阳煤三电4＃炉除尘设计研究

庞继红

(山西省阳泉市环境监测站 山西阳泉 045000)

PM 2.5（空气动力学当量直径≤2.5 μm的颗粒物）是目前社会普遍关注和亟待解决的问题。可吸入颗粒物PM 10（空气动力学当量直径≤10 μm的颗粒物）是阳泉市大气污染的首要污染物。目前，燃煤锅炉在电力、供暖行业中占绝大多数。2011年底，阳泉市燃煤发电装机容量已达到约150万k W，用煤300多万吨t左右，烟尘排放量在7万t左右，其中，约有6000 t PM 10的超微细粉尘可长期在空气中漂浮，特别是以气溶胶形式存在于大气中的PM 2.5，严重影响环境空气质量，同时也严重威胁着人类健康。依据最新《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）规定，自2012年起其烟尘最高允许排放质量浓度为30 mg/m3。重点地区标准还将进一步严于国家标准，要求燃煤电厂烟尘排放浓度小于20 mg/m3，严格的烟尘排放标准对火电厂除尘器提出了更高的要求，目前火电厂除尘器主要是静电除尘器和布袋除尘器布袋除尘，如何选择除尘器决定了火电厂出口烟尘浓度能否稳定满足达标排放的要求。

随着国家环保要求的提高，作为火电厂对除尘器除尘效率的要求也越来越高，原先单一的静电除尘器已经不能满足达标排放的要求。首先，静电除尘器的除尘效率无法满足要求。静电除尘器最初运行时，除尘效率尚能达到99%左右，但由于电厂燃煤品种不同，静电除尘器自身结构及其运行方式的局限，随着静电除尘器运行时间变长，静电除尘器内部开始改变，积灰也越来越严重，电场开始变化，除尘效率很难满足要求。其次，静电除尘器的运行费用高。电除尘自身耗电也很大。静电除尘器运行一段时间后，为使其能稳定运行，静电除尘器需要经常进行维护检修。检修需投入的不只是人力，消耗的维护经费也是一笔不小的支出。第三，静电除尘虽然效率高，空气动力学性能先进。然而，由于静电除尘技术对煤质特性要求严格，当燃煤中的飞灰比电阻和三氧化二铝以及硅和铝的氧化物含量大于一定数值时，燃煤电厂烟尘具有粒径小、颗粒质量小、不易荷电等特性，容易产生反电晕和二次扬尘的现象，这些都影响了除尘器的稳定运行，不但增加了风机的运行负荷，而且也达不到运行要求，影响锅炉运行安全。即使通过改进振打系统及对进口烟气进行调制等方法，采取增加电场，加宽电场，改变极距、极线以及供电方式，效果均并不理想。单独依靠静电除尘器来实现烟尘的稳定排放，实现起来难度太大。

布袋除尘器在上世纪80年代开始在部分火电厂采用，但是，当时滤布所使用对材料受限于工艺水平的落后，导致布袋易损易破，除尘效率低，且频繁更换布袋，成本也大幅增加，布袋除尘器没能得到更广泛的应用。而静电除尘技术在火电厂中的应用已经有相当长的时间，很多火力发电厂在除尘技术的选择上仍以静电除尘技术为主。早期，静电除尘技术基本能够满足当时的环保要求，火电厂大多数采用了静电技术。发达国家火电厂应用布袋除尘技术较早，他们的一些火电厂采用了布袋除尘技术，除尘效率高达99．9%以上。近年来，布袋除尘技术中的关键瓶颈，滤布材料技术有了快速发展，布袋的强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨等方面都有了全面的提高，布袋除尘技术得到了广泛应用。

1 布袋除尘技术和静电除尘技术比较

1.1 布袋除尘技术

结构设计简单、需要设备少，技术要求门槛低，无须专人操作。能捕集比电阻高的粉尘。运行稳定，负荷适应性好，容易管理运行，尤其适合捕集细微干燥的粉尘，便于对收集的粉尘进行回收利用。能够实现离线检修。占地面积小。能很好地实现自动化，系统各个重要环节均设置自检报警功能，对工人的要求较低工人的劳动强度大大降低。除尘效率高，投入少。主要缺点是：处理高温烟气和相对湿度大的烟尘，需要采取保温措施；净化有腐蚀性气体时，需要选用适宜的耐腐蚀特殊滤料；布袋除尘技术用于净化粘性相对较大的烟尘时，对布袋有较高的要求；布袋除尘器在净化时有爆炸危险，处理带有火花的含尘气体需要有防爆措施。

1.2 静电除尘技术

低阻，压力损失小。最初除尘效果好，能捕集细微粉尘，处理烟气量大，能用于高温、高压、高湿的除尘，能持续运行，自动化程度高。主要缺点是：投资高，需配套高压变电和整流设备，设备庞大，耗材量大。安装管理要求较高。除尘效率会受粉尘比电阻影响，除尘效率不稳定．一般需设置预处理装置．不具备离线检修功能。

针对静电除尘器和布袋除尘器的比较，结合当前烟尘排放现状，我们在阳泉煤业集团第三电厂（阳煤三电）其4＃炉做了静电、布袋二级除尘的应用研究。

2 阳煤三电厂4＃锅炉概况及静静电除尘器设计前运行参数

2.1 锅炉概况

阳煤三电厂4＃炉为高压炉。锅炉额定蒸发量为270 t／h。烟气净化设备采用1台单室单电场。

2.2 静电除尘器设计参数及实际性能参数

静电除尘器型号为XWD 165，每炉1台，1个电场，通道数30个.通流面积165 m2，设计处理烟气量为330000 Nm3／h—350000 Nm3／h，比集尘面积为23.109 m2／S，除尘效率>85．0，设计入口烟尘浓度为41.6 g／m3。静电除尘器实际性能参数为：除尘效率小于80.0，烟尘排放浓度为200 mg／m3。

2.3 烟气量设计值

实际运行的烟气量为300000 m3

2.4 粉尘比电阻较以前增大

该电厂煤的含硫量一般都低于1.14%，属含硫较低煤种，煤的粉尘比电阻较高．当粉尘比电阻超过临界值，静电除尘器的性能就随着粉尘比电阻的增高而很快下降。

2.5 静电除尘器系统缺陷

单独应用静静电除尘器，除尘效率低，无法满足标准要求。经过长时间的运行后，静电除尘器两极振打系统振打能力严重下降，电极表面大量积灰。

3 设计方案

(1)为了满足火电厂大气污染物排放标准的要求，出口烟尘排放浓度要小于30 mg/m3，单一静电除尘器的除尘效率无法满足要求。而单独使用布袋除尘器，入口浓度大，将导致布袋除尘器的滤袋损坏，滤布的使用寿命会降低，无法保证设备的长期稳定运行，根据以上情况，采用静电—布袋两级除尘可以满足要求，因此决定应用“高压静电—低压脉冲布袋除尘器”。(2)除尘器由2个独立单元组成，即布袋除尘器单元和静电除尘器单元。静电除尘器将较大的颗粒去除，减少了滤布的磨损，同时减轻布袋除尘器的负荷，延长布袋除尘器的清灰周期，从而滤布的使用寿命延长。

3.1 布袋除尘参数

主要设计参数:处理风量：330000 Nm3／h—350000 Nm3／h；入口粉尘质量浓度：200 g/m3；烟气温度：80℃；过滤面积：9550 m2；过滤风速：0.5-1.2 m/min；除尘器组合台数：3单台；滤袋数：2460条；出口粉尘排放质量浓度：＜50 mg/m3。

3.2 除尘效果

除尘前烟尘浓度：3328.6 mg/m3；除尘后烟尘浓度：23.3 mg/m3。除尘效率可以稳定达到99.3%以上。

4 结论

“静电—布袋两级除尘器”设计有效提高了除尘效率。除尘器出口烟尘排放浓度仅为23.3 mg/m3，达到国家排放标准规定的要求。降低了烟尘排放量，大大降低发电成本。通过对阳煤三电4#炉二级除尘的应用研究表明，静电除尘器和布袋除尘器的联合应用降低了除尘成本，提高了除尘效率，为火电厂除尘技术的发展提供了重要参考，是一次有益的探索。

[1]顾兴俊,华伟.布袋除尘技术在静电除尘器改造中的应运[J].江苏电机工程，25(5)：76.

[2]GB 13223—2011．火电厂大气污染物排放标准.

[3]单志栩.新型除尘技术在电站除尘器上的应用[J].科技创新导报，2010(8)：73.