電袋一體式除塵技術(shù)的應(yīng)用

殷延星，沈 華，馬劍飛，郭學(xué)會(huì)

(河南煤氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司義馬氣化廠，河南義馬 472300)

0 概述

豫西某大型化工企業(yè)采用采用動(dòng)力車(chē)間的鍋爐產(chǎn)生蒸汽和發(fā)電，用作生產(chǎn)用動(dòng)力來(lái)源。該企業(yè)3號(hào)鍋爐為生產(chǎn)能力為130 t/h的燃煤鍋爐，于2007年投產(chǎn)，其鍋爐配置的靜電除塵器為臥式干型雙室三電場(chǎng)，設(shè)計(jì)除塵效率99.5%，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，除塵效率逐漸降低，鍋爐煙氣不能夠達(dá)標(biāo)排放。

為了達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的，滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)的排放要求，該企業(yè)對(duì)3號(hào)鍋爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行了電袋一體化除塵技術(shù)改造。

電袋復(fù)合型除塵器是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型除塵設(shè)備。具備了電除塵和袋式除塵的優(yōu)點(diǎn)，具有節(jié)能、高效、穩(wěn)定的特點(diǎn)，尤其適應(yīng)于高灰濃度煙氣除塵。

電袋復(fù)合型除塵器由兩個(gè)單元組成，即電除塵單元和布袋除塵單元。一般情況下，電除塵單元布置一個(gè)電場(chǎng)。這種電袋復(fù)合型除塵器前電后袋，可將煙氣中80%～90%的粉塵收集，使進(jìn)入濾袋的濃度大大降低，濾袋的阻力降低、清灰周期加大，從而延長(zhǎng)布袋的壽命。同時(shí)發(fā)揮了布袋除塵器對(duì)煤種不敏感、微細(xì)粉塵收集效率高(99.9%)等優(yōu)點(diǎn)，能確保達(dá)到30 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 改造方案

利用原有電除塵器的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)，采用電袋一體式除塵器方案，原一電場(chǎng)陰、陽(yáng)極及高、低壓設(shè)備利舊檢修，采用電除塵器的結(jié)構(gòu)方式;原二、三電場(chǎng)陰、陽(yáng)極及高、低壓設(shè)備全部拆除，在其空間布置布袋除塵器的復(fù)合結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上電除塵與布袋除塵在同一殼體范圍內(nèi)，并采取氣流分布措施，以保證兩種除塵方式的氣流平衡。改造增加100%煙氣旁路設(shè)施。

袋區(qū)采用低壓脈沖噴吹方式清灰，電區(qū)陰、陽(yáng)極均采用電磁振打清灰，通過(guò)PLC控制。電除塵改為電袋組合除塵后，除塵器本體阻力增加很多(至少500 Pa)，故原來(lái)的引風(fēng)機(jī)出力不能滿足運(yùn)行要求，必須進(jìn)行改造。

2 改造原則

保留原有三個(gè)灰斗，保留一電場(chǎng)本體內(nèi)部陰陽(yáng)極機(jī)構(gòu)以及一電場(chǎng)整套高低壓控制系統(tǒng)不變。二、三電場(chǎng)原有殼體結(jié)構(gòu)不變，拆除二、三電場(chǎng)內(nèi)部陰陽(yáng)極機(jī)構(gòu)，在其內(nèi)部分室布置布袋結(jié)構(gòu)區(qū);拆除原二、三電場(chǎng)配套高、低壓控制柜，配置改造后二、三袋除塵區(qū)的控制柜，并與一電場(chǎng)控制的銜接，保證在電袋除塵器運(yùn)行后，當(dāng)有濾袋破損時(shí)，能夠不停爐安全的更換濾袋。改造完后整體性能指標(biāo)達(dá)到最新環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。布袋沿氣流方向布置見(jiàn)圖1。

為了在機(jī)組啟動(dòng)或低負(fù)荷及煙溫異常時(shí)保護(hù)濾袋，在袋區(qū)頂部布置零泄漏的密封閥和旁路煙道(100%煙氣量旁路)，且旁路閥具有快開(kāi)和快關(guān)功能，并與主機(jī)DCS連接;在電除塵進(jìn)口煙道處加裝預(yù)涂灰裝置。為保證電區(qū)和袋區(qū)氣流的均勻性，原進(jìn)口煙道處的3層氣流均布板不變，并在電區(qū)與袋區(qū)之間再增加1層氣流均布板，板高與布袋高度平齊。

圖1 電袋改造方案示意圖

3 設(shè)備配置及選型

3.1 電區(qū)

電除塵器是利用高壓強(qiáng)電場(chǎng)將氣體電離，產(chǎn)生出正離子、電子和負(fù)離子。當(dāng)煙氣進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，塵粒會(huì)荷電。荷電塵粒在電場(chǎng)力作用下向相反電極移動(dòng)并沉積到電極上。借助振打系統(tǒng)將這部分積塵清除并集中到灰斗中，完成對(duì)排放氣體的凈化。

本次改造，只對(duì)一電場(chǎng)進(jìn)行了維修，保留了原有電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。陰、陽(yáng)極板均采用頂部電磁錘振打清灰，陽(yáng)極板為厚度1.5 mm的板;陰極線為不銹鋼針刺線，線體采用Q235材質(zhì)圓鋼，線針采用不銹鋼。電控柜為雙層密封門(mén)，防水、防塵。

3.2 袋區(qū)

布袋除塵器的濾袋要求采用進(jìn)口PPS+PTFE基布，當(dāng)鍋爐尾部發(fā)生燃燒時(shí)，保證除塵器在200℃下運(yùn)行30 min而無(wú)損壞，無(wú)永久性變形，并進(jìn)行防水、防油、浸漬處理，有效使用壽命≥4年。

除塵器濾袋袋口采用彈性脹圈，以確保密封牢固可靠，方便拆裝，安裝可靠性高，濾袋合理剪裁，盡量減少拼縫。拼接處，重疊搭接寬度≥10 mm，袋籠上端部須采用濾袋防護(hù)機(jī)構(gòu)，避免清灰氣流對(duì)濾袋的損傷。濾袋下部進(jìn)行翻邊處理。

除塵器袋籠骨架采用流水線制作，焊接點(diǎn)牢固、無(wú)毛刺，表面采用高溫有機(jī)硅噴涂工藝處理，保證籠骨耐磨、耐腐。濾袋框架碰焊后必須光滑、無(wú)毛刺，并且有足夠的強(qiáng)度，保證不脫焊。

清灰系統(tǒng)主要部件須進(jìn)行預(yù)組裝試驗(yàn)。從儲(chǔ)氣罐到氣動(dòng)提升閥控制汽缸和分氣箱之間的管路系統(tǒng)選用無(wú)縫鋼管。清灰系統(tǒng)的電磁脈沖閥采用3英寸的電磁脈沖閥。清灰方式為低壓脈沖噴吹，使用移動(dòng)式噴嘴，噴吹口同布袋同心度小于0.05 mm，垂直度0.05 mm。

布袋除塵器的花板孔要求采用數(shù)控設(shè)備進(jìn)行加工，激光切割，確保加工精度，板厚≥6 mm，開(kāi)孔中心精度0.2 mm，安裝后平面度 ＜1‰，材質(zhì)為 Q235-A，花板拼裝焊接后要求表面平整，花板孔四周的毛刺必須清理干凈，由花板組成的凈氣室部分應(yīng)整體運(yùn)輸以便于保證安裝精度。

3.3 旁路系統(tǒng)及預(yù)涂灰裝置

旁路系統(tǒng)包括旁路提升閥和旁路煙道，可在系統(tǒng)煙氣異常時(shí)保護(hù)濾袋。旁路提升閥垂直布置，閥芯及框架材料為Q235，密封采用耐高溫硅橡膠(滿足210℃工況下長(zhǎng)期使用)，以防止灰塵進(jìn)入和因高溫所引起的變形或老化。旁路提升閥具有快速開(kāi)啟的功能，其全關(guān)到全開(kāi)的動(dòng)作時(shí)間≤10 s。旁路提升閥可就地操作、PLC遠(yuǎn)方操作和聯(lián)鎖動(dòng)作。

預(yù)涂灰裝置就是在除塵器投運(yùn)前給濾袋噴涂一層干燥粉煤灰，以防止系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)因低溫濕煙氣黏污濾袋而導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷增大或糊袋。涂灰粉料為干燥的Ⅰ級(jí)粉煤灰。預(yù)涂灰裝置布置在除塵器進(jìn)口煙道處，管道進(jìn)口選用硬密封蝶閥，可與密封罐車(chē)連接。

3.4 控制系統(tǒng)

電袋除塵器控制系統(tǒng)包括前級(jí)電除塵器控制系統(tǒng)、后級(jí)布袋除塵器控制系統(tǒng)、旁路煙道保護(hù)系統(tǒng)。

3.4.1前級(jí)電除塵器

工頻電源采用微機(jī)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，能自動(dòng)、快速實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)與靜態(tài)伏安曲線測(cè)試、雙重火花檢測(cè)、瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)波形自動(dòng)檢測(cè)。

低壓部分采用PLC。振打控制提供連續(xù)振打和周期振打兩種方式，加熱控制提供連續(xù)加熱和恒溫加熱兩種方式，工作方式、控制溫限和時(shí)間參數(shù)等均可隨時(shí)在線修改。

3.4.2后級(jí)布袋除塵器

后級(jí)布袋除塵器控制系統(tǒng)和旁路煙道保護(hù)系統(tǒng)共用PLC，控制柜配有人機(jī)界面液晶觸摸顯示屏。在控制柜上設(shè)有自動(dòng)與就地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)其置于自動(dòng)時(shí)，由PLC按設(shè)定的運(yùn)行方式和參數(shù)自動(dòng)控制;當(dāng)置于就地時(shí)，可在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制每個(gè)脈沖電磁閥。

后級(jí)布袋除塵器控制系統(tǒng)主要包括以下內(nèi)容:在線清灰、強(qiáng)制清灰、單閥清灰方式。在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，人機(jī)界面操作終端可獨(dú)立控制每個(gè)分室的啟、停。氣包壓差信號(hào)范圍可調(diào)，脈沖電磁閥為矩陣控制式，不允許兩個(gè)及兩個(gè)以上的脈沖電磁閥同時(shí)工作。

布袋除塵器的脈沖清灰控制采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，可相互轉(zhuǎn)換。自動(dòng)控制采用壓差、定阻和定時(shí)控制方式，可相互轉(zhuǎn)換。壓差檢測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在布袋除塵器的進(jìn)出口。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的壓差值或時(shí)間周期時(shí)，除塵器各室依次進(jìn)行脈沖噴吹清灰。清灰狀態(tài)采用在線清灰方式依次清灰。清灰程序的執(zhí)行由PLC自動(dòng)控制。清灰時(shí)間(周期)0～4 h可調(diào)節(jié)控制。

3.4.3旁路煙道保護(hù)系統(tǒng)

為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)設(shè)備的旁通閥進(jìn)行優(yōu)化控制。當(dāng)失去壓縮空氣或斷電時(shí)，保證旁通閥的閥位狀態(tài)不變。旁路煙道保護(hù)系統(tǒng)主要的控制信號(hào)包括清灰氣包壓力、煙道進(jìn)口壓力、空氣預(yù)熱器出口煙溫。

保護(hù)系統(tǒng)主要針對(duì)煙溫報(bào)警，默認(rèn)為溫度過(guò)高或過(guò)低均報(bào)警。當(dāng)空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度大于180℃時(shí)，則打開(kāi)旁路閥關(guān)閉提升閥;當(dāng)?shù)蜏乇Ｗo(hù)功能投入后，空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度小于80℃時(shí)，則打開(kāi)旁路閥關(guān)閉提升閥。在低壓柜上設(shè)有旁路操作禁止、允許轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和旁路強(qiáng)制開(kāi)按鈕，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于允許位置時(shí)，按下旁路強(qiáng)制開(kāi)按鈕時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入旁路狀態(tài)，如果轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于禁止位置時(shí)，旁路強(qiáng)制開(kāi)按鈕失效。

4 改造效果

電袋組合除塵系統(tǒng)于2012年9月10日投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的試運(yùn)行，目前運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。在工況基本相似的前提下，對(duì)改造前后除塵器進(jìn)出口煙氣的主要參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1(以一側(cè)為例)。

表1 除塵器改造檢測(cè)數(shù)據(jù)

由表1可見(jiàn)，電袋組合式除塵技術(shù)可滿足除塵器出口含塵濃度＜50 mg/m3的環(huán)保要求。電袋組合除塵改造相對(duì)于增大原有電除塵空間的改造方案，可節(jié)省投資約200萬(wàn)元，且每年還可節(jié)省用電3.75×106kW·h(按年運(yùn)行6 000 h計(jì)算)，節(jié)省電費(fèi)約112.5萬(wàn)元［按0.5元/(kW·h)計(jì)算］。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家建設(shè)步伐的加快和中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)駛?cè)肟燔?chē)道的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)進(jìn)一步強(qiáng)力推進(jìn)，國(guó)家提高了對(duì)環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，加大了環(huán)境保護(hù)的力度，原有的老電廠以及一些由于設(shè)計(jì)原因、煤質(zhì)變化較大和運(yùn)行工況變差，導(dǎo)致鍋爐煙氣排放濃度顯著高于環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的電除塵器需要改造。根據(jù)該企業(yè)電袋一體化除塵器的綜合工業(yè)應(yīng)用，事實(shí)證明該技術(shù)是一種科學(xué)、可靠、先進(jìn)的技術(shù)，值得推廣。但因鍋爐的型式、燃料種類不同，改造方法要因地治宜、因勢(shì)利導(dǎo)，根據(jù)不同的工況選擇不同的改造方法。