渠東發(fā)電廠1 112.7 t/h亞臨界鍋爐除塵器設(shè)計(jì)選型

支平，任振偉，陳為鋼

(1.中國(guó)華電工程集團(tuán)有限公司，北京10035；2.華電渠東發(fā)電有限公司，河南新鄉(xiāng)453700；3.華能日照電廠，山東日照276826)

0 引言

華電渠東發(fā)電有限公司工程規(guī)劃容量為2×330 MW+2×660 MW燃煤發(fā)電供熱機(jī)組，一期工程建設(shè)規(guī)模為2×330 MW亞臨界燃煤發(fā)電供熱機(jī)組，留有二期擴(kuò)建2×660 MW供熱機(jī)組的余地。本工程鍋爐為上海鍋爐廠制造的1 112.7 t/h亞臨界、中間再熱控制循環(huán)煤粉爐，鍋爐運(yùn)行方式為帶基本負(fù)荷，且調(diào)峰能力不低于額定容量的55%。本工程BMCR工況下除塵器入口煙氣含塵量為25 930/29 833 mg/Nm3(設(shè)計(jì)煤種/校核煤種)，每臺(tái)鍋爐煙氣量為248.39/255.48 m3/s(設(shè)計(jì)煤種/校核煤種)，排煙溫度為132℃。根據(jù)環(huán)保要求，本工程除塵器除塵效率要求≥99.76%。發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)為5 500 h。

1 除塵器型式

電除塵器和布袋除塵器是目前應(yīng)用于分離工業(yè)廢氣中的顆粒粉塵和細(xì)微粉塵的兩種主要設(shè)備，它們都成功地應(yīng)用于電力、建材、礦山、化工和冶金工業(yè)等行業(yè)，電袋復(fù)合式除塵器是一種結(jié)合了電除塵器和布袋除塵器優(yōu)點(diǎn)的新興的除塵技術(shù)。

1.1 電除塵器特點(diǎn)

靜電除塵器是利用強(qiáng)電場(chǎng)電暈放電使氣體電離、粉塵荷電，在電場(chǎng)力作用下使粉塵從氣體中分離出來(lái)。其特點(diǎn)是:

1)除塵器本體壓損小(<300 Pa)。

2)整體為鋼結(jié)構(gòu)，耐溫高，可在350℃以下運(yùn)行。

3)除塵效率與收塵面積呈指數(shù)關(guān)系，前后相同規(guī)格電場(chǎng)之間效率差距巨大。

4)除塵效率不穩(wěn)定且對(duì)粉塵比電阻值有適用要求，容易受到其它煙氣工況條件影響而發(fā)生變化。

1.2 布袋除塵器特點(diǎn)

布袋除塵器也稱過濾式除塵器，是過濾式除塵器的一種，它是利用纖維編織物制作的袋狀過濾元件來(lái)捕集含塵氣體中的固體顆粒物。主要分為機(jī)械振動(dòng)型袋式除塵器、大氣反吹型袋式除塵器和脈沖噴吹型袋式除塵器三種，它的特點(diǎn):

1)除塵效率高，出口排放穩(wěn)定，一般≤50 mg/Nm3。

2)除塵性能對(duì)粉塵的特性不敏感，不受粉塵比電阻的影響。

3)運(yùn)行阻力大，進(jìn)口煙塵濃度越大阻力越高，一般達(dá)1 500～2 000 Pa，增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率。

4)濾袋多為化學(xué)纖維材質(zhì)，壽命有限，耐溫較低，使用溫度在260℃以下。

濾袋使用壽命受清灰周期、煙氣粉塵濃度影響，粉塵濃度越高，清灰時(shí)間越短，壽命將縮短。

1.3 電袋復(fù)合式除塵器特點(diǎn)

電袋復(fù)合式除塵器結(jié)合了電除與布袋除塵器的特點(diǎn)，煙氣先通過前級(jí)電除塵區(qū)，煙氣中的大部分煙塵通過電除塵方式被收集下來(lái)，未被捕集的已荷電粉塵，再均勻進(jìn)入后級(jí)布袋除塵區(qū)達(dá)到凈化。電袋復(fù)合式除塵器的特點(diǎn)是:

1)除塵效率長(zhǎng)期高效穩(wěn)定。

2)運(yùn)行阻力低。荷電粉塵從電除塵區(qū)進(jìn)入濾袋區(qū)后，大部分帶負(fù)電荷的粉塵在趨近和到達(dá)濾袋表面時(shí)，由于荷電粉塵帶相同電荷，同性電荷的粉塵相互排斥，從而在濾袋表面形成規(guī)則有序、結(jié)構(gòu)疏松的粉塵層。此外，有一部分異性荷電粉塵會(huì)發(fā)生電凝并作用，在吸附到濾袋表面形成粉塵層前，已由小顆粒凝并成較大的顆粒，從而更容易被濾袋所阻留,因此電袋復(fù)合式除塵器運(yùn)行阻力比布袋除塵器低。

3)節(jié)能顯著。

4)延長(zhǎng)濾袋使用壽命。

5)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低。

2 技術(shù)可行性

由于布袋除塵器在初投資方面與靜電除塵器相比劣勢(shì)較大，電袋復(fù)合式除塵器由于采用了比較大的氣布比，價(jià)格也比布袋除塵器略低，因此本文僅對(duì)靜電除塵器(雙室五電場(chǎng))與電袋復(fù)合式除塵器進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

靜電除塵器廣泛應(yīng)用與電力行業(yè)，本工程環(huán)保要求除塵效率為99.76%,雙室五電場(chǎng)除塵器能滿足要求，在技術(shù)上是可行的；電袋復(fù)合式除塵器在300 MW機(jī)組國(guó)內(nèi)已經(jīng)有運(yùn)行業(yè)績(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)有較多的改造項(xiàng)目使用了電袋復(fù)合式除塵器，除塵效率能夠滿足本工程要求，因此兩種除塵器型式在技術(shù)上都是可行的。

3 經(jīng)濟(jì)性比較

3.1 除塵設(shè)備一次投資費(fèi)用比較分析

本項(xiàng)目采用雙室五電場(chǎng)電除塵器，單臺(tái)爐設(shè)備投資約為2 550萬(wàn)元/每臺(tái)爐，而電袋復(fù)合式除塵器比電除塵器初投資約高150萬(wàn)元/每臺(tái)爐。

3.2 除塵相關(guān)設(shè)備配套費(fèi)用比較分析

采用電袋除塵器比電除塵器可節(jié)省以下設(shè)備和費(fèi)用(單臺(tái)爐):減少原電除塵器后級(jí)電場(chǎng)的電纜和橋架，可節(jié)省費(fèi)用約50萬(wàn)元；減少除塵變的負(fù)荷容量，節(jié)省費(fèi)用約30萬(wàn)元；減少電除塵器電場(chǎng)的配電柜，節(jié)省費(fèi)用約40萬(wàn)元；控制柜、配電柜、以及除塵器負(fù)載減少引起的土建工作量減少，可節(jié)省費(fèi)用20萬(wàn)元。以上4項(xiàng)合計(jì)減少140萬(wàn)元。

采用電袋除塵器需增加以下設(shè)備和費(fèi)用(單臺(tái)爐):電袋除塵器清灰系統(tǒng)氣源最大壓縮空氣量為13 Nm3/min，需增加一套空壓機(jī)系統(tǒng)，約20萬(wàn)元；單臺(tái)爐引風(fēng)機(jī)增壓后容量加大增加費(fèi)用80萬(wàn)元。以上2項(xiàng)合計(jì)100萬(wàn)元。

3.3 電除塵器與電袋除塵器實(shí)際總投資比較分析

根據(jù)除塵設(shè)備和相關(guān)配套費(fèi)用比較，電袋復(fù)合式除塵器的總投資較高，單臺(tái)爐合計(jì)可以比電除塵器高110萬(wàn)元。

3.4 節(jié)能費(fèi)用比較(單臺(tái)爐)

除塵器主要電功率比較(不含灰斗電加熱)見表1。

表1 除塵器主要電功率比較

節(jié)能電費(fèi):年利用小時(shí)數(shù)為5500h，電費(fèi)按0.2元/kW·h計(jì)算時(shí)，電袋復(fù)合式除塵器年節(jié)約費(fèi)用達(dá)54萬(wàn)元。

3.5 年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較

電袋除塵器:濾布使用壽命按4年計(jì)，平均每年約60萬(wàn)元；籠骨更換費(fèi)用，按10年計(jì)，每年約20萬(wàn)元；脈沖噴吹閥閥芯更換費(fèi)用，按5年計(jì)，每年約5萬(wàn)；電除塵器部分維護(hù)費(fèi)用，每年按10萬(wàn)元；極板、極線以十年更換一次計(jì)，則每年需10萬(wàn)元。

電除塵器:每年常規(guī)維修費(fèi)用20萬(wàn)元；極板、極線以10年更換1次計(jì)，則每年需80萬(wàn)元。

電袋除塵器和電除塵器年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較見表2。

表2 兩種除塵器年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較

3.6 經(jīng)濟(jì)性綜合比較

電袋復(fù)合式除塵器在設(shè)備綜合投資上比電除塵器高110萬(wàn)元。

電袋復(fù)合式除塵器的運(yùn)行維護(hù)、檢修年費(fèi)用比電除塵器低48.7萬(wàn)元。

上述費(fèi)用比較將隨濾袋要求而變化。

4 初步選型

1)從技術(shù)分析可以看出，電除塵具有技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠，運(yùn)行業(yè)績(jī)多，壓降損失小，滿足鍋爐各種運(yùn)行工況的需要等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是在相同的除塵效率下，占地面積大，除塵效率及排放濃度受煤種、煙氣工況、飛灰特性等影響較大，排放濃度不易控制。

2)電袋復(fù)合型除塵器的除塵效率不受煤種、煙氣工況、飛灰特性影響，排放濃度可以長(zhǎng)期高效、穩(wěn)定在50 mg/Nm3(甚至10 mg/Nm3)以下。缺點(diǎn)是運(yùn)行阻力大，增加引風(fēng)機(jī)電耗，對(duì)鍋爐異常工況的適應(yīng)能力差(如啟停、爆管等)，對(duì)煙氣的溫度及濕度等要求較嚴(yán)格，濾袋的使用壽命短。

3)電袋復(fù)合除塵器的及運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較電除塵低。

4)電袋除塵器出口排放長(zhǎng)期穩(wěn)定在50 mg/Nm3以下，排放更可靠，符合國(guó)家“十一五”發(fā)展計(jì)劃中的“節(jié)能減排”環(huán)保政策。

5)電袋除塵器的濾料易受氧化腐蝕。當(dāng)煙氣的含氧量控制在10%以下、NO2控制在15 mg/m3以下時(shí)其壽命是可以保證的，當(dāng)含氧量超過10%時(shí)，壽命顯著降低，必須采用綜合措施加以防范。

另電袋除塵器還需對(duì)煙氣異常高溫、低溫、“四管”爆破、濾袋免受油霧危害等因素采取必要的措施，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

雖然電袋復(fù)合式除塵器的運(yùn)行維護(hù)、檢修年費(fèi)用比電除塵器低，但該設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間還不長(zhǎng)，對(duì)濾料的氧化腐蝕問題還沒有完全解決，本工程從穩(wěn)定可靠、滿足鍋爐各種運(yùn)行工況要求的角度出發(fā)，建議選用電除塵。

5 結(jié)論

雙室五電場(chǎng)靜電除塵器在我國(guó)電廠中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，電袋復(fù)合式除塵器的應(yīng)用尚處于起步階段。濾袋要求的不同對(duì)電袋復(fù)合式除塵器的初投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用影響較大，綜合考慮上述因素，本工程在第一方案中采用雙室五電場(chǎng)靜電除塵器，在第二方案中采用電袋復(fù)合式除塵器，第一方案作為本工程的推薦設(shè)計(jì)方案。