電除塵器增效改造的良方
l問題的提出
我國2004年1月1日起實施的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2003)要求煙塵排放質(zhì)量濃度控制在50mg／m。但此前我國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)計多數(shù)為3電場，一般煙塵排放質(zhì)量濃度在100～1500mg／m(本文煙氣量均為標準狀態(tài)值)，遠遠滿足不了新標準要求。因此，必須采取有效措施，提高除塵器的除塵效率。根據(jù)我國的國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對現(xiàn)有電除塵器結(jié)構(gòu)的改造
2．1對現(xiàn)有電除塵器系統(tǒng)的評價？陀^地評價現(xiàn)有電除塵器的運行效果是對除塵器進行改造的前提。對電除塵器的運行狀況做出正確客觀的評價，不能脫離當(dāng)時的客觀條件和現(xiàn)在的運行條件(煙氣狀況)。影響電除塵器運行的因素很多，包括內(nèi)部因素和外部因素。對影響除塵效率的內(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、配置來檢查是否合理，設(shè)計的容量是否滿足要求，如果僅是設(shè)計容量滿足不了新標準要求，則應(yīng)進行電除塵器的擴容改造，采取增高、加寬或增加電場等措施，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)計思路和配置模式。對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，完善鍋爐輔機等外部條件來調(diào)整煙氣條件，以適應(yīng)電除塵器的正常運行。
當(dāng)然，煤種的改變也影響電除塵器的除塵效率。采用國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)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)型式
首先結(jié)合國內(nèi)外的運行經(jīng)驗和試驗數(shù)據(jù)，確定電場內(nèi)的煙氣流速和驅(qū)進速度(比集塵面積)，合理地分配電場數(shù)、電場長度、電場高度、極間距和極配型式。根據(jù)不同電場，不同部位粉塵的特性，有針對性地設(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，進一步優(yōu)化除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，精細調(diào)整電場氣流分布，消除竄流。粉塵沉降過程受電場力、重力、氣流慣性和二次飛揚的共同作用，會呈現(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程長，向后飄移的距離較遠，所以較低的頂部流速可以減少飄移距離，有助于頂部細塵的收集。底部的粗塵降到灰斗的落差較小，即便遇到較強水平氣流的攜帶，其向后飄移的距離也不遠，容易落入灰斗。因此，電場上部的氣流應(yīng)較底部小一點，即進氣煙箱的氣流中心應(yīng)<BR>該低于電場中心。同時，進氣煙箱的氣流組織不要使煙箱底板的擴散對氣流形成過量的向下疏導(dǎo)，要力保下部氣流平穩(wěn)地流經(jīng)電場，防止在越過灰斗上方時出現(xiàn)跨欄似的脈沖，引發(fā)二次揚塵。因此，設(shè)計時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的漏塵，要處理好下部的漏流。所以，到了末電場，應(yīng)該降低下部的流速，即將出氣煙箱的截面中心設(shè)置得比電場中心高一些。同時要在下部煙氣流向煙箱的匯集通路上加強阻留灰斗措施，減少氣流對落灰的攜帶。
另外，在末電場配置移動網(wǎng)板收塵極，對逃逸出電場的粉塵進行再捕集，不僅改善了前部電場的氣流，對提高除塵效率也有一定的作用。但是，畢竟穿過槽板的氣流速度比較高，對捕集的沖刷明顯，加之槽板的揚塵會造成陣發(fā)性瞬時排放濃度增大，滿足不了新的排放標準。垂直于氣流布置或平行于氣流布置的移動網(wǎng)板或電極，能夠較好地彌補槽板的種種缺陷。目前在國外已經(jīng)有成功的應(yīng)用業(yè)績。
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。20世紀90年代初，美國的一些小型循環(huán)流化床鍋爐脫硫后的煙氣粉塵達1000g／m以上，采用原有的電除塵器無法滿足要求，于是就出現(xiàn)了將一電場保留，二、三電場或二、三、四電場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除去70％左右的灰塵，減少高濃度粉塵對濾袋的沖刷，延長濾袋壽命。一般來講，對于4電場的電除塵器，保留一電場，二、、四電場，拆除極板和極線，改造為袋式除塵器比較合理。而對于3電場的電除塵器，保留一個電場后余下的空間太小，改造為袋式除塵器后，過濾風(fēng)速太大，影響濾袋壽命。“電一袋”結(jié)合方案的缺點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，一電場電除塵器也要停止供電，使工作量增加了一倍。因此，要針對“電一袋”結(jié)合的運行特點，建立新的控制和運行模式。
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，然后進入帶負高壓的扁形布袋與陽極板構(gòu)成的通道。粉塵受電場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，提高過濾風(fēng)速，降低除塵器成本。這種除塵器利用了電場力的排斥作用，帶電粒子無法靠近帶電的濾袋，過濾速度可以超過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，目前還沒有工程應(yīng)用方面的經(jīng)驗。<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，氣流通過孔板式極板進入布袋除塵器，既利用了常規(guī)靜電一袋式除塵器的特點，又利用了帶電粉塵與極板之間的靜電力，作為新設(shè)計的原裝除塵器具有競爭力，但不適合舊電除塵器改造。
目前，我國正在研究開發(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機組電除塵器改造。筆者認為，這畢竟是一種新的技術(shù)，在擴大和采用該技術(shù)時務(wù)應(yīng)進行經(jīng)濟和技術(shù)比較，同時注意以下幾個問題：
(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)過模擬試驗和除塵器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。
(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行參數(shù)有很大的區(qū)別，必須進行調(diào)整。特別是對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)對于改造項目來說，第一電場應(yīng)采用放電強的極線，如果原有的芒刺線針尖已鈍或針刺脫落，應(yīng)更換。
(4)對于新建的燃煤鍋爐或大型燃煤鍋爐，目前國內(nèi)外尚無“電一袋”復(fù)合式除塵器的運行經(jīng)驗。
因此，應(yīng)謹慎采用該方案。
4電除塵器改造為袋式除塵器。與電除塵器的除塵機理不同，袋式除塵器是通過濾料自身固有的，以及附著于表面的粉塵層的過濾特性來截留煙氣中的粉塵。實踐證明，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方面來理解。
4．1污染物排放標準提高。新的《火電廠大氣污染物排放標準》分為三個時段對火電廠建設(shè)項目分別規(guī)定了排放限值？偟臒焿m最高允許排放濃度比以前嚴格得多。1996年以前的老項目要達到300mg／m^3，1997年一2003年的項目達到200mg／m，因此，將有大量的除塵器改造提效工作要做。面對第三時段要達到100mg／m^3及50mg／m^3的要求，有些城市甚至要求市區(qū)電廠達到30mg／m^3。這對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袋式除塵器彌補了電除塵器的缺陷。對于高硫煤種、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，而對于低硫煤及難收塵煤種、比電阻高粒徑較細的粉塵，其除塵效率就很低，無法滿足排放標準的要求。袋式除塵器的除塵機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。袋式除塵器在國外燃煤電廠的應(yīng)用已有幾十年的歷史。我國雖然在20世紀80年代末至90年代初走過一段彎路，但自2001年內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電公司200MW機組成功應(yīng)用袋式除塵器后，至今已有幾十臺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
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微粉塵的特點，已被人們所公認。袋式除塵器的輔助設(shè)備少，運行穩(wěn)定，對負荷的變化適應(yīng)性強，運行管理也比較簡單。但袋式除塵器應(yīng)用中也存在一些問題，如有些設(shè)備選配的濾料和配件不能滿足設(shè)計要求，有的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有優(yōu)化，氣流組織不甚合理等，均影響了袋式除塵器的正常運行。在今后的設(shè)計、制造和運行中一定要考慮鍋爐及輔機故障引起煙氣條件變化的保護，應(yīng)該要有報警和其他安全預(yù)防措施，保證除塵器長期可靠運行。
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