張男 鄒新奇

摘 要：當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境狀況總體惡化的趨勢(shì)尚未得到根本遏制，部分區(qū)域和城市大氣灰霾現(xiàn)象突出，許多地區(qū)主要污染物排放量超過(guò)環(huán)境容量。作為電力生產(chǎn)企業(yè)，本著國(guó)家十二五環(huán)保規(guī)劃“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的基本原則，切實(shí)有效削減PM2.5等細(xì)顆粒煙塵排放量是治理電煤排放污染的根本途徑。為了降低成本和穩(wěn)定提高除塵效率，提出電袋負(fù)荷一體化技術(shù)，將電除塵器和袋式除塵器結(jié)合，前電后袋，綜合各自的優(yōu)點(diǎn)，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而有效地保證達(dá)到粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：環(huán)保；除塵；改造

靜電除塵器是目前電廠鍋爐廣泛使用的除塵設(shè)備，但是由于煤種及粉塵特性的變化，使電除塵器不能保持較高的除塵效率，使用四電場(chǎng)電除塵器進(jìn)行除塵，其效率也很難達(dá)到99%以上，達(dá)不到國(guó)家及地方日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，決大多數(shù)火電廠都面臨著煙氣排放含塵量超標(biāo)的問(wèn)題，使得電廠不得不考慮使用袋式除塵器。但袋式除塵器要求的運(yùn)行工況條件較多，且目前濾袋價(jià)格相對(duì)較高，使用壽命短，要求周期性更換，因此在成本和運(yùn)行維護(hù)工作量方面還存在著問(wèn)題。

1 電廠主流除塵技術(shù)對(duì)比

1.1 電除塵技術(shù)的特點(diǎn)

電除塵技術(shù)的原理是在高壓電場(chǎng)的作用下將氣體電離，是塵粒荷電，在電場(chǎng)作用下，實(shí)現(xiàn)粉塵的捕集。其優(yōu)點(diǎn)有：（1）除塵效率較高；（2）本體阻力低；（3）高溫對(duì)電除塵器影響小。但也存在一定的局限性：（1）除塵效率與集塵面積呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，要達(dá)到較高的排放標(biāo)準(zhǔn)，必須增大集塵面積，從而導(dǎo)致占地面積大、鋼材耗量大；（2）除塵效率對(duì)粉塵的特性較為敏感，對(duì)超細(xì)顆粒的捕集能力有限，最適宜收集電阻率（比電阻）為104～1011Ω·cm，對(duì)低硫煤及高電阻率的粉塵適應(yīng)性差；（3）除塵效率受諸多因素，如煙溫、煙氣流速、飛灰特性、含硫量、入口濃度等的影響，波動(dòng)較大；（4）隨著運(yùn)行年份的增加，除塵器效率逐年下降；（5）電除塵器本體功耗高；（6）不能在線(xiàn)檢修，且檢修環(huán)境較差。

1.2 布袋除塵技術(shù)的特點(diǎn)

布袋除塵器也稱(chēng)過(guò)濾式除塵器，其原理是利用纖維編織物制作的袋子來(lái)捕集煙氣中的固體顆粒。其優(yōu)點(diǎn)有： （1）除塵效率高，一般都可以達(dá)到50mg/m3（標(biāo)態(tài)）以下，甚至可以達(dá)到25mg/m3（標(biāo)態(tài)）以下；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便；（3）對(duì)粉塵特性不敏感，不受電阻率的影響；（4）煙氣量及粉塵濃度的變化不影響出口排放濃度，只影響清灰頻率；（5）除塵效率隨著運(yùn)行年份的增加反而升高，直至濾袋失效而換袋；（6）能在線(xiàn)檢修，且檢修換袋在大氣環(huán)境中進(jìn)行，檢修環(huán)境較好。其存在的主要問(wèn)題有：（1）本體阻力比電除塵器高1200～1500Pa；（2）對(duì)煙氣溫度較敏感，一般要求在160℃的煙氣溫度下運(yùn)行，煙氣溫度太高將影響濾袋的使用壽命和成本；（3）煙氣成分對(duì)濾袋的使用壽命影響較大，清灰可使濾袋發(fā)生激振，過(guò)濾時(shí)風(fēng)速和粉塵顆粒會(huì)導(dǎo)致濾袋磨損，均對(duì)濾袋的使用壽命產(chǎn)生影響，導(dǎo)致運(yùn)行出現(xiàn)糊袋、燒袋、漏袋和腐蝕、磨損等問(wèn)題；（4）濾袋成本較高。

1.3 電袋復(fù)合除塵技術(shù)

電袋復(fù)合式除塵技術(shù)是一種將電除塵技術(shù)和布袋除塵技術(shù)有機(jī)結(jié)合的高效、新型除塵技術(shù)，它采用常規(guī)靜電除塵器的第一電場(chǎng)作為一級(jí)除塵單元，除去煙氣中的粗顆粒煙塵，然后利用布袋作為二級(jí)除塵單元，除去剩余的微細(xì)顆粒。

通過(guò)運(yùn)行情況分析，分體式電袋除塵器一般在小型機(jī)組、燃油或混燒機(jī)組級(jí)采用干法脫硫時(shí)采用較好，而燃煤機(jī)組及大型火力發(fā)電廠普遍采用一體式電袋復(fù)合式除塵器的設(shè)計(jì)理念。因?yàn)橐惑w式電袋除塵器的阻力較低，并且空間布置較為緊湊，煙氣分布比較均勻，可以處理較大的煙氣量，滿(mǎn)足大容量、高負(fù)荷機(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.1 電袋復(fù)合除塵器原理

電袋復(fù)合除塵技術(shù)有機(jī)結(jié)合了電除塵和袋除塵的優(yōu)點(diǎn)，煙氣先通過(guò)前級(jí)電除塵區(qū)，其中大部分煙塵通過(guò)電除塵方式被收集下來(lái)，未被捕集的已荷電粉塵，再均勻進(jìn)入后級(jí)布袋除塵區(qū)，從而達(dá)到凈化的目的。通過(guò)電場(chǎng)對(duì)粉塵的荷電效果，產(chǎn)生一種新的過(guò)濾機(jī)理。

電袋復(fù)合除塵技術(shù)充分利用了電除塵器一級(jí)電廠捕集粉塵絕對(duì)量大和荷電粉塵的過(guò)濾除塵機(jī)制優(yōu)勢(shì)，使得袋式除塵區(qū)的濾袋粉塵負(fù)荷大大降低、阻力減少、清灰周期延長(zhǎng)，濾袋壽命可達(dá)4年以上，充分利用了電除塵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，克服了袋式除塵器的固有缺點(diǎn)，發(fā)揮了袋式除塵效率高、對(duì)粉塵特性要求低等優(yōu)點(diǎn)，從而使除塵系統(tǒng)總體性能達(dá)到最優(yōu)。

1.3.2 電袋除塵器的主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）綜合采用靜電和過(guò)濾除塵機(jī)理科學(xué)，結(jié)構(gòu)緊湊，除塵總體費(fèi)用低

對(duì)于常規(guī)靜電除塵器，煙氣中的80%～90%的粉塵是在一級(jí)電場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)，其他幾個(gè)電場(chǎng)僅用來(lái)除去其余10%～20%的粉塵，這樣不僅占地面積大，而且設(shè)備初始投資大。由于電場(chǎng)多，因此耗能大、運(yùn)行費(fèi)用高。而電袋復(fù)合除塵器在一級(jí)電場(chǎng)的后部裝設(shè)濾袋，較好地解決了剩余粉塵的去除問(wèn)題。

（2）不受粉塵特性的影響，除塵長(zhǎng)期高效、穩(wěn)定

常規(guī)電除塵器受粉塵特性的影響很大，除塵效率極不穩(wěn)定。電袋復(fù)合除塵器發(fā)揮了布袋除塵器對(duì)粉塵特性適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)，在濾袋使用范圍內(nèi)，除塵不受煤種、煙氣工況、飛灰特性的影響，除灰長(zhǎng)期高效、穩(wěn)定，排放濃度在50mg/m3（標(biāo)態(tài)）以下，甚至更低20mg/m3（標(biāo)態(tài)）以下，從而解決了制約除塵效率的因素，在整體上提高了除塵效率。

（3）運(yùn)行阻力低，降低能耗

由于電除塵區(qū)的預(yù)收塵作用（電區(qū)收集了80%以上的粉塵），進(jìn)入袋區(qū)的粉塵量少且“蓬松”，顆粒之間排列有序，粉塵層孔隙率高、透氣性好，在運(yùn)行過(guò)程除塵器可以保持較低的運(yùn)行阻力（正常為800Pa以下，常規(guī)布袋除塵器為1500Pa左右）。

由于袋區(qū)阻力降低，清灰周期延長(zhǎng)，布袋區(qū)的能耗比布袋除塵器低很多，其節(jié)省的能耗超過(guò)了電區(qū)高、低壓電控設(shè)備的能耗，因此電袋復(fù)合式除塵器與布袋除塵器相比具有顯著的節(jié)能功效。

（4）延長(zhǎng)濾袋使用壽命

a.因電除塵器區(qū)收集了80%以上的粉塵，濾袋沉積的粉塵量少，清灰周期長(zhǎng)，降低了濾袋的清灰頻率，減少了袋壁受清灰氣流沖刷的次數(shù)。b.荷電粉塵“蓬松”，易于剝落，在線(xiàn)清灰和低壓力脈沖氣流就能夠滿(mǎn)足運(yùn)行要求，避免濾袋氣布比波動(dòng)而產(chǎn)生交變應(yīng)力，降低了清灰氣流對(duì)袋避的沖刷力。c.濾袋粉餅的透氣性能好、運(yùn)行阻力低，減緩了濾袋疲勞的破損。d.前級(jí)電除塵區(qū)收集了大部分粗顆粒粉塵，可以避免粗大顆粒粉塵對(duì)濾袋的磨損。

（5）運(yùn)行可靠性提高

a.電除塵器發(fā)生故障不會(huì)影響整個(gè)設(shè)備的排放濃度，對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行影響很小。布袋除塵器的過(guò)濾速度是按電除塵器因故障不能運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的，較為可靠。如果電除塵器發(fā)生故障，會(huì)增加設(shè)備的噴吹頻率，阻力也會(huì)有一定的增加，但不會(huì)影響除塵器的正常運(yùn)行。b.布袋除塵器即使發(fā)生破袋，對(duì)排放濃度的影響也大大減小。經(jīng)過(guò)電除塵后，進(jìn)入布袋除塵器的粉塵濃度約為原煙氣粉塵濃度的20%，如果發(fā)生同樣大小面積的破袋，對(duì)電袋除塵器的粉塵排放濃度來(lái)說(shuō)，其影響也只有純布袋除塵器的20%左右。c.造成布袋阻力增加的因素，其影響程度有所緩和。影響布袋除塵器阻力的因素較多，如煙塵濃度、點(diǎn)爐時(shí)的油霧、濾料的選型、設(shè)備的清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)、過(guò)濾速度的選取等。在電袋除塵器中，荷電以后的粉塵會(huì)變得更容易清灰；即使煙塵濃度有了大幅度增加，在經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的預(yù)除塵后，對(duì)后續(xù)的布袋除塵器的影響也會(huì)變小；燃油點(diǎn)爐產(chǎn)生的油霧經(jīng)過(guò)電場(chǎng)后其影響程度也大大減小。這些都有助于減少系統(tǒng)故障的發(fā)生。

（6）運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低

袋式除塵器雖然有較高的收塵效率，但存在運(yùn)行阻力大、濾袋使用壽命短的缺點(diǎn)，隨之帶來(lái)電耗大、運(yùn)行費(fèi)用高、更換濾袋維修費(fèi)用大等問(wèn)題。

與袋式除塵器相比，電袋復(fù)合除塵器發(fā)揮電除塵器在第一電場(chǎng)能收集煙塵中的大部分粉塵的優(yōu)點(diǎn)，而在除塵器的后部裝設(shè)濾袋，使含塵濃度低的煙氣通過(guò)濾袋，這樣可以大大降低濾袋的阻力。節(jié)省風(fēng)機(jī)的電耗，降低清灰頻率，節(jié)省壓縮空氣消耗量，減少空氣壓縮機(jī)的電耗費(fèi)用。

2 實(shí)際工程案例介紹

2.1 工程概況

大柳塔電廠三臺(tái)75T/H循環(huán)流化床鍋爐，每臺(tái)配置一臺(tái)靜電除塵器，每臺(tái)除塵器設(shè)計(jì)兩個(gè)電場(chǎng)、兩臺(tái)陰極振打、兩臺(tái)陽(yáng)極振打，一臺(tái)槽板振打，2個(gè)灰斗，除灰采用卸料器直接裝罐車(chē)方式。因設(shè)備投用年限已久，現(xiàn)目測(cè)煙氣粉塵排放濃度在200mg/m3以上。為了能滿(mǎn)足2014年國(guó)家環(huán)保部門(mén)煙氣粉塵排放濃度標(biāo)準(zhǔn)30mg/Nm3，現(xiàn)對(duì)三臺(tái)靜電除塵器實(shí)施改造。

2.2 改造過(guò)程簡(jiǎn)介

總體改造方案為將原有三臺(tái)靜電除塵器分別改造成電袋復(fù)合除塵器。具體改造系統(tǒng)圖如下：

2.2.1 利舊部分：（1）本次改造保留原靜電除塵器支架、灰斗、殼體、進(jìn)口喇叭不動(dòng)；（2）根據(jù)設(shè)計(jì)需要對(duì)原一電場(chǎng)陰陽(yáng)極、振打等內(nèi)部構(gòu)件和高低壓設(shè)備進(jìn)行更新；（3）對(duì)除塵器殼體和灰斗進(jìn)行校核和修補(bǔ)。

2.2.2 拆除部分：拆除原二電場(chǎng)陰陽(yáng)極系統(tǒng)、高低壓設(shè)備及相關(guān)的電氣、控制系統(tǒng)，其空間布置濾袋，將其作為布袋除塵區(qū)。

2.2.3 新建部分：結(jié)構(gòu)上電除塵與布袋除塵必須在同一殼體范圍內(nèi)，并采取氣流均布措施，確保兩種除塵方式的氣流平衡，盡可能使用原有柱網(wǎng)及殼體，氣流均布裝置更新（采用16Mn耐磨材質(zhì)，厚度不小于5mm）。本次改造須本著最佳除塵效果原則，在原有二電場(chǎng)基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)布袋除塵區(qū)大小，可以適當(dāng)對(duì)二電場(chǎng)殼體進(jìn)行擴(kuò)容、煙道走向改造。

2.3 改造前后對(duì)比

以4#鍋爐改造前后參數(shù)對(duì)比為例

2.3.1 原電除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)（見(jiàn)表1）

2.3.2 改造后布袋除塵區(qū)基本參數(shù)（見(jiàn)表2）

表1原電除塵器設(shè)計(jì)參數(shù) 表2改造后布袋除塵區(qū)布袋詳細(xì)技術(shù)參數(shù)

2.3.3性能保證值

除塵器本體漏風(fēng)率≤2%；

除塵效率：≥99.94%（入口粉塵濃度≥50g/Nm3）；

除塵器出口排放濃度（每標(biāo)準(zhǔn)干煙氣）：<30mg/Nm3。

2.3.4 試驗(yàn)?zāi)康模罕敬卧囼?yàn)測(cè)定滿(mǎn)負(fù)荷條件下電袋除塵器效率，本體漏風(fēng)率，本體阻力及除塵器出口處煙塵濃度等。

2.3.5 試驗(yàn)工況：本次試驗(yàn)于2014年8月7日進(jìn)行，試驗(yàn)期間鍋爐主汽流量為75t/h，電袋除塵器正常運(yùn)行。

2.3.6 試驗(yàn)內(nèi)容

（1）除塵器除塵效率

η=■×100%

η：除塵器除塵效率，%；Cin：進(jìn)口煙氣含塵濃度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干燥煙氣），mg/m3；Cout：出口煙氣含塵濃度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干燥煙氣），mg/m3；？駐？琢：除塵器漏風(fēng)率，%。

（2）除塵器漏風(fēng)率

在除塵器進(jìn)出口測(cè)點(diǎn)處煙道斷面，同時(shí)測(cè)試煙氣動(dòng)壓，求出進(jìn)出口兩端煙氣流量，再通過(guò)下式計(jì)算，求得除塵器漏風(fēng)率：

？駐？琢=■×100%×100%

？駐？琢：除塵器漏風(fēng)率，%；qvout：除塵器出口標(biāo)況煙氣量，m3/h；qvin：除塵器進(jìn)口標(biāo)況煙氣量，m3/h。

（3）除塵器阻力

在除塵器進(jìn)出口測(cè)點(diǎn)處煙道斷面，同時(shí)測(cè)試各點(diǎn)全壓，然后按下式計(jì)算：

？蓀P=Pin-Pout

？蓀P：阻力，Pa；

Pout：進(jìn)口斷面全壓平均值，Pa；Pin：出口斷面全壓平均值，Pa。

（4）除塵器出口煙塵排放濃度

在除塵器出口采用等速采樣裝置按網(wǎng)格法測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中記錄取樣煙氣體積、煙氣溫度、靜壓、動(dòng)壓和大氣壓，取樣的重量等，然后進(jìn)行計(jì)算：

C=（G2-G1）/VSND

C：采樣后粉塵濃度，mg/m3；G2：采樣后濾筒重，mg/m3；G1：采樣前濾筒重，mg/m3；VSND：采樣煙氣標(biāo)態(tài)體積，m3。

2.3.7 試驗(yàn)主要數(shù)據(jù)

表3 電袋除塵器試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

2.3.8 試驗(yàn)結(jié)論

試驗(yàn)期間，大柳塔熱電廠4號(hào)鍋爐，電袋除塵器出口處折算煙塵排放濃度平均值為17mg/Nm3，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)性能保證值除塵器出口排放濃度≤30mg/Nm3。

試驗(yàn)期間，大柳塔熱電廠4號(hào)鍋爐，電袋除塵器除塵效率為99.85%。

試驗(yàn)期間，大柳塔熱電廠4號(hào)鍋爐，電袋除塵器本體阻力為290Pa。

試驗(yàn)期間，大柳塔熱電廠4號(hào)鍋爐，電袋除塵器本體漏風(fēng)率為1.49%。

由于試驗(yàn)期間實(shí)測(cè)的除塵器入口煙塵濃度為12g/Nm3左右，而設(shè)計(jì)的除塵器入口煙塵濃度為50g/Nm3，因此，除塵器的除塵效率不按照設(shè)計(jì)的99.94%進(jìn)行性能指標(biāo)考核。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)電除塵器改造市場(chǎng)非常廣闊，由于環(huán)保的需要，電改袋或電改電袋是大勢(shì)所趨。與袋除塵器比，電袋復(fù)合除塵器因投資少、運(yùn)行阻力低等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注和認(rèn)可。電袋復(fù)合除塵器技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)人員也提出了更高的要求，設(shè)計(jì)人員需要熟練掌握電除塵器和袋除塵器兩種技術(shù)，對(duì)除塵器各部分的組成和相互間的配合與影響要有充分的理解，并對(duì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)的其余部分如引風(fēng)機(jī)、輸灰系統(tǒng)等也應(yīng)有一定的了解。在實(shí)際工程中，技術(shù)人員要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，注重除塵器的各設(shè)計(jì)要點(diǎn)，與制造、安裝等相關(guān)人員共同努力，爭(zhēng)取做出運(yùn)行能耗更低、除塵效率更高的除塵設(shè)備，為除塵技術(shù)的發(fā)展以及全社會(huì)的節(jié)能、減排做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：張男（1981，3-），女，遼寧新民人，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)，本科，工程師，研究方向：除塵改造。