300MW機(jī)組電袋復(fù)合除塵器的應(yīng)用探討

聶孝峰,方建文,李強(qiáng),劉源,張超

(1.西安熱工研究院有限公司,陜西西安 710032;2.寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司,寧夏青銅峽 751607)

300MW機(jī)組電袋復(fù)合除塵器的應(yīng)用探討

聶孝峰1,方建文2,李強(qiáng)1,劉源1,張超1

(1.西安熱工研究院有限公司,陜西西安 710032;2.寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司,寧夏青銅峽 751607)

通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,確定了寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司 3號(hào)機(jī)組電除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器的方案。改造后電袋除塵器各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,保證 300MW發(fā)電機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。

電除塵器;改造方案;技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較;電袋復(fù)合除塵器

0 引言

寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司 3號(hào)機(jī)組裝機(jī)容量300MW,1997年底建成投產(chǎn),配套除塵器為 2臺(tái)雙室三電場(chǎng)電除塵器。電除塵器運(yùn)行多年,除塵效率較差。經(jīng)檢測(cè),主要存在以下問(wèn)題:燃煤煤質(zhì)變化導(dǎo)致電除塵器腐蝕、磨損嚴(yán)重,除塵效率降低;極距保持性不好,致使運(yùn)行電壓低、電流小、電暈功率低;本體漏風(fēng)嚴(yán)重,除塵器出口煙塵排放濃度嚴(yán)重超標(biāo);脫硫塔內(nèi)除霧器因積灰嚴(yán)重而堵塞,SO2脫除效率降低,威脅脫硫系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。因此,廠方?jīng)Q定對(duì) 3號(hào)機(jī)組電除塵器進(jìn)行改造。

1 改造前系統(tǒng)診斷試驗(yàn)

電除塵器改造是一個(gè)系統(tǒng)工程,在改造前必須對(duì)鍋爐煙氣參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),對(duì)電除塵器、引風(fēng)機(jī)等設(shè)備性能進(jìn)行試驗(yàn),依據(jù)系統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果確定最佳改造方案[1]。

1.1 試驗(yàn)結(jié)果

機(jī)組負(fù)荷在 300MW時(shí),電除塵器改造前的煙氣參數(shù)(本文煙氣量均為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)值)、電除塵器性能、引風(fēng)機(jī)等系統(tǒng)診斷試驗(yàn)結(jié)果如表 1所示。

表1 改造前系統(tǒng)診斷試驗(yàn)結(jié)果

1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)電除塵器的除塵效率僅為 98.05%,出口粉塵排放濃度高達(dá) 705mg/m3,如果要滿(mǎn)足排放濃度小于(150mg/m3)要求,則僅依靠增加電除塵器的收塵面積來(lái)提高除塵效率難度較大。

(2)電除塵器入口粉塵濃度達(dá)到 36.52 g/m3,粉塵濃度較高,如果采用袋式除塵器,則會(huì)使運(yùn)行阻力增加,清灰周期短,濾袋壽命縮短,設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。

(3)電除塵器入口煙氣溫度為 150℃左右,相對(duì)較高,如果改造為袋式除塵器使用 PPS濾料,仍可以滿(mǎn)足長(zhǎng)期使用的要求。

(4)電除塵器入口在機(jī)組負(fù)荷為 300MW時(shí),實(shí)測(cè)引風(fēng)機(jī)開(kāi)度較小,有較大裕量。在引風(fēng)機(jī)在 90%開(kāi)度左右時(shí),能滿(mǎn)足鍋爐最大出力要求,風(fēng)機(jī)軸功率為 1930.2 kW,電機(jī)額定功率為 2500 kW,電機(jī)裕量充足。如果改造為袋式除塵器,系統(tǒng)阻力為 1200 Pa左右,3號(hào)機(jī)組現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)不需要改造,完全可以滿(mǎn)足要求。

2 電除塵器改造方案

2.1 技術(shù)比較

(1)對(duì)于高比電阻、高 Al2O3含量的粉塵,電除塵器的除塵效率不穩(wěn)定。要達(dá)到小于 150mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn),需將電除塵器加高、加長(zhǎng),而增加串聯(lián)電場(chǎng)個(gè)數(shù)受到場(chǎng)地限制無(wú)法實(shí)施。

(2)電袋復(fù)合除塵器和袋式除塵器均能有效去除這種高比電阻、高Al2O3含量粉塵,且能保證出口粉塵排放濃度長(zhǎng)期、穩(wěn)定小于 50mg/m3。

(3)電袋復(fù)合除塵器更適合電除塵器改造,減小濾袋單元粉塵負(fù)荷,降低運(yùn)行阻力,使清灰周期增長(zhǎng),延長(zhǎng)濾袋使用壽命[2-3]。

2.2 經(jīng)濟(jì)比較

300MW機(jī)組電袋復(fù)合除塵器與袋式除塵器的經(jīng)濟(jì)對(duì)比詳見(jiàn)表 2。

表2 電袋復(fù)合除塵器與袋式除塵器經(jīng)濟(jì)比較 萬(wàn)元

從表 2可知,電袋復(fù)合除塵器比袋式除塵器設(shè)備投資費(fèi)用可節(jié)省 41萬(wàn)元,年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用節(jié)省64.07萬(wàn)元。因此,綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果,在滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)要求的條件下,采用電袋復(fù)合除塵器不僅投資費(fèi)用較低,而且可以降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用[4]。

3 電袋復(fù)合除塵器改造方案

3.1 電袋復(fù)合除塵器改造方案

電袋復(fù)合除塵器改造中,保留原電除塵器的第一電場(chǎng)并對(duì)其進(jìn)行維修,提高運(yùn)行的安全、可靠性。拆除原電除塵器第二、三電場(chǎng)全部陽(yáng)極板、陰極線(xiàn)和振打裝置,利用原電除塵器的殼體把每臺(tái)除塵器從其中間利用隔板分成 2個(gè)室;拆除原電除塵器的出口煙箱,利用此空間將除塵器的殼體加長(zhǎng) 3m。在原電除塵器立柱的頂部水平布置花板,安裝濾袋、籠骨和行脈沖噴吹清灰系統(tǒng)。每臺(tái)除塵器濾袋單元設(shè)置 12個(gè)區(qū),實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢修和離線(xiàn)清灰。除塵器的頂部設(shè)旁路煙道,當(dāng)煙氣超溫或發(fā)生四管泄漏時(shí)煙氣通過(guò)旁路,保護(hù)濾袋。

3.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

電袋復(fù)合除塵器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表 3。

3.3 電袋復(fù)合除塵器關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 氣流分布

通過(guò)模型試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算,對(duì)氣流均布方案進(jìn)行優(yōu)化。在電除塵區(qū)進(jìn)口和電袋中間結(jié)合部位設(shè)置開(kāi)孔率不同的均流板,并在各濾袋單元的下部設(shè)置導(dǎo)流板[5-6]。通過(guò)采取氣流均布措施,使電袋復(fù)合除塵器內(nèi)形成一個(gè)均勻分布的流場(chǎng),既保證電除塵區(qū)的效率不降低,又使濾袋迎風(fēng)面氣流形成上小下大的氣流流場(chǎng)分布趨勢(shì),使大部分氣流從袋底自下而上進(jìn)入濾袋,袋底區(qū)域流場(chǎng)均勻平緩,避免了因上升氣流流速過(guò)高造成清灰下來(lái)的粉塵二次附著,降低設(shè)備阻力。

3.3.2 低壓脈沖清灰技術(shù)

脈沖清灰系統(tǒng)采用低壓固定行噴吹技術(shù),開(kāi)發(fā)了高效引流噴嘴。引流噴嘴具有噴吹氣源壓力低的優(yōu)點(diǎn),避免了高壓氣流直接噴吹對(duì)濾袋造成損害,延長(zhǎng)了濾袋使用壽命。噴吹清灰過(guò)程中阻力損失小,濾袋底部壓力高,清灰效果好。常規(guī)噴嘴布置為等截面積噴嘴,沿噴吹管長(zhǎng)度氣流壓力偏差超過(guò)40%,流量偏差達(dá)到 500%。設(shè)計(jì)時(shí)沿噴吹管長(zhǎng)度方向的 18個(gè)引流噴嘴均采用變截面布置,最大限度地減小偏差現(xiàn)象,使壓力偏差減小到 5%～8%,增強(qiáng)整體清灰效果[7-8]。

3.3.3 濾料技術(shù)

濾袋是袋式除塵器的核心部件,濾袋質(zhì)量不僅直接影響除塵效率和阻力損失,而且還關(guān)系到袋式除塵器的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。

寧夏大壩發(fā)電廠 3號(hào)機(jī)組電除塵器改造工程,袋式除塵器入口煙氣溫度小于160℃,選用100%進(jìn)口聚苯硫醚纖維,濾料克重不低于 550 g/m2。PPS濾料經(jīng)熱定型、特氟龍浸漬、防水、防油和表面壓光處理,減少了粉塵在濾袋表面形成粉層后板結(jié)的可能,保證過(guò)濾和清灰性能。

4 電袋復(fù)合除塵器運(yùn)行效果

4.1 電袋復(fù)合除塵器性能試驗(yàn)

機(jī)組負(fù)荷在 310MW時(shí),采用德國(guó) SI CK公司生產(chǎn)的全自動(dòng)粉塵濃度測(cè)試儀,用網(wǎng)格法逐點(diǎn)等速取樣。電袋復(fù)合除塵器整機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 4。

表4 電袋復(fù)合除塵器性能試驗(yàn)結(jié)果

4.2 電袋復(fù)合除塵器阻力特性

在除塵器入口煙塵濃度為 35 g/m3,過(guò)濾風(fēng)速為1.19m/min時(shí),電袋復(fù)合除塵器最大阻力設(shè)定為900 Pa,清灰周期達(dá)到 240min左右;最大阻力設(shè)定為 650 Pa左右,清灰周期達(dá)到 100min左右。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)燃煤電廠現(xiàn)有電除塵器改造項(xiàng)目,改造前必須進(jìn)行系統(tǒng)診斷試驗(yàn),依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定最佳技術(shù)方案,以保證機(jī)組負(fù)荷要求。

(2)電袋復(fù)合除塵技術(shù)在燃煤電廠現(xiàn)役除塵器改造中得到廣泛應(yīng)用,同時(shí)也適用于新建機(jī)組,可以滿(mǎn)足煙塵排放濃度小于 50 g/m3,甚至小于 30 g/m3的環(huán)保要求。

(3)電袋復(fù)合除塵器的核心技術(shù)是氣流分布,在設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬,保證設(shè)備低阻力、長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

(4)濾袋區(qū)過(guò)濾風(fēng)速是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)。針對(duì)含塵濃度高、比電阻高的煙塵特性,過(guò)濾風(fēng)速不宜大于 1.2m/min,以保證設(shè)備本體阻力損失小于900 Pa,清灰周期達(dá)到 240min左右;也可改變清灰周期,將設(shè)備運(yùn)行阻力控制在 600 Pa左右。過(guò)濾風(fēng)速和清灰周期是影響濾袋使用壽命的關(guān)鍵因素。

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Application of electrostatic bag precipitator in 300MW units in ther mal power plant

Based on the technical and econom ical comparison of several reform ation program s,the electrostatic bag p recipitator reformation program had been identified fo r the ESP of the No.3 units in Daba Ther m al Power Plant.The perform ance parameters of the modified equ ipment had reached the design value and ensured the full capacity operation of 300MW units in ther m alpower plants.

electrostatic precipitator;refor m ation program;technical and econom ical comparison;electrostatic bag p recipitator

X701.2

B

1674-8069(2010)02-037-03

科技部科研院所技術(shù)開(kāi)發(fā)研究專(zhuān)項(xiàng)課題(TD-07-SST01)

2009-11-28;

2010-03-04

聶孝峰(1960-),男,陜西咸陽(yáng)人,研究員,從事燃煤電廠煙塵污染控制技術(shù)研究與工程應(yīng)用。E-mail niexiaofeng@tpri. com.cn