超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)研究及應(yīng)用

江瀾

摘 要：在常規(guī)的電袋復(fù)合除塵技術(shù)上，突破了電區(qū)袋區(qū)耦合、顆粒荷電和微粒凝并、高均勻流場、高精過濾等關(guān)鍵技術(shù)而形成了超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)除塵器出口排放濃度穩(wěn)定低于5mg/Nm3或10mg/Nm3。超凈電袋近年來得到廣泛應(yīng)用，成為燃煤機(jī)組實現(xiàn)超低排放的主流技術(shù)路線之一，將在西部地區(qū)劣質(zhì)煤電廠超低排放改造工程中發(fā)揮更大作用。

關(guān)鍵詞：超凈電袋；突破；超低排放；主流技術(shù)

中圖分類號：TE99 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0036-02

引言

近幾年來，由于大氣污染的加劇，我國大部分地方特別是京津冀地區(qū)，長期的霧霾天氣已給人民的生活帶來了嚴(yán)重的威脅。為了加強(qiáng)對燃煤所帶來的煙塵排放的控制，國家相繼出臺了多個政策和措施，對我國煤電企業(yè)的煙塵提出了超低排放的嚴(yán)格要求。超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)在上述背景下應(yīng)運(yùn)而生，并快速得到推廣應(yīng)用，成為主流的煙塵超低排放技術(shù)之一。

1 超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)

電袋復(fù)合除塵技術(shù)是我國環(huán)保企業(yè)自主創(chuàng)新研發(fā)的新一代高效除塵技術(shù)，發(fā)展和應(yīng)用十分迅速。但是，在當(dāng)前環(huán)保新形勢下，對燃煤電廠超低排放的要求越來越高，需要進(jìn)一步提升煙塵治理技術(shù)水平。因此，我國環(huán)保企業(yè)開始對電袋復(fù)合除塵器進(jìn)行升級創(chuàng)新，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上突破了電區(qū)袋區(qū)耦合、顆粒荷電和微粒凝并、高均勻流場、高精過濾等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提升性能，實現(xiàn)煙塵排放濃度<5mg/Nm3或10mg/Nm3的超低排放，形成了超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)。超凈電袋和高效脫硫有機(jī)結(jié)合實現(xiàn)煙塵超低排放的工藝技術(shù)，可避免了電廠在尾部煙氣處理系統(tǒng)安裝濕式電除塵器，還節(jié)省了成本和占地面積，并且簡化燃煤電廠的環(huán)保工藝路線，提升了可靠性[1]。

2 超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)研究

2.1 極配型式和供電技術(shù)

全面分析工程項目煤種、灰份等煙氣工況參數(shù)，選擇合適的陽極板板型和陰極線線針形式，調(diào)整最佳極配型式，以達(dá)到增加電場強(qiáng)度、提高電場區(qū)除塵效率的目的。在選擇電暈線的時候，選擇和工況條件相符的電暈線可以提高線針尖端的放電效果，增加電場的板電流密度，強(qiáng)化電場強(qiáng)度，使得粉塵顆粒充分荷電的同時，提高了電場區(qū)對粉塵顆粒的捕集能力。常用的電暈線有針刺線、芒刺線和麻花線等。其次，采用前后分區(qū)供電技術(shù)，即將每一個機(jī)械電場都按照氣流方向進(jìn)行前后劃分，成為兩個獨(dú)立的供電分區(qū)。采用這種小分區(qū)供電模式，增強(qiáng)了電源對于不同煙塵濃度的適應(yīng)性，細(xì)化工作單元，提高了電場區(qū)的可靠性。

2.2 高過濾精度濾料

濾袋是決定電袋復(fù)合除塵器出口排放值最關(guān)鍵的部件，它的過濾精度直接關(guān)系到煙塵排放的大小。因此，合理選擇濾料的過濾精度，是保證超凈電袋復(fù)合除塵器出口排放值長期穩(wěn)定<5mg/Nm3或10mg/Nm3基礎(chǔ)。目前來說，超凈電袋項目選用的高精過濾濾料有兩種，其中過濾精度最高的濾料是PTFE覆膜濾料，其次是超細(xì)纖維梯度濾料。濾料過濾精度越高，超凈電袋的出口排放值也會更加可靠。

PTFE覆膜濾料是在濾料的迎塵面上覆蓋一層PTFE微孔膜的加工工藝方式。PTFE濾膜可以阻隔絕大多數(shù)的粉塵，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)零排放，并且PTFE濾膜自身的摩擦系數(shù)非常小，不容易粘上灰塵，所以表面的粉餅層十分容易脫落，更易清灰。但實際操作過程中，PTFE覆膜對其覆膜工藝要求很高，如加工不當(dāng)，在使用過程中會出現(xiàn)脫膜的現(xiàn)象，致使濾膜與濾料之間積灰，從而影響設(shè)備的正常運(yùn)行。同時， 濾袋采用PTFE覆膜工藝成本將會增加約40%左右，性價比較差。

超細(xì)纖維梯度濾料主要是指濾料沿著氣流的方向，在迎面層上使用厚度適中的超細(xì)纖維層，之后再使用常規(guī)纖維層從而使孔隙分布呈現(xiàn)出外小內(nèi)大的梯度狀結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。迎塵面超細(xì)纖維層可以對細(xì)顆粒粉塵實現(xiàn)有效的攔截，同時，迎塵面孔徑小，孔隙率高，不易發(fā)生粉塵滲入纖維內(nèi)部的現(xiàn)象，可延長清灰周期。

2.3 強(qiáng)化顆粒荷電與電凝并技術(shù)

電袋復(fù)合除塵器電場區(qū)和濾袋區(qū)兩者之間，是存有相互影響的機(jī)制的，袋區(qū)出口要實現(xiàn)超低排放，首先要控制袋區(qū)入口的粉塵濃度。由于電場區(qū)粉塵顆粒的荷電特性，使得其過濾機(jī)理產(chǎn)生了很大的變化。在經(jīng)過電場區(qū)的時候，細(xì)顆粒物會發(fā)生極化和凝并的現(xiàn)象，從而形成大粒徑的顆粒，并且顆粒荷電量越大就會使得極化和凝并的程度越明顯，細(xì)顆粒物變成大顆粒后的捕集效果越好。通過這種強(qiáng)化顆粒荷電的方式，能夠增加電袋對細(xì)顆粒物的搜集性能力，尤其是對細(xì)微顆粒物（PM2.5）的脫除效率。

2.4 高均勻性流場分布技術(shù)

電袋復(fù)合除塵器實現(xiàn)氣流均勻分布可采用以下方法：進(jìn)行1：14的實體模型試驗，試驗結(jié)果和CFD計算進(jìn)行對比分析，對CFD計算的初始條件進(jìn)行調(diào)整，以符合實體模型試驗結(jié)果為調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，從而確定出CFD計算的初始條件，然后進(jìn)行全尺寸工業(yè)設(shè)備的CFD計算。具體的調(diào)整氣流流場分布的途徑有：其一，調(diào)整進(jìn)入袋區(qū)正面、側(cè)面、底面的比例，并且設(shè)置灰斗上端的阻流板。其二，改變袋室內(nèi)提升閥開孔直徑。其三，調(diào)整提升閥提升高度。其四，改變凈氣室高度，還可以改變排氣管的位置[2]。

2.5 設(shè)備的設(shè)計和安裝要求

為了提高超凈電袋復(fù)合除塵器的可靠性，在設(shè)計選型時，選擇更小的過濾風(fēng)速和更大的過濾面積，取消了旁路煙道，降低整個系統(tǒng)的運(yùn)行阻力，并減少了旁路系統(tǒng)可能帶來的泄露。同時，要增強(qiáng)袋區(qū)的花板剛度，采用車間焊接加強(qiáng)筋的方式，控制花板變形量，使得濾袋懸吊更加可靠。另外，激光加工的方式對花板進(jìn)行切割，保證花板平面度。

超凈電袋設(shè)備在安裝時較常規(guī)電袋更為嚴(yán)格。本體安裝完后檢查所有密封焊縫，并要按照規(guī)定對所有焊縫進(jìn)行煤油滲透試驗。在濾袋安裝后，要整體進(jìn)行熒光粉檢漏試驗，避免焊縫或者濾袋和花板聯(lián)接的地方出現(xiàn)泄露的情況，如果發(fā)現(xiàn)要及時處理。

3 超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)的工程應(yīng)用

3.1 總體應(yīng)用情況

近年來，超凈電袋在燃煤電廠超低排放工程中得到快速推廣。截至2016年11月，燃煤機(jī)組超凈電袋配套總裝機(jī)容量超過30000MW，其中1000MW機(jī)組有8臺套。投運(yùn)項目的煙塵排放濃度均小于10mg/Nm3或5mg/Nm3，平均運(yùn)行阻力663Pa，各項技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良。超凈電袋復(fù)合除塵已成為燃煤機(jī)組實現(xiàn)超低排放的主流技術(shù)路線之一。

3.2 某工程應(yīng)用

3.2.1 工程概況

某電廠2號630MW燃煤機(jī)組原配套的是四電場、四通道電除塵器，由于設(shè)備老化，除塵效率下降，煙塵排放的濃度過高。在新的排放要求下，該電廠進(jìn)行了除塵器的增效改造，經(jīng)過調(diào)研，最終選用超凈電袋復(fù)合除塵器。

3.2.2 改造方案

本工程的的改造范圍為前從進(jìn)口喇叭煙道直管段，后至出口水平煙道的末端，上到頂部起吊設(shè)備，下至輸灰系統(tǒng)，同時配套電氣控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的土建工程。該改造方案是將原來的電除塵改造為超凈電袋復(fù)合除塵器，長柱距和寬跨距都不進(jìn)行增加，并且對原來的支架、殼體、灰斗等保留并核算其強(qiáng)度。具體改造方案為：拆除除塵器本體內(nèi)部所有陰陽極及振打系統(tǒng)，將第一電場更換為新的陰陽極系統(tǒng)，并選用振打效果更好的增強(qiáng)型電磁錘振打器。高壓整流變利舊檢修應(yīng)用于第一電場中，同時要求設(shè)計成前后獨(dú)立的小分區(qū)供電，大大加強(qiáng)電場區(qū)運(yùn)行的完全穩(wěn)定性；改造第二、三、四電場空間布置為濾袋區(qū)，采用長袋低壓脈沖行噴吹技術(shù)。

3.3 改造效果

改造完成后運(yùn)行3個月，經(jīng)第三方性能測試，在機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷為590～620MW時，超凈電袋復(fù)合除塵器的出口標(biāo)干含塵濃度（6%O2）平均為7.2mg/DNm3，本體壓力平均值為553.8Pa，

平均除塵效率99.973%。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷為620MW時，脫硫設(shè)備出口標(biāo)干含塵濃度（6%O2）為3.5mg/DNm3，達(dá)到超低排放的要求。設(shè)備運(yùn)行至今穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良。

4 結(jié)束語

超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)在電區(qū)袋區(qū)耦合、顆粒荷電和微粒凝并、高均勻流場、高精過濾等方面實現(xiàn)了技術(shù)突破，它不受煤質(zhì)、飛灰成分等的變化影響，能夠長期穩(wěn)定實現(xiàn)除塵器出口排放濃度低于5mg/Nm3或10mg/Nm3，是燃煤機(jī)組實現(xiàn)超低排放的首選技術(shù)路線之一。該技術(shù)在國內(nèi)外多臺大型機(jī)組中的成功運(yùn)行，為國內(nèi)燃煤電廠的超低排放提供了有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

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