李雪飛

(神華包頭煤化工有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古包頭 014010)

電-袋復(fù)合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應(yīng)用

李雪飛

(神華包頭煤化工有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古包頭 014010)

某煤化工公司熱電中心原有3臺(tái)鍋爐的雙室四電場除塵器出口粉塵濃度,不能滿足最新大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),改造為電-袋復(fù)合除塵器,改造后達(dá)到了預(yù)期效果。本文著重介紹了除塵器超標(biāo)原因、改造工藝選擇,電-袋除塵器關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、改造實(shí)施過程、改造后效果,并對(duì)本改造項(xiàng)目進(jìn)行了總結(jié),可以為其它電-袋復(fù)合除塵器改造項(xiàng)目提供參考。

電-袋復(fù)合除塵器 工藝方案選擇 改造實(shí)施

1 項(xiàng)目概況

某煤化工公司熱電中心(以下簡稱熱電中心)配3臺(tái)DGJ480/ 10.2-Ⅱ煤粉鍋爐，鍋爐為Π型布置、高壓自然循環(huán)汽包爐、單爐膛、固態(tài)排渣，采用平衡通風(fēng)、直流式燃燒器切圓燃燒方式，鍋爐煙氣采用雙室四電場電除塵器進(jìn)行除塵，型號(hào)為F4×40-2×92-150 (276 m2)，由于出口煙塵濃度，滿足不了GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中煙塵濃度≤30mg/m3的要求，于2013年至2014年間對(duì)鍋爐煙氣治理項(xiàng)目進(jìn)了可行性研究，并將原電除塵改造為電袋復(fù)合除塵器，改造后煙塵排放濃度達(dá)到了≤30mg/m3的要求。

2 電除塵器改造的必要性

2.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀及影響

(1)電除塵器效率低、出口煙塵排放濃度超標(biāo)；2013年3月進(jìn)行了改造前摸底測試工作，委托西安熱工研究院有限公司對(duì)電除塵器性能進(jìn)行試驗(yàn)測試，結(jié)論如下：一、在480t/h蒸發(fā)量下，除塵器實(shí)測除塵效率為99.26%，未達(dá)到原設(shè)計(jì)值保證值99.3%。二、在480t/h蒸發(fā)量下，除塵器出口排放濃度為93mg/m3煙塵排放濃度，超過了原設(shè)計(jì)值77.6 mg/m3，更不滿足2014年即將實(shí)施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011國家環(huán)保中煙塵濃度≤30mg/m3的要求。(2)煙塵排放濃度高，石膏品質(zhì)較低，影響吸收塔的脫硫效率和穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 電除塵器存在的主要問題及原因分析

(1)電除塵器設(shè)計(jì)選型偏小(相對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn))；原電除塵器設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)較低的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)備選型偏小，電除塵器的設(shè)計(jì)效率較低。原電除塵器設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)保證除塵效率≥99.3%，除塵器斷面積276m2，設(shè)計(jì)煙氣流速0.94m/s，設(shè)計(jì)比集塵面積為87.01m2/m3/ s，原計(jì)排放濃度最高為77.6mg/m3。(2)煤質(zhì)變化；原設(shè)計(jì)煤種灰分最高僅為9.9%，正常運(yùn)行時(shí)煤種灰分最高可達(dá)30%，造成除塵器出口排放超標(biāo)。

綜上所述鍋爐燃燒煤質(zhì)變化較大是排放無法達(dá)標(biāo)的根本原因，電除塵器設(shè)計(jì)選型偏小(相對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn))是除塵效率低的次要因素。為了改善目前鍋爐電除塵器效率低、煙塵排放濃度超標(biāo)、影響脫硫系統(tǒng)石膏品質(zhì)的現(xiàn)狀，對(duì)鍋爐電除塵器進(jìn)行改造是非常必要的。

3 鍋爐電除塵器改造工藝方案選擇

3.1 電除塵器改造主要基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)(見表1)

3.2 電除塵器擴(kuò)容方案

表1 電除塵器改造主要基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 對(duì)84臺(tái)電除塵器排放濃度實(shí)測結(jié)果

注：西安熱工研究院有限公司2010年統(tǒng)計(jì)。

表3 #3鍋爐電-袋復(fù)合除塵器測試結(jié)果表

依據(jù)西安熱工研究院有限公司測試報(bào)告，原電除塵器的驅(qū)進(jìn)速度ω為5.35cm/s，按照電除塵器效率計(jì)算公式，除塵器如果保證出口煙塵排放≤30mg/m3時(shí)，除塵效率需要達(dá)到99.91%的除塵效率，需至少增加2個(gè)有效長度為4m的電場，現(xiàn)場條件是不允許的，同時(shí)電除塵器由于其除塵器原理決定了排放濃度要到達(dá)30mg/m3難度很大(見表2)。

3.3 電除塵改造為旋轉(zhuǎn)極板電除塵器方案

轉(zhuǎn)動(dòng)極板電除塵器的工作原理與傳統(tǒng)電除塵器一樣，仍然是依靠靜電力來收集粉塵，一般是將末級(jí)電場的陽極板改造成可以回轉(zhuǎn)的形式，該技術(shù)能提高電除塵器的除塵效率，降低排放濃度。但解決不了微細(xì)粉迅速塵荷電和有效收集的關(guān)鍵技術(shù)難題，對(duì)微細(xì)粉塵PM2.5難以有效去除，要達(dá)到≤25mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)是幾乎不可能的。

3.4 電除塵器改為布袋除塵器和電袋復(fù)合除塵器方案比較

(1)除塵工藝對(duì)比：布袋除塵和電袋除塵效率不受煙氣成份、含塵濃度、顆粒分散度及粉塵比電阻等粉塵性質(zhì)的影響，對(duì)微細(xì)粉塵捕集率一般可達(dá)99.9%以上，排放濃度≤25mg/m3甚至更小。

(2)運(yùn)行阻力對(duì)比：相同運(yùn)行工況下，電-袋復(fù)合除塵器的運(yùn)行阻力要低于布袋除塵器(見圖1)。電-袋復(fù)合除塵器運(yùn)行阻力通常為800～1000Pa，布袋除塵器運(yùn)行阻力通常為1000～1500Pa。

(3)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比(見圖2)。

通過以上幾個(gè)方案對(duì)比得出如下結(jié)論：采用電除塵器擴(kuò)容和轉(zhuǎn)動(dòng)極板電除塵器無法保證除塵器出口≤25mg/m3的排放要求。采用電-袋復(fù)合除塵器、布袋除塵器都能確保煙塵排放濃度≤25mg/m3。但電-袋復(fù)合除塵器改造方案的設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行成本要低于布袋除塵器改造方案。因此熱電中心電除塵改造優(yōu)選電-袋復(fù)合除塵器改造方案。

4 電-袋復(fù)合除塵器主要技術(shù)參數(shù)和改造實(shí)施過程

4.1 電場區(qū)主要技術(shù)參數(shù)和改造實(shí)施過程

（1）電場結(jié)構(gòu)形式和電場風(fēng)速選擇；原一電場左右室保留，陽極板規(guī)格不變，進(jìn)行清灰除銹利舊，損壞的進(jìn)行更換，原陰極線芒刺磨損嚴(yán)重，按照原規(guī)格更換為新陰極線。由于除塵器入口煙塵濃度較高，為防止二次揚(yáng)塵，電場風(fēng)速控制在0.94m/s。保持原陰陽極側(cè)部機(jī)械振打系統(tǒng)不變。（2）電場的供電電源選擇；將原一電場左右室2臺(tái)額定容量為1.2A/72KV的高壓工頻整流變壓器電源拆除，更換為2臺(tái)額定容量為1.2A/72KV的高壓高頻整流變壓器電源。左右室保持獨(dú)立供電。

4.2 袋區(qū)主要技術(shù)參數(shù)和改造實(shí)施過程

拆除二～四電場內(nèi)部陰、陽極系統(tǒng)及高低壓設(shè)備，其原殼體保留，在其空間布置濾袋，將其作為布袋除塵區(qū)。布袋除塵區(qū)每臺(tái)除塵器在寬度方向分為2列、每列分為3個(gè)室、每臺(tái)除塵器共分6個(gè)室。每室安裝2臺(tái)氣動(dòng)提升閥可以控制所在室的投入與退出，每個(gè)室之間相互獨(dú)立。在運(yùn)行中如果某個(gè)室出現(xiàn)故障，關(guān)閉該室的提升閥、打開人孔門在嚴(yán)格安全防護(hù)下實(shí)現(xiàn)不停爐分室檢修(即可以實(shí)現(xiàn)不停爐進(jìn)行損壞布袋更換)。布袋區(qū)布袋除塵采用外濾式，清灰系統(tǒng)選用低壓脈沖、固定行噴吹。脈沖閥規(guī)格為3寸淹沒式進(jìn)口電磁脈沖閥，脈沖壓力0.2～0.6MPa可調(diào)，由于是本廠氣候所屬北方天氣，選擇的脈沖閥能夠適應(yīng)嚴(yán)寒氣候，不因冰凍影響脈沖閥動(dòng)作靈敏性(要求脈沖閥在環(huán)境溫度為-31.4 ℃至50℃正常工作)；閥門防護(hù)等級(jí) IP65。日常運(yùn)行中采用了在線定壓清灰控制方式，同時(shí)也可以在運(yùn)行時(shí)關(guān)閉某個(gè)室提升閥，實(shí)現(xiàn)離線清灰，保證清灰效果。過濾風(fēng)速選取1.05m/min，保證除塵器在阻力≤1000 Pa運(yùn)行，布袋規(guī)格：Φ165 ×8250，材質(zhì)以PTFE為基布，面層材質(zhì)采用50%PPS+50%PTFE。袋龍規(guī)格：Φ155×8200，表面采用有機(jī)硅噴涂烘烤工藝，提高防腐性能，袋籠籠口需采用法蘭式防護(hù)套結(jié)構(gòu)，避免高速噴吹氣流沖刷濾袋口，有效防止袋口損壞。在除塵器左右室入口各設(shè)置預(yù)涂灰裝置，在除塵器投運(yùn)前在濾袋表面噴涂一層干燥粉煤灰，防止系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的低溫油、濕煙氣粘污濾袋導(dǎo)致初始阻力增大或糊袋。在一電場左右室頂部設(shè)置了左右旁路煙道可以在系統(tǒng)煙氣出現(xiàn)異常時(shí)(如系統(tǒng)在燃油點(diǎn)火、超高溫、超低溫)保護(hù)濾袋，煙氣直接經(jīng)旁路到除塵器出口從而達(dá)到保護(hù)濾袋。左右旁路煙道裝置分別由2臺(tái)氣動(dòng)旁路提升閥進(jìn)行控制。

4.3 輸灰系統(tǒng)擴(kuò)容

輸灰系統(tǒng)仍采用正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)。原每臺(tái)電除塵器8個(gè)灰斗利舊，原有除塵器灰斗設(shè)氣化風(fēng)系統(tǒng)，配置氣化風(fēng)機(jī)、電加熱器及灰斗氣化板利舊。拆除一電場容積為0.7m3倉泵，拆除二電場容積為0.5m3倉泵，拆除三、四電場容積為0.158m3和0.08m3倉泵，拆除一電場DN140輸灰管道。擴(kuò)容改造為一電場倉泵更換為3m3，管道更換為DN150；二、三、四電場倉泵更換為1m3，二、三、四電場共用一根DN140輸灰管道由于磨損不嚴(yán)重利舊，只更換彎頭。

5 改造后效果

2014年委托包頭鋼鐵設(shè)計(jì)院對(duì)本廠#1-3鍋爐的電-袋復(fù)合除塵器進(jìn)行性能測試，3臺(tái)除塵器出口排放濃度≤25 mg/m3、運(yùn)行阻力≤1000 Pa，改造達(dá)到了預(yù)期效果。此文僅以#3電-袋復(fù)合除塵器測試結(jié)果為例介紹改造后除塵效果(見表3)， #1、2電-袋復(fù)合除塵器測試結(jié)果此文不再列表。

6 改造總結(jié)

(1)電袋除塵器中電除塵區(qū)起著極其重要的作用，它直接影響著后級(jí)布袋區(qū)的各項(xiàng)運(yùn)行性能及濾袋使用壽命，本改造工程為了提高一電場的除塵性能，在設(shè)計(jì)時(shí)采用將一電場的電源改造為高頻電源方式，來提高電除塵區(qū)的除塵效果。(2)設(shè)計(jì)電袋除塵器時(shí)一定要考慮除塵器的濾袋數(shù)量設(shè)計(jì)裕量，本項(xiàng)目在電場區(qū)故障退出運(yùn)行和其中任一個(gè)布袋區(qū)退出運(yùn)行時(shí)，除塵器出口排放濃度、運(yùn)行阻力仍能達(dá)標(biāo)，同時(shí)每個(gè)袋室都要設(shè)計(jì)差壓顯示儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)袋室的運(yùn)行狀況。(3)布袋除塵器區(qū)的阻力占整個(gè)除塵器阻力約70%，布袋慮速的選擇不宜過高，本項(xiàng)目除塵器選擇過濾風(fēng)速為1.05m/min，基本滿足了運(yùn)行需要。(4)本項(xiàng)目電除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器時(shí)運(yùn)行阻力增加了約700pa，因此選擇電袋除塵器改造方案時(shí)對(duì)引風(fēng)機(jī)出力要進(jìn)行校核，防止阻力增加，鍋爐達(dá)不到額定出力。(5)布袋材質(zhì)的選擇一定按照除塵器的煙氣溫度、高硫、高氧等最惡劣工況選擇，防止布袋損壞，造成煙氣排放濃度超標(biāo)，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。(6)濾袋安裝完之后一定要做瑩光粉滲透實(shí)驗(yàn)。以確保濾袋安裝的嚴(yán)密性，同時(shí)可檢測出花板上面凈氣室內(nèi)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密。(7)運(yùn)行中一定要嚴(yán)格的進(jìn)行預(yù)涂灰，保護(hù)濾袋。定期抽取幾條濾袋送到濾袋檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，提前判斷濾袋的老化程度。

7 結(jié)語

本次3臺(tái)鍋爐除塵器改造后，實(shí)現(xiàn)了熱電中心煙塵達(dá)標(biāo)排放的預(yù)期目標(biāo)，經(jīng)過一年的運(yùn)行時(shí)間檢驗(yàn)，煙塵長期達(dá)標(biāo)排放，為下游的脫硫系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了條件，減少了脫硫系統(tǒng)漿液的污染，提高了脫硫效率，此次改造最大限度的對(duì)原除塵器的殼體、設(shè)備基礎(chǔ)、平臺(tái)走梯、人孔以及輸灰系統(tǒng)管道等都進(jìn)行了利舊，節(jié)約了改造投資費(fèi)用。

[1]熱電中心鍋爐除塵器性能測試報(bào)告.

[2]熱電中心鍋爐煙氣治理項(xiàng)目可行性研究報(bào)告.

李雪飛(1981—),男,內(nèi)蒙古人,本科,畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院,助理工程師,研究方向:電廠生產(chǎn)運(yùn)行和設(shè)備檢修。