电改袋技术在 CFB锅炉除尘系统改造中的应用

2011-01-25邱峰,张娜,闫顺

四川环境 2011年2期

邱峰,张娜,闫顺

(兖矿国泰化工有限公司,山东滕州 277527)

1 概述

兖矿国泰化工有限公司两台 CFB锅炉设计的电除尘器存在设计、制造、安装的重大缺陷,运行周期只有 1个月,除尘效率就达不到 150mg/m3的设计要求,严重威胁着公司热能动力系统的安全稳定长周期运行。为了使除尘器运行周期延长,除尘效率提高,达到国家排烟含尘量150 mg/m3的环保要求,实现公司清洁生产的环保目标,除尘器经过2006～2007年两次系统大修改造,目前能勉强维持在 99.5%的除尘效率,排烟含尘量在 150～200 mg/m3之间,但运行周期只有 1～3个月,且处在不可控状态,随时都有部分电场出现跳车后开不起车的时候,污染物排放指标无法保障。因此,必须对电除尘进行重新设计,寻找除尘效率高的除尘器,达到运行周期延长,除尘效率提高,节能减排的目的。

2 电除尘和袋式除尘器的比较

除尘器是锅炉除尘系统中的关键设备,它的工况效果将直接影响到整个系统的成败。目前,电厂广泛应用的除尘器主要是电除尘器和布袋除尘器。对上述两种除尘器进行综合比较如表 1所示[1]。

随着国家环保要求的日益提高,电除尘器的除尘效率已不能满足国家环保要求,而布袋除尘器由于其除尘效率高、运行性能稳定,运行费用低,可在线检修等特点已广泛应用于电站锅炉除尘技术中[2]。因此,我们选定布袋除尘器作为本次改造的除尘器类型。

3 改造方案

3.1 袋式除尘器选型

本项目改造目的是在利用现有电除尘器的框架结构、基础、输灰系统及其下部现有设施的基础上,将现除尘效率较低的电除尘改造为除尘效率更高的袋式除尘器,满足国家环保要求。经过调查现场实际情况、测定分析烟气参数和综合比较多种技术方案,决定采用具有除尘效率高、阻力损失小、可离线清灰、离线检修功能的脉冲喷吹清灰布袋除尘器。并选用 PPS滤料作为本次改造布袋的材料,采用独特的 TH型特殊反应助剂保护滤袋。脉冲清灰系统选择固定行喷吹清灰,对每一行滤袋配置一套清灰装置,其包括脉冲阀、顶部汽包连接管和喷吹管。

表1 电除尘器与布袋除尘器性能比较Tab.1 Performance comparison between electric precipitator and fiber bag precipitator

3.2 除尘器本体部分改造

对现有静电除尘器进行改造,保留原来的基础、钢柱、钢梁、壳体和灰斗。将原三电场电除尘器改为布袋除尘器,即保留电除尘器一电场作为通道,将二、三电场电除尘器拆掉电除尘器内部及顶部的各种部件布置布袋除尘器,基本技术参数见表2。

表2 布袋除尘器基本技术参数Tab.2 Basic technical parameters of fiber bag precipitator

在大梁的顶部加立拄和侧墙形成净烟气室,净烟气室的末端是出气口,净气室前墙设有检修通道、检修门和运行中进行检查观望的视窗。对除尘器的顶盖重新设计加工,在顶盖上有清灰系统的绝大部分部件,如储气罐、脉冲阀、旋转风管、驱动电机等。进气喇叭口不变,气流分布装置进行重新设计以满足袋式除尘器气流分布的要求,设计采用的气流分布板结构,通过两层不同开孔率的气流分布板有效的组织气流。同一块气流分布板上的各处的开孔率也不尽相同,从而有效的分配气流,以确保烟气进气方式合理,保证除尘器烟气均匀,并使烟气均匀地流过布袋,以保证除尘效率,减轻滤袋磨损。顶部与电除尘器大梁焊接。旁路烟道安装在除尘器顶部,并在进出口加装挡板门。

除尘室的进口烟道不变,在每一个除尘室的进、出口烟道上增设挡板门,因此每一个除尘室如同一个独立的小除尘器一样,可以单独投入使用,以实现不停机检修和随锅炉负荷调整除尘器运行情况。

3.3 工艺系统设计与改造

3.3.1 输灰系统设计与改造

原电除尘器配套的输灰系统根据静电除尘器的运行情况一、二、三电场的除尘效率分别为 60%、30%、10%,分别配套 3个输灰仓泵,体积分别为1.5m3、1m3、0.5m3,三个输灰仓泵合用一根DN100的输灰管道,输送距离 110m,锅炉灰量为3.5t/h,设计出力为实际灰量的 150%,即 3.5× 150%=5.25t/h。

改为布袋除尘器后,每个电场的灰量平均分配,三个仓泵平均分配锅炉灰量 3.5/3=1.17t/h,而一、二、三电场仓泵灰重量分别为 0.9t、0.6t、0.3t,则每小时一电场需送 2泵,二电场需送 2泵,三电场需送 4泵,根据生产经验一、二、三电场仓泵每送一泵灰需要时间分别为 150s、135s、120s,一般仓泵进料时间为 300s,则需要的输送总时间为 150×2+135×2+120×3+300×3=1710s,即需要 28.5min,所以改造后原气力输灰系统的出力是足够的。

3.3.2 压缩空气系统设计与改造

由于本项目中选用固定行喷吹清灰方式,因此采用中压、中气量压缩空气脉冲清灰。对于 130t/h燃煤电站锅炉而言,此清灰方式要求清灰压力：0.25-0.4Mpa,正常清吹空气流量 1.5 m3/min,最大清吹空气流量 3m3/min。在原电除尘系统中设置有两台空气压缩机,其出口压力均为 0.7Mpa,供气量为 15m3/h,即 0.25 m3/min,两台压缩机供气量之和为 0.5 m3/min,远小于所需的 3m3/min的空气流量要求,因此需要新增空气压缩机。要求新增空压机最大流量达到 3m3/min,出口压力 0.7～0.8 Mpa,因此选择空压机型号为：GA132-7.5,其额定流量为 401L/s,出口压力 0.75 Mpa。

3.3.3 喷水降温系统设计

由于本项目使用的是 PPS材料的滤袋,其正常使用温度为 170℃以下,最高不得超过 190℃。当锅炉在非正常情况下出现除尘器进口温度超过滤袋的允许范围时,高温烟气 (＞190℃)会对布袋造成的严重伤害,降低滤袋使用寿命,严重时滤袋会立即失效。

紧急喷水减温系统只作为暂时应急措施,不作为保护滤袋寿命的常规手段,喷水会增加烟气的湿度,在脱硫效果不好时,会形成酸雾对布袋除尘器有腐蚀,因此也可不设定喷水减温系统,在锅炉事故状态下烟气走旁通烟道。锅炉排烟温度不正常大幅上升,此时锅炉处在事故状态下,锅炉需紧急停炉处理,布袋除尘器退出运行对滤袋不会产生影响。

3.3.4 引风机设计与改造

原电除尘的设计阻力为 300Pa,改造后布袋除尘器的设计阻力为 1500Pa,引风机增加的压头为1200Pa。目前锅炉使用的引风机,电机功率710K W,电压 6000V,最大电流 82.3A,风压5145Pa,流量 320760m3/h。与 3#锅炉进行类比, 3#锅炉负荷为 1#锅炉的两倍,采用两台功率 700 K W的引风机,除尘器为布袋除尘器。在单台引风机运行,布袋除尘器压差 1500 Pa时,3#锅炉负荷最高可到 160t/h。与 3#锅炉单台引风机运行情况相比,1#锅炉负荷低 30 t/h,引风机功率高 10 K W,改造后引风机能满足需要。

做引风机阻力试验,锅炉满负荷运行时,控制炉膛负压为 -100Pa,引风机液偶开度 31%,转速657r/min,电流 42A,电除尘入口压力 -1.7KPa,电除尘出口压力 -2.0KPa;维持炉膛负压为-100Pa,缓慢关闭引风机入口挡板,当挡板后压力达到 -3.2KPa,电除尘入口压力 -1.7KPa,引风机液偶开度 51%,转速 861r/min,电流 52A。通过试验证实,电除尘阻力和入口挡板阻力之和为1500Pa时,引风机电流未到额定电流,改造布袋除尘器后,引风机满足需要,不用对引风机进行改造。

3.4 电气及自动控制系统改造与设计

3.4.1 电气系统设计与改造

袋式除尘器属Ⅱ类负荷,按两路分开的独立电源考虑,采用 380/220V,三相五线制,两路电源互为备用,当一路电源失压后,另一路电源自动投入,电源切换时不影响袋式除尘器系统的正常工作。电气设备设有短路保护、过负载保护、接地故障保护、缺相保护等。配电装置采用专用的MCC柜对袋式除尘器动力及控制回路供电。

3.4.2 自动控制系统改造与设计

所有控制系统至少实现自动控制和手动控制两种方式。清灰控制有手动和自动两种方式,可相互转换。自动控制采用压差 (定阻)和定时两种控制方式,可相互转换。反吹电磁阀均采用进口,控制电源 24V DC。压差变送器采用罗斯蒙特 3051系列仪表,压差检测点分别设置在布袋除尘器的进出口总管处,当达到设定的压差值时,布袋除尘器各室按设定的顺序依次进行清灰。

可通过上位机显示和操作实时监测系统运行工况,脉冲控制及仓泵阀门控制均由 PLC程序执行,并具有时间可调的功能。风门控制通过 PLC自动控制,挡板阀执行机构采用气动活塞阀,行程开关选用 E+H电磁式,并带有状态灯。控制柜留有足够的输入和输出接口,并预留与 DCS系统的通讯接口。袋式除尘器设有料位计、压力、差压、温度检测,其中除尘料位计采用进口仪表。布袋除尘器中设置故障检测和报警装置,当设备发生故障时,立即发出故障信号,并送至尘控室内,在主控柜上显示并声光报警。

3.5 袋式除尘器的调试

2009年 7月将 1#炉电除尘器改造为布袋除尘器后,对袋式除尘器进行调试,主要对空压机系统、风门和喷吹系统以及联锁保护系统进行调试。调试结论如下：

(1)通过本试验、确定压缩空气管路无漏点,空压机和冷干机运行正常,参数合格。

(2)12个进出口风门和 2个旁通风门均能开到位和关到位,无延时报警。60个喷吹阀动作正常。

(3)布袋除尘器空试正常,所有联锁保护正常,布袋除尘器允许切除一个仓室运行,这样就可以实现在线检修或更换滤袋。

4 改造效果

2009年 7月 4日,1#炉布袋除尘器预喷涂处理,7月 8日布袋除尘器进行第二次预喷涂处理, 7月 9日 15时 48分 1#炉布袋除尘器投入运行,连续运行 168小时并完成运行考核,除尘器进口温度135℃,烟道压差 600Pa左右,烟气含尘浓度控制在 50mg/m3以下,运行各项指标合格,无任何报警。2009年 10月 9日进行 1#锅炉布袋除尘器运行效率试验,试验工况为锅炉满负荷稳定运行,试验的目的是检测布袋除尘器的除尘器效率、本体漏风率、本体压力降、烟尘排放浓度是否达到厂家保证值要求。试验结果见表 3。