电除尘改造为离线清灰电袋复合除尘器的研究与应用

2014-03-24王常宝唐山开滦热电有限责任公司河北唐山063103

电力科技与环保 2014年5期

王常宝 (唐山开滦热电有限责任公司，河北唐山 063103 )

0 引言

在十年以前，我国燃煤电厂大部分的除尘都是静电除尘，因现在新的火电厂大气污染物排放标准的执行[1]，要求燃煤锅炉烟尘排放浓度限值为30mg/m3，重点地区为20mg/m3，静电除尘器的除尘效果难以达到这个要求，为了达到新排放标准，把电除尘改造为电袋复合除尘器或布袋除尘器[2]。常规的电除尘改造为电袋复合除尘器的布袋清灰方式为在线清灰，本研究设计为离线清灰，使清灰彻底，降低系统阻力，延长清灰周期，减少清灰次数，延长布袋寿命。

1 电除尘器和袋除尘器现状

电除尘器和袋式除尘器是燃煤电厂除尘的两种主要传统设备。电除尘器具有处理烟气量大、运行阻力低、煤种适应性广、设备可靠性高等优点，但其除尘效率容易受到烟气粉尘特性的影响而发生波动；袋式除尘器粉尘排放浓度低，不受粉尘特性影响，但存在系统阻力较大、能耗较高等缺点。为此，除尘设备要实现稳定低排放、节能低耗、长期可靠运行，在除尘技术方面需要有新的突破。

2 离线清灰电袋复合除尘器特点

电袋复合除尘器是有机结合了电除尘器和袋除尘器优点的一种高效除尘器，在燃煤电厂的除尘器改造中被越来越多的应用[3]。在电袋复合除尘器中，通过前级电场的预收尘、荷电作用和后级滤袋区的过滤除尘，充分发挥电除尘器和袋除尘器各自的除尘优势，结合了二者的优点，除尘效率高，既能满足新的环保标准，又能增加运行可靠性，降低除尘成本，对现役电除尘改造具有重要的意义，是我国烟气治理发展方向之一[4-8]。

相对而言，离线清灰电袋复合除尘器具有如下技术特点：

(1)除尘效率高。在电袋复合除尘器中，烟气先通过电除尘区后再缓慢进入后级布袋除尘区，布袋除尘区捕集的粉尘量仅有入口的1/4或更低。这样滤袋的粉尘负荷量大大降低，清灰周期得以大幅度延长；粉尘经过电除尘区电离荷电，粉尘的荷电提高了粉尘在滤袋上的过滤特性，即滤袋的透气性能、清灰性能方面得到大大的改善。合理运用电除尘器和袋除尘器各自的除尘优点，以及两者相结合产生新的功能，能充分克服电除尘和袋除尘的除尘缺点。

(2)保证长期高效稳定运行。电袋复合除尘器的除尘效率不受煤种、烟气特性、飞灰比电阻影响，可以长期保持高效、稳定、可靠地运行，可实现烟尘排放浓度低于20mg/m3。

(3)清灰方式设计为离线清灰，运行阻力低，滤袋清灰周期时间长，具有节能功效。电袋复合式除尘器滤袋的粉尘负荷量小，再加上粉尘荷电效应作用，因此滤袋形成的粉尘层对气流的阻力小，比常规布袋除尘器低500Pa以上的运行阻力，因清灰方式设计为离线清灰，使清灰更加彻底，清灰周期时间是常规布袋除尘器的4～10倍，是在线清灰电袋复合式除尘器的2～4倍，大大降低设备的运行能耗。

(4)滤袋使用寿命长。由于离线清灰滤袋清灰周期大大延长，所以清灰次数减少，即减少压缩空气对滤袋的喷吹和冲刷，从而延长滤袋使用寿命。

(5)运行成本、维护费用低。电袋复合式除尘器通过适量减少滤袋数量、延长滤袋的使用寿命、降低运行阻力、延长清灰周期等途径大大降低除尘器的运行成本和维护费用。

3 电除尘改离线清灰电袋复合除尘器的实现方案

3.1 总体方案

开滦集团林西电厂3号炉130t/h煤粉炉电除尘器改造为离线清灰电袋复合除尘器，根据原静电除尘器运行状态和现场实际情况，按新思维、新工艺，在不增加纵向、横向柱距，不增加土建工作量及输灰设备的基础上对静电除尘器进行整体改造，将原静电除尘器改造成为离线清灰电袋复合除尘器。电袋复合除尘器的所有改造工作在原除尘器范围内进行，尽量利旧原有设备，减少改造工作量和改造费用，保留原电除尘器第一电场及高低压设备，后面两个电场内的设备拆除，分为八个室，安装袋笼、滤袋、喷吹装置、提升阀离线装置、旁路装置等结构，将原静电除尘器改造为离线清灰电袋复合除尘器，确保改造后烟尘排放浓度达到新的环保排放要求，并且确保设备高效、长期、稳定运行，实现离线清灰和运行检修功能。

3.2 具体改造方案

(1)拆除后面两个电场内的设备，中间安装一条通道，将后面两个电场改造为8个室。

(2)在8个室内安装花板、袋笼、布袋；设计上箱体，并安装喷吹管、气包、电磁脉冲阀等。

(3)整个滤袋区上箱体分8个净气室，每个室边(中间通道位置)安装一个汽缸提升阀，上箱体内烟气由提升阀孔进入中间的烟道后，再出除尘器。把布袋清灰设计为离线清灰。

(4)滤袋、袋笼、脉冲阀三大重要袋配件选择质量较好，脉冲阀确保使用次数超过100万次；袋笼采用20号钢材质，表面进行有机硅喷涂处理，确保使用寿命大于 8a；滤袋选用PPS超细纤维+PTFE浸渍滤袋，并经防油防水处理，保证出口排放的同时提高滤袋的耐酸性、耐水性能和抗老化性能，从而延长滤袋使用寿命。

(5)在保证结构设计合理、正确选用配套件的基础上，良好的安装是保证电袋除尘器长期高效运行的必要条件，要正确安装花板和喷吹装置，保证花板平整度和喷吹管与滤袋中心的对中度；要正确安装离线阀装置，确保离线阀零泄漏。

(6)整个除尘运行采用PLC控制并实时监测烟气温度、湿度、滤袋区压差、喷吹气源压力，并对烟气温度、湿度与离线阀及旁路阀连锁。

(7)布袋除尘区安装旁路阀和旁路烟管，作为运行旁路，在投油运行或出现高温、爆管故障时，保护滤袋，旁路阀选用带高压空气密封的双层挡板门，以保证零泄漏。

4 电除尘改离线清灰电袋复合除尘器的技术保证措施

4.1 保护技术

(1)离线清灰。清灰方式设计为离线清灰，采用离线阀将欲清灰的室隔离出来，使清灰彻底，与常规袋除尘器相比，清灰周期时间可延长4倍以上，与常规的在线清灰电袋除尘器相比，清灰周期时间可延长2倍以上，从而起到保护滤袋的作用，延长滤袋的寿命。

(2)阻力控制。除尘器的阻力分为两部分：一部分是设备的固有阻力(即原始阻力)；另一部分是设备的运行阻力。本研究设计的电袋复合除尘器滤袋区采用水平进风水平流动的方式，保证含尘气体获得稳流空间；滤袋直径采用160mm且滤袋间距选定在230mm～260mm左右，保证过滤区内滤袋内的净气空间和滤袋外的含尘气体空间比在1∶3左右，以保证滤袋间的烟气抬升顺畅，降低除尘器的固有阻力值。

设备的运行阻力是由除尘器在运行过程中滤袋表面形成的挂灰层的厚度导致的一个循环值。在设备达到这个阻力值时，系统启动清灰，将设备阻力回复到原始阻力，进入下一个循环。这个循环时间的长短，取决于烟气含尘浓度、滤料的品种规格、清灰方式等。

(3) 预喷涂装置。除尘器预喷涂装置是安装于除尘器进风总管上的一个包括了粉仓、罗茨风机在内的一个集成设备，预喷涂装置主要作用有两个：一是投运前的预喷涂，是除尘器投入运行前必须要做的工作，目的是在除尘器运行前在滤袋表面形成由碱性粉末组成的灰层，防止烟气对滤袋的腐蚀；二是滤袋保护。锅炉投油运行时打开喷粉装置，利用喷粉装置投放的粉末包裹烟气中的未燃尽油粒；当烟气中湿度超过设定值时，打开喷粉装置，利用喷粉装置投放的粉末吸收烟气中的水分，以保护滤袋。

(4)防止糊袋的措施。投运之初对除尘器进行预喷涂；除尘器在烟气跨越水露点前运行旁路；点炉投油时运行旁路；运行之中烟温过低、投油时开启旁通；锅炉大量爆管时开启旁路通道。在除尘器停运后要彻底清灰。以上措施有效地防止了糊袋现象的发生。

(5)旁路系统。旁路系统是保证除尘器安全的重要设施。它保证了在锅炉点火喷油和燃烧异常以及其他锅炉故障状况下除尘器的自我保护，并能通过控制系统及时报警。开启旁路的主要情况为烟气温度异常、湿度异常、锅炉投油、锅炉爆管等。

(6)在线检测(监测)设备。为了更好地保护除尘器并实现除尘器的在线检测和监控，我们为除尘系统配置了一系列的在线检测设备：温度、湿度检测仪；差压计及变送器；料位计。一系列保护技术的使用保证了除尘器稳定、连续、安全的自动运转并以此保证锅炉的正常运行。

4.2 离线清灰技术保证措施

布袋室设计为双排布置，中间设计一条通道，上箱体净气室汇合的出口烟道上，安装离线阀，实现离线清灰。

离线阀采用气动快开压盖形式、“O”型双向密封沟槽，密封圈采用耐酸碱、耐高温的氟橡胶，耐温达到200℃。离线阀(或称提升阀)每个室配备一个，使除尘器具有离线清灰、运行检修功能，采用动作简单可靠的直线运动，避免转动故障率高所引起的麻烦；阀门动作设置导向滑轨，将驱动装置与高温区保留有一定的距离，以保证长期高温情况下动作良好。

提升阀为薄板型结构，阀由气缸控制，阀门汽缸选用优质产品，二位五通电磁阀电压等级为220V。整套阀门结构简单、可靠，启闭速度快，关闭时能达到零泄漏要求，通过DCS能控制一个或多个同时工作，关闭一个或多个仓室用于离线清灰、运行检修。

提升阀关闭时，能确保该仓室的完全离线，实现了除尘器工作状态下的单室检修，提升阀上的限位装置可使操作人员及时检测其运行状况。