電袋除塵器在300 MW循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用研究

劉寶華，王福才，隋 永

(遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限公司，遼寧 調(diào)兵山 112700)

2009年12月19日，遼寧調(diào)兵山電廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組順利通過(guò)168 h試運(yùn)行，電袋除塵器前后煙氣阻力為500～600 Pa，排放濃度僅為8 mg/Nm3，遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo) (50mg/Nm3)規(guī)定。調(diào)兵山電廠(chǎng)2×300 MW機(jī)組新建工程是國(guó)產(chǎn)電袋復(fù)合式除塵器首次在大容量循環(huán)流化床鍋爐配置應(yīng)用，現(xiàn)就調(diào)兵山電廠(chǎng)電袋復(fù)合式除塵器選型、技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)、工作原理以及在投產(chǎn)調(diào)試等方面進(jìn)行分析，以期復(fù)合式除塵器能夠滿(mǎn)足越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保要求，更好地在大型循環(huán)流化床鍋爐上推廣應(yīng)用。

1 循環(huán)流化床鍋爐除塵器設(shè)計(jì)選型

能源與環(huán)境是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的兩大主題，中國(guó)是目前世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的國(guó)家之一，其能源結(jié)構(gòu)以煤為主，其中低質(zhì)、高硫和低揮發(fā)分煤種占有很大比例，循環(huán)流化床燃燒是近年來(lái)在國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的新一代燃用劣質(zhì)煤高效低污染清潔燃燒技術(shù)。現(xiàn)在中國(guó)已是世界上循環(huán)流化床鍋爐臺(tái)數(shù)最多、容量最大和發(fā)展速度最快的國(guó)家，正向大型化方向迅速發(fā)展。全球面臨氣候變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)重，大容量電站循環(huán)流化床鍋爐的煙氣排放也受到了嚴(yán)格控制:《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223—2011)對(duì)火電廠(chǎng)鍋爐最高允許煙塵排放濃度必須執(zhí)行30 mg/Nm3的限值，使得傳統(tǒng)配套的單一靜電或布袋除塵器已不能適應(yīng)循環(huán)流化床鍋爐要求。遼寧調(diào)兵山電廠(chǎng)新建工程是一項(xiàng)利用城市中水、汽輪機(jī)排汽直接空氣冷卻、高效循環(huán)流化床環(huán)保技術(shù)的綠色工程，其鍋爐煙氣除塵器可分為靜電、袋式和電袋復(fù)合式除塵器。

1.1 靜電除塵器

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)燃煤鍋爐配套的除塵設(shè)備以靜電除塵器為主，占總?cè)萘康?5%以上。電除塵器最大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備阻力小、處理煙氣量大、使用溫度范圍廣和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低;缺點(diǎn)是其除塵效率受鍋爐工況、負(fù)荷變化和燃用煤質(zhì)影響嚴(yán)重。特別對(duì)于燃用低硫、高灰分劣質(zhì)煤的循環(huán)流化床鍋爐，靜電除塵器的除塵效率會(huì)明顯下降。

1.2 袋式除塵器

布袋除塵器是一種高效、穩(wěn)定的物理除塵器，優(yōu)點(diǎn)是排出顆粒物濃度低，一般低于50 mg/m3，甚至可達(dá)10 mg/m3;排放濃度不受煤質(zhì)、鍋爐負(fù)荷、煙氣量、比電阻濃度和粒度等因素影響。缺點(diǎn)是由于煙氣成分 (含氧量、SOx、NOx、水分等)復(fù)雜，對(duì)煙氣露點(diǎn)、溫度有較高要求;在鍋爐異常工況 (如點(diǎn)火啟動(dòng)和停爐)時(shí)，投油煙氣中的油類(lèi)雜質(zhì)較多的時(shí)候，直接影響布袋濾料的壽命;壓力損失大，若清灰系統(tǒng)失靈，系統(tǒng)阻力會(huì)急劇升高，影響鍋爐運(yùn)行。

1.3 電袋復(fù)合式除塵器

復(fù)合式除塵器是在布袋除塵器之前串接一級(jí)電場(chǎng)靜電除塵器，優(yōu)點(diǎn)有如下幾方面。

a． 布袋除塵入口粉塵濃度大幅降低。由于前級(jí)靜電電場(chǎng)能預(yù)收煙氣中70%～80%以上的粉塵，濾袋的入口粉塵濃度大幅降低，布袋若維持一定的清灰頻率不變，可降低煙氣流動(dòng)阻力，減小引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷。如運(yùn)行阻力比純布袋除塵器低500 Pa，每10 000 m3/h煙氣量引風(fēng)機(jī)功率可減小1.74 kW。

b． 適于高比阻粉塵收集，具有高效穩(wěn)定的除塵效率。電袋除塵器的效率不受高比阻細(xì)微粉塵影響，不受煤種、煙灰特性影響，排放濃度在30 mg/Nm3以下，且能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

c． 清灰周期長(zhǎng)、氣源能耗低。由于濾袋收集的粉塵量少，阻力上升緩慢，其清灰周期是純布袋除塵器的2倍以上，壓縮空氣消耗量不到純布袋除塵器的1/3。

d． 延長(zhǎng)濾袋使用壽命。運(yùn)行阻力小、濾袋的負(fù)荷差壓小，清灰周期長(zhǎng)、次數(shù)少，延長(zhǎng)了濾袋使用壽命。在相同運(yùn)行條件下電袋的使用壽命比純布袋除塵器延長(zhǎng)1年。

e． 一次性投資少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。隨著布袋除塵器的核心部件——濾袋等配件生產(chǎn)技術(shù)的日益提高，布袋除塵器推廣應(yīng)用的時(shí)機(jī)日漸成熟。為達(dá)到排放要求，減少投資，結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐灰塵特點(diǎn)及電、布袋除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)、環(huán)保指標(biāo)等多方面因素，調(diào)兵山電廠(chǎng)2×300 MW工程除塵設(shè)備采用龍凈環(huán)保公司2FE243/2－1L型電袋復(fù)合式除塵器。

2 電袋復(fù)合式除塵器技術(shù)規(guī)范

2.1 設(shè)備概況

a． 鍋爐類(lèi)型:上海鍋爐廠(chǎng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的300 MW循環(huán)流化床鍋爐;

b． 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量:1 065 t/h;

c． 最大耗煤量:239.4 t/h;

d． 煙氣排放指標(biāo):≤30 mg/Nm3;

e． 燃料成分:鐵法礦煤矸石、煤泥和末煤的混煤，收到基含硫量為0.31%，收到基灰分為49.82%，收到基低位發(fā)熱量為10.54 MJ/kg;

f． 鍋爐主要性能指標(biāo)如表1所示。

表1 鍋爐主要性能指標(biāo)

2.2 技術(shù)參數(shù)

電袋復(fù)合式除塵器型號(hào)為2FE243/2－1L，處理煙氣量為1 847 332 m3/h，除塵效率為99.90%，排放濃度設(shè)計(jì)值為≤30 mg/Nm3，保證值≤50 mg/Nm3，濾料的材質(zhì)為PPS+PTFE，規(guī)格為168 mm×8 100 mm，過(guò)濾面積為31 841 m2，設(shè)計(jì)壽命為30 000 h，除塵器本體阻力＜1 200 Pa，整體漏風(fēng)率＜2.5%，除塵器單元為24室，氣布比為0.97 m/min。

2.3 組成

a． 本體 (由前級(jí)電除塵區(qū)和后級(jí)布袋除塵區(qū)組成);

b． 保護(hù)裝置;

c． 采用微機(jī)數(shù)字控制技術(shù)的GGAj02系列高壓靜電除塵用整流設(shè)備;

d． 采用陰陽(yáng)極振打、脈沖清灰、檢測(cè)及保護(hù)控制等低壓控制系統(tǒng)。

3 電袋復(fù)合式除塵器的調(diào)試應(yīng)用

3.1 調(diào)試項(xiàng)目

電氣設(shè)備元件的檢查與試驗(yàn)，調(diào)試前的系統(tǒng)檢查與傳動(dòng)試驗(yàn)，高壓控制回路調(diào)試與空載試驗(yàn)，除塵器本體、電場(chǎng)、清灰系統(tǒng)、提升閥系統(tǒng)、旁路煙道調(diào)試。

3.2 調(diào)試過(guò)程

a． 氣路管道清掃，螢光粉檢漏。濾袋安裝完成后，打開(kāi)提升閥，關(guān)閉旁路閥，啟動(dòng)調(diào)整引風(fēng)機(jī)出力，穩(wěn)定運(yùn)行2 h，在清灰系統(tǒng)停止運(yùn)行的條件下，將螢光粉投入除塵器進(jìn)口煙道的開(kāi)口處 (一般從壓力測(cè)試孔倒入);繼續(xù)運(yùn)行20 min后停止運(yùn)行引風(fēng)機(jī)，帶著螢光燈 (紫外線(xiàn)燈)進(jìn)入各凈氣室檢查，確保袋區(qū)凈氣室內(nèi)氣密性合格。

b． 預(yù)涂灰。鍋爐啟停或故障投油時(shí)，防止除塵器濾袋表面發(fā)生粘結(jié)、糊袋現(xiàn)象，必須進(jìn)行布袋預(yù)涂灰程序。預(yù)涂灰操作方法:確保提升閥處于開(kāi)啟狀態(tài)，旁路閥處于關(guān)閉狀態(tài)→灰罐車(chē)到位、接管→開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)→打開(kāi)預(yù)涂灰管道碟閥→灰車(chē)送灰→濾袋壓差為200～300 Pa(涂灰時(shí)間約3 h)→停止涂灰、關(guān)閉預(yù)涂灰管道碟閥。

c． 確保空載投運(yùn)前對(duì)除塵器內(nèi)部進(jìn)行全面檢查，不得有雜物;絕緣件表面清潔無(wú)損壞;接地裝置及其它安全設(shè)施安全可靠等。

d． 在本體安裝完成后，須對(duì)除塵器進(jìn)行整體漏風(fēng)率檢測(cè)，以檢測(cè)除塵器設(shè)備整體密封性。氣密性試驗(yàn)常用負(fù)壓法，漏風(fēng)率一般應(yīng)≤3%。

e． 氣流分布試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)需引風(fēng)機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行8 h，采用EM－8型數(shù)字熱風(fēng)速儀，試驗(yàn)測(cè)試斷面選在除塵器第一電場(chǎng)入口處，共4個(gè)測(cè)試斷面，每個(gè)斷面上有180個(gè)測(cè)點(diǎn)。氣流分布測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

f． 保溫箱加熱器的調(diào)試。投入灰斗內(nèi)電加熱器，檢查灰斗的溫度控制范圍能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。調(diào)節(jié)恒溫控制器，使灰斗的溫度保持在露點(diǎn)溫度以上20～30℃。

g． 脈沖噴吹調(diào)試。開(kāi)啟PLC控制器，就地控制端子箱上的試驗(yàn)按鈕，對(duì)脈沖閥逐個(gè)通電試驗(yàn)，然后進(jìn)行自動(dòng)清灰調(diào)試，確保清灰程序正常進(jìn)行。

表2 氣流分布測(cè)試數(shù)據(jù)表

h． 旁路閥、提升閥的離線(xiàn)、在線(xiàn)調(diào)試。開(kāi)啟PLC控制器并接通壓縮空氣，通過(guò)就地控制端子箱上的試驗(yàn)按鈕，對(duì)提升閥逐個(gè)通電試驗(yàn)，檢查漏氣和動(dòng)作不正常、不到位的情況。

i． 振打傳動(dòng)裝置試運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不得小于8 h。要求轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、無(wú)卡澀，在冷態(tài)下，振打錘與承擊砧的打擊接觸部位應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

j． 電氣設(shè)備元件的檢查與試驗(yàn)。檢查高壓網(wǎng)絡(luò)主絕緣部件經(jīng)耐壓試驗(yàn)合格;高壓隔離開(kāi)關(guān)操作靈便，準(zhǔn)確到位;高壓硅整流變壓器調(diào)試前先測(cè)量高、低壓繞組之間及對(duì)地的絕緣電阻值，應(yīng)≥2 000 MΩ。

k． 電場(chǎng)負(fù)載調(diào)試。空載調(diào)試合格后，可進(jìn)行冷態(tài)、無(wú)煙電場(chǎng)負(fù)載試驗(yàn)。冷空電場(chǎng)調(diào)試順序?yàn)?先投入加熱、振打、疏灰、卸灰、溫度檢測(cè)等低壓控制設(shè)備，待各設(shè)備運(yùn)行正常后，投入高壓硅整流設(shè)備，進(jìn)行升壓調(diào)試，一般從末級(jí)電場(chǎng)開(kāi)始往前進(jìn)行。

4 運(yùn)行效果

4.1 性能試驗(yàn)效果

2009年12月，2FE243/2－1L型電袋復(fù)合式除塵器開(kāi)始試運(yùn)行及調(diào)試，大唐遼寧調(diào)兵山電廠(chǎng)2×300 MW工程1號(hào)機(jī)組通過(guò)168 h試運(yùn)行，鍋爐煙塵出口濃度可達(dá)10.1 mg/Nm3。在此期間，電袋復(fù)合式除塵器經(jīng)受了鍋爐多次點(diǎn)火且長(zhǎng)時(shí)間燃油過(guò)程的反復(fù)考驗(yàn)，濾袋未發(fā)現(xiàn)任何明顯的粘污現(xiàn)象。機(jī)組投入運(yùn)行后3個(gè)月進(jìn)行了2FE243/2－1L型電袋復(fù)合式除塵器性能試驗(yàn)。該除塵器正式投入運(yùn)行后，運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定。性能測(cè)量數(shù)據(jù)說(shuō)明，在機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷，定時(shí)脈沖清灰周期為120 min，脈沖間隔為100 s工況下，運(yùn)行壓力降＜600 Pa，煙塵排放濃度＜28 mg/Nm3，阻力在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，除塵效率較高。

4.2 在循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題

a． 根據(jù)煙氣工況特點(diǎn) (如鍋爐排煙溫度、濃度)選用長(zhǎng)壽命濾料的技術(shù)問(wèn)題;

b． 根據(jù)鍋爐點(diǎn)火燃油工況，采用預(yù)涂灰方式解決濾袋防粘油問(wèn)題;

c． 根據(jù)鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)，保證前級(jí)電場(chǎng)高效投運(yùn)，解決了電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和高壓電氣的控制問(wèn)題;

d． 煙氣均流裝置解決了電場(chǎng)與布袋之間的氣路聯(lián)接和氣流分布問(wèn)題;

e． 多功能IPC控制系統(tǒng)的定時(shí)或定壓脈沖清灰系統(tǒng)解決了燃燒煤種變化引起煙氣工況變化的濾袋阻力控制問(wèn)題;

f． 煙氣旁路系統(tǒng)解決了鍋爐出現(xiàn)各種異常故障時(shí)的濾袋保護(hù)問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

為了提高循環(huán)效率，循環(huán)流化床正向著大容量、高參數(shù)和高增壓的方向發(fā)展，對(duì)大氣質(zhì)量控制要求越來(lái)越嚴(yán)格，同時(shí)對(duì)除塵設(shè)備的性能及可靠性提出了更高的要求。電除塵器和布袋除塵器是工業(yè)煙氣凈化設(shè)備中最重要的2種傳統(tǒng)除塵設(shè)備，在配套大容量循環(huán)流化床鍋爐上分別存在著優(yōu)點(diǎn)及不足，電袋復(fù)合式除塵器充分發(fā)揮了電除塵和布袋除塵的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)抑制各自的缺點(diǎn)，使其成為當(dāng)前大容量循環(huán)流化床鍋爐的高效、新型除塵器。大唐調(diào)兵山電廠(chǎng)2FE243/2－1L型電袋復(fù)合式除塵器首次應(yīng)用于300 MW大容量電站循環(huán)流化床鍋爐除塵工程，證明了電袋復(fù)合式除塵器在處理大容量循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的高比電阻 (＞1 012Ω/cm)、低硫煤和脫硫后的煙氣粉塵上具有明顯優(yōu)勢(shì)。國(guó)產(chǎn)大型電、布袋復(fù)合式除塵器對(duì)目前我國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，擺脫長(zhǎng)期依賴(lài)國(guó)外技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源發(fā)展與環(huán)境保護(hù)，具有重要意義。

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