电袋复合除尘器在300MW机组CFB锅炉上的成功应用

2012-07-19陈奎续

绿色科技 2012年4期

陈奎续

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩364000）

1 引言

随着现代社会经济的高速发展，环境问题越来越成为大家关注的问题，环境污染不仅影响人类的生活，同时也影响整个地球的生态发展和平衡，所以烟气粉尘排放污染问题日益受到重视，排放控制要求也日趋严格。自2012年1月1日起，国家污染物排放标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223－2011）开始实施，规定火电厂烟尘排放浓度限值30mg/Nm3；重点地区烟尘排放浓度限值为20mg/Nm3，进一步提高了火电行业的环保准入门槛。而随煤炭消耗量的快速增长，资源已日益紧缺，许多电厂无法按设计的煤种供应燃煤已成为普遍事实，因此，新的排放标准使电厂除尘技术面临着烟气条件越来越不确定和排放要求越来越高的矛盾。所以，燃煤电厂必须采取高效、稳定的除尘技术来有效控制微量的烟尘排放。

FE型电袋复合除尘器是我国自主研发的新一代高效除尘设备，它将电除尘与布袋除尘机理的各项优点进行了有机结合，并产生一种新的荷电粉尘过滤特性的机理，通过电凝并有效地实现了对细微粉尘的捕集。它具有长期稳定保持低排放、阻力低、滤袋使用寿命长、运行维护简单等优点，目前已迅速得到广泛应用，成为解决低粉尘排放浓度问题的一项优良技术。

2 电袋复合除尘器

电袋复合除尘器有机结合了电除尘和布袋除尘技术各自的优点，利用前级1～2个电场的高效除尘性能收集烟气中的大量烟尘，未被收集的少量烟尘通过电场荷电后，进入后级布袋除尘区，由滤袋完成过滤而达到净化烟气目的，并且通过电场的收尘以及荷电作用，改善布袋除尘区的工作条件而提高设备的整体性能。

在各种袋式除尘中，滤袋因表层过滤沉积烟尘，随堆积厚度加大而透气性逐渐降低，由此产生的阻力占据整体阻力的70%～80%。在电袋复合除尘器中，由于电场发挥了高效除尘与荷电作用，滤袋堆积粉尘厚度相对速度降低；而荷电粉尘形成的“蓬松”堆积结构加大孔隙率提高透气性和剥落性，这两大因素降低了滤袋阻力。由于上述原因，引风机的能耗也相应降低，同时滤袋清灰周期得到延长而达到节能的目的，并且延长了滤袋寿命。

电袋复合除尘器能够适应煤种灰份与成分的变化，对煤种引起的烟灰成分、比电阻等变化不敏感，出口排放浓度可长期稳定在30mg/Nm3以下。在安徽平圩电厂1号、2号炉600MW机组、大唐许昌龙岗电厂2号炉35OMW机组、龙岩坑口300MW机组等众多已投运项目中，电袋复合除尘器实测排放均可超过设计指标达到10～30mg/Nm3。

电袋复合除尘器由于其优越的性能得到广泛的应用，目前国内外已有超过400台套的发电机组配套电袋复合除尘器，其中最大应用机组为新密2×1 000MW机组，600MW机组超过40台套。

3 FE型电袋复合除尘器在广东坪石电厂的应用

3.1 工程概况

广东坪石发电厂三期2×300MW 机组为扩建工程，配套亚临界自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣的循环流化床锅炉，是国产大型循环流化床锅炉示范基地的示范工程。

循环流化床锅炉燃烧的技术特点是通过物料循环系统使燃料在炉内多次循环反复燃烧，延长了燃料颗粒在炉内的停留时间，有效地提高燃料燃尽率而降低能耗。同时可向炉内加入石灰石达到脱硫效果。由于流化床锅炉的炉膛下部采用欠氧燃烧、二次风分段给入等方式，使燃烧份额的分配更趋合理，炉内温度场也更加均匀，大幅降低了氮氧化物的生产，其烟气特点如下。

（1）烟气中SOX含量低，粉尘比电阻高。烟气中的SO2能够提高烟气的电离能，吸附在粉尘表面上的SO3能够提高粉尘表面的导电性，循环流化床锅炉掺烧石灰石后，烟气中的SOX与CaO发生反应，生成CaSO4等物质，大大降低烟气中的SOX，从而提高烟气中粉尘的比电阻。

（2）烟气中含尘浓度高。由于CaO、Ca（OH）2和其它物料在炉内反复循环燃烧，再加上循环流化床对煤种的适应性广，燃烧煤矸石和劣质煤等低热值煤使得锅炉实际燃煤量增加，而热值与灰份成反比关系，这就意味着烟气的粉尘浓度增加。

（3）飞灰细颗粒增加，灰份粘性加大。由于燃料颗粒被循环燃烧，飞灰细微颗粒比例增加，粘性加大，若炉内加钙后，飞灰中含有一定比例的CaO、Ca（OH）2和CaSO4等，所以细度小，灰粘度大不利于除尘和清灰。

3.2 设计条件

煤质资料见表1。

表1 煤质资料

烟气参数见表2。

表2 烟气参数（BMCR工况）

3.3 设备选型

根据烟气性质以及性能指标要求，对电袋复合除尘器进行选型设计，每台机组配置两台FE型电袋复合除尘器，前级电除尘区采用4个电场，后级袋区采用两跨距结构，烟气量按锅炉BMCR工况加10%的裕量，烟气温度按锅炉BMCR工况加10℃。单台电袋复合除尘器的主要技术性能参数见表3。

表3 主要技术性能参数

3.4 技术及结构特点

3.4.1 电场采用小分区供电形式

每台除尘器采用8套高压整流变，电场分8个小分区的供电形式。小分区供电提高了前级电场运行可靠性与收尘效率。

3.4.2 前级电场荷电，收尘机理创新

通过前级电场荷电作用，粉尘带电进入布袋区的收尘机理。部分带电粉尘小颗粒凝并成较大颗粒，从而易被滤袋阻流。同性粉尘相互排斥在滤袋表面形成排列有序、结构疏松的粉尘层，使滤袋透气性更好，粉尘的清灰性能也更好。滤袋内外压差减小，除尘器阻力降低。带电粉尘气溶胶效应，布袋收尘区粉尘均匀分布，使滤袋粉尘负荷均匀，可以充分发挥单位过滤面积的过滤作用。前级电场把粗颗粒粉尘收集，进入袋区粉尘颗粒小而少，避免了大颗粒粉尘对滤袋冲刷与磨损，延长滤袋寿命。

3.4.3 采用长袋脉冲技术

前级电场极板高14m，为充分利用空间，滤袋区采用长度为8.1m的滤袋，从而节省了袋区空间，使整个除尘器的结构更加紧凑，气流分配更为合理。

3.4.4 清灰压力小，清灰频率低，能耗少

由于粉尘在滤袋表面形成排列有序、结构疏松的粉尘层，FE型电袋复合除尘器清灰压力取0.2～0.35MPa，比纯布袋除尘器低。而前级电场的高效收尘作用，使得袋区负荷大大降低，因此FE型电袋复合除尘器的清灰频率也很低，清灰周期通常在2～3h以上，甚至达到12h。这样大大减少了压缩空气的用量，降低了能耗，同时也减少了清灰对滤袋的损伤。

3.4.5 采用密闭型高净气室结构

FE电袋复合除尘器采用高净气室结构。滤袋的安装和更换工作可以在净气室内部完成，确保在恶劣气候条件下，也能顺利完成装袋工作，而且高大的净气室结构可以使净气室内的烟气流速降低，有利于袋区的气流分布，同时降低机械运行阻力。另外，由于净气室顶部不设置顶开盖，可以大大减少漏风点，也解决了顶开盖净气室容易漏水、密封条容易老化等问题。这对减轻除尘器（特别是大型机组除尘器）的检修和维护工作意义重大，因为一台300MW机组电袋复合除尘器或布袋除尘器若采用顶开盖净气室结构，顶部人孔门数量往往有几百个，查找和检修任何一个都是一项繁重的工作。

3.4.6 袋区采用小分室结构

FE电袋复合除尘器后级袋区采用小分室结构，每个分室设置提升阀，可实现系统“在线检修”、“离线清灰”等功能。

3.4.7 内置式旁路系统

FE电袋复合除尘器采用独特的内置旁路结构，即在电除尘区设置双层零泄漏旁路阀。在锅炉燃油点炉阶段或烟气工况异常时（超高超低温），自动打开旁路阀，烟气通过旁路阀由旁路烟道通至出口烟箱，不经过袋区，从而保护滤袋。同时由于旁路设在电除尘区，当烟气走旁路时，电除尘区仍可起到除尘作用，这样可以最大限度的减少对除尘器后部设备（引风机等）的影响。

3.4.8 设置预涂灰系统

预涂灰指在除尘器投运前给滤袋喷涂一层干燥粉煤灰，是防止系统启动时的低温油、湿烟气粘污滤袋导致初始阻力增大或糊袋的一种保护措施。

3.4.9 设置多项自动控制装置

FE型电袋复合除尘器设置了多项自动控制装置，通过在除尘器进、出口设置温度检测和差压检测，压缩空气管路上设置压力检测，对烟气超高、超低温进行自动判断和报警，自动打开旁路等系统保护装置，并具有离线分室清灰、压力压差检测报警、定时定压超越清灰等功能。

3.4.10 项目运行情况

该项目4号、5号机组分别于2009年11月22日、2010年4月22日通过“168h”试验，自投运以来设备运行稳定，阻力低、清灰周期长、除尘效果好。广东省环境监测中心分别于2010年9月25～28日、11月24～26日对该项目4号、5号机组污染物排放情况及配套的环保设施运行情况进行了现场监测，验收监测结果为：4号机组烟气总出口烟尘未检出，5号机组烟气总出口烟尘最大排放浓度为4.7mg/Nm3。投运至今已连续稳定运行两年半左右，出口排放始终保持在小于等于20mg/Nm3，并且未出现过滤袋破损情况。

国内曾有些人担心由于电袋复合除尘器的电场区会产生臭氧，当滤袋选用PPS滤袋时，臭氧会对滤料强度和寿命产生影响。我们曾会同福州大学对电场区产生臭氧的规律进行了系统研究，研究结果表明，在实验电除尘器和现场电袋复合除尘器内臭氧浓度都低于0.001mg/L，这种极低的臭氧浓度不会对PPS滤料产生影响。本项目投运两年半，滤袋仍然完好无损也证明这一点。