布袋除塵器在電廠鍋爐中的應用

周世嘉 曾健琴 王豐豐

（1撫順市環境科學研究院 遼寧撫順 113006 2中國石油天然氣第八建設有限公司 遼寧撫順 113006）

布袋除塵器在電廠鍋爐中的應用

周世嘉1曾健琴2王豐豐1

（1撫順市環境科學研究院 遼寧撫順 113006 2中國石油天然氣第八建設有限公司 遼寧撫順 113006）

文章簡要介紹了某電廠CFB鍋爐采用的脈沖袋式除塵器的工作原理和技術工藝，闡述了該除塵工藝的技術特點。經實踐，袋式除塵器具有除塵效率高、運行穩定、抗沖擊負荷大、能滿足電廠嚴格的排放標準等一系列優點，是電廠鍋爐除塵工藝中高效除塵的一種重要手段。

煤矸石電廠；袋式除塵器；技術特點

1 引言

電力工業是國民經濟的重要基礎工業，也是國民經濟發展戰略中的支柱產業、先行產業、重點產業[1]。我國礦產資源中煤炭的性質、分布特點和儲量決定了我國能源結構以火電為主，因此，燃煤鍋爐在電廠的應用很普遍，而2003年《火電廠大氣污染物排放標準》重新修訂，對電廠煙塵排放提出更高要求[2]。因而，加強污染物排放的控制，已成為我國當今和未來相當長時期內要解決的重要問題之一[3]。

2 電廠鍋爐簡介

電廠鍋爐是發電廠重要的能量轉換設備，它是由鍋爐本體和輔助設備兩部分組成，其作用是將燃料的化學能轉變為熱能，并利用燃料產生的熱能來加熱鍋內的水，使之成為符合相應參數、供汽輪機使用的過熱蒸汽（具有滿足相應要求的汽溫和汽壓）[4]。電廠鍋爐主要有兩類：循環流化床鍋爐和煤粉爐，這兩類鍋爐是目前電廠所用的主要類型。流化床爐和煤粉爐的最大區別在于燃料燃燒方式，流化床鍋爐是把固態的燃料流體化，使它具有液體的流動性質促成燃燒，而煤粉爐則只是把煤磨細成煤粉，然后用空氣吹入爐膛燃燒。

電廠鍋爐工作過程：首先，鍋爐通過燃料的燃燒將燃料中的化學能釋放，并通過受熱面將熱量傳遞給水，使水加熱、蒸發、過熱，轉變為蒸汽；其次，汽輪機通過做功，將蒸汽的熱能轉變為高速旋轉的機械能；最后，由汽輪機帶動發電機將機械能轉變為向外界輸送的電能。

工藝流程，簡述如下：

（1）原煤破碎→原煤干燥→煤粉磨制→輸送煤粉→進爐燃燒；

（2）加熱空氣→燃料燃燒配風；

（3）鍋筒中的鍋水由省煤器受熱面加熱升溫→由蒸發受熱面(水冷壁）吸熱將鍋水直接轉變為蒸汽或轉變為汽水混合物→由過熱器受熱面將蒸汽進一步加熱達到過熱狀態→過熱蒸汽引入汽輪機做功；

（4）鍋爐排渣、除塵器清灰、除灰、煙氣排放。

3 方案設計

3.1 工程概況

某工程新建兩臺350MW亞臨界參數CFB鍋爐，燃用洗中煤和煤矸石，通過對混合前后煤質成分及燃料的熱值分析，燃煤有以下特點：

（1）燃煤灰分含量較大，校核煤種約為53%，為典型的高灰分煤種。

（2）校核煤種含硫量約為0.28%，為低硫型煤。

由于燃煤灰分含量較大，加上爐內用于脫硫的粉末狀石灰石后，經核算除塵器入口粉塵濃度高達50.88g/Nm3，本工程煙氣中粉塵允許的排放濃度為50mg/Nm3，為此，除塵效率應達到99.902%，由于入口粉塵濃度較高，且煤種灰比電阻值較高，經分析采用電除塵器具有一定困難和不穩定性，因此本工程選用干式布袋除塵器。

3.2 設計依據[5～8]

（1）燃煤電廠鍋爐煙氣袋式除塵工程技術規范（DL/T1121-2009）

（2）鍋爐大氣污染物排放標準（GB 13271-2001）

（3）袋式除塵器安裝技術要求與驗收規范（JB/T 8471-2010）

（4）袋式除塵器用濾料及濾袋技術條件(GB 12625-90)

3.3 設計原則

本設計遵循如下原則進行工藝路線的選擇及工藝參數的確定[9]：

（1）投資少、能耗和運行成本低，操作管理簡單，并確保處理后的尾氣可以達標排放，具有顯著的“高效、密封、強度、剛度”等技術特性；

（2）根據煙氣的特性確定設備的結構形式以及輸排灰等主要措施，應選擇耐腐蝕的設備及材料，以延長設施的使用壽命；

（3）廢氣處理系統的設計考慮事故的排放、安全報警、設備備用等保護措施；

（4）設備的結構、主要部件必須考慮到制造、運輸和現場施工的可能性，工程設計及設備安裝的驗收及資料應滿足國家相關專業驗收技術規范和標準。

3.4 方案設計說明

通過對各類除塵器原理、運行費用、煙氣及粉塵的性質等各方面綜合考慮，選用氣箱脈沖噴吹袋式除塵器進行設計計算，收塵器室數為7個，過濾面積為2720m2，型號為LCM2720。

3.4.1 除塵原理

含塵煙氣進入布袋除塵器，經氣流分布板均流、降速，顆粒較大的灰塵在重力的作用下直接落入灰斗，其余含塵煙氣經過濾袋后，塵粒被阻隔在一側，凈化后的煙氣由另一側排放到大氣中[10]。

影響布袋除塵器除塵效率的關鍵是濾料性能和清灰方式[11]。濾布材料是布袋除塵器的核心部件，其性能優良與否決定了布袋除塵器應用是否成功，除了需要特定的致密度和透氣性外，還應具有良好的耐腐蝕性、耐熱性及較高的機械強度[12]。清灰方式有振動式、聲波式、氣環反吹式、脈沖式等，其中脈沖式是目前應用最廣的清灰方式。

本項目，為了確保除塵器除塵效果穩定，我們設置了定時定阻兩種脈沖式清灰系統，該系統的運行由可編程邏輯控制器（PLC）來完成。整個過程如下：PLC按一定的寬度和時間間隔發送脈沖信號，控制脈沖閥進行相應操作，氣體呈脈沖狀態由脈沖閥噴向凈氣室進入濾袋，氣體在濾袋內瞬間膨脹，由其內部排向外部，將積附在濾袋外表面的粉塵清除。在清灰過程中，每噴吹一次的脈沖時間一般為0.1～0.2秒，調整脈沖間隔和脈沖時間，可使除塵器阻力保持在限定范圍內。脈沖時間長，脈沖間隔短，則除塵器阻力下降，反之則上升。

旁路保護就是在布袋除塵器的進出口煙道上設旁路閥門。當煙溫超過除塵濾袋所能承受的溫度范圍時，或除塵布袋壓差大于設定值而又降不下來時，旁路閥門自動打開，布袋除塵器的進出口閥門關閉，煙氣直接經過引風機排到煙囪。旁路閥有內置式和外置式兩種。內置式旁路閥是在經過布袋除塵器本體的進出口煙道上設置的，結構緊湊。本除塵器設有旁路閥，且采用溫度自動控制，泄漏率為零，具有開關靈活、控制可靠，具有防止積灰影響閥門關閉不嚴或打不開的技術措施。

3.4.2 除塵器規格型號及技術參數

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3.4.3 除塵器結構及特點概述

脈沖反吹布袋除塵器由濾袋組件、導流裝置、脈沖噴吹系統、除灰系統、控制系統、離線保護系統、箱體等組成。整個設備由以下部分構成：

（1）除塵器主體：箱體、骨架、濾袋、氣缸及閥門、含凈氣室、灰斗等；

（2）噴吹清灰系統：壓力傳感器、脈沖閥及其他管路。

（3）電控系統：可編程序控制柜（PLC）。

（4）防雨：頂部為坡度設計，清灰系統安有防護罩，頂蓋內設密封膠條。

本除塵器結構采用國際先進結構型式之一。較國內傳統的上進氣式、管道外露式結構[13,14]，具有以下顯著特點：

（1）除塵效率高并且穩定。在一定范圍內，除塵器出口煙塵濃度不隨入口煙氣量和煙氣濃度變化，能夠使煙塵排放濃度長時間保持在較低水平，滿足新標準要求。

（2）采用上進氣方式，粗顆粒粉塵可以直接沉降于設備預收塵室的灰斗中，可起到預收塵作用，只有細小粉塵接觸濾袋，這樣避免了大顆粒粉塵對濾袋的沖擊和損壞。此外，進氣管道內設均流板，可使煙氣均勻進入各氣室，防止個別單元因進氣量大而使濾袋加速磨損。

（3）結構比較簡單，操作及維護方便，可實現在線控制；設備占地面積小。濾袋可從除塵器頂部取出，濾袋的安裝、更換非常輕松、方便，極大的減少了工人的勞動強度及日常維護量。

4 結語

脈沖布袋式除塵器具有效率高、本體耗電量低、適應煤種廣、電氣系統簡單、檢修維護費用合理等優點。該除塵器研制成功后在某電廠使用了1年，使用情況表明該除塵器運行平穩可靠，含塵氣體排放濃度達到了國家排放標準。隨著制造水平的提高，布袋除塵器在火力發電廠中將有更廣闊的應用前景。

[1]董淑鈴.大型袋式除塵器在燃煤火力發電廠鍋爐尾氣治理中的應用[J].黑龍江科技信息,2011,22:49.

[2]施俠,陶雷行,王峰等.布袋除塵器及在燃煤機組除塵器改造中的應用[J].上海電力,2006,6:608-610.

[3]李林方.火電廠煙氣脫硫技術的模糊綜合評判[D].重慶大學碩士學位論文,2006.

[4]郝永沛.現代電廠鍋爐原理及設備問題研究[J].科技致富向導,2011,11:30.

[5]DL/T 1121-2009燃煤電廠鍋爐煙氣袋式除塵工程技術規范.

[6]GB 13271-2001鍋爐大氣污染物排放標準.

[7]JB/T 8471-2010袋式除塵器安裝技術要求與驗收規范.

[8]GB 12625-90袋式除塵器用濾料及濾袋技術條件.

[9]王可琛,郭曉玲.CFB鍋爐節能降耗改造及其應用效果[J].應用能源技術,2012,7:31-35.

[10]余成印,陳莉.布袋除塵器在大型電廠中的應用與選型[J].內蒙古電力技術,2011,29(4):7-9.

[11]趙欣華,梁冬.布袋除塵器技術在火電廠鍋爐煙氣除塵的應用[J].黑龍江電力,2005,4,27(2):154-157.

[12]袁春筍.布袋除塵器在75 t/h燃煤鍋爐上的應用[J].上海電力,2006,6:611-612.

[13]王海濤,高華東,張殿印.高爐煤氣干法除塵技術的發展[J].中國環保產業,2011,8:16-20.

[14]王增貴.鍋爐排煙量超標的分析與措施[J].設備管理與維修,2001,2:36-38.

周世嘉（1984-），男，遼寧省撫順市人，助理工程師，碩士。主要從事環境科研、環境影響評價工作。