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电袋复合式除尘器改造的技术探讨


电袋复合式除尘器改造的技术探讨
魏建鹏 朱江 雷新政 许昌龙岗发电有限责任公司

摘 要: 介绍许昌龙岗电厂#2 机组电除尘器由原双室四电场改为电袋复合式除尘器的 技术特点、工作机理、改造后的效果等,针对该系统提出的设计更改,并对部分系统提出 改进建议。 关键词:电袋复合式除尘器 ;改造;探讨 正文: 1. 前言 随着经济的快速发展, 人民生活水平的

日益提高, 国家对大气质量控制要求越来越严, 同时也对除尘设备的性能及可靠性提出了更高的要求。我国工业使用的除尘器绝大多数达 不到烟气排放浓度 50mg/Nm3 新环保标准,电袋复合式除尘器的研制与应用,是针对现实 市场需求,开发的一种新型高效节能稳定的除尘技术。 许昌龙岗电厂#2 机组于 2001 年 12 月投入商业运行,每台锅炉在装两台福建龙净环 保设备厂生产的 BE 型卧式双室四电场干式静电除尘器。 静电除尘器灰斗下来的干灰经仓泵 气力输送至粗灰库及细灰库,由专用的气卸散装粉煤灰罐车外运综合利用或灰场;近年由 于煤炭市场的变化,锅炉燃煤变化较大,煤质急剧变差,直接影响锅炉燃烧,同时增大设 备磨损和电除尘器的除尘效果,并且由于灰量较大,容易引起电场断路而跳闸,从而更不 能保证除尘的效果,为此公司将#2 机组电除尘改造作为 2008 年的重大技改项目,经过集 团公司、分公司的审批于 2008 年#2 机组大修时进行此项改造工作。 经过对多家除尘设备制造厂商进行技术对比和考察论证、招投标工作,公司最终采用 了福建龙净环保股份有限公司的 FE 型电袋复合式除尘器设计方案。 2.基本结构及原理

FE 型电袋复合型除尘器是通过电除尘与布袋除尘有机结合的新型的高效除尘器。 它充 分发挥电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优势,以及两者相结合产生新的性能优点,改善 了进入袋区的烟尘工况条件,达到除尘效率稳定高效、滤袋阻力低使用寿命长、运行维护 费用低、占地面积小等优点。 1.进气烟箱 2. 灰斗 3.壳体 4 .收尘极 5.振打装置 6.导流装置 7. 滤袋 8.清灰系统 9. 净气室 10.提升机构 11.出气烟箱 12.人孔门

2.1 电袋复合型除尘器的结构形式 主要有前级的电除尘区和后级的布袋除尘区组成。如上图所示。 2.2 电袋复合型除尘器的原理 粉尘在电场中充分荷电除去粗尘,也就是说除去粒径较大的, 剩下荷电不充分但可在电 场中被极化进入滤袋除尘,而覆膜滤袋对微细粉尘有很高的除尘效率。因此可以结合各种 除尘机理使不同粒径粉尘达到最佳收集效果。以期让烟尘达到“零排放”。由此可见,电 袋除尘器的关键技术在于: (1)如何确定电除尘和布袋除尘的除尘负荷的合理分担,实现在同一除尘器内同时满 足电除尘和布袋除尘的运行条件,以保障电袋复合除尘器的高效稳定经济运行。 (2)如何保证前级电场的高效稳定可靠运行,前级电场的收尘效率对后级布袋的粉尘 负荷有很大影响,前级电场收集下越多的粉尘,流到后级布袋的粉尘越少,同时,粉尘荷 电越充分,越有利于整台除尘器的性能改善,并且前级电场高效稳定可靠的运行特性至关 重要。

(3)如何优化电场与布袋之间的气路联接和气流分布,实现布袋除尘区各个滤袋流量 和粉尘负荷均布的同时,提高布袋过滤风速。 (4)如何有效地降低电袋复合除尘器的系统阻力,研究电袋除尘的高效稳定经济运行 的关键技术,包括清灰和温控等问题。 3.电袋复合型除尘器的技术特点 3.1 适合高浓度烟尘除尘 FE 型电袋复合式除尘器前级电区具有最强的高效预除尘特点,在处理干法脱硫后高浓 度烟尘场合,具有 90%的效率,使进入后级袋区的浓度仅为进口的 10%。 3.2 保证长期高效稳定运行 FE 型电袋复合式除尘器的除尘效率不受煤种、烟气特性、飞灰比电阻等影响,排放浓 度可以保持长期高效、稳定。 3.3 运行阻力低,滤袋清灰周期时间长,具有节能功效 FE 型电袋复合式除尘器滤袋的粉尘负荷量小,以及荷电效应作用(经过电场荷电后的 粉尘排列有序且呈蓬松状态),滤袋形成的粉尘层阻力小,易于清灰,比常规布袋除尘器 低 500Pa 的运行阻力,清灰周期时间是纯布袋除尘器 4 倍以上,降低设备 20%的运行能耗。 3.4 滤袋使用寿命长、维护费用低 由于滤袋清灰周期的延长,从而清灰次数少,且滤袋粉尘透气性强、阻力低,滤袋的 强度负荷小,从而大大延长滤料使用寿命,降低除尘器的运行、维护费用。 4.影响电袋除尘器性能的主要因素 4.1 粉尘特性的影响 粉尘特性有粒径分布、真密度、粘附性、比电阻等,其中粘附性大到一定值后会阻碍 滤袋的清灰性能,增加滤袋初始阻力。 4.2 烟气性质的影响 烟气主要有温度、压力、成分、湿度、流速、含尘浓度等特性,其中温度和烟气成分 对滤袋的使用寿命影响大,温度越高、不利滤袋纤维的成分含量越高加快滤袋老化速度, 缩短滤袋使用寿命,当超过滤袋耐受温度时会毁坏滤袋。同时温度升高加大烟气体积,提 高滤袋过滤风速会增加阻力。PPS 滤袋长期运行的适合温度在 160℃以下,烟气含氧量在 8%以下。烟气湿度大时烟尘表面附着力加大,不利于滤袋清灰。湿度大并要避免除尘器在 露点温度以下运行,以防止结露糊袋。流速、含尘浓度增大时将会增加滤袋阻力。 4.3 结构的影响

电极几何因素影响电区的效率,合理的袋区结构可以避免滤袋的不均匀破损,合理的 气路结构可以降低本体的压损。电袋两区之间的气流分布结构更是影响滤袋的稳定性和阻 力特性。 4.4 操作因素的影响 电区需要合理设定电压电流参数,前区需要更大的二次电流以保证预除尘效率,同时 要设定合理的振打清灰周期,清灰过于频繁产生的二次扬尘增加袋区的阻力,并增加振打 机构的故障发生率。 袋区需要合理设定清灰制度,满足运行的前提,清灰压力低、清灰周期长利于滤袋的 使用寿命。 灰斗的及时排灰是保证除尘器稳定运行和安全的重要运行举措。 5.电袋复合式除尘器改造实施方案 原电除尘器为双室四电场结构,为节省改造周期和降低改造费用,本方案中保留了一 电场和二电场第一分区,利用原有的电除尘器的外壳,在顶部进行适当的改造,在拆除二、 三、四电场内的芒刺、极板、振打装置、高压硅整流装置和出口喇叭后,尾部增加部分壳 体,采用布袋除尘器的复合结构,阳极振打器全部更换。滤袋采用了进口的防水、防油、 防腐、防糊袋、抗氧化,耐高温 190℃以上的 PPS+PTFE 覆膜结构。在出口集合烟道和原 电除尘之间设置旁路烟道,设置必要的扶梯平台,对原有设备的钢结构进行适当的补强。 具体改造系统图如下:

旁 路 烟 道 布袋除尘器区 电除尘器区 出 口 烟 道

5.1 电袋复合式除尘器的基本参数: 序 项 号 一 电布袋除尘器性能参数 除尘效率(在设计烟气含尘 % 量下) 除尘器出口烟尘排放保证值 设备总阻力(正常/最大) 入口实际烟气体积(修正) 本体漏风率 噪声 除尘器正常使用温度 滤袋使用寿命 mg/Nm Pa m /h % dB ℃ h
3 3

单 目 位 设计基本参数

99.94 ≤30 850/1200 2200000 ≤2.5 <85 <160 ≥35000

序 项 号 外形尺寸 ×m 除尘器总图(平、断面图) 有效断面积 壳体设计压力 负压 正压 瞬间压力 每台除尘器灰斗数量 灰斗料位计型式 每台除尘器总重量 主保温层厚度/数量 外装饰护板重量 二 电除尘区技术参数 电场列数 电场室数 总流通面积 通道数 同极距 极板有效高度 阳极板总重量 阴极线总重量 电场有效长度 单室电场有效宽度 总集尘面积 电场风速 目 位

单 设计基本参数 m × m 见附图 见附图 m
2

292

kPa

±6 kPa

kPa 个

±9.8 kPa 8 射频导纳

吨 mm/m t
3

100/~700 /

列 室 m
2

2 2 584 27 405 13.315 / / 5.448 10.935

个 mm m 吨 吨 m m m
2

15669 ≈1.0

序 项 号 比积尘面积 s 驱进速度 停留时间 除尘效率 高压设备数量 阳极振打方式 阴极振打方式 阳极板型式及总有效面积 阴极线型式及总长度 三 袋除尘区技术参数 处理最大烟气量 布袋结构重量 总过滤面积 过滤速度 滤袋材质 滤料克重 滤袋规格 滤袋数量 滤袋允许连续使用温度 滤袋允许最高使用温度 袋笼材质 电磁脉冲阀规格型号 电磁脉冲阀保证使用寿命 清灰压力 布袋清灰方式 目 位

单 设计基本参数 m /m / 25.64 cm/s s % 台 7.4 5.19 87.5 6套 电磁锤顶部振打 电磁锤顶部振打 /m /m
2 2 3

BE 板/15996 针刺线/32240

M /h 吨 m /台 m/min
2

3

2200000 / 30664 1.19 PPS+PTFE 覆膜

g/m mm 个 ℃ ℃

2

550 168×8300 6992 <190 190 瞬时 200 20# 3 英寸(进口)

h MPa 在线/

150 万 0.2~0.4 可在线、离线

序 项 号 目 位 离线 气源品质

单 设计基本参数

无油水 Nm /mi
3

耗气量 n 5.2 改造后的运行情况和性能试验

13

2008 年 12 月 7 日投入试运行,目前运行稳定,各项指标均在设计范围之内。 2008 年 12 月 24 日-25 日,委托河南电力试验研究院对#2 炉电袋复合式除尘器改造 进行性能测定,具体结果为: a、漏风率测定 锅炉额定负荷时 A 电袋除尘器漏风率为 2.32%,B 电袋除尘器漏风率为 2.31%;A、B 两台电袋除尘器漏风率实测值均小于设计保证值 2.5%。 b、本体阻力测定 试验所测出电袋除尘器测试断面阻力不但含有电袋除尘器本体阻力, 而且还包括进口、 出口烟道各两个 90°弯头的局部阻力,除去进、出口烟道的局部阻力,才是电袋除尘器的 本体阻力。根据计算结果,A 电袋除尘器实际阻力为 847.0Pa,B 电袋除尘器为 821.0Pa, 电袋除尘器阻力均小于设计保证值 850Pa。 c、电袋除尘器效率试验 A 电袋除尘器一电场停运一个供电分区、布袋区全投时,A 电袋除尘器除尘效率为 99.91%,B 电袋除尘器除尘效率为 99.91%,均达到设计保证值 99.9%的要求。 d、烟尘浓度试验 从试验结果看出,在机组负荷 350MW,电场在停运一个供电分区及布袋除尘区全投时, A、B 电袋除尘器出口烟尘最大排放浓度折算值分别为 27.50mg/Nm3HE 25.43mg/Nm3,说明该 电袋除尘器出口烟尘排放浓度均小于锅炉最高允许烟尘排放浓度 30mg/Nm3,符合技术协议 的要求。试验测出,A、B 两台电袋除尘器烟尘排放量平均为 31.70kg/h。 该改造工程,对除尘效率提高及降低烟尘排放浓度的指标有明显的效果,适合燃烧高 比电阻煤种的电厂及老机组改造。 5.3 改造后的经济分析

经初步核算,比对改造前后电除尘器耗电量每年可节约 1200 万度,每度电按 0.35 元 /kwh 计,每年可节约 420 万元,扣除日常维护和备件消耗费用,直接经济效益在 400 万元 左右。 另外考虑减少烟尘排放,改善脱硫装置运行状况,减少公司烟尘排放费用等,间接经 济效益相当可观,同时为公司节能减排作出巨大贡献。 6、设计存在的问题及改进措施 6.1 关于电袋除尘器实现在线检修的设计 为保证某一室滤袋破损时,能够实现在线检修,在每一室的烟气入口均加装入口电动 风门,同时设计有旁路系统便于检修时烟气能够从旁路系统排出,但是关于入口风门的阻 力对引风机的影响,在设备选型时要慎重考虑风门结构,尽量能够对系统阻力影响最小。 通常选用百页窗式电动风门,且风门的叶片体积尽可能小,在实际运行过程中应处于机械 锁定状态,防止风门误动关闭导致机组跳闸。另外进行滤袋更换的在线检修时应做好防护 措施,防止人员烫伤、烧伤和呼入有害粉尘。 6.2 关于提升阀和旁路阀使用压缩空气的改进 原设计提升阀和旁路阀的气缸用气取自清灰空压机,为考虑运行的安全可靠性,防止 清灰空压机跳闸后气缸用气失去,导致提升阀和旁路阀误动,现改进为取自厂用仪用气系 统,且气源品质有保证,对设备使用寿命也有很大好处。 6.3 关于清灰系统设计的建议 原设计电袋除尘器改造后增加两台空压机、一台冷干机和一个 5 立方的储气罐,根据 对有关设备性能的经验,个人认为冷干机的效果不如吸附式干燥器组和冷干机与干燥器组 复合设备,特别是在北方电厂冬季温度较低,冷干机的露点温度在 0℃以上,经处理的压 缩空气仍含有一定水分,直接影响气源品质,容易造成脉冲吹扫设备结冻。因此建议厂家 在以后工程中考虑。 7. 结论 电袋复合除尘技术为现役静电除尘器的改造、新建以及扩建电厂的除尘方式提供了一 种经济有效的方案。另外,还可以应用于建材、冶金等行业的烟气除尘 。电袋除尘新技术 的市场潜能存在于市场中,因有大量老化的电除尘器由于未来的和更严格的排放标准,需 要被取代或升级改造。 参考文献 [1] 中国环境科学研究院,国电环境保护研究所.GB13223—2003 火电厂大气污染物排

放标准[S].北京:中国标准出版社,2003. [2]许昌龙岗发电有限责任公司 2 号炉除尘器改造工程电袋复合式除尘器技术方案. [3]中华人民共和国国家环境保护标准, 环境保护产品技术要求 电袋复合式除尘器 (征 求意见稿)


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