電除塵改造為離線清灰電袋復合除塵器的研究與應用

王常寶 (唐山開灤熱電有限責任公司，河北 唐山 063103 )

0 引言

在十年以前，我國燃煤電廠大部分的除塵都是靜電除塵，因現(xiàn)在新的火電廠大氣污染物排放標準的執(zhí)行[1]，要求燃煤鍋爐煙塵排放濃度限值為30mg/m3，重點地區(qū)為20mg/m3，靜電除塵器的除塵效果難以達到這個要求，為了達到新排放標準，把電除塵改造為電袋復合除塵器或布袋除塵器[2]。常規(guī)的電除塵改造為電袋復合除塵器的布袋清灰方式為在線清灰，本研究設計為離線清灰，使清灰徹底，降低系統(tǒng)阻力，延長清灰周期，減少清灰次數(shù)，延長布袋壽命。

1 電除塵器和袋除塵器現(xiàn)狀

電除塵器和袋式除塵器是燃煤電廠除塵的兩種主要傳統(tǒng)設備。電除塵器具有處理煙氣量大、運行阻力低、煤種適應性廣、設備可靠性高等優(yōu)點，但其除塵效率容易受到煙氣粉塵特性的影響而發(fā)生波動；袋式除塵器粉塵排放濃度低，不受粉塵特性影響，但存在系統(tǒng)阻力較大、能耗較高等缺點。為此，除塵設備要實現(xiàn)穩(wěn)定低排放、節(jié)能低耗、長期可靠運行，在除塵技術方面需要有新的突破。

2 離線清灰電袋復合除塵器特點

電袋復合除塵器是有機結合了電除塵器和袋除塵器優(yōu)點的一種高效除塵器，在燃煤電廠的除塵器改造中被越來越多的應用[3]。在電袋復合除塵器中，通過前級電場的預收塵、荷電作用和后級濾袋區(qū)的過濾除塵，充分發(fā)揮電除塵器和袋除塵器各自的除塵優(yōu)勢，結合了二者的優(yōu)點，除塵效率高，既能滿足新的環(huán)保標準，又能增加運行可靠性，降低除塵成本，對現(xiàn)役電除塵改造具有重要的意義，是我國煙氣治理發(fā)展方向之一[4-8]。

相對而言，離線清灰電袋復合除塵器具有如下技術特點：

(1)除塵效率高。在電袋復合除塵器中，煙氣先通過電除塵區(qū)后再緩慢進入后級布袋除塵區(qū)，布袋除塵區(qū)捕集的粉塵量僅有入口的1/4或更低。這樣濾袋的粉塵負荷量大大降低，清灰周期得以大幅度延長；粉塵經(jīng)過電除塵區(qū)電離荷電，粉塵的荷電提高了粉塵在濾袋上的過濾特性，即濾袋的透氣性能、清灰性能方面得到大大的改善。合理運用電除塵器和袋除塵器各自的除塵優(yōu)點，以及兩者相結合產(chǎn)生新的功能，能充分克服電除塵和袋除塵的除塵缺點。

(2)保證長期高效穩(wěn)定運行。電袋復合除塵器的除塵效率不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響，可以長期保持高效、穩(wěn)定、可靠地運行，可實現(xiàn)煙塵排放濃度低于20mg/m3。

(3)清灰方式設計為離線清灰，運行阻力低，濾袋清灰周期時間長，具有節(jié)能功效。電袋復合式除塵器濾袋的粉塵負荷量小，再加上粉塵荷電效應作用，因此濾袋形成的粉塵層對氣流的阻力小，比常規(guī)布袋除塵器低500Pa以上的運行阻力，因清灰方式設計為離線清灰，使清灰更加徹底，清灰周期時間是常規(guī)布袋除塵器的4～10倍，是在線清灰電袋復合式除塵器的2～4倍，大大降低設備的運行能耗。

(4)濾袋使用壽命長。由于離線清灰濾袋清灰周期大大延長，所以清灰次數(shù)減少，即減少壓縮空氣對濾袋的噴吹和沖刷，從而延長濾袋使用壽命。

(5)運行成本、維護費用低。電袋復合式除塵器通過適量減少濾袋數(shù)量、延長濾袋的使用壽命、降低運行阻力、延長清灰周期等途徑大大降低除塵器的運行成本和維護費用。

3 電除塵改離線清灰電袋復合除塵器的實現(xiàn)方案

3.1 總體方案

開灤集團林西電廠3號爐130t/h煤粉爐電除塵器改造為離線清灰電袋復合除塵器，根據(jù)原靜電除塵器運行狀態(tài)和現(xiàn)場實際情況，按新思維、新工藝，在不增加縱向、橫向柱距，不增加土建工作量及輸灰設備的基礎上對靜電除塵器進行整體改造，將原靜電除塵器改造成為離線清灰電袋復合除塵器。電袋復合除塵器的所有改造工作在原除塵器范圍內(nèi)進行，盡量利舊原有設備，減少改造工作量和改造費用，保留原電除塵器第一電場及高低壓設備，后面兩個電場內(nèi)的設備拆除，分為八個室，安裝袋籠、濾袋、噴吹裝置、提升閥離線裝置、旁路裝置等結構，將原靜電除塵器改造為離線清灰電袋復合除塵器，確保改造后煙塵排放濃度達到新的環(huán)保排放要求，并且確保設備高效、長期、穩(wěn)定運行，實現(xiàn)離線清灰和運行檢修功能。

3.2 具體改造方案

(1)拆除后面兩個電場內(nèi)的設備，中間安裝一條通道，將后面兩個電場改造為8個室。

(2)在8個室內(nèi)安裝花板、袋籠、布袋；設計上箱體，并安裝噴吹管、氣包、電磁脈沖閥等。

(3)整個濾袋區(qū)上箱體分8個凈氣室，每個室邊(中間通道位置)安裝一個汽缸提升閥，上箱體內(nèi)煙氣由提升閥孔進入中間的煙道后，再出除塵器。把布袋清灰設計為離線清灰。

(4)濾袋、袋籠、脈沖閥三大重要袋配件選擇質量較好，脈沖閥確保使用次數(shù)超過100萬次；袋籠采用20號鋼材質，表面進行有機硅噴涂處理，確保使用壽命大于 8a；濾袋選用PPS超細纖維+PTFE浸漬濾袋，并經(jīng)防油防水處理，保證出口排放的同時提高濾袋的耐酸性、耐水性能和抗老化性能，從而延長濾袋使用壽命。

(5)在保證結構設計合理、正確選用配套件的基礎上，良好的安裝是保證電袋除塵器長期高效運行的必要條件，要正確安裝花板和噴吹裝置，保證花板平整度和噴吹管與濾袋中心的對中度；要正確安裝離線閥裝置，確保離線閥零泄漏。

(6)整個除塵運行采用PLC控制并實時監(jiān)測煙氣溫度、濕度、濾袋區(qū)壓差、噴吹氣源壓力，并對煙氣溫度、濕度與離線閥及旁路閥連鎖。

(7)布袋除塵區(qū)安裝旁路閥和旁路煙管，作為運行旁路，在投油運行或出現(xiàn)高溫、爆管故障時，保護濾袋，旁路閥選用帶高壓空氣密封的雙層擋板門，以保證零泄漏。

4 電除塵改離線清灰電袋復合除塵器的技術保證措施

4.1 保護技術

(1)離線清灰。清灰方式設計為離線清灰，采用離線閥將欲清灰的室隔離出來，使清灰徹底，與常規(guī)袋除塵器相比，清灰周期時間可延長4倍以上，與常規(guī)的在線清灰電袋除塵器相比，清灰周期時間可延長2倍以上，從而起到保護濾袋的作用，延長濾袋的壽命。

(2)阻力控制。除塵器的阻力分為兩部分：一部分是設備的固有阻力(即原始阻力)；另一部分是設備的運行阻力。本研究設計的電袋復合除塵器濾袋區(qū)采用水平進風水平流動的方式，保證含塵氣體獲得穩(wěn)流空間；濾袋直徑采用160mm且濾袋間距選定在230mm～260mm左右，保證過濾區(qū)內(nèi)濾袋內(nèi)的凈氣空間和濾袋外的含塵氣體空間比在1∶3左右，以保證濾袋間的煙氣抬升順暢，降低除塵器的固有阻力值。

設備的運行阻力是由除塵器在運行過程中濾袋表面形成的掛灰層的厚度導致的一個循環(huán)值。在設備達到這個阻力值時，系統(tǒng)啟動清灰，將設備阻力回復到原始阻力，進入下一個循環(huán)。這個循環(huán)時間的長短，取決于煙氣含塵濃度、濾料的品種規(guī)格、清灰方式等。

(3) 預噴涂裝置。除塵器預噴涂裝置是安裝于除塵器進風總管上的一個包括了粉倉、羅茨風機在內(nèi)的一個集成設備，預噴涂裝置主要作用有兩個：一是投運前的預噴涂，是除塵器投入運行前必須要做的工作，目的是在除塵器運行前在濾袋表面形成由堿性粉末組成的灰層，防止煙氣對濾袋的腐蝕；二是濾袋保護。鍋爐投油運行時打開噴粉裝置，利用噴粉裝置投放的粉末包裹煙氣中的未燃盡油粒；當煙氣中濕度超過設定值時，打開噴粉裝置，利用噴粉裝置投放的粉末吸收煙氣中的水分，以保護濾袋。

(4)防止糊袋的措施。投運之初對除塵器進行預噴涂；除塵器在煙氣跨越水露點前運行旁路；點爐投油時運行旁路；運行之中煙溫過低、投油時開啟旁通；鍋爐大量爆管時開啟旁路通道。在除塵器停運后要徹底清灰。以上措施有效地防止了糊袋現(xiàn)象的發(fā)生。

(5)旁路系統(tǒng)。旁路系統(tǒng)是保證除塵器安全的重要設施。它保證了在鍋爐點火噴油和燃燒異常以及其他鍋爐故障狀況下除塵器的自我保護，并能通過控制系統(tǒng)及時報警。開啟旁路的主要情況為煙氣溫度異常、濕度異常、鍋爐投油、鍋爐爆管等。

(6)在線檢測(監(jiān)測)設備。為了更好地保護除塵器并實現(xiàn)除塵器的在線檢測和監(jiān)控，我們?yōu)槌龎m系統(tǒng)配置了一系列的在線檢測設備：溫度、濕度檢測儀；差壓計及變送器；料位計。一系列保護技術的使用保證了除塵器穩(wěn)定、連續(xù)、安全的自動運轉并以此保證鍋爐的正常運行。

4.2 離線清灰技術保證措施

布袋室設計為雙排布置，中間設計一條通道，上箱體凈氣室匯合的出口煙道上，安裝離線閥，實現(xiàn)離線清灰。

離線閥采用氣動快開壓蓋形式、“O”型雙向密封溝槽，密封圈采用耐酸堿、耐高溫的氟橡膠，耐溫達到200℃。離線閥(或稱提升閥)每個室配備一個，使除塵器具有離線清灰、運行檢修功能，采用動作簡單可靠的直線運動，避免轉動故障率高所引起的麻煩；閥門動作設置導向滑軌，將驅動裝置與高溫區(qū)保留有一定的距離，以保證長期高溫情況下動作良好。

提升閥為薄板型結構，閥由氣缸控制，閥門汽缸選用優(yōu)質產(chǎn)品，二位五通電磁閥電壓等級為220V。整套閥門結構簡單、可靠，啟閉速度快，關閉時能達到零泄漏要求，通過DCS能控制一個或多個同時工作，關閉一個或多個倉室用于離線清灰、運行檢修。

提升閥關閉時，能確保該倉室的完全離線，實現(xiàn)了除塵器工作狀態(tài)下的單室檢修，提升閥上的限位裝置可使操作人員及時檢測其運行狀況。

5 結語

電除塵器改造為電袋復合除塵器是除塵領域的發(fā)展方向，是環(huán)保要求不斷提高的必然產(chǎn)物，將電袋復合除塵器的濾袋清灰方式設計為離線清灰，使清灰徹底，延長清灰周期時間，保護濾袋，延長濾袋壽命，提高了除塵效率，這是電袋復合除塵器領域具有里程碑意義的升級。

[1]GB13223-2011,火電廠大氣污染物排放標準[S].

[2]胡 明.電除塵器改造為電袋復合除塵器的實踐[J].電力科技與環(huán)保,2011,27(5):19-22.

[3]聶孝峰,李東陽,郭 斌.燃煤電廠電袋復合除塵器技術優(yōu)勢[J].電力科技與環(huán)保,2012,29(1):24-27.

[4]張玉翠,張魁鋒,王麗麗.電袋復合除塵器的應用研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2009,35(6):19-20.

[5]劉練波,許世森,蔡 銘,等.燃煤電廠新型靜電布袋復合除塵器的開發(fā)與氣流分布模擬試驗研究[J].中國電力,2005,38(12):51-53.

[6]梁冠華.靜電布袋復合式除塵器及其應用[J].科技創(chuàng)新導報,2010,(9):76.

[7]黨小慶，李 偉，馬廣大，等.電-袋復合除塵器性能對比試驗研究[J].電力環(huán)境保護，2007,23(6):1-3.

[8]李廣勇，王少權，張 永，等.循環(huán)半干法脫硫中電改電袋除塵器的分析應用[J].電力科技與環(huán)保，2012,28(6):39-41.