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循环流化床锅炉电袋组合除尘技术应用研究

文章来源:http://www.btpenghe.com.cn      更新日期:2012年1月10日

  摘要:本文介绍了循环流化床锅炉配电除尘器由于工 况的改变导致运行恶化,达不到环保排放标 准要求,改造成电袋组合除尘器。并结合实际工程,对布袋除尘器行喷吹清灰喷嘴结构和布置方式进行了研究。电袋组合除尘器间气流分布进行了优化。改造后烟尘排放浓度由600mg/m3降到了28mg/m3以下,设备支行稳定可靠,达到了预期的目柡。

一、前言
  中国燃煤发电机组容量占电力总装机容量75.6%,年耗煤量超过10亿吨。燃煤电厂烟尘排放量占全国工业烟尘排放总量的37.21%, 列第1位。根据市场需求到2005年底装机容量已超过5亿KW,并以高速稳步发展。在今后相当长时期内,中国能源发展的特仍以煤炭发电为主的格局不会改变。“以电为中心,以煤炭为基础”的能源政策成为中国能源发展的必然选择,这种选择增加了电力发展对环境的巨大压力。实现电力工业的可持续发展,在推广洁净煤燃烧和调整火电结构同时,提高火电厂烟尘浓度排放标准已势在必行。
  现行的GB13223-2003《为电厂污染物拜谢标准》,标准规定新建燃煤电厂烟尘允许排放值提高到小于50mg/m3,随着建立环境友好型社会的需要燃煤电厂烟尘允许拜谢值还会进一步降低,同时也会对富含重金属的微粒进行控制。
  我国燃煤电厂锅炉配套的除尘设备以电除尘器为主,到目前为止电力行业采用电除尘器的锅炉容量已占95%以上。据对全国300余家燃煤电厂的调研表明,现役电除尘中约有30%以上还不能达到烟尘排放浓度要求。随着环保标准的进一步提高,允许烟尘排放浓度的进一步降低,不但现役30%电除尘器达不到现行烟尘排放标准的需要改造,另70%的现役电除尘器随着环保标准的提高也有部分题面临改造问题。电除尘器最大的问题是受锅炉燃煤煤质的影响,在收集高比电阻烟尘时除尘时除尘面积和串联电场数,甚至受到场地限制而无法对现役电除尘器进行改造 。

二、必要性
   电除尘器系统工作压力损失低,一般小于250Pa,应用温度范围高压政策,但锅炉燃煤变化、工况变化和负荷的变化都影响除尘器效率,导至烟尘排放浓度不稳定,尤其锅炉烯烧低硫煤和高比电阻煤时除尘效率下降幅度大;袋式式除尘器排出的烟尘浓度低,一般可低于50mg/m3。对低硫煤和高比电阻的煤种,电除尘器要过到烟尘排放浓度低于50mg/m3的水平技术难度很大,需要较多的投资,虽然袋式除尘器效率高且不受煤质变化、烟气成分、灰比电阻的影响 。 但系统工作压力损失大,一般1200-1500Pa,烟尘浓度、粒度的变化虽对除尘效率的影响较小,但直接或间接地影响滤袋的使用寿命,要保证滤袋达到3.0年以上的经济使用寿命,对烟气参数的稳定性和除尘器的维护管理要求很高,到目前为止,布袋除尘器的除尘布袋寿命,在我国燃煤电厂还没有工业应用超过28000h(采用进口滤袋的寿命)的实例。
  我国火电厂燃煤有相当一部分属高灰分,尤其燃用煤矸石的循环流化床锅炉其烟气粉尘浓度更高,使用纯袋式除尘器清灰因难,阻力大,频繁清灰严重影响滤袋寿命,其至有些设备阻力过大影响 机组负荷 。在布袋除尘器前部布置一个电场,80%-85%被收集,剩余15%-20%的涸尘,在电除尘器中得到了充分荷电后进入布袋除尘单元,由于烟尘负荷低和静电强化作用,因此滤袋表面粉尘层疏松,工作阻力降低,清灰效果更好,清灰频率降低,滤袋使用寿命得到延长。因此对于烟气粉尘浓度更高燃煤锅炉,开发研制电袋组合除尘器解决现役电除尘器“达标”改造问题十分必要。

三、主要内容
  3.1电袋组合
  电除尘器是依靠气体电离,粉尘荷电,带电粒子在电场的作用移动到收尘极板,从而被收集在收尘板上,在合理的振打周期、振打力作用下,被 收集在收尘板上的粉尘成片(块)状落入收灰斗。 对于常规煤种来说电除尘器收尘诳率也可以达到99.9%,而电除尘器最大的问题是受锅炉燃煤煤质的影响,在收集高比电阻烟尘时除尘诳率急剧下降,若要提高除尘诳率就需大幅度增加收尘面积和串联电场数,甚至受到场地的限制而无法使用电除尘器。
  袋式收尘器作为高效除尘设备,近年来得到发展,但由于受到滤袋寿命的影响,在我国电力行业使用受到限制,而且系统阻力增加,现行引风机满足不了要求,需要更换,成本增加,这对于一般燃煤电厂比较难实现的。因此,电力行业需要技术性能更高的除尘装置来满足现役电收尘器改造需要,以达到新排放标准要求。
  电袋组合除尘技术是将两种除尘器有机组合,充分发挥各自优点,从而达到高效、阻力适中、延长滤袋寿命的目的。通常一个电场收尘效率在80%-85%之间。剩余10%-25%的细粉尘随烟气经电场出口、布袋入口的多孔板均流后,一部分烟气水平进入布袋除尘器。这种水平与垂直烟气同时进入布袋收尘区的优点是,保证布袋区域合理的上升速度,含尘烟气通过布袋外表面,粉尘被阻留在滤袋的外部,干净气全从布袋的内腔流出,进入上部净化室,然后汇入排风管,流经出口喇叭、管道、风机从烟囱排出。
  电袋组合除尘器利用原电器的外壳及储灰系统,保留电除尘器的前级电场,拆除后级电场,在被拆除的后级电场内安装布袋除尘器。将电除尘器改为电袋组合除尘器不受场地限制,工期短,特别适合现役电除尘器“达标”改造。

3.2优化给合结构
  保留现役电除尘器的一电场,拆除二、三电场,利用二、三电场空间布置布袋除尘器,构成前电后袋组合形式新型除尘设备。充分利用现役电除尘器结构,保留壳体、灰斗和输排灰系统,最大化的利用了现有结构和设备。因此,改造工作量小,工期短,成本显著降低。

3.3优化气流分布装结构
  大量试验研究表明,提高单电场电除尘器效率的关键是确保进入电场气流分布的均匀。由于单电场的电场长度与收尘极板高度之比仅为0.25-0.4,远远小于通常大于1的要求。对单电场电除尘器来说,一旦气流分布不均匀会大降低除尘效率,根本起不到一个电场应起的作用。由于气流分布不均匀造成单电场除尘效率达不到50%的实例,仅比沉降效率略高一点的严重后果。这主要来之两方面;
3.3.1 烟气在电场内 停留时间短,按1m/s烟气流速计算,停留时间仅为4s,有些粉尘还来不及收集就已经逸出电场。另外,局部烟气流速过高,烟尘还不及荷电和收集就流出电场,如果气流分布不圴匀会加剧上术现象的发生;
3.3.2 电极振打清灰过程中,由于气流分布不均匀加剧“二次扬尘量”一旦产生扬尘,由于距离短 ,扬起的粉尘很快就会逸出电场。

四、循环流化床锅炉电袋除尘器应用
4.1除尘器改造
  某发电机为25WM,循环流化床锅炉,型号为SG-130/3.82-M246,蒸发量130t/h ,设计排烟温度150℃ ,原配电除尘器为80m2单室三电场电除器。自2001年投入商业运行以来,电除尘器运行效率虽然达到了设计指标,但由于设计效率低,烟尘排放浓度大,运行中依然是浓烟滚滚,对周边环境造 成了极大的污染。随着对环境保护的高度重视和建立和谐社会,环境友好型社会的责任感及环保排放达标要求,将该电除尘器改造成电袋组合型除尘器。改造内容如下:
  4.1.1 保留原电除尘器一电场,该电场共24个通道,分为了二个独立的供电区,每个区共计12个通道,采用一台高压硅整流变压器供电。而且每个区的收尘极、放电极的振打清灰装置完全独立。采用此方案改造后,电除尘的运行电压由原来的50KV左右提高到60KV以上,运行电流由原来200MA左右提高到300MA以上。
  4.1.2 对于布袋除尘器而言,滤袋是核心部件。滤袋质量直接影响除尘器的除尘效率及除尘器阻力的大小,还又直接影响除尘器的的运行费用。因而,滤袋的选择是非常重要的环节。
  根据烟气条件及粉尘特点该工程选用德国BWF生产的PPS/PPS551滤料,长期使用温度160℃、短进间190℃,单位重量550g/m2。经特氟龙浸渍、防水防油和表面亚光处理。减少了粉尘在滤袋表面形成布粉层后板结的可能。
   除尘滤袋底部采用三层包边缝制,无毛边裸露,底部采用加强环布,布袋合理剪裁,尽量减少拼缝。拼接处重叠搭接,提高袋底强度和抗冲刷能力。滤袋上端采用了弹簧涨圈形式,密封性能好、安装可靠性高,换袋快捷。
  4.1.3 袋压脉冲双曲线喷嘴喷吹变截面布置清灰方式,具有清灰效果好、设备阻力低、维修工作量小、清灰压力低等优点。它避免了旋转喷吹轴承容易损坏\润滑难以解决导致故障率高的不良现象发生,避免了回转清灰不够彻底导致设备备阻力居高不下问题,结合流化床锅炉烟尘细和粘的特点。先择低压脉冲双曲线喷嘴喷吹变截面清灰方式。
   清灰系统由稳压气包、脉冲阀\喷吹管及引流喷嘴组成。袋压脉冲双曲线喷嘴吹变截面布置清灰方式是以压缩空气为动力,随时过滤工况的进行,当布袋表面积尘达到一定量时,会使除尘器阻力上升到一个值 (可以设定,一般为800Pa),依次打开布袋除尘器电磁脉冲阀喷吹,压缩气体以极短促的时间顺序通过各个电磁脉冲阀经喷吹管上的喷咀诱导数倍于喷射气量的干净烟气进入布袋,形成空气波,使布袋由袋口至底生急剧的膨胀和冲击振动,引发布袋全面抖动并形成由里向外的反吹气流作用,造成很强的逆向清洗作用,抖落布袋上的粉尘,达到清灰的目的。
  4.1.4 滤袋采用纵横直列的矩阵布置方式。这种排列方式合理地利用了方形箱体空间,避免了采用同心圆方式布置而造成箱体四角空间的闲置。滤袋中心距保证了含尘气体的抬升空间,同时避免了滤袋晃动可能产生的碰撞。

花板作为除尘器净气室和过滤室的分隔,用于悬挂滤袋组件,同时将作为滤袋组件的检修平台。
4.2改造效果
   机组投入运行后3个月进行了性能测量,运行压力降小于800Pa,烟尘排放浓度小于28mg/m3(标),达到了预期改造效果,获得成功。对现役电除尘器“达标”改造提供了成功范例。

四、结论
  5.1 电袋组合,结构优化,能充分利用现有电除尘器壳体及储(输)灰系统。改造费用低、工期短,除尘效率高,运行阻力低,能延长滤袋使用寿命,达到最严格的环保要求。
上一条静电与布袋过滤相结合的烟气净化技术                  下一条静电除尘器创新改造的探索