電―袋復合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應用

電―袋復合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應用電―袋復合除塵器在某煤化工公司電廠的改造應用

1工程概況

某煤化工公司熱電中心〔下列簡稱熱電中心〕配3臺DGJ480/10.2-Ⅱ煤粉鍋爐，鍋爐為Π型布置、高壓自然循環(huán)汽包爐、單爐膛、固態(tài)排渣，采用平衡通風、直流式焚燒器切圓焚燒方式，鍋爐煙氣采用雙室四電場電除塵器進行除塵，型號為F4×40-2×92-150〔276m2〕，由于出口煙塵濃度，滿足不了GB13223-2022?火電廠大氣污染物排放規(guī)范》中煙塵濃度≤30mg/m3的要求，于2022年至2022年間對鍋爐煙氣治理工程進了可行性研究，并將原電除塵改造為電袋復合除塵器，改造后煙塵排放濃度到達了≤30mg/m3的要求。

2電除塵器改造的必要性

2.1系統(tǒng)現(xiàn)狀及影響

〔1〕電除塵器效率低、出口煙塵排放濃度超標；2022年3月進行了改造前摸底測試工作，委托西安熱工研究院有限公司對電除塵器性能進行試驗測試，結(jié)論如下：一、在480t/h蒸發(fā)量下，除塵器實測除塵效率為99.26%，未到達原設計值保證值99.3%。二、在480t/h蒸發(fā)量下，除塵器出口排放濃度為93mg/m3煙塵排放濃度，超過了原設計值77.6mg/m3，更不滿足2022年即將實施的?火電廠大氣污染物排放規(guī)范》GB13223-2022國家環(huán)保中煙塵濃度≤30mg/m3的要求?！?〕煙塵排放濃度高，石膏品質(zhì)較低，影響吸收塔的脫硫效率和穩(wěn)定運行。

2.2電除塵器存在的主要問題及原因分析

〔1〕電除塵器設計選型偏小〔相對于新規(guī)范〕；原電除塵器設計時根據(jù)當時較低的環(huán)保規(guī)范設計，設備選型偏小，電除塵器的設計效率較低。原電除塵器設計的設計保證除塵效率≥99.3%，除塵器斷面積276m2，設計煙氣流速0.94m/s，設計比集塵面積為87.01m2/m3/s，原計排放濃度最高為77.6mg/m3?！?〕煤質(zhì)變化；原設計煤種灰分最高僅為9.9%，正常運行時煤種灰分最高可達30%，造成除塵器出口排放超標。

綜上所述鍋爐焚燒煤質(zhì)變化較大是排放無法達標的基本原因，電除塵器設計選型偏小〔相對于新規(guī)范〕是除塵效率低的次要因素。為了改善目前鍋爐電除塵器效率低、煙塵排放濃度超標、影響脫硫系統(tǒng)石膏品質(zhì)的現(xiàn)狀，對鍋爐電除塵器進行改造是非常必要的。

3鍋爐電除塵器改造工藝計劃選擇

3.1電除塵器改造主要根底設計參數(shù)〔見表1〕

表1電除塵器改造主要根底設計參數(shù)

序號工程數(shù)值單位備注

1煙氣量91.35104m3/h與原設計煙氣量相同。

2入口濃度35g/Nm3實際運行中灰分可達30%，入口濃度可達35g/m3

3煙氣溫度≤160℃除塵器入口最高溫度142℃，考慮夏季環(huán)境溫度升高，最高煙氣溫度按照160℃考慮。

4排放濃度≤25mg/m3

5除塵器效率99.93%

6漏風率2%

7阻力≤1000Pa

3.2電除塵器擴容計劃

依據(jù)西安熱工研究院有限公司測試報告，原電除塵器的驅(qū)進速度ω為5.35cm/s，按照電除塵器效率計算公式，除塵器如果保證出口煙塵排放≤30mg/m3時，除塵效率需要到達99.91%的除塵效率，需至少增加2個有效長度為4m的電場，現(xiàn)場條件是不允許的，同時電除塵器由于其除塵器原理決定了排放濃度要達到30mg/m3難度很大〔見表2〕。

表2對84臺電除塵器排放濃度實測結(jié)果

出口排放濃度〔mg/m3〕數(shù)量〔臺爐〕占總數(shù)百分比

30下列00

30～601720.24%

60～1003238.10%

100～120910.71%

120～15044.76%

150以上2226.19%

注：西安熱工研究院有限公司2022年統(tǒng)計

3.3電除塵改造為旋轉(zhuǎn)極板電除塵器計劃

轉(zhuǎn)動極板電除塵器的工作原理與傳統(tǒng)電除塵器一樣，仍然是依靠靜電力來收集粉塵，一般是將末級電場的陽極板改造成可以回轉(zhuǎn)的形式，該技術能提高電除塵器的除塵效率，降低排放濃度。但解決不了微細粉迅速塵荷電和有效收集的關鍵技術難題，對微細粉塵PM2.5難以有效清除，要到達≤25mg/m3的排放規(guī)范是幾乎不可能的。

3.4電除塵器改為布袋除塵器和電袋復合除塵器計劃比擬

〔1〕除塵工藝比照：布袋除塵和電袋除塵效率不受煙氣成份、含塵濃度、顆粒分散度及粉塵比電阻等粉塵性質(zhì)的影響，對微細粉塵捕集率一般可達99.9%以上，排放濃度≤25mg/m3甚至更小。

〔2〕運行阻力比照：相同運行工況下，電-袋復合除塵器的運行阻力要低于布袋除塵器〔見圖1〕。電-袋復合除塵器運行阻力通常為800～1000Pa，布袋除塵器運行阻力通常為1000～1500Pa。

圖1電-袋復合除塵器和袋式除塵器運行阻力比照

〔3〕經(jīng)濟性比照〔見圖2〕

圖2電袋除塵器與布袋除塵器經(jīng)濟性比照

注：數(shù)據(jù)來源?熱電中心鍋爐煙氣治理工程可行性研究報告》。

通過以上幾個計劃比照得出如下結(jié)論：采用電除塵器擴容和轉(zhuǎn)動極板電除塵器無法保證除塵器出口≤25mg/m3的排放要求。采用電-袋復合除塵器、布袋除塵器都能確保煙塵排放濃度≤25mg/m3。但電-袋復合除塵器改造計劃的設備投資費和運行本錢要低于布袋除塵器改造計劃。因此熱電中心電除塵改造優(yōu)選電-袋復合除塵器改造計劃。4電-袋復合除塵器主要技術參數(shù)和改造實施過程

4.1電場區(qū)主要技術參數(shù)和改造實施過程

〔1〕電場結(jié)構形式和電場風速選擇；原一電場左右室保存，陽極板規(guī)格不變，進行清灰除銹利舊，損壞的進行更換，原陰極線芒刺磨損嚴重，按照原規(guī)格更換為新陰極線。由于除塵器入口煙塵濃度較高，為避免二次揚塵，電場風速控制在0.94m/s。保持原陰陽極側(cè)部機械振打系統(tǒng)不變。〔2〕電場的供電電源選擇；將原一電場左右室2臺額定容量為1.2A/72KV的高壓工頻整流變壓器電源撤除，更換為2臺額定容量為1.2A/72KV的高壓高頻整流變壓器電源。左右室保持獨立供電。

4.2袋區(qū)主要技術參數(shù)和改造實施過程

撤除二～四電場內(nèi)部陰、陽極系統(tǒng)及上下壓設備，其原殼體保存，在其空間布置濾袋，將其作為布袋除塵區(qū)。布袋除塵區(qū)每臺除塵器在寬度方向分為2列、每列分為3個室、每臺除塵器共分6個室。每室安裝2臺氣動提升閥可以控制所在室的投入與退出，每個室之間相互獨立。在運行中如果某個室出現(xiàn)故障，關閉該室的提升閥、翻開人孔門在嚴格平安防護下實現(xiàn)不停爐分室檢修〔即可以實現(xiàn)不停爐進行損壞布袋更換〕。布袋區(qū)布袋除塵采用外濾式，清灰系統(tǒng)選用低壓脈沖、固定行噴吹。脈沖閥規(guī)格為3寸淹沒式進口電磁脈沖閥，脈沖壓力0.2～0.6MPa可調(diào)，由于是本廠氣候所屬北方天氣，選擇的脈沖閥能夠適應嚴寒氣候，不因冰凍影響脈沖閥動作靈敏性〔要求脈沖閥在環(huán)境溫度為-31.4℃至50℃正常工作〕；閥門防護等級IP65。日常運行中采用了在線定壓清灰控制方式，同時也可以在運行時關閉某個室提升閥，實現(xiàn)離線清灰，保證清灰效果。過濾風速選取1.05m/min，保證除塵器在阻力≤1000Pa運行，布袋規(guī)格：Φ165×8250，材質(zhì)以PTFE為基布，面層材質(zhì)采用50%PPS+50%PTFE。袋龍規(guī)格：Φ155×8200，外表采用有機硅噴涂烘烤工藝，提高防腐性能，袋籠籠口需采用法蘭式防護套結(jié)構，防止高速噴吹氣流沖刷濾袋口，有效避免袋口損壞。在除塵器左右室入口各設置預涂灰裝置，在除塵器投運前在濾袋外表噴涂一層枯燥粉煤灰，避免系統(tǒng)啟動時的低溫油、濕煙氣粘污濾袋導致初始阻力增大或糊袋。在一電場左右室頂部設置了左右旁路煙道可以在系統(tǒng)煙氣出現(xiàn)異常時〔如系統(tǒng)在燃油點火、超高溫、超低溫〕愛護濾袋，煙氣直接經(jīng)旁路到除塵器出口從而到達愛護濾袋。左右旁路煙道裝置分別由2臺氣動旁路提升閥進行控制。

4.3輸灰系統(tǒng)擴容

輸灰系統(tǒng)仍采用正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)。原每臺電除塵器8個灰斗利舊，原有除塵器灰斗設氣化風系統(tǒng)，配置氣化風機、電加熱器及灰斗氣化板利舊。撤除一電場容積為0.7m3倉泵，撤除二電場容積為0.5m3倉泵，撤除三、四電場容積為0.158m3和0.08m3倉泵，撤除一電場DN140輸灰管道。擴容改造為一電場倉泵更換為3m3，管道更換為DN150；二、三、四電場倉泵更換為1m3，二、三、四電場共用一根DN140輸灰管道由于磨損不嚴重利舊，只更換彎頭。

5改造后效果

2022年委托包頭鋼鐵設計院對本廠#1-3鍋爐的電-袋復合除塵器進行性能測試，3臺除塵器出口排放濃度≤25mg/m3、運行阻力≤1000Pa，改造到達了預期效果。此文僅以#3電-袋復合除塵器測試結(jié)果為例介紹改造后除塵效果〔見表3〕，#1、2電-袋復合除塵器測試結(jié)果此文不再列表。

表3#3鍋爐電-袋復合除塵器測試結(jié)果表

序號時間電袋除塵器左室出口電袋除塵器右室出口

排放濃度〔mg/m3〕除塵器效率%漏風率%阻力〔kPa〕排放濃度〔mg/m3〕除塵器效率%漏風率%阻力〔kPa〕

12022-9-313.7499.950.860.830112.599.970.790.6530

22022-9-412.1099.950.830.775611.9499.950.600.6852

32022-9-511.7399.950.820.937112.0299.950.730.8817

注：數(shù)據(jù)來源于包頭鋼鐵設計院熱電中心#3電-袋除塵器性能測試報告

6改造總結(jié)

〔1〕電袋除塵器中電除塵區(qū)起著極其重要的作用，它直接影響著后級布袋區(qū)的各項運行性能及濾袋使用壽命，本改造項目為了提高一電場的除塵性能，在設計時采用將一電場的電源改造為高頻電源方式，來提高電除塵區(qū)的除塵效果?！?〕設計電袋除塵器時一定要考慮除塵器的濾袋數(shù)量設計裕量，本工程在電場區(qū)故障退出運行和其中任一個布袋區(qū)退出運行時，除塵器出口排放濃度、運行阻力仍能達標，同時每個袋室都要設計差壓顯示儀，實時監(jiān)測每個袋室的運行狀況?！?〕布袋除塵器區(qū)的阻力占整個除塵器阻力約70%，布袋慮速的選擇不宜過高，本工程除塵器選擇過濾風速為1.05m/min，根本滿足了運行需要?！?〕本工程電除塵器改造為電袋復合除塵器時運行阻力增加了約700pa，因此選擇電袋除塵器改造計劃時對引風機出力要進行校核，避免阻力增加，鍋爐達不到額定出力?！?〕布袋材質(zhì)的選擇一定按照除塵器的煙氣溫度、高硫、高氧等最惡劣工況選擇，避免布袋損壞，造成煙氣排放濃度超標，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定運行?！?〕濾袋安裝完之后一定要做瑩光粉滲透實驗。以確保濾袋安裝的嚴密性，同時可檢