循環半干法脫硫中電改電袋除塵器的分析應用

李文勇，王少權，張永，方培根

(浙江菲達環?？萍脊煞萦邢薰?，浙江諸暨 311800)

0 引言

在國內燃煤電廠循環半干法煙氣脫硫工藝中，脫硫設備后級所配置的除塵器形式主要有電除塵器及布袋除塵器兩種，因與循環半干法脫硫配套的布袋除塵器在國內起步較晚，前期與燃煤鍋爐配套的除塵設備以靜電除塵器為主。由于國家對燃煤電廠污染物排放的要求越來越高［1］，自2012-01-01后，除塵器出口粉塵排放濃度均要求控制在30mg/m3以下，現有的電除塵器已不能滿足排放要求。

提高電除塵器除塵效率的傳統方法是增加電場的收塵面積，但這些措施會受到場地的限制而使一些老電廠無法改造，且增加電場面積會使運行成本大幅增加，并且對于在循環半干法脫硫中產生的直徑在10μm以下的微細粉塵的去除效率仍然不高。雖然可用高效的布袋除塵器進行改造(電改袋)，但這也受到了場地限制，且其停爐改造時間長、運行費用高。目前已開發出一種電袋除塵器，它綜合了靜電除塵器和布袋除塵器的優點，既能滿足新的排放標準，縮短停爐改造時間，又不受場地的影響，降低了電廠的除塵成本。針對電除塵器改電袋除塵器(電改電袋)，本文將探討循環半干法脫硫后級電除塵器電改電袋的優勢，對改造過程應注意的問題及改造后對系統的影響作出分析，并結合某改造工程說明電改電袋的可行性，以及對以后的實際操作中要注意的環節提出要求。

1 電袋除塵器改造優勢

電除塵器具有處理煙氣量大、運行阻力低、可使粉塵荷電，但易受煙氣特性的影響等特點，而布袋除塵器具有粉塵排放濃度低、不受粉塵特性影響，但系統阻力大、運行維護量大的特點。作為電除塵器與布袋除塵器的結合體，電袋除塵器充分發揮了兩種除塵器的優勢［2］，電袋除塵器是在粉塵進入布袋除塵器前，通過電除塵器除去煙氣中的粗顆粒粉塵，并使含塵氣體在過濾之前，經過一個電暈荷電過程，然后利用二級袋式除塵單元除去剩余的微細顆粒［3］，可適用于常規電除塵器與脫硫后級電除塵器的改造。然而在循環半干法脫硫后級電除塵器的改造中，電改電袋的作用與優勢更加突出:

(1)由于已配套循環半干法脫硫除塵設備的機組，在爐后基本不會留有多余的場地，在后級電除塵器前后布置有脫硫吸收反應器和引風機，若采用對電除塵器擴容的方法來解決粉塵排放是行不通的，而采用電改電袋方法則只需對原電除塵器的一個或兩個電場進行改造，這樣既可以不影響原有脫硫設備的使用，又可以保證粉塵的達標排放，改造方案根本不受場地的限制。

(2)由于電改電袋只需對原電除塵器的一個或兩個電場進行改造，可以充分利用原電除塵器的進口封頭、殼體、前級電場、整體鋼支架等，并保留原有的脫硫循環灰儲存輸送系統及復雜的流風機管道系統等，可大大減少改造施工工作量，節省施工工期，縮短停爐時間，節省投資。

(3)經過電改電袋后，在循環半干法脫硫運行時，電袋除塵器的電除塵部分主要起預除塵和荷電作用，加上脫硫過程需對循環灰加水增濕，大多數灰的比電阻下降，粉塵荷電能力加強，經布袋除塵器后，在濾袋上形成一高荷電量的濾餅層，對超細粉塵粒子的去除效率也有所增強，電袋除塵器出口的粉塵排放濃度可低于10mg/m3。另外，大量的含吸收劑的粉塵在濾布上形成濾餅層后，因煙氣的過濾速度低，煙氣中沒有被吸收的SO2氣體在通過濾餅層時繼續與堿性吸收劑反應，延長了SO2被吸收的時間，對提高SO2的去除效率非常有利，經過改造前后比較，脫硫效率可提高5% ～10%。因此，電改電袋在循環半干法脫硫工藝中對提高粉塵排放效果及脫硫效率提高方面均有明顯作用。

(4)在循環半干法脫硫中，進入后級除塵器中的煙氣粉塵濃度可達1500g/m3，同純布袋除塵器相比，電袋除塵器前部的電除塵器的預收塵作用可降低后部的布袋除塵負荷，同時未被電場完全除去的細微粉塵經過電暈級荷電，粉塵荷電可改善濾袋表面的粉塵結構，使粉塵層孔隙率高、透氣性好、易于剝落，可降低濾袋阻力，因而可以延長濾袋的清灰周期和降低濾袋的噴吹壓力。另外，循環半干法脫硫需加水降溫，脫硫后的煙氣溫度約75℃，遠低于純粹除塵時的鍋爐出口煙氣溫度，可大大延長濾袋的使用壽命。

(5)對現在引風機的情況，若在沒有脫硫設備的情況下進行改造，由于原電除塵器運行阻力低，電改電袋后，布袋除塵器的阻力較高，因此系統阻力會增加約1000Pa。在配有循環半干法脫硫設備的情況下進行電改電袋，由于脫硫反應器內的煙氣粉塵濃度高，系統運行阻力大，故在引風機選型時考慮多種煙氣工況的變化，最大壓頭約為6500Pa，余量約1300Pa，滿足系統增加的阻力要求，基本可不更換原有引風機。因此，電改電袋適合于循環半干法脫硫后級電除塵器的改造。

2 電袋除塵器改造技術要點

2.1 保留電場數量的確定

電除塵器改造為電袋除塵器后保留幾個電場較為合適需進行經濟技術的比較。根據多個工程的實際運行經驗，通常半干法脫硫配套電袋除塵器中袋區過濾速度宜取小于1.1m/min，一般只需對最后兩個電場進行改造，即保留前面一個或兩個電場。在循環半干法脫硫中，進入除塵裝置的粉塵濃度高達1500g/m3左右，按單個電場除塵效率90%計算，若保留兩個電場，進入袋區的粉塵濃度可下降到15g/m3左右，因電除塵部分對未捕集的粉塵起到荷電作用，粉塵荷電可改善濾袋表面的粉塵結構，降低濾袋的阻力上升率，延長濾袋的清灰周期、節省清灰能耗、延長濾袋使用壽命。因此在保證上述過濾速度的前提下宜盡量保留較多的電場數，這不僅可減少一次性投資，而且可長期穩定運行。

2.2 氣流分布結構形式的確定

由于電袋除塵器是由電除塵單元和布袋除塵單元結合形成，因兩者結構的不同，必然會在結合部產生煙氣分配的均勻性問題。在大型靜電除塵器內煙氣通常為水平流動方式，而布袋除塵器傳統的進氣方式為下進氣，因此，需要在不同部位采取適當的氣流分布措施。由于循環半干法脫硫后煙氣中的粉塵濃度很大，故要求對電除塵器單元的進口封頭進行適當改造并設置2～3層多孔的氣流均布板，并在適當部位增設均布板振打電機，而且多孔板的開孔方式與常規電除塵器有所區別，一般上部開孔率低于下部開孔率，使煙氣盡可能從下部走。在兩單元的結合處增加一道或兩道多孔板進行處理，這樣不僅可以減少煙氣對濾袋的直接沖刷，而且可以迫使部分煙氣從濾袋的底部進入，由平進氣方式變為下進氣方式。另外，由于電除塵器極板要比濾袋長，在布袋除塵單元的下部有很大一片空區，為保持所有濾袋底面的高度一致，設計臺階式的濾室布置方式。臺階式布置即順氣流方向濾袋布置逐步降低的方式，類似在下面布置了一個漸縮煙道，以保持煙氣流速大致恒定，使分布各室的煙氣量比較均勻，通過以上方法可保證電袋除塵器內部氣流經過布袋除塵單元時流速、氣量分配均勻，確保氣流由底部上升，防止對濾袋的直接沖刷。

2.3 布袋除塵單元的清灰控制確定

在循環半干法脫硫電改電袋除塵器工程中，由于循環半干法脫硫的工藝特性，附著在濾袋上的灰量大，且灰的循環周期較長、粘性大，對濾袋的透氣性影響很大。在脫硫的改造中，對布袋除塵單元的清灰控制進行針對性的設定，采用在線清灰方式，將清灰壓力提高到了0.25MPa～0.35MPa，脈沖閥的開啟時間也延長到150ms～200ms，并適當的減小布袋的噴吹周期，使整個電袋除塵器的阻力保持在1500Pa左右，不僅可延長濾袋的使用壽命，又可保證設備的正常運行。另外由于脫硫過程中工藝水的加入，煙氣溫度降至75℃，相對濕度為45%，為防止脫硫后的煙氣水分在濾袋及殼體上結露，在寒冷地區應特別注意布袋除塵單元的外保溫，保溫棉可由原來的100mm增加到200mm。

2.4 布袋濾料的選擇

布袋濾料的選擇直接關系到濾料的使用壽命與投資費用。循環半干法脫硫中的布袋濾料一般選用PTFE或PPS+PTFE浸漬材料。PTFE濾料的耐酸堿性、耐水解性、耐溫性及抗氧化性均很高，使用壽命長，但價格昂貴，適合于溫度、NOx與O2濃度較高的煙氣;而PPS+PTFE浸漬濾料的耐酸堿性、耐水解性適中，但價格便宜，適合于溫度、NOx與O2濃度適中的煙氣。在常規循環半干法脫硫后煙氣溫度約75℃，高出露點溫度20℃以上，且在實際工程中除塵器出口的臭氧濃度極低，基本可忽略臭氧對濾料的影響，因此，在電袋復合除塵器中可選用性價比較高的PPS+PTFE浸漬材料作為濾料，這樣既可確保濾袋的使用壽命，又可以節省投資費用。

3 應用實例

某電廠200MW機組于2004年建設，并在爐后配設循環半干法脫硫除塵設備，由于當時環保要求不高，粉塵排放濃度最高限值為100mg/m3，經綜合考慮，采用2臺雙室四電場的電除塵器作為脫硫后除塵器，這不僅能確保粉塵的達標排放，而且能減小系統的運行阻力。由于燃用煤種的變化，現煙氣中粉塵屬于高比電阻粉塵，使除塵效率顯著下降，粉塵排放濃度超過100mg/m3，不符合國家的排放標準，二級電除塵器必須實施改造。為節省改造周期和降低改造費用，方案中保留了一、二電場，利用原有的電除塵器的外殼，在頂部進行適當的改造，在拆除三、四電場內的極線、極板、振打裝置、高壓硅整流裝置和出口封頭后，安裝布袋除塵器單元，頂部增加部分殼體，合并成電袋除塵器的復合結構，濾袋采用PPS+PTFE浸漬處理，設置必要的扶梯平臺，對原有設備的鋼結構進行適當的補強。

該電廠200MW機組的循環半干法脫硫電改電袋在經過1個月的改造工期后，一直運行良好，脫硫投運時電袋前后差壓能長期穩定在1300Pa左右，較常規循環半干法脫硫后袋式除塵器低300Pa左右，噴吹周期長達4h左右，壓縮空氣耗量為常規半干法脫硫后袋式除塵器的1/3左右。經當地環保部門測試，粉塵排放實測為30mg/m3左右。除塵器改造前后的主要技術參數見表1。

表1 電袋除塵器主要設計參數

4 結語

(1)電袋除塵器結合了電除塵器及布袋除塵器的技術優點，對鍋爐燃料及工況變化的適應性強，特別是對細微粉塵的脫除效果好。

(2)電除塵器改造為電袋除塵器改造工期短，見效快。如采用電場擴容方案，則工期長，費用高。

(3)對于現役機組循環半干法脫硫配套電除塵器改造，電袋除塵方式是最經濟、效果最佳的，具有很大的經濟和環保優勢，應用前景十分廣闊。

［1］GB 13223－2011，火電廠大氣污染物排放標準［S］.

［2］張秀琨，鄭 剛.電袋復合除塵器研究與應用［J］.能源技術與管理，2007，(3):74 －75.

［3］戴日俊，李 偉.電—袋復合除塵器捕集微細粒子的理論淺析［J］.電力科技與環保，2011，27(2):22－24.