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电袋复合式除尘在煤矸石电厂中的应用 石建宁 1 郭建林 2 薛晓文 3 杜鹃 1 1． 宁夏环境科学设计研究院， 银川 750004;2． 宁夏智可达环境技术有限公司， 银川 750004; 3． 宁夏国华宁东发电有限公司， 银川 750004 摘要 通过对目前电厂常用除尘技术进行对比分析， 以宁夏宁东煤矸石电厂双电双袋除尘器为例， 详细列出其设计参 数、 运行工况、 烟尘排放浓度及除尘效率， 分析其除尘效果， 得出电袋复合式除尘有机地结合了电除尘和袋式除尘的优 点， 具有耗电量低、 治理成本低、 适应性强， 不受煤种、 烟尘特性影响， 除尘效率高的优点; 煤质较差的煤矸石电厂采用 电袋复合式除尘技术烟尘排放浓度可稳定达到 50 mg/m3的标准， 满足 GB 132232003 火电厂大气污染物排放标准 要求; 但要达到 GB 132232011 火电厂大气污染物排放标准 烟尘排放浓度低于 30 mg/m3的标准， 则应进一步优化 运行方式， 加强设备的管理维护， 进一步提高净化效率， 方可满足日益严格的环保要求。 关键词 静电除尘器; 布袋除尘器; 电袋复合式除尘器 DOI 10. 7617 /j. issn. 1000 － 8942. 2013. 03. 017 APPLICATION OF ELECTROSTATIC- FABRIC INTEGRATED PRECIPITATOR IN GANGUE- FIRED POWER PLANT Shi Jianning1Guo Jianlin2Xue Xiaowen3Du Juan1 1． Environmental Protection Science Research ＆ Design Institute of Ningxia， Yingchuan 750004， China; 2． Ningxia Wisdom Reach Environmental Technology Limited Company， Yingchuan 750004， China; 3． Ningxia Guohua Ningdong Power Generation Co． ， Ltd，Yingchuan 750004，China AbstractBased on the comparative analysis of dedusting technology commonly used in the current power plant，taking the double electric precipitator-double bag filter in Ningxia Ningdong Gangue Power Plant for example，it was listed design parameters，operation conditions，emission density of the smoke and dust removal effect． The electrostatic precipitator and bag filter has the advantages of low power consumption，low treatment cost，strong adaptability，being free from coal and soot characteristics effect，high dust removal efficiency;When it was used in a poor quality coal gangue power plant，the dust emission concentration can stablely meet 50 mg/m3standard，specified in“Emission Standard of Air Pollutants for Thermal Power Plants” GB 132232003 ;but to achieve ＜ 30 mg/m3standard，specified in“Emission Standard of Air Pollutants for Thermal Power Plants” GB 132232011 further optimization of the operation mode， strengthening equipment management and maintenance and further improving the purification efficiency should be carried out． Keywordselectrostatic precipitator;filter bag;electrostatic-fabric integrated precipitator 目前， 火力发电厂除尘设备中， 主要以布袋除尘 器和静电除尘器为主， 这是当今国内外公认的高效除 尘设备， 随着排放要求的提高和火力发电厂燃煤品质 的不稳定， 仅靠某一种除尘方式除尘， 已不能满足日 益严格的环保要求。 1电厂常用的除尘器 燃煤电厂常用的除尘技术有电除尘、 袋式除尘和 电袋复合式除尘。电除尘技术是在放电极上加高压 后使气体电离， 进入电场空间的烟尘荷电后在电场力 的作用下向相反电极的极板移动， 通过振打将沉积在 极板上的烟尘落入灰斗， 实现除尘的过程。袋式除尘 器是利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行物理 过滤， 当含尘气体进入袋式除尘器后， 颗粒大、 比重大 的粉尘， 由于重力的作用沉降下来， 落入灰斗， 含有较 细粉尘的气体在通过滤料时被阻留， 从而使气体得到 净化。电袋复合式除尘器是将电除尘与布袋除尘结 36 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 合起来的新型高效除尘器， 有机地结合了电除尘和袋 式除尘的优点， 同时弥补了电除尘和袋式除尘的弱 点， 并且在两者相结合同时产生新的性能优点。燃煤 电厂常用除尘器比选见表 1。 表 1燃煤电厂常用除尘器比选［1 ］ 项目电除尘袋式除尘电袋复合式除尘 除尘效率99. 0 ～ 99. 999. 5 ～ 99. 9999. 99 耗电量占发电量的 0. 1 ～ 0. 4占发电量的 0. 2 ～ 0. 4占发电量的 0. 1 ～ 0. 2 一次投资50 ～ 100 元 /kW100 元 /kW略高于电除尘 治理成本约 30 ～ 80 元 /t 以烟尘计300 元 /t 以烟尘计低于电除尘［2- 3 ］ 适用范围 适用于烟尘比电阻在 1 104～ 5 1011 Ωcm， 可在范围很宽的温度、 压力和烟 尘负荷条件下运行 适应性强， 不受烟尘比电阻和物化特性 等的影响， 不耐高温 适应性强， 不受煤种、 烟尘特性影响， 可去除 烟尘中的部分重金属 如汞 优点设备阻力小， 处理烟气量大、 除尘效率 高、 运行费用低、 维护工作量少， 使用温 度范围广， 操作简单 除尘效率不受比电阻和烟尘浓度、 粒径 的变化的影响， 袋式除尘器结构简单、 维护简单 有机地结合了电除尘和袋式除尘的优点。 对 PM2. 5等小粒径烟尘具有较好的去除效 果。清灰周期长、 能耗小 缺点锅炉负 荷变化、 煤质变化影响除尘效 率， 在燃用含硫量低， 煤灰比电阻高的 煤时， 很难进一步提高除尘效率 不耐高温， 滤袋破损需更换， 运行维护 工作量较大; 制造、 安装、 运行、 维护比 较复杂 滤袋的使用寿命受烟气工况影响较大， 制 造、 安装、 运行及维护相对复杂 由表 1 分析可知 相对电除尘和袋式除尘， 电袋 复合式除尘有机地结合了电除尘和袋式除尘的优点， 具有耗电量低、 治理成本低、 适应性强、 除尘效率高， 不受煤种、 烟尘特性影响的优点。但电袋复合式除尘 制造、 安装、 运行及维护相对复杂， 影响其推广使用。 2电厂运行实例 2. 1项目概况 宁夏宁东煤矸石电厂规模为 2 330 MW， 采用 循环流化床炉内脱硫， 额定蒸发量为 2 1 066 t/h。 环评要求建设双 室四电 场 静 电 除 尘 器， 除 尘 效 率 99. 7 。实际建设锅炉为 2 1 177 t/h， 除尘改为电 袋复合式除尘技术， 采用双电双袋除尘器。该电厂于 2009 年 1 月开工建设， 2010 年 12 月竣工。中国环境 监测总站于 2011 年 3 月 22 日对该工程进行竣工环 境保护验收。验收结果表明， 采用电袋复合式除尘技 术能够满足 GB 132232003火电厂大气污染物排 放标准 第 3 时段限值要求。 2. 2执行标准 根据 GB 132232003 第 3 时段限值要求， 以煤 矸石等为主要燃料的资源综合利用火力发电锅炉烟 尘排放浓度执行 200 mg/m3。 2. 3电袋除尘器设计参数 宁东煤矸石电厂锅炉除尘采用双电双袋除尘器， 电袋除尘器设计参数见表 2。 2. 4实际运行工况 监测期间 1 号机组发电负荷达到 98. 5 ， 2 号机 组发电负荷达到 81. 8 ， 1 号锅炉蒸发量负荷达到 表 2电袋除尘器设计参数 项目参数项目参数 型式卧式电场除尘效率90 烟气量1 251 570 m3/h阴极振打方式顶部电磁锤振打 总除尘效率≥99. 7阳极振打方式侧部一体式仿型 锤振打 电袋除尘器压力 损失 ≤245 Pa电除尘区电 场数 双室双电场 漏风率≤3. 0总集尘面积15 200 m2 年利用小时数8 000 h布袋过滤风速1. 09 m/min 整体运行寿命30 年过滤面积37 769 m2 除尘器入口温度140 ℃滤袋材质PPS PTFE 浸渍 电场通道数2 4 个滤袋连续正常 使用温度 160 ℃ 趋进速度7. 28 cm/s清灰方式低压回转脉冲喷 吹清灰方式 94. 1 ， 2 号锅炉蒸发量负荷达到 76. 1 ， 均满足验 收负荷要求， 实际运行工况详见表 3表 4。 表 3凝气式汽轮发电机组 设计负荷 / MW 实际负荷 /MW 负荷比 / 1 号机组2 号机组 1 号机组2 号机组 33032627098. 581. 8 表 4蒸汽锅炉 设计蒸发量 / t h － 1 实际蒸发量 / t h － 1 负荷比 / 1 号机组2 号机组 1 号机组2 号机组 1 1771 10989694. 176. 1 2. 5燃煤煤质 监测期间 1 号入炉煤灰分 21. 31 ， 2 号入炉煤 灰分 24. 05 ， 锅炉具体入炉煤煤质见表 5。 46 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 表 5煤质分析 采样地点全水分收到基灰分收到基挥发分收到基全硫分 1 号入炉煤16. 0 21. 3123. 440. 98 2 号入炉煤16. 7 24. 0524. 351. 12 2. 6用煤量及掺烧比例 监测期间用煤量及掺烧比例详见表 6。 表 6锅炉用煤量及掺烧比例 名称煤泥矸石中煤原煤总量 设计掺烧比例3232432100 用量/ t h －1 83. 5283. 5210. 4483. 52261 1 号炉实际 掺烧比例1020 070100 用量/ t h －1 19. 9239. 830139. 40199. 15 2 号炉实际 掺烧比例1020 070100 用量/ t h －1 16. 6733. 340116. 71166. 72 由表 6 可见 项目环评中煤泥、 矸石、 中煤与原煤 设计 掺 烧 比 例 为 32 ∶ 32 ∶ 4 ∶ 32， 实 际 掺 烧 比 例 为 10∶ 20∶ 0∶ 70， 煤泥、 矸石掺烧比例未达到设计要求。 2. 7烟尘排放浓度 电袋除尘器 1 号、 2 号机组出口烟尘浓度分别为 46. 1， 34. 4 mg/m3， 低于 GB 132232003 煤矸石电厂 烟尘排放浓度低于 200 mg/m3要求， 除尘效率分别为 99. 8 、 99. 86 ， 高于环评要求的除尘效率 99. 7 ， 满足环评及设计要求。电袋除尘器进出口断面烟尘 监测结果见表 7。 从表 6、 表 7 可以看出 矸石、 煤泥掺烧比例达到 30 时， 电厂电袋复合式除尘器对烟尘总除尘效率最 高达 99. 87 ， 最 低 为 99. 76 ， 平 均 除 尘 效 率 为 99. 81 ， 烟尘排放浓度低于 50 mg/m3。电袋复合式 除尘器具有较强的适应性及较高的除尘效率。 表 7电袋除尘器进出口断面烟尘监测结果 名称 监测 频次 监测位置 烟气流量 / m3h － 1 过剩空气 系数 实测浓度 / mg m － 3 折算浓度 / mg m － 3 排放速率 / kg h － 1 除尘效率 / 1 号机组 1进口1 327 49318 75123 07899. 77 出口1 328 8111. 2445. 440. 253. 3 2进口1 333 46220 18724 10499. 79 出口1 341 1361. 2446. 441. 151. 1 3进口1 323 11818 83823 19899. 80 出口1 335 4331. 2339. 634. 846. 1 4进口1 268 80219 04123 19899. 80 出口1 291 6441. 2345. 439. 946. 1 5进口1 290 14318 83521 37599. 76 出口1 312 9121. 2244. 839. 150. 6 6进口1 282 39819 75921 93499. 78 出口1 323 7471. 2441. 436. 647. 2 2 号机组 1进口1 245 54720 68322 46699. 84 出口1 265 8911. 2738. 334. 736. 4 2进口1 246 83218 05219 94199. 83 出口1 284 9101. 2930. 227. 933. 0 3进口1 272 26620 42824 49399. 86 出口1 298 0901. 2934. 832. 134. 4 4进口1 141 67220 78520 62799. 83 出口1 176 4011. 2737. 734. 234. 4 5进口1 157 39926 97323 46699. 87 出口1 168 7451. 2832. 729. 929. 8 6进口1 206 83920 50320 90199. 84 出口1 220 2271. 2937. 734. 733. 9 根据 GB 132232003 要求以煤矸石等为主要燃 料发电锅炉烟尘浓度执行 200 mg/m3， 宁东煤矸石电 厂试运行过程中未能达到以煤矸石为主要原料， 煤矸 石、 煤泥的掺烧比仅为 30 ， 低于 1864 号文件煤矸 石、 煤泥入炉量不低于 60 的要求， 烟尘排放标准应 执行 50 mg/m3。宁东煤矸石电厂采用电袋除尘器效 果较好， 烟尘排放浓度低于 50 mg/m3。 从 2012 年 1 月 1 日开始， 现有火力发电锅炉烟 尘排放浓度将执行 GB 132232011［4］中 30 mg/m3限 值要求， 宁 东 煤矸 石 电厂 烟 尘 排 放 浓 度 不 能 满 足 GB 132232011 30 mg/m3限值要求。对于煤矸石电 厂， 采用电袋除尘器除尘应进一步优化运行方式， 加 强设备的管理维护， 进一步提高净化效率， 方能满足 下转第 89 页 56 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 表 1置换上层悬浮液石膏含水率变化 项目 浆液中黑色物质 浓度 / g L － 1 含水 率 / 虹吸前浆液3. 016. 35 一次虹吸后上层黑色悬浮液2. 9 一次虹吸后下层石膏浆液2. 913. 00 清水置换后浆液1. 5 二次虹吸后上层黑色悬浮液1. 6 二次虹吸后下层石膏浆液1. 712. 50 4结论 1搅拌转速在 30 ～ 70 r/min， 可以实现脱硫石 膏动态沉降分层， 上层为黑色悬浮液， 下层为处于动 态沉降的石膏浆液。搅拌转速在 60 r/min 时， 分界 面处于整个浆液体系的中部， 同时能够保证绝大部分 石膏处于动态沉降状态， 分层状态最佳。 2搅拌转速为 60 r/min 时， 分离上层黑色悬浮 液及部分细小石膏， 可以提高石膏浆液脱水性能， 在 相同的过滤条件下， 石膏滤饼含水率降低 3 ～ 5 。 浆液中黑色物质含量低于 3 g/L 时， 进一步降低浆液 中黑色物质的含量， 对提高浆液脱水性能作用不大， 甚至可以忽略不计。 3电石渣脱硫浆液动态沉降分离去除部分黑色 悬浮物质， 由于分界面下石膏处于流动状态， 可以采 用泵排出， 易于工业化应用， 分离效率可达 70 。 参考文献 ［1］贾汉忠， 宋存义， 杜立， 等． 电石渣在密相塔脱硫中的应用［J］． 环境工程， 2008， 26 1 68- 70． ［2］王慧青， 童继红， 沈立平． 电石渣的资源化利用途径［J］． 化工 生产与技术， 2007， 14 1 47- 51． ［3］李仁龙， 张传勇． 电石渣代替部分石灰石配料的生产实践［J］． 水泥， 2007 2 11- 13． ［4］Jan B， Frandsen W． Optimization of a wet FGD pilot plant using fine limestoneandorganicacids ［J］． ChemicalEngineering Science， 2001， 56 3275- 3287． ［5］郭声波， 肖戈， 郑亦农． 烟气脱硫及硫资源化新工艺［J］． 环境 工程学报， 2007， 1 3 97- 103． ［6］钟秦． 燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例［M］． 北京 化学工业 出版社， 2002． ［7］吕宏俊． 电石渣 － 石膏湿法脱硫技术的应用分析［J］． 电站系 统工程， 2011， 27 1 41- 45． ［8］耿春女， 钱华， 李小平， 等． 脱硫石膏农业利用研究进展与展望 ［J］． 环境污染治理技术与设备， 2006， 7 12 15- 20． 作者通信处莫建松311202浙江省杭州市萧山区北干街道兴议 村浙江天蓝环保技术股份有限公司 电话 0571 83787379 E- mailmojs1977 163． com 2012 － 09 － 13 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 65 页 GB 132232011火电厂大气污染物排放标准 要求。 在电厂实际运行过程中， 存在诸如滤袋破损、 操 作相对复杂等缺点， 但笔者认为， 这只是一种新技术 开发到成功应用必然经过积累经验的过程， 无法改变 电袋复合除尘器具有的高效收尘性能和对煤质多变 的适应性的优点， 相信随着电袋复合除尘器暴露出问 题的解决及设计水平的不断提高， 电袋复合除尘器将 拥有更广阔的发展空间。 3结语 1 相对电除尘和袋式除尘， 电袋复合式除尘有 机地结合了电除尘和袋式除尘的优点， 具有耗电量 低、 治理成本低、 适应性强、 除尘效率高， 不受煤种、 烟 尘特性影响的优点。 2 通过分析电厂实际运行工况、 燃煤掺烧比例， 矸石、 煤泥掺烧比例达到 30 时， 电厂电袋复合式除 尘器对 烟 尘 总 除 尘 效 率 最 高 达 99. 87 ， 最 低 为 99. 76 ， 平均除尘效率为 99. 81 。电袋复合式除 尘器具有较强的适应性及较高的除尘效率， 烟尘排放 浓度低于 50 mg/m3， 满足 GB 132232003 标准。 3 对于煤矸石电厂， 烟尘排放浓度不满足最新 GB 132232011 标准， 采用电袋除尘器除尘应进一 步优化运行方式， 加强设备的管理维护， 进一步提高 净化效率。 参考文献 ［1］HJBAT001 燃煤电厂污染防治最佳可行技术指南［S］． ［2］韩晶晶， 王丽萍， 李杰． 燃煤电厂烟气高效除尘技术的选择及 应用［J］． 环境科学与管理， 2011， 36 1 86- 89． ［3］魏广鸿， 李锋， 杜继臻． 电袋除尘器在燃煤火电厂的应用［J］． 工业安全与环保， 2010， 36 10 5- 6． ［4］GB 132232011 火电厂大气污染物排放标准［S］． 作者通信处石建宁750004宁夏银川市兴庆区长城东路 315 号 宁夏环境科学设计研究院 E- mailsjn98 163． com 2012 － 09 － 20 收稿 98 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期