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布袋除尘器技术在火电厂锅炉烟气除尘的应用 赵欣华,梁 冬 黑龙江省电力勘察设计研究院,黑龙江 哈尔滨150010 摘 要阐述了布袋除尘器技术和国外布袋除尘器发展现状及运行情况,对布袋除尘器和静电除尘器的技术特 点和经济性进行了比较,认为布袋除尘器具有广阔的应用前景,建议电厂锅炉烟气除尘宜采用布袋除尘器。 关键词布袋除尘器;静电除尘器;烟气除尘;应用 中图分类号T M223. 27 文献标识码 C 文章编号 1002 - 16632005 02 - 0154 - 04 Application of arrester technology to the de - dusti ng of boiler flue gas in power plant ZHAO Xinhua, L I ANG Dong Heilongjiang Electric Power Survey electrostatic precipitator; flue gas de - dusting; application 随着我国国民经济持续稳定地发展,作为国 民经济基础的电力工业也在快速增长。据统计, 2000年我国电力增长11 , 2001年电力增长7. 7 , 2002年电力增长8. 7。我国电力工业以火 力发电为主,占总发电量的70以上。火电厂是 燃煤大户,每年排放的烟尘和二氧化硫的数量非 常巨大,严重污染了环境。环境污染问题已经成 为制约我国可持续发展的重要因素。 针对电力发展趋势和目前环境状况,国家环 保总局颁布了新的火电厂大气污染物排放标 准 GB13223 - 2003 ,并于2004年1月1日正 式实施。标准要求第2时段和第3时段的火力发 电锅炉到2010年1月1日烟尘最高允许排放浓 度要达到50 mg/Nm 3 ,同时按着国家环保局、 国家 经贸委、 科技部[2002 ]26号文件要求,燃用含硫 大于2煤的机组或大容量机组大于200 MW 的电厂锅炉宜采用湿式石灰石-石膏法脱硫工 艺;燃用含硫小于2煤的中小型电厂锅炉小于 200MW宜采用半干法或干法脱硫方式。电厂对 锅炉烟气采用电除尘器湿法脱硫的处理系统 时,由于湿法脱硫装置能达到50的除尘效率, 烟尘排放可以满足新标准要求;但采用电除尘器 干法脱硫或只采用电除尘器时却很难满足新标 准要求。我国现有运行电厂锅炉除尘大多数采用 静电除尘器,即使将三电场、 四电场改造成五电 场、 六电场也很难满足新标准要求。通过比较火 电厂锅炉烟气各种除尘方式,只有布袋除尘器效 率可以达到99. 9 ,烟尘排放浓度可以控制在50 mg/Nm 3 以内,能适应新标准要求,而且布袋除尘 技术已逐渐完善和成熟,将越来越得到广泛应用。 1 布袋除尘器技术 1. 1布袋除尘器的基本原理 布袋除尘器也称袋式除尘器,是将含尘气体 收稿日期 2004 - 12 - 13。 作者简介赵欣华1967 - ,女, 1989年毕业于哈尔滨工程大学环境工程专业,工程师。 451 Vol . 27,No. 2 Heilongjiang Electric Power Apr . 2005 通过织物滤料进行粉尘分离捕集的装置,对含尘 气体具有筛分、 惯性碰撞、 拦截、 扩散、 静电及重力 作用。筛分作用是布袋除尘器的主要滤尘作用之 一。当粉尘粒径大于滤料纤维间孔隙或滤料上沉 积的粉尘间孔隙时,粉尘即被筛滤下来。通常织 物滤料纤维间的孔隙远大于粉尘粒径,开始过滤 时的筛分作用很小,主要是靠惯性碰撞、 拦截、 扩 散、 静电及重力作用。当滤布上逐渐形成粉尘粘 附层后,则碰撞、 扩散等作用变得很小,而主要靠 筛分作用,把沉积在滤料表面上的粉尘层作为过 滤层。 影响布袋除尘器除尘效率的关键是滤料性能 和清灰方式。滤料除了具有特定的致密性和透气 性外,还应有良好的耐高温、 耐腐蚀性和较强的机 械强度。滤料所需的费用占除尘器设备总造价的 15～20。布袋除尘器清灰可分为机械振动、 烟气反吹、 脉冲反吹等方式。脉冲反吹清灰根据 空气压力分为高压脉冲反吹、 中压脉冲反吹、 低压 脉冲反吹3种方式,脉冲清灰由于喷吹强度和频 率可以调整,清灰效果较好,是目前 世界上应用 最广泛的清灰方式。 1. 2布袋除尘器的结构 脉冲反吹布袋除尘器由滤袋组件、 导流装置、 脉冲喷吹系统、 除灰系统、 控制系统、 离线保护系 统、 箱体等组成。含尘气体由导流管进入各单元 室,在导流装置的作用下,大颗粒粉尘被分离后直 接落入灰斗,其余粉尘随气流均匀进入各仓室过 滤区,过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、 提升 阀排风管排出。当过滤袋表面粉尘达到一定厚度 时,滤袋内外的压差就会逐渐增加;当压差达到设 定值由压差仪控制时 , 来自贮气罐的空气就会 迫使脉冲阀的膜片自动打开,输送一定量的空气, 通过风管由喷嘴喷入滤袋内,进行在线自动反吹 清灰,抖落滤袋上的粉尘。落入灰斗中的粉尘经 卸灰阀排出后,利用输灰系统送出。 滤袋组件由布袋和袋笼组成。袋笼起着支撑 布袋的作用,上部接碳钢环,可以将布袋的绑扣锁 在花板孔上。 1. 3影响布袋除尘器效率和寿命的因素 影响布袋除尘器效率和寿命的主要因素有气 布比、 滤料、 清灰方式、 系统的合理选择和运行维 护管理。 气布比和滤料的合理选择是确保除尘器效率 和使用寿命的基础。而气布比和滤料是根据烟气 特性、 粉尘特性包括物理和化学特性、 除尘后 的排放标准、 允许的阻力损失、 清灰的方式等来选 择的。 气布比主要由烟气量和烟气的含尘浓度确 定。气布比是单位面积滤料处理的烟气量。气布 比值选的太高,设计的布袋除尘器的体积小、 造价 低、 运行阻力大、 清灰频繁,粉尘颗粒容易嵌入滤 料内部,大大地缩短了布袋的使用寿命,影响布袋 除尘器的正常运行。相反,气布比值选的太低也 不适合,设计的布袋除尘器造价明显增加,带来的 经济效益不太大。另外,不同的清灰方式,因其清 灰的特点不同而必须选用不同的气布比。通常电 站锅炉配置的布袋除尘器的气布比选择范围和阻 力如表1所示。 表1 布袋除尘器的气布比的选择范围和阻力损失表 清灰方式 气布比/ mmin- 1 不同滤料有不同选择 阻力损失/Pa 烟气反吹0. 4～1. 0800～1000 机械振动0. 4～1. 8800～1000 脉冲反吹1. 1～2. 51000～2000 滤料的质量直接影响布袋除尘器的效率和寿 命。在选择滤料时,要考虑烟气特性和粉尘特性, 烟气湿度会影响到灰是否粘结在滤袋表面并堵 袋;烟气温度太低低于酸露点温度或太高;烟 气中O2、CO2、SOX、NOX等的氧化性和酸碱性对 滤料寿命有明显的影响。另外,颗粒的硬度直接 影响滤料的使用寿命,对硬度大粉尘的过滤速度 要选择的较低。 目前,对布袋除尘器较多采用脉冲反吹清灰 方式,脉冲反吹清灰分为固定喷吹和旋转喷吹两 种方式。固定喷吹的脉冲阀比旋转喷吹多。以某 台200 MW机组为例,固定喷吹的脉冲阀为700 个左右,旋转喷吹脉冲阀仅为8个。通常小脉冲 阀维修率为3 ,在几百个脉冲阀中找到几个有 故障的脉冲阀是一件极其困难的工作,而用脉冲 阀距离非常近,给检修工作带来诸多不便。而旋 转喷吹的旋转轴易磨损,更换困难,成本较大。 2 布袋除尘器的发展现状 2. 1 国内布袋除尘器发展现状 早在80年代,我国就在部分电厂锅炉烟气处 理上安装了布袋除尘器,由于当时滤料的质量问 题、 检漏手段的落后、 反吹方式的不恰当以及缺乏 运行管理经验,造成这些除尘器运行全部失败。 到了90年代,国内电厂锅炉除尘几乎都采用电除 尘器,只是在电厂输煤系统和除灰系统采用小型 的布袋除尘器。近年来,由于我国环保标准的日 551 第27卷 第2期 黑龙江电力 2005年4月 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 益严格,推动了布袋除尘器技术的发展,布袋除尘 器的滤袋性能已完全能适应电厂锅炉烟气的特 性,检漏手段更加先进,吹扫系统更趋合理。 目前,我国火电厂布袋除尘器滤袋材质多采 用聚苯硫醚,此种滤料又称 PPS 为表面型滤料, 清灰彻底,减少粉尘在滤袋表面形成粉层后板结 的可能。该种滤料强度高,耐温可达190℃燃 烧电厂正常运行工况排烟温度为150℃ 左右 , 耐腐蚀、 耐磨性能都很强。聚苯硫醚的缺点是当 烟气含氧量大于是15时耐氧性较差,在正常的 运行工况条件下使用寿命可以达到30 000 h。国 内布袋除尘器厂采用的滤料PPS主要依赖进口, 成品布袋在国内加工完成,这就使布袋的价格大 大降低,降低了设备的运行成本。 布袋除尘器在国内电厂运行最成功的就是内 蒙古丰泰有限责任公司的2台200 MW机组。由 于该电厂原有4台机组采用的是静电除尘器,除 尘效率大大低于设计效率。虽然对该静电除尘器 经过多次改造,采用了增加电场数或扩大流通面 积等措施,但除尘效果仍然不理想,烟尘排放浓度 依然超标。经分析,认为造成电除尘器除尘效率 偏低的原因是燃煤的比电阻偏高,灰成分中 SiO2、Al2O3的含量偏高,两项之和高达90. 54 , 而Na2O含量仅为0. 01。该厂扩建的2台200 MW机组于2002年投入运行,其布袋除尘器运行 正常,除尘效率达到99. 9 ,烟尘排放浓度在28 mg/Nm 3 以下。该厂原50 MW机组电除尘器现 已改造成布袋除尘器利用原电除尘器外壳和支 架 , 运行效果良好。 国内布袋除尘器制造厂也相继在几家电厂和 热力站安装了布袋除尘器,如张家岗保税区热电 厂2台130 t/h流化床炉、 天津开发区5号热源厂 3台75 t/h循环流化床炉、 内蒙古富丰热力公司 北源热力站2台29 MW热水锅炉等,运行状况良 好。如今,布袋除尘器已开始在大机组上安装使 用,是锅炉除尘的发展重点和方向。 2. 2 国外布袋除尘器发展现状 布袋除尘技术在澳大利亚、 美国、 南非等地应 用比较广泛。在澳大利亚,电厂燃煤锅炉电除尘 器已逐渐改造成布袋除尘器;新南威尔斯州仅有 4台500 MW机组采用静电除尘器,其他机组已 全部采用布袋除尘器,而且很多是由电除尘器改 造成的。这些机组燃用煤的灰分偏高,一般为 15～30 ,硫分为0. 4～0. 5 ,煤灰成分中 SiO2、Al2O3含量为85 , Na2O的含量为0. 4 , 该煤种灰的特性增加了电除尘器收尘难度我国 东北地区煤灰有与之相似的特性。 澳大利亚电厂布袋除尘器清灰大多采用低压 脉冲式,烟气含氧量小于10也能长期使用,布 袋除尘器气布比为0. 018～0. 022 m /s。在澳大 利亚,同等效率的布袋除尘器要比静电除尘器的 造价低,布袋除尘器安装和换袋比较方便、 干净, 不需要大型的特殊工具。清灰程序为简单PLC 控制程序,按袋内外的压差和时间自动控制。 3 布袋除尘器和静电除尘器的比较 布袋除尘器和静电除尘器的除尘原理不同, 都有较高的除尘效率,是目前锅炉烟气处理的主 要除尘装置,二者各有优缺点。 3. 1技术特点比较 布袋除尘器的优点和缺点 a.除尘效率高。布袋除尘器的除尘效率大于 99. 9 ,特别是对于亚微米级的粉尘有很好的收 集效果,除尘器出口烟气含尘浓度低于30 mg/ m 3 ,甚至能达到10 mg/m 3。 b.除尘效率稳定。在一定范围内,除尘器出 口烟尘浓度不随入口烟气量和烟气浓度变化,能 够使烟尘排放浓度长时间保持在较低水平,满足 新标准要求。 c.布袋除尘器占地面积小,技术结构简单,易 维护。 d.布袋除尘器捕集粉尘范围广,尤其适用于 那些燃煤灰分高、 比电阻值大、 硫分低和电除尘器 难以收集的煤灰。 e.属于新产品,关键部件如滤料、 脉冲阀等还 需要进口。 f .设备阻力大,本体阻力平均为1 500～2 000 Pa。 电除尘器的优点和缺点 a.电除尘器技术比较成熟,运行可靠,维护 量小。 b.电除尘器阻力小,一般为100～200 Pa,耐 高温性能强。 c.除尘效率相对较高。 d.设备占地面积大,设备控制要求高而复杂。 e.对煤种变化较敏感,除尘效率受飞灰电阻 影响较大。 f .制造、 安装及运行管理水平要求高。 g .电除尘器运行一段时间后,除尘效率会下 降,一般会低于设计效率。 651 Vol . 27,No. 2 Heilongjiang Electric Power Apr . 2005 3. 2经注性比较 静电除尘器和布袋除尘器的经济性主要是 比较设备本身的造价包括安装费和运行维护 费用。 影响布袋除尘器本体造价的主要因素是气 布比和滤料。选择的气布比值偏小,除尘器的体 积、 用的滤袋数、 除尘单元、 配套的挡板阀和清灰 装置的设备就会相应增加,造成本体费用明显增 加。不同滤料的价格相差很大,气布比确定后,滤 料的价格对降低主体费用是关键。 影响电除尘器本体造价的主要因素是比集 尘面积、 烟气流速、 电场数及电源装置。选择的比 集尘面积大,烟气流速小,极板的用钢量大,电除 尘器的体积就大,本体费用也显著增加。比集尘 面积的大小是决定电除尘器本体费用的主要因素。 布袋除尘器运行费用主要包括滤袋的更换费 和阻力增大而增加的引风机轴功率费用。 电除尘器运行费用主要是电场耗电量。从美 国“ 怀特 ” 公司电除尘器与电晕功率的关系曲线 可知,当电除尘器的除尘效率大于99. 3时,电 场耗电量增加得越来越快,甚至会超过因采用布 袋除尘器后引风机轴功率的增加量。 因此,如果要达到相同除尘效率,电除尘器总 费用就会比布袋除尘器高出很多。 4 结论 a.大型布袋除尘器在火力发电厂锅炉尾部烟 气除尘中具有广阔的市场和应用前景,平均每年 的市场份额为3亿元左右, 10年内将拥有30亿 元的市场份额。而滤袋则每年蕴藏着近1亿元的 市场份额, 10年内将拥有近10亿元的市场份额。 b.根据呼和浩特等电厂的运行经验,采用布 袋除尘器可以将除尘器出口含尘浓度控制在 50mg/Nm 3 以内,能有效地减轻粉尘对大气的污染。 c.对于电除尘器难以收集粉尘的煤种如煤 灰中Si02和A120含量大于85的煤,煤中含硫 量偏低、 比电阻值偏高的煤 , 采用电除尘器往往 达不到设计效率,烟尘排放超标,采用布袋除尘器 将是理想的选择。 d.对于采用烟气干法脱硫或循环流化床掺烧 石灰石的工况,由于脱硫装置出口烟尘浓度增大, 电除尘器出口烟尘排放浓度不能满足排放标准, 建议采用布袋除尘器除尘。 参考文献 〔1〕 孙熙.布袋除尘技术与应用, [M ].北京机械工业出版社, 2004. 〔2〕 姚强.大气污染和固体废物的防治[M ].北京中国环境保护 产业协会, 2004. 编辑 侯世春 上接第112页 sql中具体的SQL命令,通过执行SQL命令将 数据值插入到Sybase数据库中的。所以, SQL命 令表的建立是这个环节中最重要的工作,如果存 在一点错误,数据就不能正确写入数据库。 2. 5 客户端软件 为了在M IS网中看到生产的实时和历史数 据画面,在M IS网中的客户端需装客户端软件。 客户端采用W indows98操作系统,软件采用Intel2 lution公司的PlantTV软件,它的主要特点是只监 视FIX服务器上的数据,不对服务器上的数据进 行操作。这一点也正好符合M IS系统的要求。 在客户端安装PlantTV软件之前,由于Plant2 TV软件是依靠服务器的主机名来寻址的,而不是 用IP地址来寻址的,这样就需要将FI X服务器的 IP地址、 主机名加入客户机操作系统的hosts文 件中。安装PlantTV软件后,将FI X服务器中生 成的工艺系统画面文件和历史趋势文件复制到 PlantTV软件的相应目录中,运行PlantTV程序便 可以显示实时画面和历史趋势画面了。 3 结论 综上所述,采用FIX工控软件实现了M IS网 与DCS之间的实时数据传递,保证了管理人员和 生产人员需求的实时数据,而且减少了原有数据 传递失真现象,保障了机组经济运行,提高了公司 效益。 参考文献 [1 ]FIX用户手册. [2 ]Sybase数据库用户手册. [3 ]Bailey Equation User’s Manual[ J ]. Bailey Controls Company, 1997. 编辑 郭金光 751 第27卷 第2期 黑龙江电力 2005年4月 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载