陽(yáng)煤三電4＃爐除塵設(shè)計(jì)研究

龐繼紅

(山西省陽(yáng)泉市環(huán)境監(jiān)測(cè)站 山西陽(yáng)泉 045000)

PM 2.5（空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5 μm的顆粒物）是目前社會(huì)普遍關(guān)注和亟待解決的問(wèn)題?？晌腩w粒物PM 10（空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤10 μm的顆粒物）是陽(yáng)泉市大氣污染的首要污染物。目前，燃煤鍋爐在電力、供暖行業(yè)中占絕大多數(shù)。2011年底，陽(yáng)泉市燃煤發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到約150萬(wàn)k W，用煤300多萬(wàn)噸t左右，煙塵排放量在7萬(wàn)t左右，其中，約有6000 t PM 10的超微細(xì)粉塵可長(zhǎng)期在空氣中漂浮，特別是以氣溶膠形式存在于大氣中的PM 2.5，嚴(yán)重影響環(huán)境空氣質(zhì)量，同時(shí)也嚴(yán)重威脅著人類健康。依據(jù)最新《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）規(guī)定，自2012年起其煙塵最高允許排放質(zhì)量濃度為30 mg/m3。重點(diǎn)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)還將進(jìn)一步嚴(yán)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，要求燃煤電廠煙塵排放濃度小于20 mg/m3，嚴(yán)格的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)火電廠除塵器提出了更高的要求，目前火電廠除塵器主要是靜電除塵器和布袋除塵器布袋除塵，如何選擇除塵器決定了火電廠出口煙塵濃度能否穩(wěn)定滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。

隨著國(guó)家環(huán)保要求的提高，作為火電廠對(duì)除塵器除塵效率的要求也越來(lái)越高，原先單一的靜電除塵器已經(jīng)不能滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。首先，靜電除塵器的除塵效率無(wú)法滿足要求。靜電除塵器最初運(yùn)行時(shí)，除塵效率尚能達(dá)到99%左右，但由于電廠燃煤品種不同，靜電除塵器自身結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行方式的局限，隨著靜電除塵器運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)，靜電除塵器內(nèi)部開始改變，積灰也越來(lái)越嚴(yán)重，電場(chǎng)開始變化，除塵效率很難滿足要求。其次，靜電除塵器的運(yùn)行費(fèi)用高。電除塵自身耗電也很大。靜電除塵器運(yùn)行一段時(shí)間后，為使其能穩(wěn)定運(yùn)行，靜電除塵器需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)檢修。檢修需投入的不只是人力，消耗的維護(hù)經(jīng)費(fèi)也是一筆不小的支出。第三，靜電除塵雖然效率高，空氣動(dòng)力學(xué)性能先進(jìn)。然而，由于靜電除塵技術(shù)對(duì)煤質(zhì)特性要求嚴(yán)格，當(dāng)燃煤中的飛灰比電阻和三氧化二鋁以及硅和鋁的氧化物含量大于一定數(shù)值時(shí)，燃煤電廠煙塵具有粒徑小、顆粒質(zhì)量小、不易荷電等特性，容易產(chǎn)生反電暈和二次揚(yáng)塵的現(xiàn)象，這些都影響了除塵器的穩(wěn)定運(yùn)行，不但增加了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，而且也達(dá)不到運(yùn)行要求，影響鍋爐運(yùn)行安全。即使通過(guò)改進(jìn)振打系統(tǒng)及對(duì)進(jìn)口煙氣進(jìn)行調(diào)制等方法，采取增加電場(chǎng)，加寬電場(chǎng)，改變極距、極線以及供電方式，效果均并不理想。單獨(dú)依靠靜電除塵器來(lái)實(shí)現(xiàn)煙塵的穩(wěn)定排放，實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度太大。

布袋除塵器在上世紀(jì)80年代開始在部分火電廠采用，但是，當(dāng)時(shí)濾布所使用對(duì)材料受限于工藝水平的落后，導(dǎo)致布袋易損易破，除塵效率低，且頻繁更換布袋，成本也大幅增加，布袋除塵器沒(méi)能得到更廣泛的應(yīng)用。而靜電除塵技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，很多火力發(fā)電廠在除塵技術(shù)的選擇上仍以靜電除塵技術(shù)為主。早期，靜電除塵技術(shù)基本能夠滿足當(dāng)時(shí)的環(huán)保要求，火電廠大多數(shù)采用了靜電技術(shù)。發(fā)達(dá)國(guó)家火電廠應(yīng)用布袋除塵技術(shù)較早，他們的一些火電廠采用了布袋除塵技術(shù)，除塵效率高達(dá)99．9%以上。近年來(lái)，布袋除塵技術(shù)中的關(guān)鍵瓶頸，濾布材料技術(shù)有了快速發(fā)展，布袋的強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨等方面都有了全面的提高，布袋除塵技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

1 布袋除塵技術(shù)和靜電除塵技術(shù)比較

1.1 布袋除塵技術(shù)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、需要設(shè)備少，技術(shù)要求門檻低，無(wú)須專人操作。能捕集比電阻高的粉塵。運(yùn)行穩(wěn)定，負(fù)荷適應(yīng)性好，容易管理運(yùn)行，尤其適合捕集細(xì)微干燥的粉塵，便于對(duì)收集的粉塵進(jìn)行回收利用。能夠?qū)崿F(xiàn)離線檢修。占地面積小。能很好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，系統(tǒng)各個(gè)重要環(huán)節(jié)均設(shè)置自檢報(bào)警功能，對(duì)工人的要求較低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。除塵效率高，投入少。主要缺點(diǎn)是：處理高溫?zé)煔夂拖鄬?duì)濕度大的煙塵，需要采取保溫措施；凈化有腐蝕性氣體時(shí)，需要選用適宜的耐腐蝕特殊濾料；布袋除塵技術(shù)用于凈化粘性相對(duì)較大的煙塵時(shí)，對(duì)布袋有較高的要求；布袋除塵器在凈化時(shí)有爆炸危險(xiǎn)，處理帶有火花的含塵氣體需要有防爆措施。

1.2 靜電除塵技術(shù)

低阻，壓力損失小。最初除塵效果好，能捕集細(xì)微粉塵，處理煙氣量大，能用于高溫、高壓、高濕的除塵，能持續(xù)運(yùn)行，自動(dòng)化程度高。主要缺點(diǎn)是：投資高，需配套高壓變電和整流設(shè)備，設(shè)備龐大，耗材量大。安裝管理要求較高。除塵效率會(huì)受粉塵比電阻影響，除塵效率不穩(wěn)定．一般需設(shè)置預(yù)處理裝置．不具備離線檢修功能。

針對(duì)靜電除塵器和布袋除塵器的比較，結(jié)合當(dāng)前煙塵排放現(xiàn)狀，我們?cè)陉?yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)第三電廠（陽(yáng)煤三電）其4＃爐做了靜電、布袋二級(jí)除塵的應(yīng)用研究。

2 陽(yáng)煤三電廠4＃鍋爐概況及靜靜電除塵器設(shè)計(jì)前運(yùn)行參數(shù)

2.1 鍋爐概況

陽(yáng)煤三電廠4＃爐為高壓爐。鍋爐額定蒸發(fā)量為270 t／h。煙氣凈化設(shè)備采用1臺(tái)單室單電場(chǎng)。

2.2 靜電除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)及實(shí)際性能參數(shù)

靜電除塵器型號(hào)為XWD 165，每爐1臺(tái)，1個(gè)電場(chǎng)，通道數(shù)30個(gè).通流面積165 m2，設(shè)計(jì)處理煙氣量為330000 Nm3／h—350000 Nm3／h，比集塵面積為23.109 m2／S，除塵效率>85．0，設(shè)計(jì)入口煙塵濃度為41.6 g／m3。靜電除塵器實(shí)際性能參數(shù)為：除塵效率小于80.0，煙塵排放濃度為200 mg／m3。

2.3 煙氣量設(shè)計(jì)值

實(shí)際運(yùn)行的煙氣量為300000 m3

2.4 粉塵比電阻較以前增大

該電廠煤的含硫量一般都低于1.14%，屬含硫較低煤種，煤的粉塵比電阻較高．當(dāng)粉塵比電阻超過(guò)臨界值，靜電除塵器的性能就隨著粉塵比電阻的增高而很快下降。

2.5 靜電除塵器系統(tǒng)缺陷

單獨(dú)應(yīng)用靜靜電除塵器，除塵效率低，無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，靜電除塵器兩極振打系統(tǒng)振打能力嚴(yán)重下降，電極表面大量積灰。

3 設(shè)計(jì)方案

(1)為了滿足火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，出口煙塵排放濃度要小于30 mg/m3，單一靜電除塵器的除塵效率無(wú)法滿足要求。而單獨(dú)使用布袋除塵器，入口濃度大，將導(dǎo)致布袋除塵器的濾袋損壞，濾布的使用壽命會(huì)降低，無(wú)法保證設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)以上情況，采用靜電—布袋兩級(jí)除塵可以滿足要求，因此決定應(yīng)用“高壓靜電—低壓脈沖布袋除塵器”。(2)除塵器由2個(gè)獨(dú)立單元組成，即布袋除塵器單元和靜電除塵器單元。靜電除塵器將較大的顆粒去除，減少了濾布的磨損，同時(shí)減輕布袋除塵器的負(fù)荷，延長(zhǎng)布袋除塵器的清灰周期，從而濾布的使用壽命延長(zhǎng)。

3.1 布袋除塵參數(shù)

主要設(shè)計(jì)參數(shù):處理風(fēng)量：330000 Nm3／h—350000 Nm3／h；入口粉塵質(zhì)量濃度：200 g/m3；煙氣溫度：80℃；過(guò)濾面積：9550 m2；過(guò)濾風(fēng)速：0.5-1.2 m/min；除塵器組合臺(tái)數(shù)：3單臺(tái)；濾袋數(shù)：2460條；出口粉塵排放質(zhì)量濃度：＜50 mg/m3。

3.2 除塵效果

除塵前煙塵濃度：3328.6 mg/m3；除塵后煙塵濃度：23.3 mg/m3。除塵效率可以穩(wěn)定達(dá)到99.3%以上。

4 結(jié)論

“靜電—布袋兩級(jí)除塵器”設(shè)計(jì)有效提高了除塵效率。除塵器出口煙塵排放濃度僅為23.3 mg/m3，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。降低了煙塵排放量，大大降低發(fā)電成本。通過(guò)對(duì)陽(yáng)煤三電4#爐二級(jí)除塵的應(yīng)用研究表明，靜電除塵器和布袋除塵器的聯(lián)合應(yīng)用降低了除塵成本，提高了除塵效率，為火電廠除塵技術(shù)的發(fā)展提供了重要參考，是一次有益的探索。

[1]顧興俊,華偉.布袋除塵技術(shù)在靜電除塵器改造中的應(yīng)運(yùn)[J].江蘇電機(jī)工程，25(5)：76.

[2]GB 13223—2011．火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn).

[3]單志栩.新型除塵技術(shù)在電站除塵器上的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(8)：73.