垃圾發(fā)電廠布袋除塵器節(jié)能改造分析

【摘 要】隨著中國城市化進程加快，節(jié)能減排成為公眾，政府關(guān)注的焦點，生活垃圾焚燒發(fā)電工程以其“減量化”、“無害化”、“資源化”的獨特優(yōu)勢得到了迅速的推廣。生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣無害化處理過程中的一個最重要環(huán)節(jié)就是布袋除塵，為了使其達標(biāo)、節(jié)能、高效的工作，寧波某垃圾發(fā)電廠對其使用的布袋除塵器進行了設(shè)備大修以及布袋的更換，布袋選用了基于表面過濾理論開發(fā)的GORE覆膜濾袋。筆者就其改造經(jīng)驗和布袋設(shè)備選型后的節(jié)能做法進行了闡述和分析，運行參數(shù)顯示達到很好的節(jié)能減排效果。

【關(guān)鍵詞】垃圾焚燒；覆膜濾袋；節(jié)能改造

一、布袋除塵器的使用情況

垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣成分復(fù)雜，其中的酸性氣體，微細粉塵，二惡英，重金屬等生成物對環(huán)境安全造成了威脅。目前尾氣處理技術(shù)多采用Ca（OH）2吸收煙氣中的HCL、SOx、NOx等酸性氣體，活性炭吸附煙氣中的二惡英和重金屬，布袋除塵器濾袋收集煙氣中的粉塵，活性炭，使尾氣排放達到歐盟標(biāo)準(zhǔn)。寧波某垃圾發(fā)電廠采用的LY-III-2200型低壓脈沖布袋除塵器，該除塵器有10個清潔室，每個清潔室有96只布袋，分6排布置。過濾風(fēng)速設(shè)計為：0.47～0.86m/min，處理的風(fēng)量設(shè)計為：63000～115500（140℃）m3/h，布袋由龍骨架支撐，布袋的材質(zhì)為戈爾公司的聚四氟乙烯覆膜濾料，脈沖噴吹閥門為高原公司的CA76MM.5（3\"）淹沒式脈沖閥，所有脈沖閥和離線閥的動作、噴吹氣源均來自經(jīng)干燥的壓縮空氣。布袋除塵器設(shè)有熱風(fēng)循環(huán)裝置、灰斗伴熱裝置、旁通系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。布袋采用離線自動程序清灰，整個布袋可以就地控制，也可以通過DCS進行遠程控制。該布袋除塵器自2001年以來，其中經(jīng)過2005年清潔室大修，布袋一直選用GORE公司覆膜濾袋，運行使用正常，使用壽命均在5年左右，排放指標(biāo)均低于《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2001），部分指標(biāo)優(yōu)于歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)。

二、布袋除塵器的改造情況及節(jié)能分析

1．布袋除塵器改造的情況?？紤]到布袋本體處于室外布置而且已經(jīng)運行5年多，運行中很多部位已經(jīng)出現(xiàn)了問題，主要表現(xiàn)為：（1）布袋除塵器的阻力加大，（見圖1）；（2）布袋除塵器的溫度損失（溫差）加大；（3）布袋除塵器清灰效果不理想；（4）布袋除塵器的氣動閥組經(jīng)常異動。通過分析主要原因是清潔室腐蝕、灰斗老化漏風(fēng)、噴吹系統(tǒng)工作不暢。為此，本次改造主要是對清潔室、灰斗、氣動控制閥組進行大修或更換。

在改造過程中，由于中箱體是2001年一直運行到現(xiàn)在，在中箱體部位出現(xiàn)了部分腐蝕漏風(fēng)問題，對此進行了補強和深度防腐。對原先箱體進風(fēng)不均和存在煙氣死區(qū)的區(qū)間進行重新設(shè)計，特別是煙氣沖刷強烈的進風(fēng)段進行了煙氣檔板的改造。為保證煙氣達到歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)，更換了過濾核心元件布袋及龍架。該布袋的多微孔結(jié)構(gòu)阻止微細粉塵進入纖維內(nèi)部，而且薄膜的高通透性和清灰時間長的特性，減少了設(shè)備運行過程中相應(yīng)的電能，藥劑的消耗量。由于布袋除塵器處于室外運行，在本次改造中還對室外頂棚進行了重新設(shè)計和更換，設(shè)計中充分考慮了頂棚的空氣隔熱和頂部的傾斜坡度，以確保雨水導(dǎo)排，保證布袋除塵器在運行中盡量減少風(fēng)和雨的侵擾和腐蝕。

2．布袋除塵器的改造節(jié)能分析。設(shè)備改造結(jié)束后在運行中發(fā)現(xiàn)其突出的改造效果為各種電耗，輔助材料的使用有所下降，除塵器的排放達到了改造要求。具體為：

（1）減少了引風(fēng)機的能耗。由于更換了新布袋，薄膜的高通透性減少了濾袋阻力，引風(fēng)機能耗也隨之降低。垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣在引風(fēng)機的作用下通過布袋，粉塵則被布袋薄膜表面攔截，干凈的煙氣通過布袋薄膜由煙囪排出。為了克服煙氣流動時所產(chǎn)生的阻力，必須有一定的壓力能來彌補該能量損失，引風(fēng)機就是提供該壓力能的來源，它在除塵過程中占有重要地位。煙氣流動是否順暢，決定了整個系統(tǒng)的阻力，而這恰恰與引風(fēng)機消耗的電能密切相關(guān)，而其流動的順暢程度與濾袋的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。市場上現(xiàn)有絕大部分濾袋可以分成兩種，普通濾袋和覆膜濾袋。普通濾袋，也就是沒有薄膜的濾袋，是通過粉塵進入濾料纖維內(nèi)部形成的“一次粉餅”來過濾后續(xù)煙氣中的粉塵，隨著進入濾料內(nèi)部的粉塵越來越多，堵塞纖維間孔隙，不可避免造成濾袋的透氣性下降，導(dǎo)致濾袋阻力逐步攀升。戈爾公司生產(chǎn)的覆膜濾袋，其表面是一層該公司發(fā)明的”膨體”專利技術(shù)制成的多微孔，極光滑的膨體聚四氟乙烯e-PTFE薄膜。由于薄膜的纖維組織極為細密，煙氣中的粉塵僅僅粘附在薄膜表面而沒有進入濾料內(nèi)部，運行過程中透氣性基本沒有變化，又由于e-PTFE薄膜本身具有不粘灰，憎水和穩(wěn)定的化學(xué)性能，粉餅容易剝離，粉塵極難粘附，自清灰性能良好，確保濾袋始終保持低阻力。現(xiàn)場的運行數(shù)據(jù)顯示，在充分保證垃圾焚燒的基礎(chǔ)上，引風(fēng)機（功率為250KW）的節(jié)電率約在15％，按8000h/a的運行時間計，年節(jié)電量約為：250×0.15×8000=30×104KWh。

（2）減少了壓縮空氣能耗。布袋除塵器改造后，特別是噴吹、過濾系統(tǒng)的改造和升級，噴吹的壓縮空氣壓力和次數(shù)也減少了不少，清灰用氣量的減少帶來的是空壓機運行能耗降低。布袋除塵器運行過程中，濾袋表面粉餅逐漸變厚，阻力上升，需要壓縮空氣來去除表面積聚的粉塵，恢復(fù)其原始透氣性，脈沖清灰是袋式除塵器正常工作的重要環(huán)節(jié)。戈爾覆膜濾袋的PTFE光滑，自清灰性能良好，粉餅容易剝離，設(shè)備阻力穩(wěn)定保持在低位。脈沖清灰是利用壓縮空氣在極短暫的時間內(nèi)高速噴入濾袋，同時誘導(dǎo)數(shù)倍于噴射氣流的空氣，使濾袋由袋口到袋底產(chǎn)生劇烈的膨脹和沖擊振動，引發(fā)濾袋全面抖動并形成由里向外的反吹氣流作用，造成很強的逆向清洗作用，抖落濾袋上的粉塵，達到清灰的目的（見圖2（b））。

從現(xiàn)場運行調(diào)試來看，在滿足工藝要求的前提下，對脈沖清灰壓力進行了降低、脈沖時間做了相應(yīng)的延長，現(xiàn)場的測試數(shù)據(jù)顯示，每天空壓機可以節(jié)約近80 KWh，年節(jié)約2.6×104KWh。

（3）節(jié)省Ca（OH）2反應(yīng)藥劑用量。由于垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣成分復(fù)雜，其中HCL，SOx，NOx等酸性氣體危害健康，需用Ca（OH）2反應(yīng)藥劑加以凈化處理，反應(yīng)生成物和還沒有反應(yīng)的Ca（OH）2藥劑則由布袋除塵器加以收集處理。在半干法的脫酸工藝系統(tǒng)中，Ca（OH）2顆粒作為脫酸藥劑與煙氣在反應(yīng)塔內(nèi)反應(yīng)后，部分沒有完全反應(yīng)的藥劑顆粒停留在濾袋表面薄膜與酸性氣體繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，未反應(yīng)的Ca（OH）2藥劑在濾袋表面停留的時間越長，則反應(yīng)越充分，脫酸效率越高。所以脫酸過程不完全是在反應(yīng)塔內(nèi)進行，有部分反應(yīng)是在濾袋表面進行的，在這種工況條件下，濾袋可以被看作一個布袋反應(yīng)器，相比于沒有覆膜的“深層過濾”來說，選擇表面過濾的覆膜濾袋脫酸優(yōu)勢更明顯。

本次改造后，由于延長了清灰的時間間隔，相應(yīng)的脫酸藥劑在濾袋薄膜的反應(yīng)時間也同步延長，脫酸的效果也比原先更好，熟石灰效用得到了充分發(fā)揮（同樣的排放要求，Ca（OH）2反應(yīng)藥劑量減少）。據(jù)資料介紹，采用“表面過濾”的e-PTFE薄膜濾袋，在滿足HCl等酸性氣體排放控制的前提下，可以節(jié)約10％～30％的熟石灰反應(yīng)劑。相反，如果是“深層過濾”的普通濾袋，反應(yīng)完成后，Ca（OH）2變成CaCl2，或者內(nèi)核仍是Ca（OH）2，外殼已成了CaCl2，這些不能繼續(xù)反應(yīng)的顆粒進入濾袋內(nèi)部纖維，在起停爐時吸水潮解后板結(jié)，導(dǎo)致濾袋堵塞，或者因為頻繁清灰過早從濾袋表面脫落，起不到預(yù)期的脫酸效果。

三、小結(jié)

布袋除塵器是垃圾發(fā)電廠的一個重要環(huán)保設(shè)備，在新建、改造大修時，不僅要考慮到設(shè)備的安全、環(huán)保運行，節(jié)能減排也是一項重要的考量。在選擇核心部件濾袋時，其排放低，易清灰，壽命長、阻力小、垃圾焚燒應(yīng)用廣的應(yīng)優(yōu)先選用，使其達到環(huán)保和節(jié)能的雙贏。

參 考 文 獻

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