍵詞：電除塵器 重力 慣性 袋式除塵器
一 前言
隨著國民經濟的不斷增長，人民生活水平的不斷提高，大氣環境質量的好壞愈來愈引起人們的重視。火力發電廠排放的煙塵，是大氣環境中最主要的污染源之一。提高火力發電廠的除塵技術水平，降低煙塵的排放量，對減輕大氣環境的污染是非常重要的。
鄭州裕中發電有限責任公司#1爐系上海鍋爐廠有限公司生產的SG-1025/17.4-M888型鍋爐。鍋爐為亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包鍋爐，采用單爐膛、“P”型布置、四角切圓燃燒、露天布置，全鋼架懸吊結構，平衡通風，固態排渣，機械刮板式撈渣機，#1爐2006年12月投如運行。電除塵器為雙室雙列五電場電除塵器，每臺除塵器設計處理煙氣量為830950m3/h，分兩路經喇叭口分別進入兩個電場內，除塵后的氣體進入出口煙道經引風機排至脫硫裝置。除塵器設計效率≥99.76％。
在實際運行過程中，由于燃料煤質不斷發生變化，再加上電除塵器自身除塵能力的限制，截止到2010年4月，電除塵器出口實際煙塵濃度遠超出設計值，不僅難以達到國家最新的污染排放指標要求，還已經影響到下游脫硫系統的安全穩定運行。
二、方案選擇
鑒于電除塵改造勢在必行，公司決定對改造工程以EPC方式實施招標，改造方案為純袋式除塵器和電袋復合除塵器兩種方案。
純袋式除塵器方案：原電除塵器內部陰極線、陽極板及振打裝置等設備全部拆除，第一電場改造為重力沉降+擋板慣性除塵室，使初級除塵達到40%以上的效率，其余4個電場改造成布袋除塵的方式，保留原有進口喇叭、灰斗、殼體，僅對其進行修復及對出風口喇叭進行改造，對輸灰系統改造，使其能滿足布袋除塵輸灰需要。
電袋復合除塵器方案：保留電場數為2個，一、二電場保留，三、四、五電場改造為布袋除塵器，具體由設備廠家闡述必要性。其余保留原有進口喇叭、灰斗、殼體，僅對其進行修復及對出風口喇叭進行改造，對輸灰系統改造，使其能滿足電袋除塵輸灰需要。
本項目采用兩種方案同步招標方式，由各投標廠家結合改造投資、運行維護成本和操作維護的簡便性進行對比分析，提出建議，評標專家結合各廠家的投標報價、運行費用測算和技術成熟可靠性進行了綜合評判，最終選定純袋式除塵器方案。
三、設計方案
除塵器采用直通進風方式，設置為四個獨立的通道，在每進出風口設有電動擋板門，任何一列可解列實現不停機檢修。原一電場掏空后作為預除塵室，為重力+慣性除塵方式，原二、三、四、五電場掏空后作為袋除塵室。除塵器進口喇叭內設有兩級布風板，為孔板結構形式；在預除塵室內設置槽型擋板，為折邊槽鋼對扣方式，類似于電除塵器出口槽型布風板；槽型擋板底端與袋除塵室的導流管相連接。煙氣經過除塵器入口喇叭內的兩級布風板布風后進入預除塵室時煙氣流速降至1m/s，煙氣中的大顆粒粉塵由于煙氣攜帶速度的大幅降低借助自身重力降落到灰斗中，此時預除塵室對煙氣起到了重力除塵作用；之后煙氣繼續前行，煙氣與槽型擋板接觸，又有一定量的粉塵與槽型擋板發生撞擊，速度瞬間變為零，借助自身重力落入灰斗中，此時預除塵室對煙氣起到了慣性除塵作用；慣性擋板除對煙氣起到慣性除塵作用外，還對煙氣進行了再次分配，約20%的煙氣水平進入袋除塵室，側向與濾袋接觸；約80%的煙氣被折轉向下引導至慣性擋板下端的導流管組內，并結合導流管組對氣流進行分配，導流管前高后低，通過導流管對氣流的趕壓實現煙氣的逐步擴散。煙氣從濾袋底部空間向上抬升，透過濾袋完成粉塵捕集后進入到高凈氣室，再通過出口喇叭排出，為保證出風順暢，避免氣流積聚，在出口喇叭內設置縱橫兩向交錯的導流葉片，形成分層網錐出風。通過以上一系列措施，實現煙氣對濾袋簇的全方接觸位的包圍，并得到充分的擴散，保證在任何接觸到濾袋表面的煙氣流速均小于1m/s。
由于該電廠位于鄭州市城區周邊，環保部門要求在鍋爐運行時不允許出現除塵器旁路運行情況，從環保要求出發，設計方案取消了煙氣旁路系統，這將意味著鍋爐啟動投油和低負荷投油助燃時煙氣必然要經過濾袋過濾，為此該項目針對鍋爐運行過程可能出現的異常工況設置了相應的保護系統。一是預噴涂系統，在除塵器投運前，對布袋進行深度預涂灰，使布袋表面有足夠的細粉塵，并且此階段調整清灰方式，從而有效的保證鍋爐在最低穩燃負荷時運行正常，以及煤油混燒或全部投油時，調整噴吹清灰壓力，實現濾袋表面保留一定的粉餅層，除塵器可投入運行。如果長時間低負荷全投油（≥48h）時，還應考慮借助預涂灰裝置進行適量的噴粉。二是緊急噴水降溫系統，除塵器進風總管上設置了緊急噴淋降溫系統。緊急噴水降溫系統設置兩級，采用氣液兩相噴嘴，保證霧化效果，同時，在平時利用壓縮空氣保持噴嘴的暢通并清除結垢。當煙氣溫度過高時，通過設置在進風總管上的溫度傳感器反饋信號至PLC，控制緊急噴淋降溫系統啟動第一級噴嘴，進行降溫；如未達到設定溫度以下，則開啟第二級噴嘴；當溫度依舊超標時，此時必須切換旁路以保護濾袋。該系統的降溫作用不小于30°。三是必要的監控儀表，包括濕度儀、溫度儀、濁度儀、差壓變送器、氧量儀等，濕度儀用于檢測判斷鍋爐是否出現大面積爆管現象，進而采取停爐保護措施；溫度儀用于檢測鍋爐是否出現鍋爐結焦或空預器出現卡阻導致超溫現象，與緊急噴水降溫系統實現聯鎖，超溫時啟動緊急噴水降溫系統對煙氣降溫，實現對濾袋的保護；濁度儀、差壓變送器用于檢露和糊袋、堵袋檢測，每列倉室設置濁度儀和差壓變送器。濁度儀檢測每列倉室排放濃度達到設定值時報警，從而檢查判斷濾袋是否出現破損；差壓變送器檢測濾袋過濾阻力達到設定值時報警，從而檢查判斷濾袋是否出現糊袋、堵袋。
袋式除塵器的清灰系統及清灰制度的設置合理與否將直接影響到除塵器的運行穩定性、運行安全及濾袋的使用壽命。袋式除塵器的清灰應盡可能地保證整個濾袋及各個區域清灰程度均勻，否則會引起整個系統阻力分布不均勻，從而影響到內部的氣流分布，因而本項目采低壓脈沖固定行噴吹清灰方式。袋式除塵器采用一只脈沖閥對應一根噴吹管，而一根噴吹管對應15個噴嘴，噴嘴孔徑大小不一，呈規則排布，并與濾袋逐一對應，脈沖閥開啟時間為0.1秒，補氣時間為10秒。電磁脈沖閥采用進口產品，噴吹壓力為0.1～0.3MPa（可調），氣量為0.2～0.25m3/次。
本項目袋式除塵器濾袋采用PPS-P84/PPS551CS17，即基布采用PPS纖維、織布主材為PPS，面層混紡15%的P84，利用P84纖維斷面為葉形、捕集面積大的特征，以近一步提高濾袋的過濾性能，以保證除塵器穩定達到30mg/Nm3以下排放濃度。
四、袋式除塵器技術參數
| 項 目 | 單位 | 數據 |
| 處理風量 | m3/h | 1800000 |
| 入口溫度 | ℃ | 90～160℃ |
| 入口粉塵濃度 | g/Nm3 | 35 |
| 設計效率 | ％ | 99.9 |
| 保證排放濃度 | mg/Nm3 | ≤30 |
| 本體漏風率 | % | ＜2 |
| 設備設計阻力 | Pa | 運行初期≤800 Pa，一年后≤900 Pa，三年后≤1000 Pa |
| 除塵器通道數 | 個 | 4 |
| 總過濾面積 | m2 | 33300 |
| 清灰方式 | 在線清灰 | |
| 過濾風速 | m/min | 0.9 |
| 濾袋材質 | PPS-P84/PPS551CS17 | |
| 濾袋規格 | mm | φ160×8000 |
| 濾袋保證使用壽命 | 4年內30000小時運行 | |
| 脈沖閥規格數量 | 3”，DC24v，552個 | |
| 濾袋的檢修更換方式 | 在線檢修，單通道切斷，凈氣室內部更換 | |
| 是否可不停機更換濾袋 | 是 | |
| 影響鍋爐運行故障率 | % | 0 |
| 袋籠材質 | 20#鋼，制作完畢后有機硅噴涂 | |
| 清灰氣源壓力 | MPa | 0.2～0.4 |
| 氣源品質 | 無水無油 | |
| 每臺除塵器灰斗數 | 個 | 20 |
| 保溫層 / 保護層材料 | 巖棉 / 鋁合金瓦楞板 | |
| 保溫層 / 保護層厚度 | mm/mm | 100 / 1 |
| 殼體材料 | Q235 |
袋式除塵器的運行阻力要比電除塵器阻力大，電除塵器的改造勢必涉及到風機及電機要不要改造的問題。經過對煙風阻力的測算和現場實際測試，確定風機還有約800Pa的裕量，因而風機不改造就要求除塵器最大運行阻力小于1100Pa，這對除塵器的結構設計和清灰控制方面提出了很高的要求。
五、使用情況分析
該工程由江蘇新中環保股份有限公司總承包，經過為期45天的緊張施工，改造后的袋式除塵器于2010年6月26日正式點火投運，經過熱態調試和設備消缺，目前改造后的重力沉降+袋式除塵器已順利通過168小時連續試運行。整體情況良好。各項技術性能指標均達到或優于設計值，設備滿負荷時運行阻力小于800Pa，煙塵排放濃度在20～25mg/Nm3。
實踐證明，該工程所采用的重力、慣性、袋濾多機理的復合式除塵器是一種處理煙氣量大、運行阻力低、除塵效率高、運行穩定可靠、維護工作量少的高效除塵設備，它不僅實現了對粉煤灰的粗選，避免了粗顆粒粉塵對濾袋的沖刷，而且有效降低了進入袋區的煙塵濃度，適當延長了除塵器的清灰周期。
電除塵器由于其除塵機理所限制，已經很難適應當前的環保標準要求，一大批原有的電除塵面臨著改造。利用原有的電除塵殼體，將一電場掏空，利用此空間實現重力沉降和慣性撞擊雙重預除塵功能，利用后級電場空間實現袋濾捕集的最終除塵功能。這對降低改造投資、縮短改造周期、提高設備穩定性和減少運行維護成本都具有積極的意義。
參考文獻：
1、金國淼等，除塵器，北京：化學工業出版社，2008.4
2、陳志偉，多種形式袋式除塵器結構特點與使用分析，電站鍋爐袋式除塵器和電袋復合式除塵器研討交流會論文集，2009.7
3、李東等，鄭州裕中能源有限責任公司1#機組袋式除塵設計說明，江蘇新中環保股份有限公司, 2010.5
