袋式除塵器在300MW燃煤機組中的應用改造——以豫新發電有限責任公司袋式除塵器改造為例

王 勇，汪長浩

(中電投河南公司新鄉豫新發電有限責任公司，河南新鄉453011)

1． 概況

豫新發電公司2×300MW機組，分別與2005年、2006年正式投產運行至今，設備可靠性日益下降，故障頻發，導致除塵效率嚴重偏離設計值。主要表現在:投產以來，特別是近年因煤質鍋爐燃用煤質嚴重偏離設計煤種，鍋爐排灰量加大，比電阻升高，電除塵器在運行中發生嚴重的電暈閉塞和反電暈現象，運行效果不能達到設計值;豫新發電公司脫硫設施投運后，因電除塵煙氣含塵量大造成GGH、除霧器頻繁堵塞導致脫硫系統停運沖洗;根據GB13223－2003《火電廠大氣污染物排放標準》到2012年1月1日鍋爐最高允許排放濃度須低于50 mg/Nm3，當前電除塵器已無法滿足這一要求。

豫新發電公司#6機組的鍋爐是由武漢鍋爐廠制造的亞臨界壓力一次中間再熱自然循環汽包爐。鍋爐呈“П”型布置，平衡通風，全鋼構架，露天島式布置，鋼球磨中儲式制粉系統，熱風送粉直流式百葉窗水平濃淡燃燒器，四角布置，切向燃燒方式，尾部雙煙道布置，煙氣擋板調節再熱汽溫，噴水減溫控制過熱汽溫，容克式三分倉回轉式空氣預熱器，刮板撈渣機連續固態出渣。電除塵器采用福建龍凈環保股份有限公司生產的型號2BEL297/2－4雙室四電場靜電除塵器。單臺電除塵器入口煙氣量:1633235m3/h。每臺爐除塵器下灰斗中的灰由正壓濃相氣力輸送系統輸送至遠方灰庫，在運行中，一、二電場灰斗里的灰進入粗灰庫，三、四電場的灰可以進入細灰庫，也可以切換進入粗灰庫。

2． 電除塵器運行現狀和存在的問題

2．1 鍋爐飛灰中Al2O3和SiO2含量過高造成電除塵效率降低，使出口煙塵排放濃度較高。

對于Al和Si含量很高的飛灰，比電阻高，荷電和收集困難。一般認為飛灰中Al2O3和SiO2含量超過一定值時，電除塵效率顯著降低，增加收塵面積也無濟于事，達不到預期除塵效果。SiO2在高溫下的揮發再冷凝會形成極細的微粉，Al2O3也常以極細的微粉體存在，細顆粒的粉塵密度小、易飄逸的特性，對電場煙速非常敏感，電除塵器需要在較低的煙氣流速下運行并且需要保持一個較長的電場停留時間。這些粉塵不僅難以收集，而且會在陽極板上形成一層“膜”，振打力稍差時，灰“膜”難以剝離，導致電除塵工作惡化。

隨著燃用煤質情況的變化，鍋爐燃用劣質煤時，飛灰中Al2O3和SiO2含量超過設計值，造成飛灰比電阻過高，降低了電除塵使用效率。

2．2 燃用劣質煤造成電除器入口煙氣含塵量過大，使得除塵器出口煙塵排放濃度增加。

除塵器的負荷和效率是根據鍋爐參數以及燃燒的煤種(設計、校核)進行設計的。鍋爐燃用劣質煤后，電除塵入口煙氣飛灰量增加，超出設計值，電除塵超負荷運行。表1試驗數據顯示，機組負荷150MW時電除塵器出口濃度144mg/Nm3，225MW時電除塵器出口濃度167mg/Nm3，270MW時電除塵器出口濃度222mg/Nm3，300MW時電除塵器出口濃度289mg/Nm3，大大超出電除塵設計效率。

表1 #6電除塵不同工況出口飛灰濃度

2．3 電除塵器出口煙塵排放濃度增大后，影響脫硫系統安全、穩定、經濟運行。

#6爐煙氣脫硫采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝(簡稱FGD)。一爐一塔脫硫裝置，脫硫率不小于95%。FGD裝置設計入口煙氣條件的煙塵排放濃度＜100mg/Nm3，經FGD裝置后的煙塵排放濃度＜50mg/Nm3(標態、干基、6%O2)。目前鍋爐除塵器出口煙塵排放濃度超標，無法滿足煙氣脫硫FGD入口煙氣條件，影響煙氣脫硫系統的正常運行和脫硫石膏的品質;而且GGH經常因煙塵含量過高造成堵塞而被迫停運，嚴重影響脫硫系統的投運率。

3． 電除塵改造的必要性

3．1 受煤炭市場影響，機組燃煤煤質較差、煤種雜，從2009年底被迫使用灰分較大的河南煤(原為山西貧煤)。鍋爐實際運行中300MW工況下煤量經常在140t/h(設計值117t/h)以上，除塵器運行已嚴重偏離設計工況，除塵效果無法達到國家新的煙塵排放標準要求(煙氣排放濃度必須小于50mg/Nm3)。

3．2 #6爐煙氣脫硫采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝(簡稱FGD)。一爐一塔脫硫裝置，脫硫率不小于95%。FGD裝置設計入口煙氣條件的煙塵排放濃度＜100mg/Nm3，經FGD裝置后的煙塵排放濃度＜50mg/Nm3(標態、干基、6%O2)。目前鍋爐除塵器出口煙塵排放濃度超標，無法滿足煙氣脫硫FGD入口煙氣條件，影響煙氣脫硫系統的正常運行和脫硫石膏的品質;而且GGH經常因煙塵含量過高造成堵塞而被迫停運，嚴重影響脫硫系統的投運率，使脫硫電價受益大幅減少。

4． 除塵器技術改造方案

一、二、三、四個電場拆除，各室物理隔離，安裝骨架、袋籠、濾袋等設備，作為布袋除塵區(原支撐鋼柱需加固);增加進出口密封擋板，可以加裝旁路煙道;控制系統改造;保留進口喇叭口、灰斗和輸灰系統。電除塵器出口煙道、引風機入口煙道強度校核。

布袋除塵器改造方案設計基本參數要求:除塵器出口煙塵濃度設計值≤30mg/Nm3，最高不大于50mg/Nm3，布袋過濾風速小于1m/min，除塵器總體阻力設計≤1500Pa，最高不大于1800Pa，濾袋設計壽命30000小時。

4．1 本工程改造的總原則:采用純布袋除塵器改造方案;總的內容:#6機組電除塵器改造工程項目的除塵器及輔助設備系統改造方案設計、制造、拆除、運輸、安裝、冷熱態調試總承包。

4．1．1 除塵器改造范圍:沿鍋爐出口煙氣流向，從除塵器入口膨脹節(含膨脹節)法蘭至除塵器出口喇叭第一個膨脹節(含膨脹節)法蘭。上至除塵器的頂部起吊及頂棚，下至灰斗出口法蘭及鋼支柱和基礎(包括鋼支柱和基礎強度校核，及必要時的加固處理)，所有灰斗進行校正加固設計。

4．1．1 原則上在原有電除塵器的基礎上進行改造，不加長柱距，不加寬跨距，不增加本體支架及本體土建。

4．1．2 原電除塵器內部陰極線、陽極板及振打裝置等設備全部拆除。原第1－4電場區域布置布袋除塵區，并利用現有場地配置噴吹等系統。

4．1．3 進行改造設計時，利用一電場部分空間進行預沉降室改造。能利用原舊設備的應盡量利舊，利舊部分應在投標書供貨范圍備注內明確說明，且保證利舊設備必須運行可靠，利舊設備可靠運行必要的檢修工作由供方負責。

4．1．4 原電除塵高、低壓控制系統及電場變壓器全部取消，應選用先進、節能、環保的控制系統，具備進出口溫度、壓力、分室差壓檢測、溫度超溫報警和脈沖閥運行工況監控等控制功能。

4．1．5 進入袋區進、出口氣流分布板做氣流分布、均布的物理、計算機模擬試驗，重新設計制作。

4．1．6 對原電除塵器的鋼結構應進行強度荷載核算，若鋼結構強度不足，則對鋼結構加固加強。

4．1．7 重新設計和安裝空壓機及輔助配套系統。空壓機及輔助配套系統改造的所有工作由供方負責。

4．1．8 本工程的除塵器采用露天布置，本體采用全鋼架結構。本體必須設有足夠的檢修運行維護平臺及樓梯。

4．1．9 所有拆除的不能利舊設備應盡量減少破壞性拆除行為，保證其完整性，并運送至甲方指定的地點存放。

4．1．10 引風機擴容改造:由供方提供改造后除塵器的阻力等數據，由需方負責進行引風機的改造。改造后除塵器的阻力:一年后≤1200Pa，三年后≤1500Pa。

4．1．11 輸灰系統改造:由供方提供改造后除塵器的阻力、各灰斗灰量分布等數據，由需方負責進行輸灰系統的改造。

5． 布袋除塵器存在的問題分析

5．1 目前國內布袋除塵器改造后失敗的部分主要原因為長期使用高硫煤造成煙氣中SO3在低溫狀態下凝結成酸露后腐蝕布袋，導致一至二年內被迫部分更換布袋。我公司除塵器改造采用的布袋材質為PPS+PTFE基布，數量9690條，按照每條價格700元計算，總價678．3萬元。技術協議中廠家承諾布袋壽命35000小時(連續運行4年)、最大耐受燃煤硫份為1．2%。

酸露點:含硫物質燃燒時，會部分生成三氧化硫，三氧化硫和水形成硫酸，在比正常露點高的溫度下，硫酸呈液態析出，這時的溫度稱酸露點。傳熱面或金屬面在這個溫度下所受到的硫酸的強烈腐蝕稱酸露點腐蝕。

酸露點在計算生成時及其復雜，通常需要考慮煙氣溫度、成分、水分、SO2濃度、流量、壓力等。而且在使用6種計算酸露點公式時也會得到溫度偏差很大的結果。

專家建議:

1)控制#6爐燃煤硫份;

2)#6機組盡量帶高負荷，在冬季利用熱風再循環盡量提高排煙溫度高于酸露點20℃運行。

5．2 通過連續對布袋除塵器的4列除塵器室進、出口表盤溫度進行監視發現:中間B、C列溫度高于外側A、D列溫度有20℃左右，150MW負荷時A、D列溫度為95℃，極易造成低溫時A、D列的酸露點形成。

夏季工況300MW時，在#6除塵器入口各煙道上打開測量孔，用紅外測溫儀實測各煙氣溫度:A列左側溫度122．6℃，A 列右側溫度152．3℃，B列左側溫度151．8℃，B 列右側溫度131．9℃，測量完后封閉各測量孔。

分析:通過就地測點安裝位置檢查及各測溫元件校驗、調換位置等試驗結果，初步排除了測點問題;根據冷態氣流均布試驗結果來看，各室氣流量均勻，但不排除各列氣流量在熱態狀態下不均勻造成的溫度偏差;因回轉式空預器出口煙氣流場本身存在溫度偏差，A、D列在空預器出口煙氣聯箱兩側，分析原因可能是空預器出口煙箱內部氣流分布不均造成的。

建議:目前中間溫度高，達到或接近設計值，已出現限定機組負荷的情況。應盡快進行除塵器熱態性能驗收試驗，根據準確的試驗數據找出真正的問題，利用機組臨停機會進行增加阻力板或者混合器消除問題。

5． 結論

通過進行電除塵改造，顯著提高除塵器健康水平及運行可靠性，解決目前存在的一系列問題，減低引風機葉片的飛灰磨損，保證機組的安全穩定運行，同時滿足該公司#6機組燃煤情況及脫硫系統要求，最終控制煙塵的排放濃度達到國家環保法規的達標排放要求，提高除塵效率，減小環境污染。因此實施除塵器改造，在取得安全效益的同時，必將取得更大的社會效益。

［1］王冬軍．脈沖袋式除塵技術進展及其壽命影響因素分析［D］．山東大學，2009．

［2］胡滿銀．燃煤電廠袋式除塵器［M］．北京:中國電力出版社，2009．

［3］肖寶恒．袋式除塵哭的發展及其在燃煤電廠的應用前景［J］．電力環境保護，2001(3)．