电袋除尘器在300 MW循环流化床锅炉应用研究

刘宝华，王福才，隋 永

(辽宁调兵山煤矸石发电有限公司，辽宁 调兵山 112700)

2009年12月19日，辽宁调兵山电厂1号机组顺利通过168 h试运行，电袋除尘器前后烟气阻力为500～600 Pa，排放浓度仅为8 mg/Nm3，远低于国标 (50mg/Nm3)规定。调兵山电厂2×300 MW机组新建工程是国产电袋复合式除尘器首次在大容量循环流化床锅炉配置应用，现就调兵山电厂电袋复合式除尘器选型、技术参数、结构、工作原理以及在投产调试等方面进行分析，以期复合式除尘器能够满足越来越严格的环保要求，更好地在大型循环流化床锅炉上推广应用。

1 循环流化床锅炉除尘器设计选型

能源与环境是当今社会发展的两大主题，中国是目前世界上经济发展最快的国家之一，其能源结构以煤为主，其中低质、高硫和低挥发分煤种占有很大比例，循环流化床燃烧是近年来在国际上发展起来的新一代燃用劣质煤高效低污染清洁燃烧技术。现在中国已是世界上循环流化床锅炉台数最多、容量最大和发展速度最快的国家，正向大型化方向迅速发展。全球面临气候变化的严峻挑战，环保形势日益严重，大容量电站循环流化床锅炉的烟气排放也受到了严格控制:《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)对火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度必须执行30 mg/Nm3的限值，使得传统配套的单一静电或布袋除尘器已不能适应循环流化床锅炉要求。辽宁调兵山电厂新建工程是一项利用城市中水、汽轮机排汽直接空气冷却、高效循环流化床环保技术的绿色工程，其锅炉烟气除尘器可分为静电、袋式和电袋复合式除尘器。

1.1 静电除尘器

当前，国内燃煤锅炉配套的除尘设备以静电除尘器为主，占总容量的95%以上。电除尘器最大的优点是设备阻力小、处理烟气量大、使用温度范围广和运行维护费用低;缺点是其除尘效率受锅炉工况、负荷变化和燃用煤质影响严重。特别对于燃用低硫、高灰分劣质煤的循环流化床锅炉，静电除尘器的除尘效率会明显下降。

1.2 袋式除尘器

布袋除尘器是一种高效、稳定的物理除尘器，优点是排出颗粒物浓度低，一般低于50 mg/m3，甚至可达10 mg/m3;排放浓度不受煤质、锅炉负荷、烟气量、比电阻浓度和粒度等因素影响。缺点是由于烟气成分 (含氧量、SOx、NOx、水分等)复杂，对烟气露点、温度有较高要求;在锅炉异常工况 (如点火启动和停炉)时，投油烟气中的油类杂质较多的时候，直接影响布袋滤料的寿命;压力损失大，若清灰系统失灵，系统阻力会急剧升高，影响锅炉运行。

1.3 电袋复合式除尘器

复合式除尘器是在布袋除尘器之前串接一级电场静电除尘器，优点有如下几方面。

a． 布袋除尘入口粉尘浓度大幅降低。由于前级静电电场能预收烟气中70%～80%以上的粉尘，滤袋的入口粉尘浓度大幅降低，布袋若维持一定的清灰频率不变，可降低烟气流动阻力，减小引风机的负荷。如运行阻力比纯布袋除尘器低500 Pa，每10 000 m3/h烟气量引风机功率可减小1.74 kW。

b． 适于高比阻粉尘收集，具有高效稳定的除尘效率。电袋除尘器的效率不受高比阻细微粉尘影响，不受煤种、烟灰特性影响，排放浓度在30 mg/Nm3以下，且能长期稳定运行。

c． 清灰周期长、气源能耗低。由于滤袋收集的粉尘量少，阻力上升缓慢，其清灰周期是纯布袋除尘器的2倍以上，压缩空气消耗量不到纯布袋除尘器的1/3。

d． 延长滤袋使用寿命。运行阻力小、滤袋的负荷差压小，清灰周期长、次数少，延长了滤袋使用寿命。在相同运行条件下电袋的使用寿命比纯布袋除尘器延长1年。

e． 一次性投资少，运行维护费用低。随着布袋除尘器的核心部件——滤袋等配件生产技术的日益提高，布袋除尘器推广应用的时机日渐成熟。为达到排放要求，减少投资，结合循环流化床锅炉灰尘特点及电、布袋除尘器的优缺点、环保指标等多方面因素，调兵山电厂2×300 MW工程除尘设备采用龙净环保公司2FE243/2－1L型电袋复合式除尘器。

2 电袋复合式除尘器技术规范

2.1 设备概况

a． 锅炉类型:上海锅炉厂有限责任公司生产的300 MW循环流化床锅炉;

b． 锅炉最大连续蒸发量:1 065 t/h;

c． 最大耗煤量:239.4 t/h;

d． 烟气排放指标:≤30 mg/Nm3;

e． 燃料成分:铁法矿煤矸石、煤泥和末煤的混煤，收到基含硫量为0.31%，收到基灰分为49.82%，收到基低位发热量为10.54 MJ/kg;

f． 锅炉主要性能指标如表1所示。

表1 锅炉主要性能指标

2.2 技术参数

电袋复合式除尘器型号为2FE243/2－1L，处理烟气量为1 847 332 m3/h，除尘效率为99.90%，排放浓度设计值为≤30 mg/Nm3，保证值≤50 mg/Nm3，滤料的材质为PPS+PTFE，规格为168 mm×8 100 mm，过滤面积为31 841 m2，设计寿命为30 000 h，除尘器本体阻力＜1 200 Pa，整体漏风率＜2.5%，除尘器单元为24室，气布比为0.97 m/min。

2.3 组成

a． 本体 (由前级电除尘区和后级布袋除尘区组成);

b． 保护装置;

c． 采用微机数字控制技术的GGAj02系列高压静电除尘用整流设备;

d． 采用阴阳极振打、脉冲清灰、检测及保护控制等低压控制系统。

3 电袋复合式除尘器的调试应用

3.1 调试项目

电气设备元件的检查与试验，调试前的系统检查与传动试验，高压控制回路调试与空载试验，除尘器本体、电场、清灰系统、提升阀系统、旁路烟道调试。

3.2 调试过程

a． 气路管道清扫，萤光粉检漏。滤袋安装完成后，打开提升阀，关闭旁路阀，启动调整引风机出力，稳定运行2 h，在清灰系统停止运行的条件下，将萤光粉投入除尘器进口烟道的开口处 (一般从压力测试孔倒入);继续运行20 min后停止运行引风机，带着萤光灯 (紫外线灯)进入各净气室检查，确保袋区净气室内气密性合格。

b． 预涂灰。锅炉启停或故障投油时，防止除尘器滤袋表面发生粘结、糊袋现象，必须进行布袋预涂灰程序。预涂灰操作方法:确保提升阀处于开启状态，旁路阀处于关闭状态→灰罐车到位、接管→开启引风机→打开预涂灰管道碟阀→灰车送灰→滤袋压差为200～300 Pa(涂灰时间约3 h)→停止涂灰、关闭预涂灰管道碟阀。

c． 确保空载投运前对除尘器内部进行全面检查，不得有杂物;绝缘件表面清洁无损坏;接地装置及其它安全设施安全可靠等。

d． 在本体安装完成后，须对除尘器进行整体漏风率检测，以检测除尘器设备整体密封性。气密性试验常用负压法，漏风率一般应≤3%。

e． 气流分布试验。试验时需引风机正常稳定运行8 h，采用EM－8型数字热风速仪，试验测试断面选在除尘器第一电场入口处，共4个测试断面，每个断面上有180个测点。气流分布测试数据如表2所示。

f． 保温箱加热器的调试。投入灰斗内电加热器，检查灰斗的温度控制范围能否满足设计要求。调节恒温控制器，使灰斗的温度保持在露点温度以上20～30℃。

g． 脉冲喷吹调试。开启PLC控制器，就地控制端子箱上的试验按钮，对脉冲阀逐个通电试验，然后进行自动清灰调试，确保清灰程序正常进行。

表2 气流分布测试数据表

h． 旁路阀、提升阀的离线、在线调试。开启PLC控制器并接通压缩空气，通过就地控制端子箱上的试验按钮，对提升阀逐个通电试验，检查漏气和动作不正常、不到位的情况。

i． 振打传动装置试运转。运转时间不得小于8 h。要求转动灵活、无卡涩，在冷态下，振打锤与承击砧的打击接触部位应符合设计要求。

j． 电气设备元件的检查与试验。检查高压网络主绝缘部件经耐压试验合格;高压隔离开关操作灵便，准确到位;高压硅整流变压器调试前先测量高、低压绕组之间及对地的绝缘电阻值，应≥2 000 MΩ。

k． 电场负载调试。空载调试合格后，可进行冷态、无烟电场负载试验。冷空电场调试顺序为:先投入加热、振打、疏灰、卸灰、温度检测等低压控制设备，待各设备运行正常后，投入高压硅整流设备，进行升压调试，一般从末级电场开始往前进行。

4 运行效果

4.1 性能试验效果

2009年12月，2FE243/2－1L型电袋复合式除尘器开始试运行及调试，大唐辽宁调兵山电厂2×300 MW工程1号机组通过168 h试运行，锅炉烟尘出口浓度可达10.1 mg/Nm3。在此期间，电袋复合式除尘器经受了锅炉多次点火且长时间燃油过程的反复考验，滤袋未发现任何明显的粘污现象。机组投入运行后3个月进行了2FE243/2－1L型电袋复合式除尘器性能试验。该除尘器正式投入运行后，运行参数稳定。性能测量数据说明，在机组满负荷，定时脉冲清灰周期为120 min，脉冲间隔为100 s工况下，运行压力降＜600 Pa，烟尘排放浓度＜28 mg/Nm3，阻力在设计值范围内，除尘效率较高。

4.2 在循环流化床锅炉应用中的关键问题

a． 根据烟气工况特点 (如锅炉排烟温度、浓度)选用长寿命滤料的技术问题;

b． 根据锅炉点火燃油工况，采用预涂灰方式解决滤袋防粘油问题;

c． 根据锅炉运行特点，保证前级电场高效投运，解决了电场的结构和高压电气的控制问题;

d． 烟气均流装置解决了电场与布袋之间的气路联接和气流分布问题;

e． 多功能IPC控制系统的定时或定压脉冲清灰系统解决了燃烧煤种变化引起烟气工况变化的滤袋阻力控制问题;

f． 烟气旁路系统解决了锅炉出现各种异常故障时的滤袋保护问题。

5 结束语

为了提高循环效率，循环流化床正向着大容量、高参数和高增压的方向发展，对大气质量控制要求越来越严格，同时对除尘设备的性能及可靠性提出了更高的要求。电除尘器和布袋除尘器是工业烟气净化设备中最重要的2种传统除尘设备，在配套大容量循环流化床锅炉上分别存在着优点及不足，电袋复合式除尘器充分发挥了电除尘和布袋除尘的优点，同时抑制各自的缺点，使其成为当前大容量循环流化床锅炉的高效、新型除尘器。大唐调兵山电厂2FE243/2－1L型电袋复合式除尘器首次应用于300 MW大容量电站循环流化床锅炉除尘工程，证明了电袋复合式除尘器在处理大容量循环流化床锅炉产生的高比电阻 (＞1 012Ω/cm)、低硫煤和脱硫后的烟气粉尘上具有明显优势。国产大型电、布袋复合式除尘器对目前我国调整能源结构，摆脱长期依赖国外技术，实现能源发展与环境保护，具有重要意义。

［1］ 孙 熙．袋式除尘技术与应用［M］．北京:机械工业出版社，2004．

［2］ 嵇敬文，陈安琪．锅炉烟气袋式除尘技术［M］．北京:中国电力出版社，2006．

［3］ 徐有宁，关多娇．燃煤电厂烟气脱硫技术及脱硫工艺选择［J］．东北电力技术，2008，29(6):7－11．

［4］ 钟铭利，杨伶辉，李 志．电袋复合式除尘器在330MW火电机组上的应用［J］．东北电力技术，2011，32(8):19－21．

［5］ 文 博，金彩赤，盛 伟．新型脉冲反冲式袋式除尘器特点及应用前景 ［J］．东北电力技术，2004，25(6):23－25．

［6］ 樊素明，冯 淼．电袋复合式除尘器的应用 ［J］．山西电力，2011，17(5):40－42．

［7］ 雷 铭．发电节能手册 ［M］．北京:中国电力出版社，2005．

［8］ 尹耐冬．加强安全生产 重视除尘技术 ［J］．纺织导报，1987，6(22):4．