F39900凈煙氣分室反吹袋式除塵器在電廠電除塵器改造工程中的應(yīng)用

王衛(wèi)政　上海電力股份有限公司吳涇發(fā)電廠

F39900凈煙氣分室反吹袋式除塵器在電廠電除塵器改造工程中的應(yīng)用

王衛(wèi)政上海電力股份有限公司吳涇發(fā)電廠

介紹了吳涇發(fā)電廠12號(hào)機(jī)組鍋爐和F39900凈煙氣反吹袋式除塵器的基本技術(shù)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)給出了該機(jī)組電除塵改造的設(shè)計(jì)原則、主要性能參數(shù)及改造方案，最后列出了改造后的節(jié)能與環(huán)保效果。

F39900凈煙氣；電除塵改造；鍋爐

隨著國家環(huán)保部2011年7月29日發(fā)布《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中的要求，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定自2014年7月1日起，火力發(fā)電廠燃煤鍋爐煙塵排放濃度不大于30 mg/ Nm3，重點(diǎn)地區(qū)火力發(fā)電廠燃煤鍋爐煙塵排放濃度不大于20mg/Nm3。上海吳涇發(fā)電有限責(zé)任公司12號(hào)機(jī)組地處長(zhǎng)三角地區(qū)，屬于重點(diǎn)區(qū)域，執(zhí)行20 mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)12號(hào)機(jī)組電除塵器改造是極其必要和緊迫的。只有通過12號(hào)機(jī)組電除塵器改造，才能使12爐煙塵排放達(dá)到20 mg/ m3的排放限值，滿足機(jī)組運(yùn)行和環(huán)保工作的需要。

1 現(xiàn)有相關(guān)設(shè)備及主要技術(shù)規(guī)范

1.1鍋爐

上海吳涇發(fā)電有限責(zé)任公司12號(hào)機(jī)鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、控制循環(huán)、四角切向燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架的π型汽包爐。鍋爐（BMCR工況）主要參數(shù)如表1，主要性能參數(shù)如表2。

1.2煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)的流程為鍋爐爐膛產(chǎn)生煙氣－空氣預(yù)熱器－電除塵器－引風(fēng)機(jī)－脫硫增壓風(fēng)機(jī)－脫硫吸收塔－煙囪。

表1　鍋爐主要技術(shù)數(shù)據(jù)（BMCR工況）

1.3電除塵器

12號(hào)機(jī)組除塵器是上海冶礦廠生產(chǎn)的雙室三電場(chǎng)靜電除塵器，除塵保證效率≥99%，每臺(tái)爐配2臺(tái)電除塵器。除塵器設(shè)計(jì)煙氣量278.3m3/s，煙氣溫度140℃，入口含塵濃度20 g/m3。

除塵器其它主要技術(shù)參數(shù)如3。

表2　　鍋爐主要性能參數(shù)（設(shè)計(jì)煤）%

表3　其他主要技術(shù)參數(shù)

2　F39900凈煙氣分室反吹袋式除塵器技術(shù)

針對(duì)燃煤電廠鍋爐煙氣飛灰流動(dòng)性好的特性，山川秀美生態(tài)環(huán)境工程有限公司自主開發(fā)的凈煙氣分室反吹袋式除塵器經(jīng)山西漳山電廠、廣東湛江電廠、內(nèi)蒙古京泰電廠、山西陽光電廠等多臺(tái)大型火電機(jī)組鍋爐成功應(yīng)用后，其除塵、脫汞指標(biāo)均達(dá)到了國際先進(jìn)水平，是燃煤電廠理想的環(huán)保設(shè)備，長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

2.1主要結(jié)構(gòu)

凈煙氣分室反吹袋式除塵器主要由基礎(chǔ)支架、灰斗及其加熱系統(tǒng)、濾袋室、凈氣室、過濾組件（濾袋、袋籠、花板等）、氣流均布與導(dǎo)流裝置、回轉(zhuǎn)定位反吹清灰系統(tǒng)、進(jìn)出風(fēng)擋板門、電氣控制系統(tǒng)以及保溫層、平臺(tái)、樓梯等，同時(shí)還配套有預(yù)涂灰系統(tǒng)、噴水降溫系統(tǒng)

凈煙氣分室反吹袋式除塵器主要由回轉(zhuǎn)反吹清灰機(jī)構(gòu)；大凈氣室；濾袋室；花板、濾袋和袋籠；電控與檢測(cè)報(bào)警裝置等組成。

凈煙氣分室反吹清灰機(jī)構(gòu)：由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、分室罩、反吹風(fēng)管及閥門組成（圖1所示）。

圖1　凈煙氣分室吹清機(jī)構(gòu)示意圖

2.2工作原理

（1）基本工作原理（圖2）

當(dāng)鍋爐煙氣進(jìn)入分室定位反吹袋式除塵器的進(jìn)風(fēng)口時(shí)，先經(jīng)氣流分布板的阻擋和分布，較大的塵粒和未燃盡的煤塵粒被碰撞阻擋，墜入集灰斗。被去除大顆粒的煙氣經(jīng)合理分布后，以不超過2 m/s的速度進(jìn)入濾袋室，再以1 m/m in左右的速度經(jīng)濾袋過濾。煙塵被阻留在濾袋外表面，被過濾的氣體穿過濾袋，通過凈氣室由出風(fēng)口排出。隨著時(shí)間的增加，被阻留在濾袋外表面的煙塵也增加，煙塵層增厚，阻力增大。當(dāng)差壓計(jì)測(cè)得除塵器阻力增大到上限設(shè)定值時(shí)，輸出啟動(dòng)信號(hào)，該種袋式除塵器獨(dú)有的分室定位回轉(zhuǎn)反吹機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，開始清灰。當(dāng)差壓計(jì)測(cè)得除塵器阻力下降到下限設(shè)定值時(shí)，輸出停機(jī)信號(hào)，該機(jī)構(gòu)停機(jī)，完成清灰工作。

圖2　利用引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓反吸原理向各個(gè)分袋室輪流反吹清灰

（2）清灰工作原理

煙氣過濾時(shí)會(huì)導(dǎo)致濾袋外表面積灰增多，阻力升到設(shè)定值時(shí)，電控裝置發(fā)出清灰指令，回轉(zhuǎn)反吹清灰機(jī)構(gòu)開始工作。反吹管出口從停止位置轉(zhuǎn)到第1個(gè)分袋室出入口，反吹風(fēng)為凈化煙氣，靠氣流壓差，約3 000～6 000 Pa，屏蔽過濾煙氣向上流動(dòng)，從濾袋的上口向下吹入濾袋內(nèi)部，運(yùn)用氣化清灰原理，清落濾袋外表面粉塵。一個(gè)袋室清灰開始至完時(shí)間約14 s。一個(gè)回轉(zhuǎn)區(qū)有16個(gè)分室，一個(gè)回轉(zhuǎn)區(qū)清灰時(shí)間約7 m in。一個(gè)回轉(zhuǎn)區(qū)清灰完畢后，再進(jìn)行下一個(gè)回轉(zhuǎn)區(qū)的清灰。當(dāng)達(dá)到阻力下限時(shí)，即停止該通道的清灰。

（3）技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1）除塵效率高，確保達(dá)標(biāo)排放，穩(wěn)定低于15mg/Nm3；

2）濾料使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)5年以上。反吹風(fēng)為除塵器后的凈煙氣不腐蝕濾袋，與除塵器入口煙氣的溫度、含氧量、酸性物、含水量一致。同時(shí)反吹風(fēng)壓力低，不易吹損濾袋，與行噴吹清灰方式相比，濾料壽命，可以提高20%～40%；

3）清灰效果好，清灰原理為低壓力，大風(fēng)量，所以濾袋壽命長(zhǎng)；

4）運(yùn)行阻力低，一般為700～800 Pa，減少運(yùn)行耗電量，節(jié)能；

5）除塵器整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、占地少；

6）分袋室結(jié)構(gòu)，方便檢查該分袋室濾袋是否破袋；

7）檢修維護(hù)方便、可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)離線檢修，確保達(dá)標(biāo)排放；

8）無壓縮空氣制備系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用低，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排；

9） 反吹風(fēng)閥門為普通電動(dòng)機(jī)械式蝶閥，數(shù)量少，故障率低；

10）安裝精度要求低；

11）運(yùn)行控制簡(jiǎn)單、控制水平高，可無人值守；

12）運(yùn)行期間無需檢修。

3　12號(hào)機(jī)組電除塵改造項(xiàng)目

3.1設(shè)計(jì)基本原則

（1）充分發(fā)揮分室定位反吹袋式除塵器的特點(diǎn)，使改造后的除塵器可靠性高、維護(hù)量少，排放濃度穩(wěn)定≤20 mg/Nm3，濾袋壽命保證35 000運(yùn)行小時(shí)。

（2）采用4臺(tái)單機(jī)除塵器組合結(jié)構(gòu)，保證實(shí)現(xiàn)在線切換檢修，進(jìn)一步提高運(yùn)行可靠性。

（3）濾料采用進(jìn)口PPS纖維，國內(nèi)織布。3.2 改造方案主要性能參數(shù)

設(shè)計(jì)風(fēng)量/m3·h-1：2 004 000

煙氣進(jìn)口含塵濃度/g·Nm-3：20煙氣溫度/℃：140

過濾面積/m2：39 300

過濾風(fēng)速/m·m in-1：0.85

濾袋材質(zhì)：PPS+PTFE

每臺(tái)除塵器室數(shù)（通道數(shù)）：4

分室定位反吹機(jī)構(gòu)臺(tái)數(shù)/臺(tái)：12

濾袋數(shù)/條：4 472

濾袋允許最高使用溫度/℃：180

除塵器排放濃度/mg·Nm-3：≤20

噴吹壓力/Pa：3 000～5 000

除塵器平均運(yùn)行阻力/Pa：800～1 300，新安裝后阻力≤1 000，一年后≤1 100，3年后≤1400；

除塵器漏風(fēng)率：＜2%

清灰控制方式：定阻力自動(dòng)清灰

3.3改造方案

（1）將原電除塵器的極板、極線、振打機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備等構(gòu)件全部拆除，保留電除塵器的殼體，將原三電場(chǎng)電除塵器改造為平進(jìn)平出式布袋除塵器；

（2）將袋式除塵器設(shè)計(jì)為四個(gè)通道，每個(gè)通道進(jìn)出口煙道上都設(shè)置有擋板門。一臺(tái)爐的除塵器設(shè)12臺(tái)回轉(zhuǎn)反吹機(jī)構(gòu)。從除塵器出口處的引風(fēng)機(jī)出口端接出二條引風(fēng)管道，作為反吹風(fēng)取風(fēng)管道；

（3）花板（濾袋）上方為大凈氣室結(jié)構(gòu)，改善維護(hù)和檢修環(huán)境條件；

（4）在空預(yù)器的兩個(gè)出口管道上分別設(shè)有預(yù)涂灰裝置；

（5）原灰斗電加熱裝置保留；

（6）對(duì)原有電除塵器的三電場(chǎng)輸灰系統(tǒng)能力進(jìn)行核算和改造。

（7）大凈氣室保溫。

（8）設(shè)置凈煙室觀察窗、照明燈，便于觀察凈氣室，目測(cè)是否有濾袋破損現(xiàn)象。

（9）布袋壽命不小于5年，過濾風(fēng)速不大于0.85 m/m in，除塵器運(yùn)行5年內(nèi)機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)壓差不大于1 300 Pa。

（10）采用或熱值優(yōu)于提供燃燒煤種時(shí)，煙塵排放不大于15 mg/Nm3。

（11）控制系統(tǒng)利用原有輔網(wǎng)系統(tǒng)，根據(jù)需要增加I/0模塊。

（12）采用過濾后的潔凈煙氣作為清灰氣源，反吹工作時(shí)的反吹氣體流量為500 m3/m in，風(fēng)壓為3 000～5 000 Pa。

反吹風(fēng)取自引風(fēng)機(jī)出口端，由反吹風(fēng)管道接入回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，經(jīng)分室罩口，進(jìn)入濾袋口反吹。該風(fēng)源與除塵器入口煙氣性質(zhì)相同：溫度、含水量、含氧量、酸性物質(zhì)完全一致，不會(huì)造成對(duì)濾袋的結(jié)露、酸腐蝕、氧化現(xiàn)象發(fā)生。

同時(shí)由于該反吹風(fēng)壓力約3 000～5 000 Pa，風(fēng)量為500 m3/m in。其反吹風(fēng)壓為行噴吹方式（300000 Pa，風(fēng)量100m3/m in）的1～2 %，清灰原理是以低風(fēng)壓、大風(fēng)量破壞濾袋外表面灰塵層，達(dá)到清灰目的。低風(fēng)壓不易損傷濾袋，從而延長(zhǎng)濾袋壽命；行噴吹方式清灰原理是以高風(fēng)壓、小風(fēng)量，達(dá)到清灰目的。高風(fēng)壓容易損壞濾袋，損傷濾袋壽命。

濾袋與袋籠 ：濾袋為500×60×8 100 mm，濾袋材質(zhì)為PPS進(jìn)口纖維針刺氈。袋籠用直徑3.2mm的冷拔鋼絲點(diǎn)焊而成，表面經(jīng)有機(jī)硅噴涂處理，耐高溫、耐腐蝕。

凈氣室設(shè)觀察鏡，對(duì)回轉(zhuǎn)清灰直接觀察，目測(cè)是否有濾袋破損現(xiàn)象。

3.4凈煙氣分室反吹袋除塵器主要技術(shù)性能（表4）

4　12號(hào)機(jī)組電除塵器改造前后運(yùn)行效果對(duì)比

4.1除塵效率

（1）除塵器改造前后委托上海明華技術(shù)工程有限公司對(duì)12號(hào)爐的除塵器性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。改造前兩通道平均除塵效率為99.15%；改造后兩通道平均除塵效率為99.945%，比改造前提高0.795百分點(diǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)效率99.94%的要求。改造前兩通道出口煙塵質(zhì)量濃度為46 mg/m3，改造后兩通道出口煙塵質(zhì)量濃度為10 mg/m3，與改造前相比有較大的下降（詳見表5）。

（2）2013年6月至2014年3月 12號(hào)爐除塵器出口粉塵濃度曲線如圖3、圖 4所示，從圖中可看出：從2013年6月至9月改造前，和2014年1月至3月改造后，除塵器的運(yùn)行效果逐漸顯現(xiàn)，從改造前平均質(zhì)量濃度50 mg/m3左右，到改造后除塵器出口平均質(zhì)量濃度為10 mg/m3左右，基本都在20 mg/m3以下，除塵器出口質(zhì)量粉塵濃度下降效果非常明顯。

4.2節(jié)能效果

改造前12號(hào)爐電除塵器月平均電耗平均為11萬kWh左右，改造后除塵器運(yùn)行時(shí)月平均電耗為1.2萬kWh。另外，考慮到運(yùn)行時(shí)布袋除塵器阻力比電除塵器增加1 000 Pa左右，鍋爐引風(fēng)機(jī)的電耗有所增加。因此，改造后12號(hào)爐除塵器實(shí)際電耗比改造前下降了60%左右。

4.3環(huán)保效果

表4　凈煙氣分室反吹袋式除塵器主要技術(shù)性能

表5　改造前、改造后12號(hào)爐除塵器性能測(cè)試結(jié)果mg·m-3

12號(hào)機(jī)組除塵器改造前出口排放平均質(zhì)量濃度50 mg/m3左右和改造后20 mg/m3，煙塵年排放量119.2 t，煙塵排放量每年減少175.8 t，對(duì)電廠周圍環(huán)境空氣質(zhì)量有改善。

5　凈煙氣分室反吹袋式除塵器應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)分析

分室定位反吹袋式除塵器應(yīng)用較靜電除塵器及其他袋式除塵器具有如下優(yōu)勢(shì)。

（1）袋式除塵器由過濾除塵機(jī)理所決定，可以實(shí)現(xiàn)很高的除塵效率

分室定位反吹袋式除塵器依靠其獨(dú)特的濾袋袋口平面密封技術(shù)、零泄漏旁路安全閥（選裝件）技術(shù)和焊道檢漏手段作為保證，無論入口煙氣濃度如何，其出口排放濃度可穩(wěn)定保持在20 mg/Nm3以下。尤其對(duì)于0.1～1μm的煙塵也能達(dá)到較好的捕集效果，而且不受煤種變化和煙塵特性的影響，始終保持較高的除塵效率。

（2）除塵器切換檢修性能優(yōu)秀，能確保發(fā)電機(jī)組安全生產(chǎn)的連續(xù)性

我國電廠一般均沒有備用發(fā)電機(jī)組，發(fā)電負(fù)荷飽滿，除塵器必須真正實(shí)現(xiàn)在線切換檢修，方能不影響機(jī)組的安全生產(chǎn)的連續(xù)性。分室定位反吹袋式除塵器的煙道進(jìn)、出口但擋板門關(guān)能關(guān)得嚴(yán)，開能開得開。該擋板門使分室定位反吹袋式除塵器具備滿負(fù)荷不停機(jī)切換檢修的能力、更換濾袋的大修能力。因此，檢修除塵器時(shí)不影響機(jī)組運(yùn)行，更加符合安全生產(chǎn)可靠性需要，且組合數(shù)量越多，切換檢修時(shí)越便捷，為該技術(shù)大型化應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

（3）節(jié)能效果顯著，運(yùn)行費(fèi)用低

30年壽命期內(nèi)費(fèi)用約為同等處理能力靜電除塵器的50%。主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1）運(yùn)行耗電低除體現(xiàn)在鍋爐引風(fēng)機(jī)的阻力功耗外，正常運(yùn)行時(shí)分室定位反吹袋式除塵器只在清灰時(shí)耗電，總耗電量較同等處理規(guī)模的三電場(chǎng)靜電除塵器節(jié)省30%以上。

2）維護(hù)費(fèi)用低本專利技術(shù)沒有空氣壓縮機(jī)（或羅茨風(fēng)機(jī)）、電磁閥、脈沖閥等清灰、氣源設(shè)備，而且“清灰系統(tǒng)故障率近似為0”，“過濾系統(tǒng)故障率近似為0”，大大減少了日常維護(hù)工作量，降低了維護(hù)費(fèi)用。

（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制點(diǎn)少

控制操作簡(jiǎn)便。分室定位反吹袋式除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用鍋爐引風(fēng)機(jī)出口的凈化煙氣作為清灰氣源，不設(shè)置空氣壓縮機(jī)（或羅茨風(fēng)機(jī)）、儲(chǔ)氣罐、干燥機(jī)、脈沖閥等氣源設(shè)備，清灰氣源穩(wěn)定性極高，同時(shí)減少了控制點(diǎn)，便于控制操作。

圖3　改造后12號(hào)爐除塵器出口粉塵濃度曲線

圖4　改造后12號(hào)爐除塵器出口粉塵濃度曲線

6　結(jié)語

（1）12號(hào)機(jī)組電除塵器改造項(xiàng)目于2013年12月成功實(shí)施并投入運(yùn)行，除塵系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)滿足并優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，截止到目前為止，在線檢測(cè)顯示煙塵排放濃度均在20mg/Nm3以下，設(shè)備平均運(yùn)行阻力為1 000 Pa，最大運(yùn)行阻力為1 300 Pa，清灰間隔時(shí)間4 h以上。進(jìn)出口擋板門開關(guān)可靠，漏風(fēng)率＜1%，檢修安全方便。經(jīng)過測(cè)試，利用原氣流分布板重組的粉塵預(yù)分離裝置，預(yù)分離效果明顯，氣流分布均勻。該設(shè)備在技術(shù)上是先進(jìn)、成熟、可靠的。

（2）12號(hào)機(jī)組應(yīng)用的F39900凈煙氣分室反吹袋式除塵器技術(shù)在袋式除塵器的過濾、清灰、除塵器的保護(hù)、節(jié)能效果方面，均比其他袋式除塵器技術(shù)有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)：濾袋保護(hù)更為優(yōu)化，清灰系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，整機(jī)運(yùn)行可靠性顯著提高，運(yùn)行費(fèi)用大大降低。

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Wang Weizheng
Shanghai Electric Power Limited Co.,ltd Wujing Power Plant

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10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.09.010