周世嘉 曾健琴 王豐豐

（1撫順市環(huán)境科學(xué)研究院 遼寧撫順 113006 2中國石油天然氣第八建設(shè)有限公司 遼寧撫順 113006）

布袋除塵器在電廠鍋爐中的應(yīng)用

周世嘉1曾健琴2王豐豐1

（1撫順市環(huán)境科學(xué)研究院 遼寧撫順 113006 2中國石油天然氣第八建設(shè)有限公司 遼寧撫順 113006）

文章簡要介紹了某電廠CFB鍋爐采用的脈沖袋式除塵器的工作原理和技術(shù)工藝，闡述了該除塵工藝的技術(shù)特點(diǎn)。經(jīng)實(shí)踐，袋式除塵器具有除塵效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷大、能滿足電廠嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)等一系列優(yōu)點(diǎn)，是電廠鍋爐除塵工藝中高效除塵的一種重要手段。

煤矸石電廠；袋式除塵器；技術(shù)特點(diǎn)

1 引言

電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)，也是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的支柱產(chǎn)業(yè)、先行產(chǎn)業(yè)、重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)[1]。我國礦產(chǎn)資源中煤炭的性質(zhì)、分布特點(diǎn)和儲量決定了我國能源結(jié)構(gòu)以火電為主，因此，燃煤鍋爐在電廠的應(yīng)用很普遍，而2003年《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》重新修訂，對電廠煙塵排放提出更高要求[2]。因而，加強(qiáng)污染物排放的控制，已成為我國當(dāng)今和未來相當(dāng)長時期內(nèi)要解決的重要問題之一[3]。

2 電廠鍋爐簡介

電廠鍋爐是發(fā)電廠重要的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，它是由鍋爐本體和輔助設(shè)備兩部分組成，其作用是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并利用燃料產(chǎn)生的熱能來加熱鍋內(nèi)的水，使之成為符合相應(yīng)參數(shù)、供汽輪機(jī)使用的過熱蒸汽（具有滿足相應(yīng)要求的汽溫和汽壓）[4]。電廠鍋爐主要有兩類：循環(huán)流化床鍋爐和煤粉爐，這兩類鍋爐是目前電廠所用的主要類型。流化床爐和煤粉爐的最大區(qū)別在于燃料燃燒方式，流化床鍋爐是把固態(tài)的燃料流體化，使它具有液體的流動性質(zhì)促成燃燒，而煤粉爐則只是把煤磨細(xì)成煤粉，然后用空氣吹入爐膛燃燒。

電廠鍋爐工作過程：首先，鍋爐通過燃料的燃燒將燃料中的化學(xué)能釋放，并通過受熱面將熱量傳遞給水，使水加熱、蒸發(fā)、過熱，轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?；其次，汽輪機(jī)通過做功，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)的機(jī)械能；最后，由汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛲饨巛斔偷碾娔堋?/p>

工藝流程，簡述如下：

（1）原煤破碎→原煤干燥→煤粉磨制→輸送煤粉→進(jìn)爐燃燒；

（2）加熱空氣→燃料燃燒配風(fēng)；

（3）鍋筒中的鍋水由省煤器受熱面加熱升溫→由蒸發(fā)受熱面(水冷壁）吸熱將鍋水直接轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝蜣D(zhuǎn)變?yōu)槠旌衔铩蛇^熱器受熱面將蒸汽進(jìn)一步加熱達(dá)到過熱狀態(tài)→過熱蒸汽引入汽輪機(jī)做功；

（4）鍋爐排渣、除塵器清灰、除灰、煙氣排放。

3 方案設(shè)計

3.1 工程概況

某工程新建兩臺350MW亞臨界參數(shù)CFB鍋爐，燃用洗中煤和煤矸石，通過對混合前后煤質(zhì)成分及燃料的熱值分析，燃煤有以下特點(diǎn)：

（1）燃煤灰分含量較大，校核煤種約為53%，為典型的高灰分煤種。

（2）校核煤種含硫量約為0.28%，為低硫型煤。

由于燃煤灰分含量較大，加上爐內(nèi)用于脫硫的粉末狀石灰石后，經(jīng)核算除塵器入口粉塵濃度高達(dá)50.88g/Nm3，本工程煙氣中粉塵允許的排放濃度為50mg/Nm3，為此，除塵效率應(yīng)達(dá)到99.902%，由于入口粉塵濃度較高，且煤種灰比電阻值較高，經(jīng)分析采用電除塵器具有一定困難和不穩(wěn)定性，因此本工程選用干式布袋除塵器。

3.2 設(shè)計依據(jù)[5～8]

（1）燃煤電廠鍋爐煙氣袋式除塵工程技術(shù)規(guī)范（DL/T1121-2009）

（2）鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13271-2001）

（3）袋式除塵器安裝技術(shù)要求與驗(yàn)收規(guī)范（JB/T 8471-2010）

（4）袋式除塵器用濾料及濾袋技術(shù)條件(GB 12625-90)

3.3 設(shè)計原則

本設(shè)計遵循如下原則進(jìn)行工藝路線的選擇及工藝參數(shù)的確定[9]：

（1）投資少、能耗和運(yùn)行成本低，操作管理簡單，并確保處理后的尾氣可以達(dá)標(biāo)排放，具有顯著的“高效、密封、強(qiáng)度、剛度”等技術(shù)特性；

（2）根據(jù)煙氣的特性確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式以及輸排灰等主要措施，應(yīng)選擇耐腐蝕的設(shè)備及材料，以延長設(shè)施的使用壽命；

（3）廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計考慮事故的排放、安全報警、設(shè)備備用等保護(hù)措施；

（4）設(shè)備的結(jié)構(gòu)、主要部件必須考慮到制造、運(yùn)輸和現(xiàn)場施工的可能性，工程設(shè)計及設(shè)備安裝的驗(yàn)收及資料應(yīng)滿足國家相關(guān)專業(yè)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 方案設(shè)計說明

通過對各類除塵器原理、運(yùn)行費(fèi)用、煙氣及粉塵的性質(zhì)等各方面綜合考慮，選用氣箱脈沖噴吹袋式除塵器進(jìn)行設(shè)計計算，收塵器室數(shù)為7個，過濾面積為2720m2，型號為LCM2720。

3.4.1 除塵原理

含塵煙氣進(jìn)入布袋除塵器，經(jīng)氣流分布板均流、降速，顆粒較大的灰塵在重力的作用下直接落入灰斗，其余含塵煙氣經(jīng)過濾袋后，塵粒被阻隔在一側(cè)，凈化后的煙氣由另一側(cè)排放到大氣中[10]。

影響布袋除塵器除塵效率的關(guān)鍵是濾料性能和清灰方式[11]。濾布材料是布袋除塵器的核心部件，其性能優(yōu)良與否決定了布袋除塵器應(yīng)用是否成功，除了需要特定的致密度和透氣性外，還應(yīng)具有良好的耐腐蝕性、耐熱性及較高的機(jī)械強(qiáng)度[12]。清灰方式有振動式、聲波式、氣環(huán)反吹式、脈沖式等，其中脈沖式是目前應(yīng)用最廣的清灰方式。

本項(xiàng)目，為了確保除塵器除塵效果穩(wěn)定，我們設(shè)置了定時定阻兩種脈沖式清灰系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運(yùn)行由可編程邏輯控制器（PLC）來完成。整個過程如下：PLC按一定的寬度和時間間隔發(fā)送脈沖信號，控制脈沖閥進(jìn)行相應(yīng)操作，氣體呈脈沖狀態(tài)由脈沖閥噴向凈氣室進(jìn)入濾袋，氣體在濾袋內(nèi)瞬間膨脹，由其內(nèi)部排向外部，將積附在濾袋外表面的粉塵清除。在清灰過程中，每噴吹一次的脈沖時間一般為0.1～0.2秒，調(diào)整脈沖間隔和脈沖時間，可使除塵器阻力保持在限定范圍內(nèi)。脈沖時間長，脈沖間隔短，則除塵器阻力下降，反之則上升。

旁路保護(hù)就是在布袋除塵器的進(jìn)出口煙道上設(shè)旁路閥門。當(dāng)煙溫超過除塵濾袋所能承受的溫度范圍時，或除塵布袋壓差大于設(shè)定值而又降不下來時，旁路閥門自動打開，布袋除塵器的進(jìn)出口閥門關(guān)閉，煙氣直接經(jīng)過引風(fēng)機(jī)排到煙囪。旁路閥有內(nèi)置式和外置式兩種。內(nèi)置式旁路閥是在經(jīng)過布袋除塵器本體的進(jìn)出口煙道上設(shè)置的，結(jié)構(gòu)緊湊。本除塵器設(shè)有旁路閥，且采用溫度自動控制，泄漏率為零，具有開關(guān)靈活、控制可靠，具有防止積灰影響閥門關(guān)閉不嚴(yán)或打不開的技術(shù)措施。

3.4.2 除塵器規(guī)格型號及技術(shù)參數(shù)

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3.4.3 除塵器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)概述

脈沖反吹布袋除塵器由濾袋組件、導(dǎo)流裝置、脈沖噴吹系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、離線保護(hù)系統(tǒng)、箱體等組成。整個設(shè)備由以下部分構(gòu)成：

（1）除塵器主體：箱體、骨架、濾袋、氣缸及閥門、含凈氣室、灰斗等；

（2）噴吹清灰系統(tǒng)：壓力傳感器、脈沖閥及其他管路。

（3）電控系統(tǒng)：可編程序控制柜（PLC）。

（4）防雨：頂部為坡度設(shè)計，清灰系統(tǒng)安有防護(hù)罩，頂蓋內(nèi)設(shè)密封膠條。

本除塵器結(jié)構(gòu)采用國際先進(jìn)結(jié)構(gòu)型式之一。較國內(nèi)傳統(tǒng)的上進(jìn)氣式、管道外露式結(jié)構(gòu)[13,14]，具有以下顯著特點(diǎn)：

（1）除塵效率高并且穩(wěn)定。在一定范圍內(nèi)，除塵器出口煙塵濃度不隨入口煙氣量和煙氣濃度變化，能夠使煙塵排放濃度長時間保持在較低水平，滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）采用上進(jìn)氣方式，粗顆粒粉塵可以直接沉降于設(shè)備預(yù)收塵室的灰斗中，可起到預(yù)收塵作用，只有細(xì)小粉塵接觸濾袋，這樣避免了大顆粒粉塵對濾袋的沖擊和損壞。此外，進(jìn)氣管道內(nèi)設(shè)均流板，可使煙氣均勻進(jìn)入各氣室，防止個別單元因進(jìn)氣量大而使濾袋加速磨損。

（3）結(jié)構(gòu)比較簡單，操作及維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)在線控制；設(shè)備占地面積小。濾袋可從除塵器頂部取出，濾袋的安裝、更換非常輕松、方便，極大的減少了工人的勞動強(qiáng)度及日常維護(hù)量。

4 結(jié)語

脈沖布袋式除塵器具有效率高、本體耗電量低、適應(yīng)煤種廣、電氣系統(tǒng)簡單、檢修維護(hù)費(fèi)用合理等優(yōu)點(diǎn)。該除塵器研制成功后在某電廠使用了1年，使用情況表明該除塵器運(yùn)行平穩(wěn)可靠，含塵氣體排放濃度達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著制造水平的提高，布袋除塵器在火力發(fā)電廠中將有更廣闊的應(yīng)用前景。

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[5]DL/T 1121-2009燃煤電廠鍋爐煙氣袋式除塵工程技術(shù)規(guī)范.

[6]GB 13271-2001鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn).

[7]JB/T 8471-2010袋式除塵器安裝技術(shù)要求與驗(yàn)收規(guī)范.

[8]GB 12625-90袋式除塵器用濾料及濾袋技術(shù)條件.

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周世嘉（1984-），男，遼寧省撫順市人，助理工程師，碩士。主要從事環(huán)境科研、環(huán)境影響評價工作。