电袋复合除尘器在电厂除尘增效改造的实际应用

谢珊珊

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

目前，由于人类赖以生存的环境受到严重破坏，改善环境问题刻不容缓，因此国家不断地出台一些针对雾霾治理和烟尘污染排放的规范标准，来解决电力、水泥、冶金和建材等行业的污染物排放达标问题。空气中的颗粒物为主要大气污染物，影响周边的环境，危害人类健康。整治大气污染的首要设备当数除尘器，因此电除尘器在很多烟尘钢业得到了广泛运用，例如电力、冶金、水泥、钢材、建材和工业锅炉等行业。在多种除尘器设备中，电袋复合除尘器受到了行业的青睐。该除尘器前面一级为静电电场，能吸附80%～90%的大颗粒粉尘，并使其掉落，不惧不同煤种燃烧后产生的飞灰在比电阻、颗粒物粒径等方面性质的差异[1]，剩下的小颗粒粉尘和部分剩余粉尘进入后面一级布袋除尘器。由于前级已经预收大部分粉尘，因此后级滤袋的粉尘负荷量大幅降低，电袋复合除尘器的运行阻力比纯布袋除尘器的运行阻力约低500Pa[2]。另外，由于前级荷电粉尘后为蓬松状，提高了清灰效果，延长了清灰周期，间接延长了布袋寿命，因此电袋复合除尘器的价值显而易见，应大力推广。

1 电袋复合除尘器的结构和原理

1.1 电袋复合除尘器的结构

电袋复合除尘器包括电除尘器区与袋式收尘区2 个部分，根据实际运行状况，充分结合2 种除尘技术的优势，将前级电区一电场设为电除尘器，可以去除大部分颗粒较大的微尘，二级除尘为布袋除尘器，是除尘最后一道工序，除去剩余颗粒。电袋复合除尘器是目前比较常用的大型除尘设备，捕集大颗粒粉尘，细小粒径的一些粉尘由后级布袋捕集。电袋复合除尘器的结构简图如图1 所示。

图1 电袋复合除尘器结构简图

如图1 所示，电袋除尘器整体分为电场区和滤袋区，两者的装置设备如下。

电场区：主要包括进气箱、阴阳极系统、振打设备、高压供电装置以及低压供电装置等。进气箱的作用是改善电场中气流的均匀性。阴极系统是前级电场的核心系统，包括阴极大小框架、电晕线，电缆从室外引入，阴极系统决定了放电的强弱。常规电除尘器框架采用固定式，阴极线是垂直紧凑地布置在框架中，电晕线排布较多，以平行的方式和框架形成片式结构。阳极系统由阳极板组成，能够捕获荷电后的粉尘。顶部振打系统能将吸附在极板和极线上面的粉尘通过振打的方式打落至灰斗。高压供电装置主要是给阴极系统提供高压直流电源，低压供电装置为顶部振打机构提供低压直流电源。

滤袋区：主要包括滤袋袋笼装置、净气清灰系统、净气室、提升阀、出气箱、压力差压计、温度检测装置、预涂灰装置、旁路系统以及控制设备等。清灰系统由喷吹管、气包、电磁脉冲阀、气路和脉冲控制组成。滤袋袋笼装置能将经过一级电场除尘后未被捕捉的细微粉尘收集起来，滤袋的材质关系到滤袋在使用过程中能否抵挡烟气中有害成分的侵蚀，从而影响正常使用寿命。除尘器设置压力压差计，在可编程逻辑控制器（PLC）中设置了定值。如果清灰系统在压差控制状态下超过定值，则PLC 发送开启信号，脉冲阀开启，气包内压缩空气释放到滤袋内。滤袋一扩张，外侧灰尘块松脱并掉落灰斗。提升阀能关闭布袋分室的烟气气流，从而实现离线清灰和离线检修。压力压差计、温度检测装置能够检测系统内部各项指标、数据、保护某些设备并报警。预涂灰装置则为保护布袋而设，先在滤袋表面上进行预喷涂，使其覆盖一层灰，防止因水汽的影响而使滤袋发生堵塞。但是预喷涂时要注意必须关闭所有脉冲阀、脉冲控制器，不能对布袋喷吹。在锅炉点火的初期投油过程中，未燃烧殆尽的油可能会进入后级的布袋系统，使布袋受到污染，为了防止这种情况，旁路系统就起到了非常重要的作用。携带燃油的烟气可不通过滤袋而进入下游设备。控制设备是对电袋除尘器内的各种设备进行控制的系统，可集中控制设备及阀门。

1.2 电袋复合除尘器的原理

在工作过程中，烟气从进口喇叭进入电区，利用高压静电使粉尘颗粒荷电，约有80%～90%的粉尘因电场荷电、异性相吸而发生电凝作用，形成颗粒较大的粉尘，捕集粉尘的效率提高。粗颗粒粉尘先降落到灰斗，部分难以收集的粉尘在运动过程中会随烟气进入滤袋区，再经过袋区过滤二次处理，有效完成烟气的净化处理[3]。即利用电场先去除大部分粗颗粒粉尘，留给后级布袋的即为剩余部分大颗粒和所剩细小颗粒，可减轻大粉尘颗粒对布袋的冲击，提高滤袋的使用寿命。后级采用脉冲喷吹设备和提升设备再次清灰，最终实现高效除尘。除尘原理如图2 所示。

图2 除尘原理

2 电袋复合除尘器的技术特点

电袋复合除尘器利用前级电区荷电收尘、后级袋区拦截过滤的方式，结合了电除尘器与布袋除尘器的性能，作用强大，同时也能弥补两者的不足，达到高效清灰的目的，具有运行阻力低、清灰周期长以及使用寿命长等特点。

第一，运行阻力低，运行稳定。因为前级电区预收尘降低了后级布袋的粉尘量，所以可以降低上升阻力。不会受煤种变化、烟气特性、飞灰比电阻等因素的影响，利用荷电粉尘的电凝作用，确保烟气中颗粒物浓度排放达标，能够长期稳定运行[1]。

第二，清灰周期较长，清灰比较彻底。采用电袋复合除尘过程为多次除尘，前级阻挡大部分颗粒粉尘，对后级滤袋具有一定的保护作用，可降低粉尘对气流的阻力，因此清灰彻底。

第三，滤袋使用寿命延长。由于前级预收尘已将大部分的粗颗粒粉尘收集，后级布袋所承受的撞击力有所减轻，温度也降低了，即降低了后级滤袋的磨损程度，从而可延长滤袋的寿命。

第四，投资和维护费用低。工艺流程简约，占地面积小，可节约投资，由于电袋除尘器阻力小，更换滤袋周期长，因此维护费用较低。

3 电袋复合除尘器的改造实际应用

3.1 工程概况

浙江横店热电有限公司1#锅炉电除尘器为单列单室四电场除尘器。一电场配置高频电源，二、三、四电场为高压电场。现锅炉改造后为110T/H 高温超高压，锅炉原设计参数与现锅炉参数对比见表1。鉴于除尘效率较低，为了使烟尘排放满足环保排放要求，必须进行改造。综合以上内容，电袋复合除尘器适用于除尘器难以高效收集的高比阻、特殊煤种等烟尘的净化，适合将旧电除尘改造为电袋复合除尘器。

表1 锅炉原设计参数与现锅炉参数对比

3.2 改造方案

3.2.1 方案简介

原电除尘器为单列单室四电场除尘器，现改造为电袋复合除尘器（保留第一电场高频电源，第二、第三、第四电场改为布袋除尘），简单介绍如下：1）保留电除尘器本身原有的壳体、钢立柱支架、灰斗、进出口喇叭和楼梯走道，除尘器爬梯、平台部分利旧加固处理，爬梯与平台做防腐，更换栏杆。2）保留原来电除尘的高低压设备，保留一电场阴阳极系统，对电场进行检修。3）掏空原电除尘的后级电场，掏空第二、第三和第四电场的高低压设备和阴阳极振打设备，改造为布袋区，更换全新的布袋收尘装置。4）配置脉冲阀和提升阀，改造为布袋收尘区和清灰系统。4）在进口烟道增加预涂灰装置，预涂灰管子接至2#炉电除尘2#仓泵出口管，满足燃油点炉时的滤袋保护要求。5）在喇叭到除尘器顶部出风烟箱之间布置旁路烟道，烟气经过电除尘区后进入旁路烟道。6）改造原喇叭出口，连接贯通电袋除尘器的出口和原来的烟道出口。7）设置新的袋笼和滤袋。8）4 个顶部电磁振打器利旧原控制柜控制，采用单片机控制，原控制柜接线均不改，将相关不使用的器件改为备用。新增低压控制柜一面（尺寸：2200mm（高）×800mm（宽）×600mm（深）），采用西门子S7-200smart 的PLC 来控制相关设备。由于原低压控制柜上的PLC 已被用户拆除，将原PLC 控制的保温箱加热、灰斗加热及相关测温信号改由新控制柜控制。

3.2.2 低压控制柜内控制内容

第一，具体控制内容。1）4 路灰斗加热控制回路，每路带12 个电加热器，每个加热器功率为0.5kW/AC380V。2）1路保温箱加热控制回路，每路带4 个电加热器，每个加热器功率为1.5kW/AC380V。3）1 路阳极振打电机控制回路，0.18kW/AC380V。4）脉冲阀设4 行14 列控制。5）提升阀3 路控制，1 室和2 室控制2 个提升阀，3 室控制3个提升阀，显示开关到位信号。6）旁路阀1 路控制，显示开关到位信号。7）4 路高料位信号。8）8个温度检测信号，包括进口1 个、出口1 个和保温箱4 个。

第二，脉冲清灰控制。1）一、二、三室脉冲阀数量分布为（14+14+20）个，共48 个。2）脉冲清灰控制功能：分室清灰顺序为1 →2 →3。一、二室脉冲阀喷吹顺序为1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14。三室脉冲阀喷吹顺序为1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14→15→16→17→18→19→20。分室喷吹顺序为一室→二室→三室，下一循环，能实现离线和在线的切换、手动和自动控制以及相关时间可调整等，每分室离线时，本室提升阀同时动作。

第三，提升阀控制。单台炉共6 个，与分室对应，（2+2+2）个/室，提升阀常开，通电时关闭，设置开关到位显示。

第四，旁路阀控制。共1 个旁路阀，旁路阀常闭，通电时打开，设置开关到位显示。旁路具备自动和手动控制功能，先保证手动可靠，自动时旁路阀、提升阀要依次间隔动作，保护恢复时按手动复位。1）高温保护报警。当预热器出口烟道温度＞170℃（可调）时高温保护报警，180℃时旁路动作。2）低温保护。运行过程中，当预热器出口烟道温度＜100℃（可调），低温保护报警。3）湿度保护。运行过程中，当预热器出口烟道湿度＞70%（可调），湿度保护报警；大于＞80%（可调）时旁路动作。4）现场试验手动开关。在现场手动控制箱设置1 路手动开关。5）预涂灰。安装完滤袋或燃油点炉过程中需要进行预涂灰。预涂灰时要求停止喷吹清灰动作。

3.2.3 本体电气设计

第一，负荷包括内容如下：一电场高频电源型号为GGYAJ-0.4A/72kV（3V～380V，53A，35kVA）、电磁振打系统、绝缘子加热器、灰斗加热器、阳极振打、袋区系统、照明配电箱以及检修箱等，单台炉配套电袋除尘器设备总容量为79.08kW（不计检修电源）。

第二，该文除尘器设一只照明配电箱，分3 路供电，一路供灰斗平台4 盏壁挂式投光灯具。一路供16.85m 以下的楼梯走道，设置7 盏三防灯具。一路供16.85m 以上的楼梯走道及顶部平台，设置7 盏三防灯具。照明配电箱AZ1 安装在零米平台立柱边上，采用角铁做支架，并且外壳需要可靠接地。

第三，楼梯走道及顶部平台共设14 盏三防灯具，安装高度约2.5m，灯具采用DN25 镀锌钢管支撑。

第四，电除尘器灰斗平台及零米平台共设4 盏密封式投光灯具，灯具固定在立柱上，安装高度约3.5m，角度现场调整。

第五，照明线路采用BV-0.5KV-1X2.5，并采用DN25 镀锌钢管进行敷设，其中楼梯走道及顶部平台共14 盏灯具分2路供电，电缆沿同一路管道进行敷设。

第六，除尘器顶部设备就位，DN25 的镀锌管及金属软管主要用于各终端设备引线，从桥架出来后可先采用DN25 镀锌管，再用金属软管接到设备，或有些与桥架近距离的设备可采用金属软管直接从桥架引出。

第七，控制室到电除尘顶部接口处的桥架利旧，位置不变，顶部电缆桥架保护性拆除，部分利旧。

第八，保温箱内加热器高温电缆通过DN25 镀锌管穿过顶板到保温箱内，一电场保温箱内桥架利旧。

第九，桥架水平敷设时，支撑距离为2m 左右，垂直敷设时，固定在建筑物构体上，支撑距离为1.5m。

3.3 除尘器的性能指标

除尘器的性能指标见表2。

表2 电袋复合除尘器性能指标

3.4 改造效果

#1 炉能效提升改造后，当锅炉蒸发量约为105t/h 时，测试电袋复合除尘器出口的烟气温度、烟气流量和颗粒物浓度等，试验结果见表3。从表3 可知，实测电袋复合除尘器出口的烟气温度为108.9℃，工况烟气流量为182166m3/h，标准状态干烟气颗粒物浓度为11.6mg/m3，小于20mg/m3，满足改造要求。

表3 电袋复合除尘器出口颗粒物浓度试验结果

4 结语

在浙江横店热电有限公司#1 炉能效提升改造项目中，原除尘器为单列单室四电场除尘器，经过多年运行，比电阻较高的粉尘难以收集完全，除尘效率较低。为了达到国家环保排放标准，需要进行改造。该项目采用的方案为原来的一电场保留，检修完利旧使用，后级二、三、四电场掏空改造为布袋除尘器。从改造成本和改造效果来看，该方案是比较理想的方案，颗粒物排放浓度达到11.6mg/m3，并能保持长期稳定高效运行，大大降低了粉尘排放浓度，延长了滤袋的寿命，为企业创造了可观的经济效益和社会效益。因此电袋复合除尘器在电厂除尘器改造中具有广阔的应用前景。