大型火力发电厂除尘器选型优化研究
2016-02-02张金瑞
张金瑞
（河南省电力勘测设计院,郑州 450007）
大型火力发电厂除尘器选型优化研究
张金瑞
（河南省电力勘测设计院,郑州 450007）
除尘器是保证电厂粉尘排放达标的关键设备。本专题对目前火力发电厂的除尘器型式进行了分析研究，比较了电除尘器，袋式除尘器和电袋复合式除尘器的技术特点、性能、适应性、经济性和安全可靠性。
火力发电厂;除尘器;选型
1 引言
烟尘是燃煤电站生产过程中产生的主要污染物之一，也是大气质量中PM2.5的主要污染源之一，除尘技术直接影响火电厂烟尘排放情况。在满足严格的环保排放标准下，合理选用除尘器型式，对发电企业至关重要。
2 各型式除尘器除尘机理简介
2.1 静电除尘器除尘原理
静电除尘器内部布置有接高压直流电的阴极线和接地的阳极板，阴极线和阳极板形成高压电场，含有粉尘颗粒的烟气在此通过时，阴极放电电离气体，在电场力的作用下，带负电的气体离子向阳极板运动，运动时和粉尘颗粒碰撞结合使尘粒带负电，带电后的尘粒也向阳极运动，尘粒到达阳极后，会放出其所带的电子，尘粒则附着在阳极板上，净化后的洁净烟气流出除尘器。附着在阳极板上的积灰通常采用振打方式清除，振打清灰装置需要有足够的振打加速度，还应考虑电场中积灰的规律。振打加速度应均匀、足够地作用在放电极和集尘极上，同时又能控制二次扬尘降到最低。
2.2 布袋除尘器除尘原理
布袋除尘器采用过滤式原理，含有粉尘颗粒的烟气通过纤维编织物制作的袋状物时，固体颗粒物被捕集，洁净烟气流出。含有粉尘颗粒的气体从进口烟道流入，经过一次导流后进入各个滤室，然后再经过二次导流板，含尘气流速度降低，均匀地分布在整个滤室，通过引风机的负压作用，缓慢地穿过滤袋，净化后的气体外排，粉尘则被拦截在滤袋表面。堆积在滤袋表面粉尘越来越多时，除尘器的阻力会随之逐渐上升，当阻力达到设定值时，自动打开脉冲喷吹阀，从喷吹管经喷咀喷出压缩空气。在这个空气波的作用下，滤袋会发生急剧的膨胀变形，变形到最大时，滤袋膨胀运动突然停止，产生一个很大的反向加速度，在此反向加速度和反向穿透气流的作用下，滤袋表面堆积的粉饼层脱离滤袋，落入灰斗。
2.3 电袋复合除尘器除尘原理
电袋复合式除尘器是电除尘器与布袋除尘器的有机结合，前级采用静电预除尘，后级采用布袋过滤除尘，电袋复合除尘器结合了两种收尘技术的优点，弥补原来单一收尘方式的缺陷。电除尘中的第一个电场除尘效率最高，当大量烟尘通过电场区被收集下来，含尘浓度进入布袋除尘区时已经变小到原来的20%左右，粉尘颗粒粒径也较小。前级电场区的除尘作用使滤袋的工作条件得到改善，从而使滤袋阻力降低、滤袋寿命延长、清灰周期延长。前级电场区的荷电作用也使得粉尘的特性发生改变，进入后级布袋区的粉尘成为荷电粉尘，荷电粉尘在滤袋表面堆积时其结构会起微妙变化，从而为布袋除尘建立一种新的工作条件。由于荷电粉尘在两种极性荷电作用下的吸附作用而形成的粉尘层的特性发生了根本性变化，既改变了粉尘粒径状态，又改变粉尘的堆积特性，电袋复合式除尘器能保证极高的除尘效率。
3 各型式除尘器的特点及适应性
3.1 静电除尘器的特点
（1） 静电除尘器的优点。除尘器阻力小，能处理高温烟气，可得到较高的除尘效率，对一般性能的烟尘，在保证有足够的收尘面积的情况下，通常可达到99%以上的除尘效率。
（2）静电除尘器的缺点。静电除尘器缺点是对煤种、灰份及粉尘比电阻值的变化较为敏感，除尘效率易受粉尘比电阻的影响，不稳定。处理低硫，高比电阻微细粉尘(PM10和PM2.5荷电极其困难、易产生二次飞扬)时除尘效率低，设备投资高、能耗高，同时静电除尘器在实际应用中受诸多不利因素影响。
（3）静电除尘器的适应性。根据电除尘器的除尘机理，影响电除尘器除尘效率的主要参数是烟气中粉尘的比电阻，粉尘比电阻高的烟气采用静电除尘器除尘需要采取措施才能满足目前排放要求。
3.2 布袋除尘器的特点
（1）布袋除尘器优点。除尘效率高，对煤种的适应性强，烟尘的性质即烟气温度、烟气量、灰成分、烟气含尘浓度的变化对除尘效率影响基本不大，即对粉尘排放量影响不大。
（2）布袋除尘器缺点。滤袋寿命较短，维护费用较高。运行阻力较高，风机能耗较大。滤袋承受SO3、NO2、O2及高温等的能力较弱。
（3）布袋除尘器的适应性。根据纯布袋除尘器的除尘原理，煤种和粉尘的特性对布袋除尘器的除尘效率造成影响不大，布袋除尘器的适应性强，在对细微和超细微烟尘颗粒的捕集上其效果要优于其它类型除尘装置，且其排放浓度具有长期的高效性和稳定性、能满足不同工况条件下的运行要求。
3.3 电袋复合式除尘器的特点
（1）电袋复合式除尘器的优点。电袋的阻力上升率平稳，平均阻力低。维护工作量相对较少，操作便捷，节能明显。
（2）电袋复合式除尘器的缺点。由于布袋除尘区进口与电除尘区无法有效完全隔开，在烟气温度过高时会对滤袋产生一定的影响。
（3）电袋复合式除尘器的适应性。电袋复合式除尘器的除尘效率不受煤种和粉尘特性的影响，适应性很强，排放浓度长期稳定，具有长期的高效性和稳定性、能满足不同工况条件下的运行要求。由于粉尘带负电，布袋表面的积灰比较松散，阻力低，布袋清灰不需要很高的冲击力，对布袋损害较小，延长了布袋的使用寿命。
4 结论
（1）从技术分析上看，要求的除尘效率和出口排放浓度，低低温静电除尘器、布袋除尘器和电袋复合除尘器均能满足，电袋除尘器和布袋除尘器粉尘特性的适应性较好，但抗高温烟气能力较差，烟气布袋寿命有限，维护工作量大，静电除尘器对烟温不敏感，使用寿命长，维护简单，但对燃煤煤质适应性差。
（2） 从风险分析看，布袋除尘器能长期保证排放限值，除尘效率基本上不受烟尘性质的影响，但其阻力较大且易受粉尘浓度的影响，风机能耗大。静电除尘器受煤种、烟气工况、飞灰特性等因素的影响较大，当燃煤煤质变动严格控制在合理范围内时，采用静电除尘器较合适。
[1]李奎中,莫建松.火电厂电除尘器应用现状及新技术探讨[J].环境工程学报,2013．
[2]聂孝峰等.燃煤电厂电袋复合除尘器技术优势[J].电力科技与环保,2013．
10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.156
