300MW机组电袋复合除尘器的应用探讨

聂孝峰,方建文,李强,刘源,张超

(1.西安热工研究院有限公司,陕西西安 710032;2.宁夏大坝发电有限责任公司,宁夏青铜峡 751607)

300MW机组电袋复合除尘器的应用探讨

聂孝峰1,方建文2,李强1,刘源1,张超1

(1.西安热工研究院有限公司,陕西西安 710032;2.宁夏大坝发电有限责任公司,宁夏青铜峡 751607)

通过技术、经济比较,确定了宁夏大坝发电有限责任公司 3号机组电除尘器改造为电袋复合除尘器的方案。改造后电袋除尘器各项指标均达到设计要求,保证 300MW发电机组满负荷运行。

电除尘器;改造方案;技术经济比较;电袋复合除尘器

0 引言

宁夏大坝发电有限责任公司 3号机组装机容量300MW,1997年底建成投产,配套除尘器为 2台双室三电场电除尘器。电除尘器运行多年,除尘效率较差。经检测,主要存在以下问题:燃煤煤质变化导致电除尘器腐蚀、磨损严重,除尘效率降低;极距保持性不好,致使运行电压低、电流小、电晕功率低;本体漏风严重,除尘器出口烟尘排放浓度严重超标;脱硫塔内除雾器因积灰严重而堵塞,SO2脱除效率降低,威胁脱硫系统安全、高效运行。因此,厂方决定对 3号机组电除尘器进行改造。

1 改造前系统诊断试验

电除尘器改造是一个系统工程,在改造前必须对锅炉烟气参数进行检测,对电除尘器、引风机等设备性能进行试验,依据系统的试验结果确定最佳改造方案[1]。

1.1 试验结果

机组负荷在 300MW时,电除尘器改造前的烟气参数(本文烟气量均为标准状态值)、电除尘器性能、引风机等系统诊断试验结果如表 1所示。

表1 改造前系统诊断试验结果

1.2 试验结果分析

(1)电除尘器的除尘效率仅为 98.05%,出口粉尘排放浓度高达 705mg/m3,如果要满足排放浓度小于(150mg/m3)要求,则仅依靠增加电除尘器的收尘面积来提高除尘效率难度较大。

(2)电除尘器入口粉尘浓度达到 36.52 g/m3,粉尘浓度较高,如果采用袋式除尘器,则会使运行阻力增加,清灰周期短,滤袋寿命缩短,设备运行维护费用高。

(3)电除尘器入口烟气温度为 150℃左右,相对较高,如果改造为袋式除尘器使用 PPS滤料,仍可以满足长期使用的要求。

(4)电除尘器入口在机组负荷为 300MW时,实测引风机开度较小,有较大裕量。在引风机在 90%开度左右时,能满足锅炉最大出力要求,风机轴功率为 1930.2 kW,电机额定功率为 2500 kW,电机裕量充足。如果改造为袋式除尘器,系统阻力为 1200 Pa左右,3号机组现有引风机不需要改造,完全可以满足要求。

2 电除尘器改造方案

2.1 技术比较

(1)对于高比电阻、高 Al2O3含量的粉尘,电除尘器的除尘效率不稳定。要达到小于 150mg/m3的排放标准,需将电除尘器加高、加长,而增加串联电场个数受到场地限制无法实施。

(2)电袋复合除尘器和袋式除尘器均能有效去除这种高比电阻、高Al2O3含量粉尘,且能保证出口粉尘排放浓度长期、稳定小于 50mg/m3。

(3)电袋复合除尘器更适合电除尘器改造,减小滤袋单元粉尘负荷,降低运行阻力,使清灰周期增长,延长滤袋使用寿命[2-3]。

2.2 经济比较

300MW机组电袋复合除尘器与袋式除尘器的经济对比详见表 2。

表2 电袋复合除尘器与袋式除尘器经济比较 万元

从表 2可知,电袋复合除尘器比袋式除尘器设备投资费用可节省 41万元,年运行维护费用节省64.07万元。因此,综合技术、经济比较结果,在满足排放标准要求的条件下,采用电袋复合除尘器不仅投资费用较低,而且可以降低运行维护费用[4]。

3 电袋复合除尘器改造方案

3.1 电袋复合除尘器改造方案

电袋复合除尘器改造中,保留原电除尘器的第一电场并对其进行维修,提高运行的安全、可靠性。拆除原电除尘器第二、三电场全部阳极板、阴极线和振打装置,利用原电除尘器的壳体把每台除尘器从其中间利用隔板分成 2个室;拆除原电除尘器的出口烟箱,利用此空间将除尘器的壳体加长 3m。在原电除尘器立柱的顶部水平布置花板,安装滤袋、笼骨和行脉冲喷吹清灰系统。每台除尘器滤袋单元设置 12个区,实现在线检修和离线清灰。除尘器的顶部设旁路烟道,当烟气超温或发生四管泄漏时烟气通过旁路,保护滤袋。

3.2 主要设计参数

电袋复合除尘器的主要设计参数见表 3。

3.3 电袋复合除尘器关键技术

3.3.1 气流分布

通过模型试验和计算机数值模拟计算,对气流均布方案进行优化。在电除尘区进口和电袋中间结合部位设置开孔率不同的均流板,并在各滤袋单元的下部设置导流板[5-6]。通过采取气流均布措施,使电袋复合除尘器内形成一个均匀分布的流场,既保证电除尘区的效率不降低,又使滤袋迎风面气流形成上小下大的气流流场分布趋势,使大部分气流从袋底自下而上进入滤袋,袋底区域流场均匀平缓,避免了因上升气流流速过高造成清灰下来的粉尘二次附着,降低设备阻力。

3.3.2 低压脉冲清灰技术

脉冲清灰系统采用低压固定行喷吹技术,开发了高效引流喷嘴。引流喷嘴具有喷吹气源压力低的优点,避免了高压气流直接喷吹对滤袋造成损害,延长了滤袋使用寿命。喷吹清灰过程中阻力损失小,滤袋底部压力高,清灰效果好。常规喷嘴布置为等截面积喷嘴,沿喷吹管长度气流压力偏差超过40%,流量偏差达到 500%。设计时沿喷吹管长度方向的 18个引流喷嘴均采用变截面布置,最大限度地减小偏差现象,使压力偏差减小到 5%～8%,增强整体清灰效果[7-8]。

3.3.3 滤料技术

滤袋是袋式除尘器的核心部件,滤袋质量不仅直接影响除尘效率和阻力损失,而且还关系到袋式除尘器的投资费用和运行费用。

宁夏大坝发电厂 3号机组电除尘器改造工程,袋式除尘器入口烟气温度小于160℃,选用100%进口聚苯硫醚纤维,滤料克重不低于 550 g/m2。PPS滤料经热定型、特氟龙浸渍、防水、防油和表面压光处理,减少了粉尘在滤袋表面形成粉层后板结的可能,保证过滤和清灰性能。

4 电袋复合除尘器运行效果

4.1 电袋复合除尘器性能试验

机组负荷在 310MW时,采用德国 SI CK公司生产的全自动粉尘浓度测试仪,用网格法逐点等速取样。电袋复合除尘器整机性能试验结果见表 4。

表4 电袋复合除尘器性能试验结果

4.2 电袋复合除尘器阻力特性

在除尘器入口烟尘浓度为 35 g/m3,过滤风速为1.19m/min时,电袋复合除尘器最大阻力设定为900 Pa,清灰周期达到 240min左右;最大阻力设定为 650 Pa左右,清灰周期达到 100min左右。

5 结语

(1)燃煤电厂现有电除尘器改造项目,改造前必须进行系统诊断试验,依据试验结果确定最佳技术方案,以保证机组负荷要求。

(2)电袋复合除尘技术在燃煤电厂现役除尘器改造中得到广泛应用,同时也适用于新建机组,可以满足烟尘排放浓度小于 50 g/m3,甚至小于 30 g/m3的环保要求。

(3)电袋复合除尘器的核心技术是气流分布,在设计前应进行模型试验和数值模拟,保证设备低阻力、长时间的稳定、高效运行。

(4)滤袋区过滤风速是一个技术经济参数。针对含尘浓度高、比电阻高的烟尘特性,过滤风速不宜大于 1.2m/min,以保证设备本体阻力损失小于900 Pa,清灰周期达到 240min左右;也可改变清灰周期,将设备运行阻力控制在 600 Pa左右。过滤风速和清灰周期是影响滤袋使用寿命的关键因素。

[1]祁君田,党小庆,张滨渭.现代烟气除尘技术[M].北京:化学工业出版社,2008.

[2]蔡铭,刘练波,陈俊峰.燃煤电厂静电除尘器改造方案[J].中国电力,2005,38(7):74-77.

[3]肖宝恒.燃煤电厂电除尘器增效改造的途径[J].电力环境保护, 2007,23(6):13-15.

[4]胡满银,张瑞英,杨勇.电—袋除尘器经济技术性分析[J].电力科学与工程,2008,24(1):58-60.

[5]党小庆,高蕊芳,马广大,等.直通式袋式除尘器气流分布数值分析[J].环境工程,2007,25(4):38-40.

[6]刘练波,许世森.静电布袋复合除尘器的试验研究[J].动力工程,2007,27(1):103-106.

[7]祁君田,聂孝峰,张超,等.循环流化床电—袋组合除尘技术应用研究[J].热力发电,2007,(12):49-52.

[8]方辉.1000MW机组电除尘器的设计及技术改进[J].电力环境保护,25(5):38-40.

Application of electrostatic bag precipitator in 300MW units in ther mal power plant

Based on the technical and econom ical comparison of several reform ation program s,the electrostatic bag p recipitator reformation program had been identified fo r the ESP of the No.3 units in Daba Ther m al Power Plant.The perform ance parameters of the modified equ ipment had reached the design value and ensured the full capacity operation of 300MW units in ther m alpower plants.

electrostatic precipitator;refor m ation program;technical and econom ical comparison;electrostatic bag p recipitator

X701.2

B

1674-8069(2010)02-037-03

科技部科研院所技术开发研究专项课题(TD-07-SST01)

2009-11-28;

2010-03-04

聂孝峰(1960-),男,陕西咸阳人,研究员,从事燃煤电厂烟尘污染控制技术研究与工程应用。E-mail niexiaofeng@tpri. com.cn