電―袋復(fù)合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應(yīng)用

電―袋復(fù)合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應(yīng)用電―袋復(fù)合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應(yīng)用

1工程概況

某煤化工公司熱電中心〔下列簡稱熱電中心〕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)、直流式焚燒器切圓焚燒方式，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〔276m2〕，由于出口煙塵濃度，滿足不了GB13223-2022?火電廠大氣污染物排放規(guī)范》中煙塵濃度≤30mg/m3的要求，于2022年至2022年間對鍋爐煙氣治理工程進(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到達(dá)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)；2022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%，未到達(dá)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77.6mg/m3，更不滿足2022年即將實(shí)施的?火電廠大氣污染物排放規(guī)范》GB13223-2022國家環(huán)保中煙塵濃度≤30mg/m3的要求?！?〕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〔相對于新規(guī)范〕；原電除塵器設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)較低的環(huán)保規(guī)范設(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?！?〕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)。

綜上所述鍋爐焚燒煤質(zhì)變化較大是排放無法達(dá)標(biāo)的基本原因，電除塵器設(shè)計(jì)選型偏小〔相對于新規(guī)范〕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計(jì)劃選擇

3.1電除塵器改造主要根底設(shè)計(jì)參數(shù)〔見表1〕

表1電除塵器改造主要根底設(shè)計(jì)參數(shù)

序號(hào)工程數(shù)值單位備注

1煙氣量91.35104m3/h與原設(shè)計(jì)煙氣量相同。

2入口濃度35g/Nm3實(shí)際運(yùn)行中灰分可達(dá)30%，入口濃度可達(dá)35g/m3

3煙氣溫度≤160℃除塵器入口最高溫度142℃，考慮夏季環(huán)境溫度升高，最高煙氣溫度按照160℃考慮。

4排放濃度≤25mg/m3

5除塵器效率99.93%

6漏風(fēng)率2%

7阻力≤1000Pa

3.2電除塵器擴(kuò)容計(jì)劃

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)，除塵效率需要到達(dá)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達(dá)到30mg/m3難度很大〔見表2〕。

表2對84臺(tái)電除塵器排放濃度實(shí)測結(jié)果

出口排放濃度〔mg/m3〕數(shù)量〔臺(tái)爐〕占總數(shù)百分比

30下列00

30～601720.24%

60～1003238.10%

100～120910.71%

120～15044.76%

150以上2226.19%

注：西安熱工研究院有限公司2022年統(tǒng)計(jì)

3.3電除塵改造為旋轉(zhuǎn)極板電除塵器計(jì)劃

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，對微細(xì)粉塵PM2.5難以有效清除，要到達(dá)≤25mg/m3的排放規(guī)范是幾乎不可能的。

3.4電除塵器改為布袋除塵器和電袋復(fù)合除塵器計(jì)劃比擬

〔1〕除塵工藝比照：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)行阻力比照：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。

圖1電-袋復(fù)合除塵器和袋式除塵器運(yùn)行阻力比照

〔3〕經(jīng)濟(jì)性比照〔見圖2〕

圖2電袋除塵器與布袋除塵器經(jīng)濟(jì)性比照

注：數(shù)據(jù)來源?熱電中心鍋爐煙氣治理工程可行性研究報(bào)告》。

通過以上幾個(gè)計(jì)劃比照得出如下結(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)合除塵器改造計(jì)劃的設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行本錢要低于布袋除塵器改造計(jì)劃。因此熱電中心電除塵改造優(yōu)選電-袋復(fù)合除塵器改造計(jì)劃。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；原一電場左右室保存，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，為避免二次揚(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?！?〕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撤除，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

撤除二～四電場內(nèi)部陰、陽極系統(tǒng)及上下壓設(shè)備，其原殼體保存，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、翻開人孔門在嚴(yán)格平安防護(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≤1000Pa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，外表采用有機(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)，防止高速噴吹氣流沖刷濾袋口，有效避免袋口損壞。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)前在濾袋外表噴涂一層枯燥粉煤灰，避免系統(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〕愛護(hù)濾袋，煙氣直接經(jīng)旁路到除塵器出口從而到達(dá)愛護(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。撤除一電場容積為0.7m3倉泵，撤除二電場容積為0.5m3倉泵，撤除三、四電場容積為0.158m3和0.08m3倉泵，撤除一電場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

2022年委托包頭鋼鐵設(shè)計(jì)院對本廠#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≤25mg/m3、運(yùn)行阻力≤1000Pa，改造到達(dá)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。

表3#3鍋爐電-袋復(fù)合除塵器測試結(jié)果表

序號(hào)時(shí)間電袋除塵器左室出口電袋除塵器右室出口

排放濃度〔mg/m3〕除塵器效率%漏風(fēng)率%阻力〔kPa〕排放濃度〔mg/m3〕除塵器效率%漏風(fēng)率%阻力〔kPa〕

12022-9-313.7499.950.860.830112.599.970.790.6530

22022-9-412.1099.950.830.775611.9499.950.600.6852

32022-9-511.7399.950.820.937112.0299.950.730.8817

注：數(shù)據(jù)來源于包頭鋼鐵設(shè)計(jì)院熱電中心#3電-袋除塵器性能測試報(bào)告

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，本改造項(xiàng)目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?！?〕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，本工程在電場區(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，本工程除塵器選擇過濾風(fēng)速為1.05m/min，根本滿足了運(yùn)行需要?！?〕本工程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計(jì)劃時(shí)對引風(fēng)機(jī)出力要進(jìn)行校核，避免阻力增加，鍋爐達(dá)不到額定出力?！?〕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，避免布袋損壞，造成煙氣排放濃度超標(biāo)，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行?！?〕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