渠東發(fā)電廠1 112.7 t/h亞臨界鍋爐除塵器設(shè)計(jì)選型

支平，任振偉，陳為鋼

(1.中國華電工程集團(tuán)有限公司，北京10035；2.華電渠東發(fā)電有限公司，河南新鄉(xiāng)453700；3.華能日照電廠，山東日照276826)

0 引言

華電渠東發(fā)電有限公司工程規(guī)劃容量為2×330 MW+2×660 MW燃煤發(fā)電供熱機(jī)組，一期工程建設(shè)規(guī)模為2×330 MW亞臨界燃煤發(fā)電供熱機(jī)組，留有二期擴(kuò)建2×660 MW供熱機(jī)組的余地。本工程鍋爐為上海鍋爐廠制造的1 112.7 t/h亞臨界、中間再熱控制循環(huán)煤粉爐，鍋爐運(yùn)行方式為帶基本負(fù)荷，且調(diào)峰能力不低于額定容量的55%。本工程BMCR工況下除塵器入口煙氣含塵量為25 930/29 833 mg/Nm3(設(shè)計(jì)煤種/校核煤種)，每臺(tái)鍋爐煙氣量為248.39/255.48 m3/s(設(shè)計(jì)煤種/校核煤種)，排煙溫度為132℃。根據(jù)環(huán)保要求，本工程除塵器除塵效率要求≥99.76%。發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)為5 500 h。

1 除塵器型式

電除塵器和布袋除塵器是目前應(yīng)用于分離工業(yè)廢氣中的顆粒粉塵和細(xì)微粉塵的兩種主要設(shè)備，它們都成功地應(yīng)用于電力、建材、礦山、化工和冶金工業(yè)等行業(yè)，電袋復(fù)合式除塵器是一種結(jié)合了電除塵器和布袋除塵器優(yōu)點(diǎn)的新興的除塵技術(shù)。

1.1 電除塵器特點(diǎn)

靜電除塵器是利用強(qiáng)電場電暈放電使氣體電離、粉塵荷電，在電場力作用下使粉塵從氣體中分離出來。其特點(diǎn)是:

1)除塵器本體壓損小(<300 Pa)。

2)整體為鋼結(jié)構(gòu)，耐溫高，可在350℃以下運(yùn)行。

3)除塵效率與收塵面積呈指數(shù)關(guān)系，前后相同規(guī)格電場之間效率差距巨大。

4)除塵效率不穩(wěn)定且對粉塵比電阻值有適用要求，容易受到其它煙氣工況條件影響而發(fā)生變化。

1.2 布袋除塵器特點(diǎn)

布袋除塵器也稱過濾式除塵器，是過濾式除塵器的一種，它是利用纖維編織物制作的袋狀過濾元件來捕集含塵氣體中的固體顆粒物。主要分為機(jī)械振動(dòng)型袋式除塵器、大氣反吹型袋式除塵器和脈沖噴吹型袋式除塵器三種，它的特點(diǎn):

1)除塵效率高，出口排放穩(wěn)定，一般≤50 mg/Nm3。

2)除塵性能對粉塵的特性不敏感，不受粉塵比電阻的影響。

3)運(yùn)行阻力大，進(jìn)口煙塵濃度越大阻力越高，一般達(dá)1 500～2 000 Pa，增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率。

4)濾袋多為化學(xué)纖維材質(zhì)，壽命有限，耐溫較低，使用溫度在260℃以下。

濾袋使用壽命受清灰周期、煙氣粉塵濃度影響，粉塵濃度越高，清灰時(shí)間越短，壽命將縮短。

1.3 電袋復(fù)合式除塵器特點(diǎn)

電袋復(fù)合式除塵器結(jié)合了電除與布袋除塵器的特點(diǎn)，煙氣先通過前級電除塵區(qū)，煙氣中的大部分煙塵通過電除塵方式被收集下來，未被捕集的已荷電粉塵，再均勻進(jìn)入后級布袋除塵區(qū)達(dá)到凈化。電袋復(fù)合式除塵器的特點(diǎn)是:

1)除塵效率長期高效穩(wěn)定。

2)運(yùn)行阻力低。荷電粉塵從電除塵區(qū)進(jìn)入濾袋區(qū)后，大部分帶負(fù)電荷的粉塵在趨近和到達(dá)濾袋表面時(shí)，由于荷電粉塵帶相同電荷，同性電荷的粉塵相互排斥，從而在濾袋表面形成規(guī)則有序、結(jié)構(gòu)疏松的粉塵層。此外，有一部分異性荷電粉塵會(huì)發(fā)生電凝并作用，在吸附到濾袋表面形成粉塵層前，已由小顆粒凝并成較大的顆粒，從而更容易被濾袋所阻留,因此電袋復(fù)合式除塵器運(yùn)行阻力比布袋除塵器低。

3)節(jié)能顯著。

4)延長濾袋使用壽命。

5)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低。

2 技術(shù)可行性

由于布袋除塵器在初投資方面與靜電除塵器相比劣勢較大，電袋復(fù)合式除塵器由于采用了比較大的氣布比，價(jià)格也比布袋除塵器略低，因此本文僅對靜電除塵器(雙室五電場)與電袋復(fù)合式除塵器進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

靜電除塵器廣泛應(yīng)用與電力行業(yè)，本工程環(huán)保要求除塵效率為99.76%,雙室五電場除塵器能滿足要求，在技術(shù)上是可行的；電袋復(fù)合式除塵器在300 MW機(jī)組國內(nèi)已經(jīng)有運(yùn)行業(yè)績，現(xiàn)在已經(jīng)有較多的改造項(xiàng)目使用了電袋復(fù)合式除塵器，除塵效率能夠滿足本工程要求，因此兩種除塵器型式在技術(shù)上都是可行的。

3 經(jīng)濟(jì)性比較

3.1 除塵設(shè)備一次投資費(fèi)用比較分析

本項(xiàng)目采用雙室五電場電除塵器，單臺(tái)爐設(shè)備投資約為2 550萬元/每臺(tái)爐，而電袋復(fù)合式除塵器比電除塵器初投資約高150萬元/每臺(tái)爐。

3.2 除塵相關(guān)設(shè)備配套費(fèi)用比較分析

采用電袋除塵器比電除塵器可節(jié)省以下設(shè)備和費(fèi)用(單臺(tái)爐):減少原電除塵器后級電場的電纜和橋架，可節(jié)省費(fèi)用約50萬元；減少除塵變的負(fù)荷容量，節(jié)省費(fèi)用約30萬元；減少電除塵器電場的配電柜，節(jié)省費(fèi)用約40萬元；控制柜、配電柜、以及除塵器負(fù)載減少引起的土建工作量減少，可節(jié)省費(fèi)用20萬元。以上4項(xiàng)合計(jì)減少140萬元。

采用電袋除塵器需增加以下設(shè)備和費(fèi)用(單臺(tái)爐):電袋除塵器清灰系統(tǒng)氣源最大壓縮空氣量為13 Nm3/min，需增加一套空壓機(jī)系統(tǒng)，約20萬元；單臺(tái)爐引風(fēng)機(jī)增壓后容量加大增加費(fèi)用80萬元。以上2項(xiàng)合計(jì)100萬元。

3.3 電除塵器與電袋除塵器實(shí)際總投資比較分析

根據(jù)除塵設(shè)備和相關(guān)配套費(fèi)用比較，電袋復(fù)合式除塵器的總投資較高，單臺(tái)爐合計(jì)可以比電除塵器高110萬元。

3.4 節(jié)能費(fèi)用比較(單臺(tái)爐)

除塵器主要電功率比較(不含灰斗電加熱)見表1。

表1 除塵器主要電功率比較

節(jié)能電費(fèi):年利用小時(shí)數(shù)為5500h，電費(fèi)按0.2元/kW·h計(jì)算時(shí)，電袋復(fù)合式除塵器年節(jié)約費(fèi)用達(dá)54萬元。

3.5 年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較

電袋除塵器:濾布使用壽命按4年計(jì)，平均每年約60萬元；籠骨更換費(fèi)用，按10年計(jì)，每年約20萬元；脈沖噴吹閥閥芯更換費(fèi)用，按5年計(jì)，每年約5萬；電除塵器部分維護(hù)費(fèi)用，每年按10萬元；極板、極線以十年更換一次計(jì)，則每年需10萬元。

電除塵器:每年常規(guī)維修費(fèi)用20萬元；極板、極線以10年更換1次計(jì)，則每年需80萬元。

電袋除塵器和電除塵器年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較見表2。

表2 兩種除塵器年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較

3.6 經(jīng)濟(jì)性綜合比較

電袋復(fù)合式除塵器在設(shè)備綜合投資上比電除塵器高110萬元。

電袋復(fù)合式除塵器的運(yùn)行維護(hù)、檢修年費(fèi)用比電除塵器低48.7萬元。

上述費(fèi)用比較將隨濾袋要求而變化。

4 初步選型

1)從技術(shù)分析可以看出，電除塵具有技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠，運(yùn)行業(yè)績多，壓降損失小，滿足鍋爐各種運(yùn)行工況的需要等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是在相同的除塵效率下，占地面積大，除塵效率及排放濃度受煤種、煙氣工況、飛灰特性等影響較大，排放濃度不易控制。

2)電袋復(fù)合型除塵器的除塵效率不受煤種、煙氣工況、飛灰特性影響，排放濃度可以長期高效、穩(wěn)定在50 mg/Nm3(甚至10 mg/Nm3)以下。缺點(diǎn)是運(yùn)行阻力大，增加引風(fēng)機(jī)電耗，對鍋爐異常工況的適應(yīng)能力差(如啟停、爆管等)，對煙氣的溫度及濕度等要求較嚴(yán)格，濾袋的使用壽命短。

3)電袋復(fù)合除塵器的及運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較電除塵低。

4)電袋除塵器出口排放長期穩(wěn)定在50 mg/Nm3以下，排放更可靠，符合國家“十一五”發(fā)展計(jì)劃中的“節(jié)能減排”環(huán)保政策。

5)電袋除塵器的濾料易受氧化腐蝕。當(dāng)煙氣的含氧量控制在10%以下、NO2控制在15 mg/m3以下時(shí)其壽命是可以保證的，當(dāng)含氧量超過10%時(shí)，壽命顯著降低，必須采用綜合措施加以防范。

另電袋除塵器還需對煙氣異常高溫、低溫、“四管”爆破、濾袋免受油霧危害等因素采取必要的措施，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

雖然電袋復(fù)合式除塵器的運(yùn)行維護(hù)、檢修年費(fèi)用比電除塵器低，但該設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間還不長，對濾料的氧化腐蝕問題還沒有完全解決，本工程從穩(wěn)定可靠、滿足鍋爐各種運(yùn)行工況要求的角度出發(fā)，建議選用電除塵。

5 結(jié)論

雙室五電場靜電除塵器在我國電廠中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，電袋復(fù)合式除塵器的應(yīng)用尚處于起步階段。濾袋要求的不同對電袋復(fù)合式除塵器的初投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用影響較大，綜合考慮上述因素，本工程在第一方案中采用雙室五電場靜電除塵器，在第二方案中采用電袋復(fù)合式除塵器，第一方案作為本工程的推薦設(shè)計(jì)方案。