袋式除尘器在液态排渣燃煤电厂锅炉改造工程中的应用

沈恒根  李  华  陈  强  东华大学环境科学与工程学院，上海200051，shenhg@126.com

王成彪  刘书平  饶伯春  上海博格袋式除尘系统工程有限公司，上海201706，shanghai@boge.com.cn

赵  勇  张国建  韩  路  陕西宝鸡热电有限责任公司，陕西省宝鸡市 721010         

摘  要 介绍脉冲袋式除尘器在200t/h液态排渣燃煤电厂锅炉改造工程中的应用情况。主要内容包括系统设计、除尘器设计、滤料及配件选用，环保部门的测试结果。

关键词 电厂煤粉锅炉  袋式除尘器  除尘  工程应用

1、概况

陕西宝鸡热电有限责任公司有50MW发电机组配套的200t/h液态排渣燃煤粉电厂锅炉2台（3#炉、4#炉），主要燃用低硫煤（华亭煤等）。球磨机制粉细度R₉₀=10～13%；炉膛温度较高，炉膛捕渣率35%；尾部过热器和竖向烟道惯性捕集烟尘10～15%。因此，排出的飞灰与固态排渣燃煤粉锅炉相比偏细。

改造前锅炉除尘器为单元复合多管旋风除尘器。当地环境监测站测试烟尘排放浓度为1560mg/m_N³，年烟尘排放量达到6000吨左右。加之该公司位于市区附近，锅炉烟囱的排放可见污染物（烟尘）十分明显，成为影响当地大气环境的主要污染源。参见图1。

            

          （A）复合多管旋风除尘器现场                 （B）除尘器后烟囱排放状况

图1 复合多管旋风除尘器及其排放状况

由于该公司锅炉由原发电功能转变为热电联产，使用剩余寿命高出原设计时间；考虑环保要求不断提高、以及宝鸡市建设全国环保模范城市需要，需对除尘器进行改造。

宝鸡热电首选电除尘器改造方案，委托电力设计部门进行了可行性研究论证工作（2002年11月）。针对原除尘器现场位置狭窄及燃煤情况，设计论证认为现场条件只可以设置三电场静电除尘器，改造设计除尘效率为99.2%，烟尘排放浓度在100 mg/m_N³左右，计划工期13个月，工程概算2000余万元左右。由于该工程改造方案费用高、工期长、影响热电生产，致使除尘器改造工作难以展开。

借鉴国内使用锅炉布袋除尘器的成功经验，我们对宝鸡热电锅炉除尘器改造提出了采用袋式除尘器的方案（2003年6月）。针对宝鸡热电液态排渣电厂锅炉排烟温度高（200℃左右）、系统要求阻力低（1000Pa）、不改动其它辅机设备，在原除尘器位置上把复合多管旋风除尘器更换为高效除尘器的等特殊要求，进行该公司袋式除尘器工程技术改造的调研、改造设计、设计审查等工作，提出了具有投资少，效率高，工期短的工程改造实施方案。2004年3月—6月完成了改造施工安装工作，工程施工期3#炉45天（2004年3月28日开始）、4#炉30天（2004年5月28日开始），施工安装结束后即投运使用。

2004年8月下旬，陕西省环境监测中心站对除尘器进行现场监测，3#炉、4#炉烟尘平均排放浓度分别为12.3mg/m_N³和18.2 mg/m_N³；9月下旬通过陕西省环保局组织的工程验收。

2、锅炉设备状况

2.1锅炉技术参数

锅炉型式：П型炉  开式单室液态排渣炉

锅炉制造商：捷克斯洛伐克共和国

锅炉额定蒸发量： 200     t/h

过热蒸汽压力：   9.41    Mpa

过热蒸汽温度:   540 ±10   ℃

锅炉捕渣率:       35      ％

排烟温度：       150     ℃

燃煤消耗量：     21~25   t/h

2.2风机参数

型号 Y5-2×29N0.23.1F型双吸引风机

数量        2        台

流量     230106     m³/h

全压     380×9.8     Pa

电机功率   300       KW

额定电流   37.5        A

转速       740       rpm

2.3 除尘器设计参数

入口含尘气体量         430000    m³/h

入口含尘气体温度      145～190   ℃    （夏季炉尾排烟温度偏高170~210℃）

除尘器入口含尘量      ≤ 25     g/Nm³

除尘器出口含尘量：    ≤ 50   mg/Nm³

除尘效率              ≥ 99.8     %

除尘器本体阻力        ≤1000     Pa

除尘器上平面标高高度  ≤ 21      m

两台引风机设备保留；两水泥灰斗、除灰装置保留；除尘器露天布置。

3、袋式除尘器系统

3.1 除尘系统流程

锅炉排出的含尘气体在除尘系统中的流程如下：

┌————→旁通烟道———→┐

锅炉——→主烟道——→布袋除尘器——→主烟道——→引风机——→排烟道——→烟囱

                         ↓（收尘）

储灰斗——→输灰系统——→灰罐车运输

↓

水冲灰

除尘器安装立面总图见图2。锅炉排出的含尘气体进入炉尾主烟道；正常工作时，打开各除尘器单元前后的阀门使烟气进入布袋除尘器进行除尘，除尘后烟气进入风机前主烟道，此时旁通烟道阀门关闭；锅炉喷油点炉时，打开旁通烟道阀门使燃油烟气通过进入风机前主烟道，关闭各除尘器单元前后的阀门；锅炉引风机由主烟道抽气并排至排烟道，由烟囱高空排放。

布袋除尘器收尘经过除尘器下部卸灰阀（原除尘系统重力双翻板阀保留）流入储灰斗（原除尘系统保留）。根据需要进行干灰使用（原输灰系统保留）或水冲灰。

 

图2  除尘器安装立面总图

3.2 主要设计参数

表1   锅炉袋式除尘器系统主要设计参数

序号	项       目	单   位	参       数
1	处理烟气量	m3/h	430000
2	入口烟气含尘浓度	g/Nm3	～26
3	出口粉尘浓度	mg/ Nm3	≤50
4	本体阻力	Pa	<1000
5	过滤速度	m/ min	1.00
6	有效过滤面积	m2	7162
7	滤袋规格	mm	Φ120×5500，3456条
8	滤袋材质	/	HBT复合高温滤料
9	滤袋正常使用温度	℃	连续运行温度120~180℃，短时温度190℃—210℃
10	清灰气源设备参数	MPa	0.35～0.65（压缩空气压力）
11	脉冲阀	个	DMF-Z-50S，216只/台
12	清灰频率	S	定阻清灰，900Pa，可以调整

3.3 系统设计的主要特点

3.3.1滤袋

滤袋设计直径为120㎜，比通常采用的150㎜的滤袋直径小20%，每四个袋中心线间距200×180㎜，滤袋外开放空间的面积比采用150㎜滤袋大24.2%。较大的开放空间使上升气流的速度降低，减少上升气流携尘量和降阻。

选用美国、日本、奥地利等国生产的聚苯硫醚（PPS）纤维、聚酰亚胺纤维（P84）纤维等材料，按照国际标准生产工艺加工生产复合耐高温耐酸碱梯度过滤材料。

本次滤料设计运行温度120~180℃，上限工作温度190℃，短时工作温度210℃。

3.3.2 烟气分配装置

采用側向进气分配器，均匀分配含尘气体，同时可对粗颗粒烟尘进行预分离，避免含尘气体直接冲刷滤袋，进一步提高整个除尘装置的效率和耐用性。

3.3.3 滤袋连结方式

除尘器的滤袋、框架、文丘里喷嘴及挂袋板的联接采用了弹簧涨圈式装置，安装和更换滤袋方便。滤袋从箱体上部安装和抽出。考虑滤袋安装方便，袋笼采用两节对接。

3.3. 4 脉冲喷射清灰

采用压缩空气（0.35～0.65MPa）诱导被净化的气体组成脉冲气流清灰。清灰气流导引采用具有二次气流诱导功能的双风道文丘里喷嘴袋笼。清灰控制采用定压差（900Pa，单元除尘器滤袋前后设检测点，压差可调节）或定时两种方式。

3.3.5 平台设计

除尘器系统设计有两个平台。9.00m平台主要用于运行设备检查（除尘器灰斗、卸灰阀、除尘器进口提升阀和旁通提升阀）。20.80m平台用于除尘器滤袋更换检修和锅炉尾部受热面检修。

3.3.6 灰斗设计

利用原除尘器灰斗装置，各个除尘单元模块下部配有单用小灰斗，除尘器收尘由小灰斗落入大灰斗。大灰斗为密闭式，起储灰斗作用。大灰斗设有料位指示器。保留原取灰方式和水冲灰等收尘处理。

 4.安装及测试

#3炉除尘器于2004年5月6日投运； #4炉除尘器于2004年6月26日投运。自除尘器运行以来，运转情况良好。参见图3。

运行3个月后，陕西省环境监测中心站现场监测，#3、4炉烟尘平均排放浓度分别为12.3mg/m³和18.2 mg/m³，达到了设计要求以及满足新颁布的火电厂烟尘排放标准的要求。

2004年9月21日，通过了省、市环保局对除尘器改造项目的环保验收，得到了与会人员的一致好评。与会人员的一致认为该项目符合环保验收合格条件，项目

技术可靠、先进，采用袋式除尘技术在陕西电力系统尚         

 图3 改造后的袋式除尘器

属首例，在全国电力系统液态排渣炉上是率先应用，该除尘器改造项目具有推广示范作用。

5.效益

宝鸡热电公司#3、4炉袋式除尘器的成功改造，年减少烟尘排放量近6000吨，可以减少烟尘排污费上百万元。除尘器的改造成功极大的改善了当地的空气环境质量，为企业的生存发展奠定了基础，对当地的社会进步、经济发展、安居乐业创造了有利条件，具有显著的社会环境效益。

6 存在问题及建议

宝鸡热电公司锅炉除尘器系统改造的主要特点在于高温低阻，主要技术难点在于滤料使用寿命。作为滤料主材的PPS、P84纤维对160℃以上燃煤高温烟气存在抗化学腐蚀性能下降的问题，尽管我们对滤料采用了增厚、滤料结构梯度设置、PTFE整体浸渗、采用耐高温高强基布等措施，在今后运行过程中仍需得到时间的检验。

针对我国的燃煤状况和锅炉运行现状，直接采用PPS、P84滤料需慎重，同时提出需加快研发适合国内锅炉负荷运行调整、燃用不同煤种条件下长期使用的袋式除尘用滤料及其相关技术。