電袋復合除塵器的設計要點及工程應用

盧徐勝，明平洋

(武漢龍凈環保科技有限公司，武漢 430065)

電袋復合除塵器的設計要點及工程應用

盧徐勝，明平洋

(武漢龍凈環保科技有限公司，武漢 430065)

電袋復合除塵器是近年來發展起來的一種新的除塵技術，是在結合電除塵器和袋除塵器這兩種傳統的高效除塵技術的基礎之上發展而來的。本文重點討論了電袋復合除塵器設計過程中應重點關注的設計要點，并通過成功應用的改造工程實例，介紹了其改造過程和改造效果。

電袋復合除塵器;設計要點;內旁路;改造工程

1 概述

日前，我國各主要煙塵排放行業的粉塵排放限值均已設為50mg/Nm3或以下，未來各行業標準將會更趨嚴格。在現有除塵技術和實際工程中，大型除塵設備選用袋除塵器的工程、或對已有電除塵器進行電改袋或電改電袋（電除塵器改造成為袋除塵器，或電除塵器改造成為電袋復合除塵器）的工程已越來越多。尤其是在現役電除塵器的改造工程中，電袋復合除塵器由于其排放效果與袋除塵器相當、運行阻力明顯小于袋除塵器、改造工程工作量相對較小等優點而廣受青睞。

在電改電袋工程中，原電除塵器的殼體結構、進口喇叭、氣流分布裝置以及第一電場（有的工程根據實際條件和用戶要求可保留前兩個電場） 要保留或進行更新改造，其末幾級電場則要改造為袋除塵區。改造完成后，電袋復合除塵器的主要結構組成大致可分為：電除塵部分、電-袋過渡區段、內旁路系統、袋除塵部分、出氣煙道及其它部分。

電改電袋工程需要系統考慮整個除塵器的各大組成部分的特點和作用，以及各部分相互間的作用和影響，還要考慮對與除塵器直接相關的輸灰系統、引風機等可能造成的影響。對于袋除塵部分設計與常規的袋除塵器設計基本類同，且已有大量的文獻資料，在此不作贅述。本文重點對影響電袋復合除塵器整體性能的電除塵部分、氣流分布與導流裝置以及內旁路系統部分進行了闡述，并對成功應用的改造工程案例進行了介紹。

2 電袋復合除塵器的部分設計要點

2.1 電除塵部分

電除塵部分位于電袋復合除塵器的最前部，其作用是對進入除塵器的煙氣進行一次除塵，去除煙氣中大多數的粗顆粒和相當數量的中小顆粒粉塵，大幅度降低進入袋除塵部分的煙氣粉塵濃度并對粉塵粒子荷電。在袋除塵部分，粉塵粒子間電荷力的作用使得在客觀上，濾袋過濾時在濾袋表面形成的粉塵層相對松散，過濾阻力比純袋除塵器有大幅度的降低。

在電除塵器的設計中，一般認為，第一電場除塵效率可達80%甚至更高，但這要符合以下條件：

（1）進口喇叭內和第一電場中粉塵的自然沉降效率較高（總計25%～30%）；

（2）進入電場的氣流分布很均勻；

（3）煙氣中粉塵的比電阻在電除塵器的合適范圍內；

（4）除塵器內部極配形式合理，電場長高比合適且高度不能過高，煙氣在電場中有足夠的停留時間（電場風速不能過高）等。

在實際工程設計中，需從以上幾點重點考慮以獲得最佳除塵效果，同時還要考慮利于除塵器整體運行效果的措施，主要有：

（1）重視進口喇叭內氣流分布板的設計，盡可能通過比例模型試驗臺試驗或結合CFD軟件模擬來獲得最佳布置方式，以使進入電場的氣流分布均勻；

（2）在高濃度工況時，還可考慮在進口喇叭內布置有效的預除塵裝置，但這會少量增加除塵器的運行阻力；

（3）針對煙氣性質和粉塵特性，合理布置電場內部件，這部分的設計與普通的電除塵器大致相同；

（4）電除塵部分不運行時，設備即為一臺普通的袋除塵器，過高的風速會大幅提高運行阻力并顯著降低濾袋壽命，因此，電除塵部分的設計要盡量保證電場的可用率。

2.2 電-袋過渡區段

在電除塵部分與袋除塵部分之間，要設置一個過渡區段，其作用是：1）避免電場閃絡火花飛濺到濾袋上，損壞濾袋；2）避免電場內最后一排極線對最靠近的濾袋內的袋籠放電，造成濾袋和袋籠的損壞；3）在過渡區段安裝氣流分布與導流裝置，以使得電除塵部分出來的煙氣在進入袋除塵部分時氣流分布合理、對濾袋的沖刷也很小；4）為內旁路系統提供布置平臺和空間等。

過渡區段的長度不能太短，實際工程中應在1m以上，但由于場地條件和投資費用方面的原因，過長的區段也不現實，一般實際工程過渡區段長度是1～2m。

氣流分布和導流裝置的設計，主要是氣流分布板的布置（包括位置、高度、開孔率等）和導流板的布置。在電-袋過渡區段設置氣流分布與導流裝置的作用，是避免煙氣在進入袋除塵部分前，煙氣流直接沖刷濾袋，同時整體調節煙氣在濾袋過濾區的迎風面、側部、底部的流量分配。

電除塵部分內部的煙氣是水平流動的，經過氣流分布和導流裝置調節后，大部分煙氣要“突然”改變流動方向，很容易使得電場內上部區域形成“死區”，即電除塵的有效面積不能充分利用，如圖1中的虛線三角框區域。因此氣流分布和導流裝置的設計要充分考慮這一點，以免影響電除塵部分的除塵效率。

圖1 電場中出現的氣流“死區”（虛線三角框區域）

2.3 內旁路系統

內旁路系統的作用是在煙氣條件超過濾袋適用條件時（溫度超高、濕度超高等），開啟內旁路并停止袋除塵部分運行（關閉所有袋室），讓煙氣全部經內旁路排出除塵器而不經濾袋過濾，以保護濾袋。

電袋復合除塵器的內旁路布置主要形式見圖2。經過比較可見，其中布置在電-袋過渡區段頂部的內旁路系統（內旁路形式3） 是最理想的一種。這種形式的內旁路在開啟時，電除塵部分仍正常供電工作，總體上仍有較高的除塵效率。這種布置的優點是：1）此時電除塵區依然有很高的除塵效率，排放煙氣粉塵濃度比除塵器進口有大幅度降低；2）可最大程度減少對引風機的負面影響。

圖2 電袋復合除塵器的內旁路布置主要形式及說明

內旁路系統的設計需要考慮：

（1）內旁路系統能夠長期安全可靠運行。具體要求是：1）在控制系統發出內旁路操作指令（開啟或關閉）后，旁路擋板能在設定時間內正確做出動作并準確到位；2）旁路擋板和連桿機構能在高溫、腐蝕性、沖刷顆粒等煙氣環境中長期使用而自身性能不下降。

針對這些要求，可提出的對策有：1）旁路擋板的驅動機構宜采用電磁閥控制的氣動元件來執行，由控制系統根據煙氣實時數據來聯鎖控制，驅動機構布置在除塵器的頂部披屋內，且單臺除塵器應在氣缸附近設置一個作為備用氣源的小儲氣罐；2）旁路擋板和連桿機構等直接與煙氣接觸的部件全部使用鋼材等耐煙氣條件的材料。為避免煙氣腐蝕、高溫老化和擋板動作不能準確到位，擋板及其密封件不宜使用橡膠材料。

（2）正常除塵運行時，內旁路系統是完全密封的，要保證無煙氣泄露。在排放要求非常嚴格時，旁路擋板處輕微的煙氣泄露會導致排放濃度的顯著上升。

旁路密封的一種形式是使用橡膠等“軟密封”材料，被動性地封堵或貼合旁路擋板處的縫隙。但目前已知的橡膠材料在高溫、腐蝕性煙氣環境中長期使用會老化、變形（整體或局部）、腐蝕或結垢從而失效，而且由于旁路擋板處在除塵器內部煙氣環境中，失效的橡膠材料也無法在線更換。因此在實際工程中，它無法滿足與除塵器各部件一起長期穩定運行和免維護的要求。

要達到內旁路關閉時“零泄露”和免維護的要求，一個較理想的方式是采用雙層鋼制閥板加氣密封方式的布置，即在正常除塵運行時，各旁路擋板處采用上下一定間距的雙層擋板閥和對應的閥板座來達到雙層剛性密封并形成一個過渡箱體，布置在除塵器頂部的密封風機從凈煙氣側抽取凈化后的氣體、通過管道向過渡箱體持續吹入帶一定壓力的氣體，此氣體經兩層閥板與閥座間的縫隙向原煙氣側和凈煙氣側都持續流入，從而保證了原煙氣無法進入過渡箱體，也就更不可能進入凈煙氣側。

（3）內旁路系統的運行啟停要盡量減小對主機系統運行的影響。

除塵器運行從濾袋過濾除塵模式切換到內旁路運行模式系統壓力瞬間大幅減小，反之從內旁路運行模式切換到濾袋過濾除塵模式系統壓力瞬間大幅增加，這對主機系統中的鍋爐爐膛壓力會有很大的負面影響。因此如何使除塵器運行模式的切換實現“平滑換擋”，是除塵器設計時需要重點考慮的。

3 實際工程案例介紹

3.1 工程概況和煙氣參數

某電廠的410t/h燃煤鍋爐，單臺鍋爐配用1臺雙室三電場的電除塵器，業主有意將其改造升級以滿足新的環保排放標準。因其電除塵器已服役多年，效率下降明顯，已無法滿足環保排放標準，電廠方面經過多種方案對比及實地考察，最終決定將電除塵器改造為電袋復合除塵器。

改造前單臺除塵器的入口煙氣條件見下表。

改造前單臺除塵器的入口煙氣條件表

3.2 改造過程簡介

綜合了對改造的各種要求及現場的實際場地和運行條件后，設計人員決定將除塵器的改造工作分為利舊、拆除與改造、新建三部分。

（1）利舊部分：1）保留原電除塵器的進口喇叭、殼體結構（除頂部）、灰斗、保溫（除頂部）等部分；2）原電除塵器的部分電控設備也按電廠要求利舊。

（2）拆除與改造部分：1）拆除進口喇叭內的氣流分布板裝置并全部重新設計改造；2）拆除殼體頂部構件和電場內部件；3）在第一電場位置重新設計布置電場內部件和相應的電控、振打、頂部起吊裝置；4）拆除出口喇叭；5）對輸灰系統及其電控部分進行改造。

（3）新建部分：1）在改造后的殼體結構頂部新增一套圈梁，為頂部結構和部件提供支撐布置平臺；2）在改造后的第一電場之后新增內旁路系統；3）在殼體內部袋室空間之前布置一套氣流分布與導流裝置，利用CFD軟件建模計算來決定具體布置情況（見圖3）；4）在新增圈梁上布置袋除塵部分的凈氣室、分氣箱、出口煙道、頂部保溫、披屋等部件；5）在除塵器頂部布置一套氣路系統；6）對新增部件的外露部分進行保溫和外護。

圖3 氣流分布與導流裝置設計CFD軟件模擬計算圖（截面圖之一）

3.3 改造效果

電除塵器的改造工作順利完成后，隨主機運行良好。改造后的電袋復合除塵器的排放濃度長期保持在30mg/Nm3之內，除塵器總阻力保持在低于1000Pa的水平，噴吹周期保持在120min左右。除塵器已投運超過兩年時間，至今無故障、無破袋。

4 結語

目前，我國電除塵器改造市場非常廣闊，由于環保的需要，電改袋或電改電袋是大勢所趨。與袋除塵器相比，電袋復合除塵器因投資少、運行阻力低等優點而受到廣泛關注和認可。電袋復合除塵器技術對設計人員也提出了更高的要求，設計人員需要熟練掌握電除塵器和袋除塵器兩種技術，對除塵器各部分的組成和相互間的配合與影響要有充分的理解，并對通風除塵系統的其余部分如引風機、輸灰系統等也應有一定的了解。在實際工程中，技術人員要結合現場具體情況，注重除塵器的各設計要點，與制造、安裝等相關人員共同努力，爭取做出運行能耗更低、除塵效率更高的除塵設備，為除塵技術的發展以及全社會的節能、減排做出貢獻。

[1]黎在時.電除塵器的選型安裝與運行管理[M].北京：中國電力出版社， 2005，6.

[2]王俊民.電除塵工程手冊[K].北京：中國標準出版社，2007，8.

[3]姚群.袋式除塵系統能耗剖析[C].全國袋式除塵技術研討會論文集，2009，4.

Design Features of EBC and Case Project Introduction

LU Xu-sheng, MING Ping-yang
(Wuhan Longking Co., Ltd, Wuhan 430065, China)

EBC is a new technology in dust collecting field which applied widely in recent years, it’s a combined filter of ESP and FF, two type traditional high efficient dust collecting equipments. This paper focuses on several design features of the technology of EBC which should be focused on or may be easily ignored. We also introduced a case project which transformed an ESP to an EBC, the EBC has been successfully applied for more than two years, and the details of the transformation process and the applying effects are presented in this paper.

EBC; design features; inner bypass; case project

X701.2

A

1006-5377（2011）08-0034-04