袋式除塵器在300MW燃煤機(jī)組中的應(yīng)用改造——以豫新發(fā)電有限責(zé)任公司袋式除塵器改造為例

王 勇，汪長浩

(中電投河南公司新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責(zé)任公司，河南新鄉(xiāng)453011)

1． 概況

豫新發(fā)電公司2×300MW機(jī)組，分別與2005年、2006年正式投產(chǎn)運(yùn)行至今，設(shè)備可靠性日益下降，故障頻發(fā)，導(dǎo)致除塵效率嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值。主要表現(xiàn)在:投產(chǎn)以來，特別是近年因煤質(zhì)鍋爐燃用煤質(zhì)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)煤種，鍋爐排灰量加大，比電阻升高，電除塵器在運(yùn)行中發(fā)生嚴(yán)重的電暈閉塞和反電暈現(xiàn)象，運(yùn)行效果不能達(dá)到設(shè)計(jì)值;豫新發(fā)電公司脫硫設(shè)施投運(yùn)后，因電除塵煙氣含塵量大造成GGH、除霧器頻繁堵塞導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)停運(yùn)沖洗;根據(jù)GB13223－2003《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》到2012年1月1日鍋爐最高允許排放濃度須低于50 mg/Nm3，當(dāng)前電除塵器已無法滿足這一要求。

豫新發(fā)電公司#6機(jī)組的鍋爐是由武漢鍋爐廠制造的亞臨界壓力一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐。鍋爐呈“П”型布置，平衡通風(fēng)，全鋼構(gòu)架，露天島式布置，鋼球磨中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，熱風(fēng)送粉直流式百葉窗水平濃淡燃燒器，四角布置，切向燃燒方式，尾部雙煙道布置，煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，噴水減溫控制過熱汽溫，容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，刮板撈渣機(jī)連續(xù)固態(tài)出渣。電除塵器采用福建龍凈環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)的型號(hào)2BEL297/2－4雙室四電場靜電除塵器。單臺(tái)電除塵器入口煙氣量:1633235m3/h。每臺(tái)爐除塵器下灰斗中的灰由正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)輸送至遠(yuǎn)方灰?guī)?，在運(yùn)行中，一、二電場灰斗里的灰進(jìn)入粗灰?guī)欤?、四電場的灰可以進(jìn)入細(xì)灰?guī)欤部梢郧袚Q進(jìn)入粗灰?guī)臁?/p>

2． 電除塵器運(yùn)行現(xiàn)狀和存在的問題

2．1 鍋爐飛灰中Al2O3和SiO2含量過高造成電除塵效率降低，使出口煙塵排放濃度較高。

對于Al和Si含量很高的飛灰，比電阻高，荷電和收集困難。一般認(rèn)為飛灰中Al2O3和SiO2含量超過一定值時(shí)，電除塵效率顯著降低，增加收塵面積也無濟(jì)于事，達(dá)不到預(yù)期除塵效果。SiO2在高溫下的揮發(fā)再冷凝會(huì)形成極細(xì)的微粉，Al2O3也常以極細(xì)的微粉體存在，細(xì)顆粒的粉塵密度小、易飄逸的特性，對電場煙速非常敏感，電除塵器需要在較低的煙氣流速下運(yùn)行并且需要保持一個(gè)較長的電場停留時(shí)間。這些粉塵不僅難以收集，而且會(huì)在陽極板上形成一層“膜”，振打力稍差時(shí)，灰“膜”難以剝離，導(dǎo)致電除塵工作惡化。

隨著燃用煤質(zhì)情況的變化，鍋爐燃用劣質(zhì)煤時(shí)，飛灰中Al2O3和SiO2含量超過設(shè)計(jì)值，造成飛灰比電阻過高，降低了電除塵使用效率。

2．2 燃用劣質(zhì)煤造成電除器入口煙氣含塵量過大，使得除塵器出口煙塵排放濃度增加。

除塵器的負(fù)荷和效率是根據(jù)鍋爐參數(shù)以及燃燒的煤種(設(shè)計(jì)、校核)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。鍋爐燃用劣質(zhì)煤后，電除塵入口煙氣飛灰量增加，超出設(shè)計(jì)值，電除塵超負(fù)荷運(yùn)行。表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，機(jī)組負(fù)荷150MW時(shí)電除塵器出口濃度144mg/Nm3，225MW時(shí)電除塵器出口濃度167mg/Nm3，270MW時(shí)電除塵器出口濃度222mg/Nm3，300MW時(shí)電除塵器出口濃度289mg/Nm3，大大超出電除塵設(shè)計(jì)效率。

表1 #6電除塵不同工況出口飛灰濃度

2．3 電除塵器出口煙塵排放濃度增大后，影響脫硫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

#6爐煙氣脫硫采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝(簡稱FGD)。一爐一塔脫硫裝置，脫硫率不小于95%。FGD裝置設(shè)計(jì)入口煙氣條件的煙塵排放濃度＜100mg/Nm3，經(jīng)FGD裝置后的煙塵排放濃度＜50mg/Nm3(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)。目前鍋爐除塵器出口煙塵排放濃度超標(biāo)，無法滿足煙氣脫硫FGD入口煙氣條件，影響煙氣脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行和脫硫石膏的品質(zhì);而且GGH經(jīng)常因煙塵含量過高造成堵塞而被迫停運(yùn)，嚴(yán)重影響脫硫系統(tǒng)的投運(yùn)率。

3． 電除塵改造的必要性

3．1 受煤炭市場影響，機(jī)組燃煤煤質(zhì)較差、煤種雜，從2009年底被迫使用灰分較大的河南煤(原為山西貧煤)。鍋爐實(shí)際運(yùn)行中300MW工況下煤量經(jīng)常在140t/h(設(shè)計(jì)值117t/h)以上，除塵器運(yùn)行已嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)工況，除塵效果無法達(dá)到國家新的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)要求(煙氣排放濃度必須小于50mg/Nm3)。

3．2 #6爐煙氣脫硫采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝(簡稱FGD)。一爐一塔脫硫裝置，脫硫率不小于95%。FGD裝置設(shè)計(jì)入口煙氣條件的煙塵排放濃度＜100mg/Nm3，經(jīng)FGD裝置后的煙塵排放濃度＜50mg/Nm3(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)。目前鍋爐除塵器出口煙塵排放濃度超標(biāo)，無法滿足煙氣脫硫FGD入口煙氣條件，影響煙氣脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行和脫硫石膏的品質(zhì);而且GGH經(jīng)常因煙塵含量過高造成堵塞而被迫停運(yùn)，嚴(yán)重影響脫硫系統(tǒng)的投運(yùn)率，使脫硫電價(jià)受益大幅減少。

4． 除塵器技術(shù)改造方案

一、二、三、四個(gè)電場拆除，各室物理隔離，安裝骨架、袋籠、濾袋等設(shè)備，作為布袋除塵區(qū)(原支撐鋼柱需加固);增加進(jìn)出口密封擋板，可以加裝旁路煙道;控制系統(tǒng)改造;保留進(jìn)口喇叭口、灰斗和輸灰系統(tǒng)。電除塵器出口煙道、引風(fēng)機(jī)入口煙道強(qiáng)度校核。

布袋除塵器改造方案設(shè)計(jì)基本參數(shù)要求:除塵器出口煙塵濃度設(shè)計(jì)值≤30mg/Nm3，最高不大于50mg/Nm3，布袋過濾風(fēng)速小于1m/min，除塵器總體阻力設(shè)計(jì)≤1500Pa，最高不大于1800Pa，濾袋設(shè)計(jì)壽命30000小時(shí)。

4．1 本工程改造的總原則:采用純布袋除塵器改造方案;總的內(nèi)容:#6機(jī)組電除塵器改造工程項(xiàng)目的除塵器及輔助設(shè)備系統(tǒng)改造方案設(shè)計(jì)、制造、拆除、運(yùn)輸、安裝、冷熱態(tài)調(diào)試總承包。

4．1．1 除塵器改造范圍:沿鍋爐出口煙氣流向，從除塵器入口膨脹節(jié)(含膨脹節(jié))法蘭至除塵器出口喇叭第一個(gè)膨脹節(jié)(含膨脹節(jié))法蘭。上至除塵器的頂部起吊及頂棚，下至灰斗出口法蘭及鋼支柱和基礎(chǔ)(包括鋼支柱和基礎(chǔ)強(qiáng)度校核，及必要時(shí)的加固處理)，所有灰斗進(jìn)行校正加固設(shè)計(jì)。

4．1．1 原則上在原有電除塵器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，不加長柱距，不加寬跨距，不增加本體支架及本體土建。

4．1．2 原電除塵器內(nèi)部陰極線、陽極板及振打裝置等設(shè)備全部拆除。原第1－4電場區(qū)域布置布袋除塵區(qū)，并利用現(xiàn)有場地配置噴吹等系統(tǒng)。

4．1．3 進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，利用一電場部分空間進(jìn)行預(yù)沉降室改造。能利用原舊設(shè)備的應(yīng)盡量利舊，利舊部分應(yīng)在投標(biāo)書供貨范圍備注內(nèi)明確說明，且保證利舊設(shè)備必須運(yùn)行可靠，利舊設(shè)備可靠運(yùn)行必要的檢修工作由供方負(fù)責(zé)。

4．1．4 原電除塵高、低壓控制系統(tǒng)及電場變壓器全部取消，應(yīng)選用先進(jìn)、節(jié)能、環(huán)保的控制系統(tǒng)，具備進(jìn)出口溫度、壓力、分室差壓檢測、溫度超溫報(bào)警和脈沖閥運(yùn)行工況監(jiān)控等控制功能。

4．1．5 進(jìn)入袋區(qū)進(jìn)、出口氣流分布板做氣流分布、均布的物理、計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)，重新設(shè)計(jì)制作。

4．1．6 對原電除塵器的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度荷載核算，若鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，則對鋼結(jié)構(gòu)加固加強(qiáng)。

4．1．7 重新設(shè)計(jì)和安裝空壓機(jī)及輔助配套系統(tǒng)?？諌簷C(jī)及輔助配套系統(tǒng)改造的所有工作由供方負(fù)責(zé)。

4．1．8 本工程的除塵器采用露天布置，本體采用全鋼架結(jié)構(gòu)。本體必須設(shè)有足夠的檢修運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)及樓梯。

4．1．9 所有拆除的不能利舊設(shè)備應(yīng)盡量減少破壞性拆除行為，保證其完整性，并運(yùn)送至甲方指定的地點(diǎn)存放。

4．1．10 引風(fēng)機(jī)擴(kuò)容改造:由供方提供改造后除塵器的阻力等數(shù)據(jù)，由需方負(fù)責(zé)進(jìn)行引風(fēng)機(jī)的改造。改造后除塵器的阻力:一年后≤1200Pa，三年后≤1500Pa。

4．1．11 輸灰系統(tǒng)改造:由供方提供改造后除塵器的阻力、各灰斗灰量分布等數(shù)據(jù)，由需方負(fù)責(zé)進(jìn)行輸灰系統(tǒng)的改造。

5． 布袋除塵器存在的問題分析

5．1 目前國內(nèi)布袋除塵器改造后失敗的部分主要原因?yàn)殚L期使用高硫煤造成煙氣中SO3在低溫狀態(tài)下凝結(jié)成酸露后腐蝕布袋，導(dǎo)致一至二年內(nèi)被迫部分更換布袋。我公司除塵器改造采用的布袋材質(zhì)為PPS+PTFE基布，數(shù)量9690條，按照每條價(jià)格700元計(jì)算，總價(jià)678．3萬元。技術(shù)協(xié)議中廠家承諾布袋壽命35000小時(shí)(連續(xù)運(yùn)行4年)、最大耐受燃煤硫份為1．2%。

酸露點(diǎn):含硫物質(zhì)燃燒時(shí)，會(huì)部分生成三氧化硫，三氧化硫和水形成硫酸，在比正常露點(diǎn)高的溫度下，硫酸呈液態(tài)析出，這時(shí)的溫度稱酸露點(diǎn)。傳熱面或金屬面在這個(gè)溫度下所受到的硫酸的強(qiáng)烈腐蝕稱酸露點(diǎn)腐蝕。

酸露點(diǎn)在計(jì)算生成時(shí)及其復(fù)雜，通常需要考慮煙氣溫度、成分、水分、SO2濃度、流量、壓力等。而且在使用6種計(jì)算酸露點(diǎn)公式時(shí)也會(huì)得到溫度偏差很大的結(jié)果。

專家建議:

1)控制#6爐燃煤硫份;

2)#6機(jī)組盡量帶高負(fù)荷，在冬季利用熱風(fēng)再循環(huán)盡量提高排煙溫度高于酸露點(diǎn)20℃運(yùn)行。

5．2 通過連續(xù)對布袋除塵器的4列除塵器室進(jìn)、出口表盤溫度進(jìn)行監(jiān)視發(fā)現(xiàn):中間B、C列溫度高于外側(cè)A、D列溫度有20℃左右，150MW負(fù)荷時(shí)A、D列溫度為95℃，極易造成低溫時(shí)A、D列的酸露點(diǎn)形成。

夏季工況300MW時(shí)，在#6除塵器入口各煙道上打開測量孔，用紅外測溫儀實(shí)測各煙氣溫度:A列左側(cè)溫度122．6℃，A 列右側(cè)溫度152．3℃，B列左側(cè)溫度151．8℃，B 列右側(cè)溫度131．9℃，測量完后封閉各測量孔。

分析:通過就地測點(diǎn)安裝位置檢查及各測溫元件校驗(yàn)、調(diào)換位置等試驗(yàn)結(jié)果，初步排除了測點(diǎn)問題;根據(jù)冷態(tài)氣流均布試驗(yàn)結(jié)果來看，各室氣流量均勻，但不排除各列氣流量在熱態(tài)狀態(tài)下不均勻造成的溫度偏差;因回轉(zhuǎn)式空預(yù)器出口煙氣流場本身存在溫度偏差，A、D列在空預(yù)器出口煙氣聯(lián)箱兩側(cè)，分析原因可能是空預(yù)器出口煙箱內(nèi)部氣流分布不均造成的。

建議:目前中間溫度高，達(dá)到或接近設(shè)計(jì)值，已出現(xiàn)限定機(jī)組負(fù)荷的情況。應(yīng)盡快進(jìn)行除塵器熱態(tài)性能驗(yàn)收試驗(yàn)，根據(jù)準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)找出真正的問題，利用機(jī)組臨停機(jī)會(huì)進(jìn)行增加阻力板或者混合器消除問題。

5． 結(jié)論

通過進(jìn)行電除塵改造，顯著提高除塵器健康水平及運(yùn)行可靠性，解決目前存在的一系列問題，減低引風(fēng)機(jī)葉片的飛灰磨損，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)滿足該公司#6機(jī)組燃煤情況及脫硫系統(tǒng)要求，最終控制煙塵的排放濃度達(dá)到國家環(huán)保法規(guī)的達(dá)標(biāo)排放要求，提高除塵效率，減小環(huán)境污染。因此實(shí)施除塵器改造，在取得安全效益的同時(shí)，必將取得更大的社會(huì)效益。

［1］王冬軍．脈沖袋式除塵技術(shù)進(jìn)展及其壽命影響因素分析［D］．山東大學(xué)，2009．

［2］胡滿銀．燃煤電廠袋式除塵器［M］．北京:中國電力出版社，2009．

［3］肖寶恒．袋式除塵哭的發(fā)展及其在燃煤電廠的應(yīng)用前景［J］．電力環(huán)境保護(hù)，2001(3)．