陽煤三電４＃爐除塵設(shè)計研究

PM2.5（空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5μm的顆粒物）是目前社會普遍關(guān)注和亟待解決的問題?？晌腩w粒物PM10（指懸浮在空氣中，空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤10μm的顆粒物）是陽泉市大氣污染的首要污染物。目前，燃煤鍋爐在電力、供暖行業(yè)中占絕大多數(shù)。2011年底，陽泉市燃煤發(fā)電裝機容量已達到約150萬kW，用煤300多萬噸t左右，煙塵排放量在7萬t左右，其中，約有6000tPM10的超微細(xì)粉塵可長期在空氣中漂浮，特別是 PM2.5粉塵以氣溶膠形式存在大氣中，影響大氣質(zhì)量和能見度的同時，也嚴(yán)重威脅著人類健康。依據(jù)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）規(guī)定，自2012年起其煙塵最高允許排放質(zhì)量濃度為 30mg/m 3。重點地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)要求燃煤電廠煙塵排放質(zhì)量濃度小于 20mg/m3，嚴(yán)格的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)需要有相應(yīng)的高效除塵設(shè)備來實現(xiàn)，目前控制顆粒物排放的主要技術(shù)是靜電除塵技術(shù)、布袋除塵技術(shù)，選擇何種除塵技術(shù)應(yīng)結(jié)合各電廠實際情況滿足長期穩(wěn)定達標(biāo)排放的要求。

隨著國家環(huán)保要求的提高，作為火電廠對除塵器除塵效率的要求也越來越高，原先單一的靜電除塵器已經(jīng)不能滿足達標(biāo)排放的要求。

首先，靜電除塵器的除塵效率得不到保證。靜電除塵器運行初期，除塵效率基本能達到99%，但由于電廠燃煤品種的變化以及靜電除塵器結(jié)構(gòu)及工作原理的局限，隨著運行時間的延續(xù)，靜電除塵器內(nèi)部組件變形、積灰引起電場變化，除塵效率很難滿足要求。

其次，靜電除塵器的運行費用高。靜電除塵器運行一段時間后，損壞嚴(yán)重，為保證正常運行，電廠需要經(jīng)常對靜電除塵器進行維修。維修需投入的人力、物力、財力及檢修停產(chǎn)帶來的經(jīng)濟損失對電廠來說也是個很大的負(fù)擔(dān)。電除塵自身耗電也很大。

第三，靜電除塵雖具有除塵效率高、空氣動力特性好等優(yōu)點。但是，由于靜電除塵技術(shù)對煤質(zhì)特性有一定選擇，當(dāng)煤灰中飛灰比電阻大于5x1012Ω．Cm，A1２O３含量大于 40％，Si和Al氧化物含量大于90％時，煙氣中的飛灰具有顆粒輕、粒徑小以及不易荷電等特性，產(chǎn)生反電暈、二次揚塵的現(xiàn)象，使靜電除塵技術(shù)的除塵效率大大下降，達不到設(shè)計要求，同時增加風(fēng)機負(fù)荷，影響鍋爐運行安全。有些火電廠曾經(jīng)采取過增寬電場，增加電場數(shù)量，改變極線形式、極距和供電方式，設(shè)計振打系統(tǒng)及煙氣調(diào)制等治理方法，效果并不明顯。靜電除塵器改進已經(jīng)勢在必行。

布袋除塵器在上世紀(jì)80年代開始在部分火電廠采用，但是，當(dāng)時濾布材料受工藝水平限制，布袋容易破損導(dǎo)致除塵效率低，且布袋頻繁更換，增加了發(fā)電成本，布袋除塵技術(shù)沒有得到推廣應(yīng)用。而靜電除塵器在火電廠除塵技術(shù)中的應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)長的時間，很多火力發(fā)電廠在除塵技術(shù)的選擇上仍以靜電除塵技術(shù)為主。早期，靜電除塵技術(shù)基本能夠滿足當(dāng)時的環(huán)保要求，火電廠大多數(shù)采用了靜電技術(shù)。發(fā)達國家火電廠應(yīng)用布袋除塵技術(shù)較早，他們的一些火電廠采用了布袋除塵技術(shù)，除塵效率高達99．9% 以上。近年，布袋除塵技術(shù)中的關(guān)鍵瓶頸，濾布材料技術(shù)有了快速發(fā)展，布袋的強度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨等方面都有了全面的提高，布袋除塵技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。 

布袋除塵器和靜電除塵器比較

布袋除塵器：

除塵效率高，結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備少，投資省，技術(shù)要求門檻低，無須專設(shè)操作工。能捕集比電阻高，而電除塵難以回收的粉塵。穩(wěn)定性好，負(fù)荷適應(yīng)性好，運行管理相對簡單，特別適宜捕集細(xì)微而干燥的粉塵，收集的干塵便于處理和回收利用。實現(xiàn)離線檢修。占地小，。自動化程度較高，對除塵系統(tǒng)所有設(shè)備均設(shè)有檢測報警功能，對操作人員要求較低、操作維護人員的勞動強度較低。

其主要缺點是： 

布袋除塵器用于凈化含有油霧、水霧及粘結(jié)性強的粉塵時對濾料有相應(yīng)要求；布袋除塵器凈化有爆炸危險或帶有火花的含塵氣體時需要防爆措施；用于處理相對濕度高的含塵氣體時，有時需要采取保溫措施；當(dāng)用于凈化有腐蝕性氣體時，需要選用適宜的耐腐蝕濾料，用于處理高溫?zé)煔庑枰扇〗禍卮胧?/p>

靜電除塵器的：

初期除塵效率高，能捕集1um 以下的細(xì)微粉塵，處理煙氣量大，可用于溫度高達500℃、高壓和濕度高達100%的場合，可連續(xù)運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動化。低阻，靜電除塵器壓力損失僅100～200Pa。

其主要缺點是： 

設(shè)備大，耗材多，需高壓變電和整流設(shè)備，投資高。制造、安裝和管理的技術(shù)水平要求較高。一般對比電阻小于104～105Ω·cm 或大于1010～ 1011Ω·cm 的粉塵, 除塵效率受粉塵比電阻影響大，除塵效率不穩(wěn)定．一般需設(shè)置預(yù)處理裝置．不具備離線檢修功能。

針對靜電除塵器和布袋除塵器的比較，結(jié)合當(dāng)前煙塵排放現(xiàn)狀，我們在陽泉煤業(yè)集團第三電廠（陽煤三電）其４＃爐做了靜電、布袋二級除塵的應(yīng)用研究

 陽煤三電廠４＃鍋爐概況及靜靜電除塵器設(shè)計前運行參數(shù)  

1鍋爐概況 

陽煤三電廠４＃爐為高壓爐。鍋爐額定蒸發(fā)量為270t／h。煙氣凈化設(shè)備采用1臺單室 單電場。

2靜電除塵器設(shè)計參數(shù)及實際性能參數(shù) 

靜電除塵器型號為XWD165，每爐1臺，1個電場，通道數(shù)30個．通流面積165m2，設(shè)計處理煙氣量為330000Nm3／h—350000 Nm3／h，比集塵面積為23.109m2／m2 ／S，除塵效率>85．0 ，設(shè)計入口煙塵濃度為 41.6g／m。

靜電除塵器實際性能參數(shù)為：除塵效率小于80．0 ，煙塵排放濃度為200mg／m3。

3．1煙氣量設(shè)計值

實際運行的煙氣量為300000m3

3．2粉塵比電阻較以前增大

近年來該廠煤的含硫量一般都低于1.14%，而低硫煤的粉塵比電阻較高．當(dāng)粉塵比電阻超過臨界值5×10mQc·m后，靜電除塵器的性能就隨著粉塵比電阻的增高而下降。

3．4 靜電除塵器系統(tǒng)缺陷

單獨應(yīng)用靜靜電除塵器，除塵效率低，無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求

經(jīng)過長時間的運行后，靜電除塵器陰、陽極振打系統(tǒng)振打力衰減嚴(yán)重，導(dǎo)致了電極表面積灰較嚴(yán)重。 

4 除塵器設(shè)計方案

(1)為了滿足火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，出口煙塵排放濃度要小于30mg/m 3 ，單一靜電除塵器的除塵效率無法滿足要求。根據(jù)以上情況，增加采用布袋除塵技術(shù)可以滿足要求，但如全部選用布袋除塵器入口濃度大于6g／m 3，將導(dǎo)致布袋除塵器的濾袋損壞，濾布的使用壽命會降低，無法保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運行，因此決定應(yīng)用“高壓靜電一低壓脈沖布袋除塵器”。

(2)除塵器由2個獨立單元組成，即靜電除塵器單元和布袋除塵器單元。利用靜電除塵器將 l0 μm以上的粉塵顆粒除掉 90％以上，消除了大顆粒對濾布的磨損，并減少了布袋除塵器的負(fù)荷，使布袋除塵器的清灰周期延長，延長了濾布的使用壽命。

布袋除塵器參數(shù)：

3.3主要設(shè)計參數(shù)

處理風(fēng)量：330000Nm3／h—350000 Nm3／h

入口粉塵質(zhì)量濃度：200g/m3

煙氣溫度：80℃

過濾面積：9550m2

過濾風(fēng)速：0.5-1.2m/min

除塵器組合臺數(shù)：3單臺

濾袋數(shù)：2460條

出口粉塵排放質(zhì)量濃度：＜50mg/m 3

5除塵效果

除塵前煙塵濃度：3328.6 mg/m 3；除塵后煙塵濃度：23.3mg/m 3。除塵效率可以穩(wěn)定達到99.3%以上。

6結(jié)論

“靜電一布袋兩級除塵器” 設(shè)計提高了除塵效率．設(shè)計后的除塵器出口煙塵排放濃度僅為 23．3 mg/m 3 ，達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。降低了煙塵排放量，大大降低發(fā)電成本。

通過對陽煤三電4#爐二級除塵的應(yīng)用研究表明，靜電除塵器和布袋除塵器的聯(lián)合應(yīng)用降低了除塵成本，提高了除塵效率，為火電廠除塵技術(shù)的發(fā)展提供了重要參考，是一次有益的探索。

參考文獻： 

[1] 孫峰《靜電除塵應(yīng)用原理》

[2] 楊敘軍《布袋除塵器在處理鍋爐煙塵應(yīng)用和優(yōu)點》

[3]GB13223—2011．火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)