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重力慣性袋式復(fù)合除塵技術(shù)
顧建清
(江蘇新中環(huán)保股份有限公司,江蘇 張家港 215600)
摘 要:介紹了重力慣性袋式復(fù)合除塵器的機(jī)理,以及復(fù)合式除塵器在電力行業(yè)大型燃煤機(jī)組煙氣治理應(yīng)用中的突破。新除塵方式綜合了重力慣性除塵和布袋除塵的收塵優(yōu)點(diǎn),通過(guò)前級(jí)重力慣性捕集大量顆粒粉塵,再通過(guò)后級(jí)布袋除塵捕集細(xì)微粉塵,實(shí)現(xiàn)了重力慣性除塵和布袋除塵有機(jī)結(jié)合的構(gòu)思,是一項(xiàng)復(fù)合除塵創(chuàng)新技術(shù)。
關(guān)鍵詞:重力慣性除塵;布袋除塵;復(fù)合除塵技術(shù);經(jīng)濟(jì)高效
目前,我國(guó)的電力結(jié)構(gòu)以燃煤發(fā)電為主,大量燃煤煙塵排放造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,特別是其中的可吸入粉塵,對(duì)人類健康造成了長(zhǎng)期持續(xù)的危害。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的燃煤電廠中,鍋爐配套的除塵設(shè)備以靜電除塵器為主,截至2013年底仍占總?cè)萘康?0%左右。隨著國(guó)家發(fā)布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》及新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(其中規(guī)定:自2014年7月1日起現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐煙塵排放濃度≤30mg/Nm3,重點(diǎn)地區(qū)≤20mg/Nm3)的出臺(tái)實(shí)施。原靜電除塵設(shè)備已不能達(dá)到新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,因此提高除塵技術(shù),減少煙塵排放,大量靜電除塵器改造勢(shì)在必然。
本文介紹的重力慣性袋式復(fù)合除塵器以其簡(jiǎn)潔獨(dú)特的構(gòu)造,充分發(fā)揮了重力慣性除塵和布袋除塵的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)有效克服了電袋復(fù)合除塵的氣流均布問(wèn)題。該復(fù)合除塵方式大大提高了整機(jī)的綜合除塵性能,是繼電袋復(fù)合除塵技術(shù)之后,又一項(xiàng)成功開發(fā)應(yīng)用、更經(jīng)濟(jì)的高效復(fù)合除塵技術(shù),是當(dāng)前工業(yè)煙氣治理的先進(jìn)技術(shù)之一。
電除塵器的原理是利用高壓電場(chǎng)使浮游在氣體中的粉塵顆粒荷電,并在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下做定向運(yùn)動(dòng),從而從氣體中分離出來(lái)。其特點(diǎn)為:
(1)電除塵器本體壓力損失小,一般小于200Pa,最大350 Pa;
(2)單機(jī)處理煙氣量大;
(3)耐高溫,可在400℃以下運(yùn)行(特殊設(shè)計(jì));
(4)主要部件使用壽命長(zhǎng),維護(hù)簡(jiǎn)便。
電除塵器的主要缺點(diǎn)為:
(1)除塵性能受粉塵物理和化學(xué)特性影響很大,對(duì)于高比阻粉塵、細(xì)微粉塵及高黏性粉塵等應(yīng)用效果不理想;
(2)常規(guī)電除塵捕集細(xì)微粒子能力較低,對(duì)于小于10微米(PM10)的塵粒,其捕集率為60%左右,而對(duì)于PM2.5的微塵,其捕集率更低。
電袋復(fù)合除塵器通過(guò)近幾年的推廣應(yīng)用是目前比較成熟的除塵復(fù)合技術(shù)之一,但也存在不足:
(1)氣流分布較難滿足要求。靜電除塵器和袋式除塵器不是簡(jiǎn)單的結(jié)合,氣流均布影響電除塵效率,也會(huì)影響濾袋的使用壽命,大型電除塵的最佳方式是煙氣流動(dòng)平進(jìn)平出,而袋式除塵器的最佳方式是下進(jìn)風(fēng)。所以電袋除塵器的氣流分布問(wèn)題尚待深入分析研究;
(2)運(yùn)行檢修維護(hù)費(fèi)用高,濾袋平均在3年左右需全部更換;
(3)對(duì)鍋爐運(yùn)行煙氣的濕度及含氧量要求高:煙氣中的含水含油量大時(shí)易糊袋。煙氣中過(guò)高的氧含量隨著濃度增高、溫度上升、作用時(shí)間的延長(zhǎng),會(huì)使濾料的強(qiáng)度降低較快,進(jìn)而會(huì)減少其使用壽命;
(4)濾袋破損日常維護(hù)更換困難,在線檢修、更換濾袋的環(huán)境惡劣,對(duì)檢修人員的人身安全保障困難;
(5)荷電粉塵對(duì)布袋除塵的影響問(wèn)題,也值得研究。
4.1 技術(shù)路線
國(guó)內(nèi)企業(yè)早在2010年就提出了將重力慣性塵與布袋除塵的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合為重力慣性袋式復(fù)合除塵器的構(gòu)思:充分利用重力慣性除塵器適合處理大煙氣量,最大限度發(fā)揮其特長(zhǎng),在新型除塵器中一級(jí)布置為重力慣性除塵,在大量粉塵被一級(jí)重力慣性除塵器捕集后,二級(jí)采用攔截式的高效布袋除塵器,此時(shí)濾袋的粉塵負(fù)荷已大大降低,阻力減少、清灰周期延長(zhǎng),布袋除塵器的缺點(diǎn)被彌補(bǔ),而布袋除塵的高效率、對(duì)粉塵特性要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)得到了發(fā)揮。
槽型擋板在對(duì)煙氣起到慣性除塵作用外,還對(duì)煙氣進(jìn)行了再次分配,約20%的少量煙氣水平進(jìn)入袋除塵室,側(cè)向與濾袋接觸;約80%的大量煙氣被折轉(zhuǎn)向下引導(dǎo)至二級(jí)低壓脈沖布袋除塵室的底部,使煙氣從濾袋底部空間向上抬升,透過(guò)濾袋完成粉塵捕集后進(jìn)入到高凈氣室,再通過(guò)出口管排出。實(shí)現(xiàn)布袋除塵最理想的除塵方式,達(dá)到最佳的除塵效果。
新型除塵器的布置方式、占地位置應(yīng)與常規(guī)除塵方式相當(dāng),設(shè)備的性能價(jià)格比應(yīng)當(dāng)?shù)玫教岣摺?/p>
新型除塵器的除塵效率等性能指標(biāo)有明顯的優(yōu)勢(shì),并保證做到了長(zhǎng)期穩(wěn)定、高效運(yùn)行、檢修維護(hù)工作量小、運(yùn)行費(fèi)用低。
4.2 除塵機(jī)理
由于重力慣性除塵收集粉塵總量的40%~70%,大大降低了煙氣中粉塵的負(fù)荷,煙氣中大量的顆粒粉塵得以去除,減少煙氣中的顆粒粉塵對(duì)布袋的直接沖刷,有效避免了對(duì)布袋的損害,延長(zhǎng)了布袋的使用壽命。濾袋的負(fù)荷減輕加上槽型擋板對(duì)煙氣的分配導(dǎo)流,大大提高了濾袋除塵效率。
4.3 應(yīng)用實(shí)踐
2010年國(guó)內(nèi)推出了第一臺(tái)重力慣性袋式復(fù)合式除塵器,并在鄭州裕300MW機(jī)組電站鍋爐除塵改造工程中成功投入工業(yè)運(yùn)行。2012年,這種新型除塵器應(yīng)用于沙洲電力630MW機(jī)組電站鍋爐除塵改造工程,突破了電力行業(yè)600MW以上機(jī)組的實(shí)例,使這一技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐領(lǐng)域不斷拓寬。
5.1 在電力行業(yè)應(yīng)用技術(shù)上應(yīng)解決的主要問(wèn)題
(1)有效減輕濾袋負(fù)荷,提高布袋運(yùn)行效率,進(jìn)一步降低出口排放;
(2)減少大顆粒粉塵對(duì)布袋的直接沖刷,降低布袋破損,有效延長(zhǎng)布袋的使用壽命;
(3)處理好氣流分布問(wèn)題,確保布袋最佳的運(yùn)行功效,提高除塵效率;
(4)解決不停機(jī)檢修的問(wèn)題;
(5)克服電袋復(fù)合電暈放電必定會(huì)產(chǎn)生臭氧對(duì)PPS布袋的腐蝕問(wèn)題,因此要解決鍋爐出現(xiàn)各種異常故障時(shí)的濾袋保護(hù)問(wèn)題;
(6)濾袋破損日常維護(hù)更換方便,改善在線檢修、更換濾袋的環(huán)境,保障檢修人員的安全。
5.2 示范項(xiàng)目的應(yīng)用實(shí)例
張家港沙洲電力有限公司處于長(zhǎng)三角地區(qū),環(huán)保要求高,社會(huì)關(guān)注度高。為達(dá)到排放要求,有效改善周邊的空氣環(huán)境,有效削減煙塵排放,特別是提高對(duì)細(xì)微粉塵PM2.5的去除能力,同時(shí)減少改造時(shí)間,減少投資,業(yè)主張家港沙洲電力有限公司經(jīng)過(guò)多方論證后,決定采用重力慣性袋式復(fù)合除塵器。
該企業(yè)630MW機(jī)組電除塵改造工程的工程參數(shù)為:1)鍋爐類型為SG1913/25.40型超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)行、螺旋管圈直流爐;2)鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量1913t/h;3)處理煙氣量214萬(wàn)Nm3/h;4)入口粉塵濃度30g/Nm3;5)原有除塵器為雙室四電場(chǎng)電除塵器;6)除塵器改造目標(biāo)出口粉塵濃度≤20mg/Nm3。
改造方案:
(1)將原電除塵器內(nèi)部的陰極線、陽(yáng)極板及振打裝置等設(shè)備全部拆除,第一電場(chǎng)前端空間改造為重力沉降+擋板慣性除塵室,使一級(jí)除塵達(dá)到40%~70%的效率,第一電場(chǎng)后端部分及其余三個(gè)電場(chǎng)改造成布袋除塵的方式,保留原有進(jìn)口喇叭、灰斗、殼體,僅對(duì)其進(jìn)行修復(fù)并對(duì)出風(fēng)口喇叭進(jìn)行改造;選用先進(jìn)、節(jié)能、環(huán)保的控制系統(tǒng),具備進(jìn)出口煙氣溫度、濕度、煙氣含氧量、噴吹壓力、濾袋差壓檢測(cè)及除塵器運(yùn)行阻力等運(yùn)行工況監(jiān)控功能。
(2)為異常情況保護(hù)濾袋,在進(jìn)口煙道內(nèi)設(shè)置噴霧降溫方法及設(shè)置預(yù)涂灰裝置。
除塵器主要技術(shù)性能參數(shù)為:1)最大處理煙氣量336萬(wàn)m3/h;2)保證除塵器出口煙塵濃度≤20mg/Nm3;3)除塵器本體總阻力≤1200Pa;4)除塵器本體漏風(fēng)率<1.5%。
該臺(tái)復(fù)合式除塵器于2013年3月在機(jī)組正式投入運(yùn)行,2013年3月張家港沙洲電力有限公司委托西安熱工研究院有限公司對(duì)除塵器進(jìn)行性能測(cè)試,實(shí)測(cè)600MW負(fù)荷時(shí)出口粉塵排放濃度為17.3mg/Nm3,本體漏風(fēng)率為1.4%,系統(tǒng)阻力為929Pa。運(yùn)行一年后,南京電力設(shè)備質(zhì)量性能檢驗(yàn)中心對(duì)除塵器熱態(tài)性能進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果為:除塵器出口質(zhì)量濃度<15mg/Nm3,本體漏風(fēng)率為<1.5%,系統(tǒng)阻力<1000Pa。復(fù)合式除塵器的運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定,阻力在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi),除塵效率令人滿意。整個(gè)除塵系統(tǒng)的電耗也比常規(guī)布袋除塵器明顯減少,其綜合性能表明,這種新型除塵設(shè)備具有非常獨(dú)到的特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,尤其對(duì)于改造提效優(yōu)勢(shì)明顯。
重力慣性袋式復(fù)合高效除塵器作為提高除塵效率和有效控制細(xì)微粒子粉塵的新一代節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品,顯示出了強(qiáng)大的生命力。隨著環(huán)保要求的提高以及強(qiáng)化細(xì)微粒子控制的要求,新上項(xiàng)目的煙氣治理及相當(dāng)一部分正在運(yùn)行的電除塵器都需要提高除塵效率、減少排放。采用重力慣性袋式復(fù)合除塵技術(shù),比單純改造成袋式除塵器或電袋復(fù)合除塵設(shè)備具有更好的技術(shù)可靠性及經(jīng)濟(jì)性。尤其對(duì)高比電阻粉塵、低硫煤粉塵及脫硫后的煙氣粉塵的控制,采用重力慣性袋式復(fù)合除塵技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改造更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
重力慣性袋式復(fù)合除塵器是一種新型高效率、可靠的除塵器,該產(chǎn)品將重力慣性除塵和布袋除塵兩種成熟技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起,取長(zhǎng)補(bǔ)短,充分發(fā)揮了重力慣性除塵在前部能大量收塵及布袋除塵對(duì)粉塵粒度和比電阻不敏感、排放濃度低的優(yōu)點(diǎn),是能滿足更加嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的新一代除塵設(shè)備。
重力慣性袋式復(fù)合除塵器的結(jié)構(gòu)合理,可完全利用原有設(shè)備,無(wú)須另行擴(kuò)充場(chǎng)地,性能優(yōu)良,運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),滿足了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)的要求,并無(wú)二次污染,可應(yīng)用于電力行業(yè)電除塵改造和新建電廠煙氣治理,尤其是對(duì)于老式電除塵器的提效改造更具優(yōu)勢(shì)(基本保持原有占地位置,排放濃度達(dá)到小于20mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn))。該產(chǎn)品的成功開發(fā)使我國(guó)電力行業(yè)鍋爐煙氣的治理又多了一項(xiàng)新的先進(jìn)治理技術(shù)。
參考文獻(xiàn):
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Inertia-gravity Bag Compound Filter Technology
GU Jian-qing
(Jiangsu Xinzhong Environmental Protection Co., Ltd, Zhangjiagang Jiangsu 215600, China)
Abstract:The paper introduces the mechanism of the inertia-gravity bag compound filter and its breakthrough applications in smoke-gas treatments of big-sized coal-fired generating sets of the power industry. The new precipitation mode integrates the dust recovery advantages of inertia-gravity filter and bag filter through capturing a large number of dust particulates by inertia-gravity filter before and fine dust by bag filter after. This is a new technology innovation which has realized the organic combination of inertia-gravity filter and bag filter.
Keywords:inertia-gravity filter; bag filter; compound filter technology; economy and high efficiency
文章編號(hào):1006-5377(2015)09-0040-03
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
中圖分類號(hào):X701