渠东发电厂1 112.7 t/h亚临界锅炉除尘器设计选型

支平，任振伟，陈为钢

(1.中国华电工程集团有限公司，北京10035；2.华电渠东发电有限公司，河南新乡453700；3.华能日照电厂，山东日照276826)

0 引言

华电渠东发电有限公司工程规划容量为2×330 MW+2×660 MW燃煤发电供热机组，一期工程建设规模为2×330 MW亚临界燃煤发电供热机组，留有二期扩建2×660 MW供热机组的余地。本工程锅炉为上海锅炉厂制造的1 112.7 t/h亚临界、中间再热控制循环煤粉炉，锅炉运行方式为带基本负荷，且调峰能力不低于额定容量的55%。本工程BMCR工况下除尘器入口烟气含尘量为25 930/29 833 mg/Nm3(设计煤种/校核煤种)，每台锅炉烟气量为248.39/255.48 m3/s(设计煤种/校核煤种)，排烟温度为132℃。根据环保要求，本工程除尘器除尘效率要求≥99.76%。发电设备年利用小时数为5 500 h。

1 除尘器型式

电除尘器和布袋除尘器是目前应用于分离工业废气中的颗粒粉尘和细微粉尘的两种主要设备，它们都成功地应用于电力、建材、矿山、化工和冶金工业等行业，电袋复合式除尘器是一种结合了电除尘器和布袋除尘器优点的新兴的除尘技术。

1.1 电除尘器特点

静电除尘器是利用强电场电晕放电使气体电离、粉尘荷电，在电场力作用下使粉尘从气体中分离出来。其特点是:

1)除尘器本体压损小(<300 Pa)。

2)整体为钢结构，耐温高，可在350℃以下运行。

3)除尘效率与收尘面积呈指数关系，前后相同规格电场之间效率差距巨大。

4)除尘效率不稳定且对粉尘比电阻值有适用要求，容易受到其它烟气工况条件影响而发生变化。

1.2 布袋除尘器特点

布袋除尘器也称过滤式除尘器，是过滤式除尘器的一种，它是利用纤维编织物制作的袋状过滤元件来捕集含尘气体中的固体颗粒物。主要分为机械振动型袋式除尘器、大气反吹型袋式除尘器和脉冲喷吹型袋式除尘器三种，它的特点:

1)除尘效率高，出口排放稳定，一般≤50 mg/Nm3。

2)除尘性能对粉尘的特性不敏感，不受粉尘比电阻的影响。

3)运行阻力大，进口烟尘浓度越大阻力越高，一般达1 500～2 000 Pa，增加风机运行功率。

4)滤袋多为化学纤维材质，寿命有限，耐温较低，使用温度在260℃以下。

滤袋使用寿命受清灰周期、烟气粉尘浓度影响，粉尘浓度越高，清灰时间越短，寿命将缩短。

1.3 电袋复合式除尘器特点

电袋复合式除尘器结合了电除与布袋除尘器的特点，烟气先通过前级电除尘区，烟气中的大部分烟尘通过电除尘方式被收集下来，未被捕集的已荷电粉尘，再均匀进入后级布袋除尘区达到净化。电袋复合式除尘器的特点是:

1)除尘效率长期高效稳定。

2)运行阻力低。荷电粉尘从电除尘区进入滤袋区后，大部分带负电荷的粉尘在趋近和到达滤袋表面时，由于荷电粉尘带相同电荷，同性电荷的粉尘相互排斥，从而在滤袋表面形成规则有序、结构疏松的粉尘层。此外，有一部分异性荷电粉尘会发生电凝并作用，在吸附到滤袋表面形成粉尘层前，已由小颗粒凝并成较大的颗粒，从而更容易被滤袋所阻留,因此电袋复合式除尘器运行阻力比布袋除尘器低。

3)节能显著。

4)延长滤袋使用寿命。

5)运行、维护费用低。

2 技术可行性

由于布袋除尘器在初投资方面与静电除尘器相比劣势较大，电袋复合式除尘器由于采用了比较大的气布比，价格也比布袋除尘器略低，因此本文仅对静电除尘器(双室五电场)与电袋复合式除尘器进行技术经济比较。

静电除尘器广泛应用与电力行业，本工程环保要求除尘效率为99.76%,双室五电场除尘器能满足要求，在技术上是可行的；电袋复合式除尘器在300 MW机组国内已经有运行业绩，现在已经有较多的改造项目使用了电袋复合式除尘器，除尘效率能够满足本工程要求，因此两种除尘器型式在技术上都是可行的。

3 经济性比较

3.1 除尘设备一次投资费用比较分析

本项目采用双室五电场电除尘器，单台炉设备投资约为2 550万元/每台炉，而电袋复合式除尘器比电除尘器初投资约高150万元/每台炉。

3.2 除尘相关设备配套费用比较分析

采用电袋除尘器比电除尘器可节省以下设备和费用(单台炉):减少原电除尘器后级电场的电缆和桥架，可节省费用约50万元；减少除尘变的负荷容量，节省费用约30万元；减少电除尘器电场的配电柜，节省费用约40万元；控制柜、配电柜、以及除尘器负载减少引起的土建工作量减少，可节省费用20万元。以上4项合计减少140万元。

采用电袋除尘器需增加以下设备和费用(单台炉):电袋除尘器清灰系统气源最大压缩空气量为13 Nm3/min，需增加一套空压机系统，约20万元；单台炉引风机增压后容量加大增加费用80万元。以上2项合计100万元。

3.3 电除尘器与电袋除尘器实际总投资比较分析

根据除尘设备和相关配套费用比较，电袋复合式除尘器的总投资较高，单台炉合计可以比电除尘器高110万元。

3.4 节能费用比较(单台炉)

除尘器主要电功率比较(不含灰斗电加热)见表1。

表1 除尘器主要电功率比较

节能电费:年利用小时数为5500h，电费按0.2元/kW·h计算时，电袋复合式除尘器年节约费用达54万元。

3.5 年运行维护费用比较

电袋除尘器:滤布使用寿命按4年计，平均每年约60万元；笼骨更换费用，按10年计，每年约20万元；脉冲喷吹阀阀芯更换费用，按5年计，每年约5万；电除尘器部分维护费用，每年按10万元；极板、极线以十年更换一次计，则每年需10万元。

电除尘器:每年常规维修费用20万元；极板、极线以10年更换1次计，则每年需80万元。

电袋除尘器和电除尘器年运行维护费用比较见表2。

表2 两种除尘器年运行维护费用比较

3.6 经济性综合比较

电袋复合式除尘器在设备综合投资上比电除尘器高110万元。

电袋复合式除尘器的运行维护、检修年费用比电除尘器低48.7万元。

上述费用比较将随滤袋要求而变化。

4 初步选型

1)从技术分析可以看出，电除尘具有技术成熟，稳定可靠，运行业绩多，压降损失小，满足锅炉各种运行工况的需要等优点。缺点是在相同的除尘效率下，占地面积大，除尘效率及排放浓度受煤种、烟气工况、飞灰特性等影响较大，排放浓度不易控制。

2)电袋复合型除尘器的除尘效率不受煤种、烟气工况、飞灰特性影响，排放浓度可以长期高效、稳定在50 mg/Nm3(甚至10 mg/Nm3)以下。缺点是运行阻力大，增加引风机电耗，对锅炉异常工况的适应能力差(如启停、爆管等)，对烟气的温度及湿度等要求较严格，滤袋的使用寿命短。

3)电袋复合除尘器的及运行、维护费用较电除尘低。

4)电袋除尘器出口排放长期稳定在50 mg/Nm3以下，排放更可靠，符合国家“十一五”发展计划中的“节能减排”环保政策。

5)电袋除尘器的滤料易受氧化腐蚀。当烟气的含氧量控制在10%以下、NO2控制在15 mg/m3以下时其寿命是可以保证的，当含氧量超过10%时，寿命显著降低，必须采用综合措施加以防范。

另电袋除尘器还需对烟气异常高温、低温、“四管”爆破、滤袋免受油雾危害等因素采取必要的措施，以保证设备的安全运行。

虽然电袋复合式除尘器的运行维护、检修年费用比电除尘器低，但该设备的运行时间还不长，对滤料的氧化腐蚀问题还没有完全解决，本工程从稳定可靠、满足锅炉各种运行工况要求的角度出发，建议选用电除尘。

5 结论

双室五电场静电除尘器在我国电厂中已经得到了广泛的应用，电袋复合式除尘器的应用尚处于起步阶段。滤袋要求的不同对电袋复合式除尘器的初投资及运行维护费用影响较大，综合考虑上述因素，本工程在第一方案中采用双室五电场静电除尘器，在第二方案中采用电袋复合式除尘器，第一方案作为本工程的推荐设计方案。