電袋復合除塵器在300MW機組CFB鍋爐上的成功應用

陳奎續

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖364000）

1 引言

隨著現代社會經濟的高速發展，環境問題越來越成為大家關注的問題，環境污染不僅影響人類的生活，同時也影響整個地球的生態發展和平衡，所以煙氣粉塵排放污染問題日益受到重視，排放控制要求也日趨嚴格。自2012年1月1日起，國家污染物排放標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223－2011）開始實施，規定火電廠煙塵排放濃度限值30mg/Nm3；重點地區煙塵排放濃度限值為20mg/Nm3，進一步提高了火電行業的環保準入門檻。而隨煤炭消耗量的快速增長，資源已日益緊缺，許多電廠無法按設計的煤種供應燃煤已成為普遍事實，因此，新的排放標準使電廠除塵技術面臨著煙氣條件越來越不確定和排放要求越來越高的矛盾。所以，燃煤電廠必須采取高效、穩定的除塵技術來有效控制微量的煙塵排放。

FE型電袋復合除塵器是我國自主研發的新一代高效除塵設備，它將電除塵與布袋除塵機理的各項優點進行了有機結合，并產生一種新的荷電粉塵過濾特性的機理，通過電凝并有效地實現了對細微粉塵的捕集。它具有長期穩定保持低排放、阻力低、濾袋使用壽命長、運行維護簡單等優點，目前已迅速得到廣泛應用，成為解決低粉塵排放濃度問題的一項優良技術。

2 電袋復合除塵器

電袋復合除塵器有機結合了電除塵和布袋除塵技術各自的優點，利用前級1～2個電場的高效除塵性能收集煙氣中的大量煙塵，未被收集的少量煙塵通過電場荷電后，進入后級布袋除塵區，由濾袋完成過濾而達到凈化煙氣目的，并且通過電場的收塵以及荷電作用，改善布袋除塵區的工作條件而提高設備的整體性能。

在各種袋式除塵中，濾袋因表層過濾沉積煙塵，隨堆積厚度加大而透氣性逐漸降低，由此產生的阻力占據整體阻力的70%～80%。在電袋復合除塵器中，由于電場發揮了高效除塵與荷電作用，濾袋堆積粉塵厚度相對速度降低；而荷電粉塵形成的“蓬松”堆積結構加大孔隙率提高透氣性和剝落性，這兩大因素降低了濾袋阻力。由于上述原因，引風機的能耗也相應降低，同時濾袋清灰周期得到延長而達到節能的目的，并且延長了濾袋壽命。

電袋復合除塵器能夠適應煤種灰份與成分的變化，對煤種引起的煙灰成分、比電阻等變化不敏感，出口排放濃度可長期穩定在30mg/Nm3以下。在安徽平圩電廠1號、2號爐600MW機組、大唐許昌龍崗電廠2號爐35OMW機組、龍巖坑口300MW機組等眾多已投運項目中，電袋復合除塵器實測排放均可超過設計指標達到10～30mg/Nm3。

電袋復合除塵器由于其優越的性能得到廣泛的應用，目前國內外已有超過400臺套的發電機組配套電袋復合除塵器，其中最大應用機組為新密2×1 000MW機組，600MW機組超過40臺套。

3 FE型電袋復合除塵器在廣東坪石電廠的應用

3.1 工程概況

廣東坪石發電廠三期2×300MW 機組為擴建工程，配套亞臨界自然循環、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、固態排渣的循環流化床鍋爐，是國產大型循環流化床鍋爐示范基地的示范工程。

循環流化床鍋爐燃燒的技術特點是通過物料循環系統使燃料在爐內多次循環反復燃燒，延長了燃料顆粒在爐內的停留時間，有效地提高燃料燃盡率而降低能耗。同時可向爐內加入石灰石達到脫硫效果。由于流化床鍋爐的爐膛下部采用欠氧燃燒、二次風分段給入等方式，使燃燒份額的分配更趨合理，爐內溫度場也更加均勻，大幅降低了氮氧化物的生產，其煙氣特點如下。

（1）煙氣中SOX含量低，粉塵比電阻高。煙氣中的SO2能夠提高煙氣的電離能，吸附在粉塵表面上的SO3能夠提高粉塵表面的導電性，循環流化床鍋爐摻燒石灰石后，煙氣中的SOX與CaO發生反應，生成CaSO4等物質，大大降低煙氣中的SOX，從而提高煙氣中粉塵的比電阻。

（2）煙氣中含塵濃度高。由于CaO、Ca（OH）2和其它物料在爐內反復循環燃燒，再加上循環流化床對煤種的適應性廣，燃燒煤矸石和劣質煤等低熱值煤使得鍋爐實際燃煤量增加，而熱值與灰份成反比關系，這就意味著煙氣的粉塵濃度增加。

（3）飛灰細顆粒增加，灰份粘性加大。由于燃料顆粒被循環燃燒，飛灰細微顆粒比例增加，粘性加大，若爐內加鈣后，飛灰中含有一定比例的CaO、Ca（OH）2和CaSO4等，所以細度小，灰粘度大不利于除塵和清灰。

3.2 設計條件

煤質資料見表1。

表1 煤質資料

煙氣參數見表2。

表2 煙氣參數（BMCR工況）

3.3 設備選型

根據煙氣性質以及性能指標要求，對電袋復合除塵器進行選型設計，每臺機組配置兩臺FE型電袋復合除塵器，前級電除塵區采用4個電場，后級袋區采用兩跨距結構，煙氣量按鍋爐BMCR工況加10%的裕量，煙氣溫度按鍋爐BMCR工況加10℃。單臺電袋復合除塵器的主要技術性能參數見表3。

表3 主要技術性能參數

3.4 技術及結構特點

3.4.1 電場采用小分區供電形式

每臺除塵器采用8套高壓整流變，電場分8個小分區的供電形式。小分區供電提高了前級電場運行可靠性與收塵效率。

3.4.2 前級電場荷電，收塵機理創新

通過前級電場荷電作用，粉塵帶電進入布袋區的收塵機理。部分帶電粉塵小顆粒凝并成較大顆粒，從而易被濾袋阻流。同性粉塵相互排斥在濾袋表面形成排列有序、結構疏松的粉塵層，使濾袋透氣性更好，粉塵的清灰性能也更好。濾袋內外壓差減小，除塵器阻力降低。帶電粉塵氣溶膠效應，布袋收塵區粉塵均勻分布，使濾袋粉塵負荷均勻，可以充分發揮單位過濾面積的過濾作用。前級電場把粗顆粒粉塵收集，進入袋區粉塵顆粒小而少，避免了大顆粒粉塵對濾袋沖刷與磨損，延長濾袋壽命。

3.4.3 采用長袋脈沖技術

前級電場極板高14m，為充分利用空間，濾袋區采用長度為8.1m的濾袋，從而節省了袋區空間，使整個除塵器的結構更加緊湊，氣流分配更為合理。

3.4.4 清灰壓力小，清灰頻率低，能耗少

由于粉塵在濾袋表面形成排列有序、結構疏松的粉塵層，FE型電袋復合除塵器清灰壓力取0.2～0.35MPa，比純布袋除塵器低。而前級電場的高效收塵作用，使得袋區負荷大大降低，因此FE型電袋復合除塵器的清灰頻率也很低，清灰周期通常在2～3h以上，甚至達到12h。這樣大大減少了壓縮空氣的用量，降低了能耗，同時也減少了清灰對濾袋的損傷。

3.4.5 采用密閉型高凈氣室結構

FE電袋復合除塵器采用高凈氣室結構。濾袋的安裝和更換工作可以在凈氣室內部完成，確保在惡劣氣候條件下，也能順利完成裝袋工作，而且高大的凈氣室結構可以使凈氣室內的煙氣流速降低，有利于袋區的氣流分布，同時降低機械運行阻力。另外，由于凈氣室頂部不設置頂開蓋，可以大大減少漏風點，也解決了頂開蓋凈氣室容易漏水、密封條容易老化等問題。這對減輕除塵器（特別是大型機組除塵器）的檢修和維護工作意義重大，因為一臺300MW機組電袋復合除塵器或布袋除塵器若采用頂開蓋凈氣室結構，頂部人孔門數量往往有幾百個，查找和檢修任何一個都是一項繁重的工作。

3.4.6 袋區采用小分室結構

FE電袋復合除塵器后級袋區采用小分室結構，每個分室設置提升閥，可實現系統“在線檢修”、“離線清灰”等功能。

3.4.7 內置式旁路系統

FE電袋復合除塵器采用獨特的內置旁路結構，即在電除塵區設置雙層零泄漏旁路閥。在鍋爐燃油點爐階段或煙氣工況異常時（超高超低溫），自動打開旁路閥，煙氣通過旁路閥由旁路煙道通至出口煙箱，不經過袋區，從而保護濾袋。同時由于旁路設在電除塵區，當煙氣走旁路時，電除塵區仍可起到除塵作用，這樣可以最大限度的減少對除塵器后部設備（引風機等）的影響。

3.4.8 設置預涂灰系統

預涂灰指在除塵器投運前給濾袋噴涂一層干燥粉煤灰，是防止系統啟動時的低溫油、濕煙氣粘污濾袋導致初始阻力增大或糊袋的一種保護措施。

3.4.9 設置多項自動控制裝置

FE型電袋復合除塵器設置了多項自動控制裝置，通過在除塵器進、出口設置溫度檢測和差壓檢測，壓縮空氣管路上設置壓力檢測，對煙氣超高、超低溫進行自動判斷和報警，自動打開旁路等系統保護裝置，并具有離線分室清灰、壓力壓差檢測報警、定時定壓超越清灰等功能。

3.4.10 項目運行情況

該項目4號、5號機組分別于2009年11月22日、2010年4月22日通過“168h”試驗，自投運以來設備運行穩定，阻力低、清灰周期長、除塵效果好。廣東省環境監測中心分別于2010年9月25～28日、11月24～26日對該項目4號、5號機組污染物排放情況及配套的環保設施運行情況進行了現場監測，驗收監測結果為：4號機組煙氣總出口煙塵未檢出，5號機組煙氣總出口煙塵最大排放濃度為4.7mg/Nm3。投運至今已連續穩定運行兩年半左右，出口排放始終保持在小于等于20mg/Nm3，并且未出現過濾袋破損情況。

國內曾有些人擔心由于電袋復合除塵器的電場區會產生臭氧，當濾袋選用PPS濾袋時，臭氧會對濾料強度和壽命產生影響。我們曾會同福州大學對電場區產生臭氧的規律進行了系統研究，研究結果表明，在實驗電除塵器和現場電袋復合除塵器內臭氧濃度都低于0.001mg/L，這種極低的臭氧濃度不會對PPS濾料產生影響。本項目投運兩年半，濾袋仍然完好無損也證明這一點。

4 結語

隨著國家“節能減排”的嚴格要求，以及大型循環流化床鍋爐的大量應用，燃煤電廠急需一種高效、經濟、穩定的除塵設備來滿足日趨嚴格的排放標準。FE型電袋復合除塵器由于其具有長期穩定保持低排放、阻力低、濾袋使用壽命長、運行維護簡單等優點，在大量的工程應用中性能突出，成為解決低粉塵排放問題的優良技術。

[1]中國環境科學研究院，國電環境保護研究所.GB13223－2011火電廠大氣污染物排放標準[S].北京：中國標準出版社，2011.

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[4]修海明，朱召平.大型低壓旋轉噴吹布袋除塵器在國產330MW循環流化床鍋爐上的應用[J].除塵·氣體凈化，2008（2）：70～71.

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