電除塵器增效改造的良方
l問(wèn)題的提出
我國(guó)2004年1月1日起實(shí)施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223—2003)要求煙塵排放質(zhì)量濃度控制在50mg／m。但此前我國(guó)火電廠的燃煤鍋爐普遍使用電除塵器，由于煤種和工況條件的差異，電除塵器的設(shè)計(jì)多數(shù)為3電場(chǎng)，一般煙塵排放質(zhì)量濃度在100～1500mg／m(本文煙氣量均為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)值)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了新標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，必須采取有效措施，提高除塵器的除塵效率。根據(jù)我國(guó)的國(guó)情和各地域的差距以及電廠的具體條件，筆者提出幾種燃煤電廠原有電除塵器增效改造的途徑。
2對(duì)現(xiàn)有電除塵器結(jié)構(gòu)的改造
2．1對(duì)現(xiàn)有電除塵器系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。客觀地評(píng)價(jià)現(xiàn)有電除塵器的運(yùn)行效果是對(duì)除塵器進(jìn)行改造的前提。對(duì)電除塵器的運(yùn)行狀況做出正確客觀的評(píng)價(jià)，不能脫離當(dāng)時(shí)的客觀條件和現(xiàn)在的運(yùn)行條件(煙氣狀況)。影響電除塵器運(yùn)行的因素很多，包括內(nèi)部因素和外部因素。對(duì)影響除塵效率的內(nèi)部因素應(yīng)從電除塵器本體(包括高壓供電和控制系統(tǒng))的設(shè)計(jì)、配置來(lái)檢查是否合理，設(shè)計(jì)的容量是否滿足要求，如果僅是設(shè)計(jì)容量滿足不了新標(biāo)準(zhǔn)要求，則應(yīng)進(jìn)行電除塵器的擴(kuò)容改造，采取增高、加寬或增加電場(chǎng)等措施，做出可行性研究，選擇最佳方案。改造原有電除塵器一定要突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和配置模式。對(duì)于影響電除塵器除塵效率的外部因素，則必須用調(diào)整鍋爐的燃燒工況，完善鍋爐輔機(jī)等外部條件來(lái)調(diào)整煙氣條件，以適應(yīng)電除塵器的正常運(yùn)行。
當(dāng)然，煤種的改變也影響電除塵器的除塵效率。采用國(guó)際通用的煤灰特性判別方法——除塵指數(shù)法，根據(jù)用戶提供的煤質(zhì)和灰分的化學(xué)成分，來(lái)判斷采用電除塵器是否為最佳的選擇。
2.2慎重地確定設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)型式
首先結(jié)合國(guó)內(nèi)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定電場(chǎng)內(nèi)的煙氣流速和驅(qū)進(jìn)速度(比集塵面積)，合理地分配電場(chǎng)數(shù)、電場(chǎng)長(zhǎng)度、電場(chǎng)高度、極間距和極配型式。根據(jù)不同電場(chǎng)，不同部位粉塵的特性，有針對(duì)性地設(shè)置振打系統(tǒng)，選擇最適當(dāng)?shù)恼翊蚣铀俣龋幚砗秒姌O振動(dòng)頻率與振幅之間的合理搭配，盡量保證振打加速度在極板上的合理分布。<BR>其次，進(jìn)一步優(yōu)化除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，精細(xì)調(diào)整電場(chǎng)氣流分布，消除竄流。粉塵沉降過(guò)程受電場(chǎng)力、重力、氣流慣性和二次飛揚(yáng)的共同作用，會(huì)呈現(xiàn)底部濃度大于頂部，前部濃度大于后部的分布狀況，因此，其振打加速度和極配型式應(yīng)有所區(qū)別。由于頂部灰塵降落到灰斗的過(guò)程長(zhǎng)，向后飄移的距離較遠(yuǎn)，所以較低的頂部流速可以減少飄移距離，有助于頂部細(xì)塵的收集。底部的粗塵降到灰斗的落差較小，即便遇到較強(qiáng)水平氣流的攜帶，其向后飄移的距離也不遠(yuǎn)，容易落入灰斗。因此，電場(chǎng)上部的氣流應(yīng)較底部小一點(diǎn)，即進(jìn)氣煙箱的氣流中心應(yīng)<BR>該低于電場(chǎng)中心。同時(shí)，進(jìn)氣煙箱的氣流組織不要使煙箱底板的擴(kuò)散對(duì)氣流形成過(guò)量的向下疏導(dǎo)，要力保下部氣流平穩(wěn)地流經(jīng)電場(chǎng)，防止在越過(guò)灰斗上方時(shí)出現(xiàn)跨欄似的脈沖，引發(fā)二次揚(yáng)塵。因此，設(shè)計(jì)時(shí)除了在灰斗前后端安裝阻力板外，還要增加中部隔板。為了攔截逸出末電場(chǎng)的漏塵，要處理好下部的漏流。所以，到了末電場(chǎng)，應(yīng)該降低下部的流速，即將出氣煙箱的截面中心設(shè)置得比電場(chǎng)中心高一些。同時(shí)要在下部煙氣流向煙箱的匯集通路上加強(qiáng)阻留灰斗措施，減少氣流對(duì)落灰的攜帶。
另外，在末電場(chǎng)配置移動(dòng)網(wǎng)板收塵極，對(duì)逃逸出電場(chǎng)的粉塵進(jìn)行再捕集，不僅改善了前部電場(chǎng)的氣流，對(duì)提高除塵效率也有一定的作用。但是，畢竟穿過(guò)槽板的氣流速度比較高，對(duì)捕集的沖刷明顯，加之槽板的揚(yáng)塵會(huì)造成陣發(fā)性瞬時(shí)排放濃度增大，滿足不了新的排放標(biāo)準(zhǔn)。垂直于氣流布置或平行于氣流布置的移動(dòng)網(wǎng)板或電極，能夠較好地彌補(bǔ)槽板的種種缺陷。目前在國(guó)外已經(jīng)有成功的應(yīng)用業(yè)績(jī)。
3采用“電一袋”復(fù)合式除塵器<BR>“電一袋”結(jié)合的除塵器改造方案最早出現(xiàn)在美國(guó)。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)的一些小型循環(huán)流化床鍋爐脫硫后的煙氣粉塵達(dá)1000g／m以上，采用原有的電除塵器無(wú)法滿足要求，于是就出現(xiàn)了將一電場(chǎng)保留，二、三電場(chǎng)或二、三、四電場(chǎng)改造為布袋除塵的所謂“電一袋”結(jié)合式除塵器。
這種方式的初始想法是用一電場(chǎng)除去70％左右的灰塵，減少高濃度粉塵對(duì)濾袋的沖刷，延長(zhǎng)濾袋壽命。一般來(lái)講，對(duì)于4電場(chǎng)的電除塵器，保留一電場(chǎng)，二、、四電場(chǎng)，拆除極板和極線，改造為袋式除塵器比較合理。而對(duì)于3電場(chǎng)的電除塵器，保留一個(gè)電場(chǎng)后余下的空間太小，改造為袋式除塵器后，過(guò)濾風(fēng)速太大，影響濾袋壽命。“電一袋”結(jié)合方案的缺點(diǎn)是既要保留原高低壓電源和控制系統(tǒng)以及備品備件，又要增加布袋除塵的設(shè)備和備品備件。更換濾袋時(shí)，一電場(chǎng)電除塵器也要停止供電，使工作量增加了一倍。因此，要針對(duì)“電一袋”結(jié)合的運(yùn)行特點(diǎn)，建立新的控制和運(yùn)行模式。
阻塵式靜電一袋式除塵器是在總結(jié)常規(guī)袋式除塵器、靜電一濾袋組合式除塵器、交叉式靜電一袋式除塵器經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的一種新型除塵器，其技術(shù)原理是：粉塵先經(jīng)電除塵區(qū)域使粉塵帶電并除去大部分粉塵，然后進(jìn)入帶負(fù)高壓的扁形布袋與陽(yáng)極板構(gòu)成的通道。粉塵受電場(chǎng)力的作用向極板沉積，從而可以在保證除塵效率和相同阻力的條件下，提高過(guò)濾風(fēng)速，降低除塵器成本。這種除塵器利用了電場(chǎng)力的排斥作用，帶電粒子無(wú)法靠近帶電的濾袋，過(guò)濾速度可以超過(guò)4m／min。因此，所需要的濾袋數(shù)量最少，適合于電除塵器的改造。但是，目前還沒(méi)有工程應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)。<BR>GORE公司的交叉式靜電一袋式除塵器專利技術(shù)，是將一排電除塵器通道和一排袋式除塵器通道交叉布置，氣流通過(guò)孔板式極板進(jìn)入布袋除塵器，既利用了常規(guī)靜電一袋式除塵器的特點(diǎn)，又利用了帶電粉塵與極板之間的靜電力，作為新設(shè)計(jì)的原裝除塵器具有競(jìng)爭(zhēng)力，但不適合舊電除塵器改造。
目前，我國(guó)正在研究開(kāi)發(fā)“電一袋”復(fù)合式除塵器。龍凈環(huán)保公司等已將這種技術(shù)用于50MW機(jī)組電除塵器改造。筆者認(rèn)為，這畢竟是一種新的技術(shù)，在擴(kuò)大和采用該技術(shù)時(shí)務(wù)應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較，同時(shí)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
(1)雖然靜電除塵和袋式除塵單元的氣流組織不一樣，氣流的均勻性同樣是影響靜電除塵效率和濾袋壽命的重要因素之一。因此，需要采取適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流布風(fēng)措施，必須經(jīng)過(guò)模擬試驗(yàn)和除塵器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(2)在“電一袋”復(fù)合式除塵器中，靜電除塵單元和袋式除塵單元的運(yùn)行參數(shù)有很大的區(qū)別，必須進(jìn)行調(diào)整。特別是對(duì)于袋式除塵單元的噴吹壓力、清灰周期等參數(shù)需要重新選擇和確定。
(3)對(duì)于改造項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，第一電場(chǎng)應(yīng)采用放電強(qiáng)的極線，如果原有的芒刺線針尖已鈍或針刺脫落，應(yīng)更換。
(4)對(duì)于新建的燃煤鍋爐或大型燃煤鍋爐，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)“電一袋”復(fù)合式除塵器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
因此，應(yīng)謹(jǐn)慎采用該方案。
4電除塵器改造為袋式除塵器。與電除塵器的除塵機(jī)理不同，袋式除塵器是通過(guò)濾料自身固有的，以及附著于表面的粉塵層的過(guò)濾特性來(lái)截留煙氣中的粉塵。實(shí)踐證明，袋式除塵器除塵效率高，受燃煤特性的影響小。在一些用傳統(tǒng)電除塵器難以高效收塵的工況下，將電除塵器改造為袋式除塵器都取得了很好的效果。<BR>袋式除塵器在燃煤電廠的應(yīng)用前景可以從以下幾個(gè)方面來(lái)理解。
4．1污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提高。新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》分為三個(gè)時(shí)段對(duì)火電廠建設(shè)項(xiàng)目分別規(guī)定了排放限值？偟臒焿m最高允許排放濃度比以前嚴(yán)格得多。1996年以前的老項(xiàng)目要達(dá)到300mg／m^3，1997年一2003年的項(xiàng)目達(dá)到200mg／m，因此，將有大量的除塵器改造提效工作要做。面對(duì)第三時(shí)段要達(dá)到100mg／m^3及50mg／m^3的要求，有些城市甚至要求市區(qū)電廠達(dá)到30mg／m^3。這對(duì)于燃用低硫煤的鍋爐，電除塵器技術(shù)很難解決，袋式除塵器將是最好的選擇。
4．2袋式除塵器彌補(bǔ)了電除塵器的缺陷。對(duì)于高硫煤種、堿金屬含量大的煤種、顆粒比較大的粉塵，電除塵器的除塵效率一般比較高，而對(duì)于低硫煤及難收塵煤種、比電阻高粒徑較細(xì)的粉塵，其除塵效率就很低，無(wú)法滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。袋式除塵器的除塵機(jī)理保證了其具有很高的除塵效率，煙塵排放完全可以控制在30mg／m^3甚至10mg／m^3以下。袋式除塵器具有不受燃用低硫煤和難收塵煤種的影響，煙氣特性和粉塵特性的變化也不影響其除塵效率。這些特性為其在火電廠的應(yīng)用提供了可能。
4．3袋式除塵器在燃煤電廠的成功應(yīng)用。袋式除塵器在國(guó)外燃煤電廠的應(yīng)用已有幾十年的歷史。我國(guó)雖然在20世紀(jì)80年代末至90年代初走過(guò)一段彎路，但自2001年內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電公司200MW機(jī)組成功應(yīng)用袋式除塵器后，至今已有幾十臺(tái)燃煤鍋爐將電除塵器改造為袋式除塵器，尤其是當(dāng)前我國(guó)的濾料工業(yè)快速發(fā)展，濾料的規(guī)格品種和性能已基本可替代國(guó)外產(chǎn)品，為袋式除塵器在燃煤電廠的推廣提供了保證。<BR>此外，袋式除塵器還是干法、半干法脫硫工藝的經(jīng)典配置，具有除塵脫硫的雙重功能，將為今后燃煤電廠煙氣的脫硫除塵一體化提供最佳配備。<BR>5結(jié)語(yǔ)
隨著袋式除塵器在燃煤電廠的成功應(yīng)用，它的除塵效率高、能捕集高比電阻和極細(xì)微粉塵的特點(diǎn)，已被人們所公認(rèn)。袋式除塵器的輔助設(shè)備少，運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)負(fù)荷的變化適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行管理也比較簡(jiǎn)單。但袋式除塵器應(yīng)用中也存在一些問(wèn)題，如有些設(shè)備選配的濾料和配件不能滿足設(shè)計(jì)要求，有的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有優(yōu)化，氣流組織不甚合理等，均影響了袋式除塵器的正常運(yùn)行。在今后的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行中一定要考慮鍋爐及輔機(jī)故障引起煙氣條件變化的保護(hù)，應(yīng)該要有報(bào)警和其他安全預(yù)防措施，保證除塵器長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。
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