重力慣性袋式復合除塵技術

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重力慣性袋式復合除塵技術

顧建清

（江蘇新中環保股份有限公司，江蘇 張家港 215600）

摘 要:介紹了重力慣性袋式復合除塵器的機理，以及復合式除塵器在電力行業大型燃煤機組煙氣治理應用中的突破。新除塵方式綜合了重力慣性除塵和布袋除塵的收塵優點，通過前級重力慣性捕集大量顆粒粉塵，再通過后級布袋除塵捕集細微粉塵，實現了重力慣性除塵和布袋除塵有機結合的構思，是一項復合除塵創新技術。

關鍵詞:重力慣性除塵；布袋除塵；復合除塵技術；經濟高效

1　前言

目前，我國的電力結構以燃煤發電為主，大量燃煤煙塵排放造成了嚴重的環境污染，特別是其中的可吸入粉塵，對人類健康造成了長期持續的危害。國內現有的燃煤電廠中，鍋爐配套的除塵設備以靜電除塵器為主，截至2013年底仍占總容量的80%左右。隨著國家發布的《大氣污染防治行動計劃》及新的《火電廠大氣污染物排放標準》（其中規定：自2014年7月1日起現有火力發電鍋爐煙塵排放濃度≤30mg/Nm3，重點地區≤20mg/Nm3）的出臺實施。原靜電除塵設備已不能達到新排放標準的要求，因此提高除塵技術，減少煙塵排放，大量靜電除塵器改造勢在必然。

本文介紹的重力慣性袋式復合除塵器以其簡潔獨特的構造，充分發揮了重力慣性除塵和布袋除塵的優點，同時有效克服了電袋復合除塵的氣流均布問題。該復合除塵方式大大提高了整機的綜合除塵性能，是繼電袋復合除塵技術之后，又一項成功開發應用、更經濟的高效復合除塵技術，是當前工業煙氣治理的先進技術之一。

2　電除塵器存在的問題

電除塵器的原理是利用高壓電場使浮游在氣體中的粉塵顆粒荷電，并在電場的驅動下做定向運動，從而從氣體中分離出來。其特點為：

（1）電除塵器本體壓力損失小，一般小于200Pa，最大350 Pa；

（2）單機處理煙氣量大；

（3）耐高溫，可在400℃以下運行（特殊設計）；

（4）主要部件使用壽命長，維護簡便。

電除塵器的主要缺點為：

（1）除塵性能受粉塵物理和化學特性影響很大，對于高比阻粉塵、細微粉塵及高黏性粉塵等應用效果不理想；

（2）常規電除塵捕集細微粒子能力較低，對于小于10微米（PM10）的塵粒，其捕集率為60%左右，而對于PM2.5的微塵，其捕集率更低。

3　電袋復合除塵器存在的問題

電袋復合除塵器通過近幾年的推廣應用是目前比較成熟的除塵復合技術之一，但也存在不足：

（1）氣流分布較難滿足要求。靜電除塵器和袋式除塵器不是簡單的結合，氣流均布影響電除塵效率，也會影響濾袋的使用壽命，大型電除塵的最佳方式是煙氣流動平進平出，而袋式除塵器的最佳方式是下進風。所以電袋除塵器的氣流分布問題尚待深入分析研究；

（2）運行檢修維護費用高，濾袋平均在3年左右需全部更換；

（3）對鍋爐運行煙氣的濕度及含氧量要求高：煙氣中的含水含油量大時易糊袋。煙氣中過高的氧含量隨著濃度增高、溫度上升、作用時間的延長，會使濾料的強度降低較快，進而會減少其使用壽命；

（4）濾袋破損日常維護更換困難，在線檢修、更換濾袋的環境惡劣，對檢修人員的人身安全保障困難；

（5）荷電粉塵對布袋除塵的影響問題，也值得研究。

4　重力慣性袋式復合除塵器的技術路線

4.1 技術路線

國內企業早在2010年就提出了將重力慣性塵與布袋除塵的優點結合為重力慣性袋式復合除塵器的構思：充分利用重力慣性除塵器適合處理大煙氣量，最大限度發揮其特長，在新型除塵器中一級布置為重力慣性除塵，在大量粉塵被一級重力慣性除塵器捕集后，二級采用攔截式的高效布袋除塵器，此時濾袋的粉塵負荷已大大降低，阻力減少、清灰周期延長，布袋除塵器的缺點被彌補，而布袋除塵的高效率、對粉塵特性要求低等一系列優點得到了發揮。

槽型擋板在對煙氣起到慣性除塵作用外，還對煙氣進行了再次分配，約20%的少量煙氣水平進入袋除塵室，側向與濾袋接觸；約80%的大量煙氣被折轉向下引導至二級低壓脈沖布袋除塵室的底部，使煙氣從濾袋底部空間向上抬升，透過濾袋完成粉塵捕集后進入到高凈氣室，再通過出口管排出。實現布袋除塵最理想的除塵方式，達到最佳的除塵效果。

新型除塵器的布置方式、占地位置應與常規除塵方式相當，設備的性能價格比應當得到提高。

新型除塵器的除塵效率等性能指標有明顯的優勢，并保證做到了長期穩定、高效運行、檢修維護工作量小、運行費用低。

4.2 除塵機理

由于重力慣性除塵收集粉塵總量的40%～70%，大大降低了煙氣中粉塵的負荷，煙氣中大量的顆粒粉塵得以去除，減少煙氣中的顆粒粉塵對布袋的直接沖刷，有效避免了對布袋的損害，延長了布袋的使用壽命。濾袋的負荷減輕加上槽型擋板對煙氣的分配導流，大大提高了濾袋除塵效率。

4.3 應用實踐

2010年國內推出了第一臺重力慣性袋式復合式除塵器，并在鄭州裕300MW機組電站鍋爐除塵改造工程中成功投入工業運行。2012年，這種新型除塵器應用于沙洲電力630MW機組電站鍋爐除塵改造工程，突破了電力行業600MW以上機組的實例，使這一技術的應用實踐領域不斷拓寬。

5　在電力行業600MW以上機組電站鍋爐除塵改造工程的應用

5.1 在電力行業應用技術上應解決的主要問題

（1）有效減輕濾袋負荷，提高布袋運行效率，進一步降低出口排放；

（2）減少大顆粒粉塵對布袋的直接沖刷，降低布袋破損，有效延長布袋的使用壽命；

（3）處理好氣流分布問題，確保布袋最佳的運行功效，提高除塵效率；

（4）解決不停機檢修的問題；

（5）克服電袋復合電暈放電必定會產生臭氧對PPS布袋的腐蝕問題，因此要解決鍋爐出現各種異常故障時的濾袋保護問題；

（6）濾袋破損日常維護更換方便，改善在線檢修、更換濾袋的環境，保障檢修人員的安全。

5.2 示范項目的應用實例

張家港沙洲電力有限公司處于長三角地區，環保要求高，社會關注度高。為達到排放要求，有效改善周邊的空氣環境，有效削減煙塵排放，特別是提高對細微粉塵PM2.5的去除能力，同時減少改造時間，減少投資，業主張家港沙洲電力有限公司經過多方論證后，決定采用重力慣性袋式復合除塵器。

該企業630MW機組電除塵改造工程的工程參數為：1）鍋爐類型為SG1913/25.40型超臨界參數、變壓運行、螺旋管圈直流爐；2）鍋爐最大連續蒸發量1913t/h；3）處理煙氣量214萬Nm3/h；4）入口粉塵濃度30g/Nm3；5）原有除塵器為雙室四電場電除塵器；6）除塵器改造目標出口粉塵濃度≤20mg/Nm3。

改造方案：

（1）將原電除塵器內部的陰極線、陽極板及振打裝置等設備全部拆除，第一電場前端空間改造為重力沉降+擋板慣性除塵室，使一級除塵達到40%～70%的效率，第一電場后端部分及其余三個電場改造成布袋除塵的方式，保留原有進口喇叭、灰斗、殼體，僅對其進行修復并對出風口喇叭進行改造；選用先進、節能、環保的控制系統，具備進出口煙氣溫度、濕度、煙氣含氧量、噴吹壓力、濾袋差壓檢測及除塵器運行阻力等運行工況監控功能。

（2）為異常情況保護濾袋，在進口煙道內設置噴霧降溫方法及設置預涂灰裝置。

除塵器主要技術性能參數為：1）最大處理煙氣量336萬m3/h；2）保證除塵器出口煙塵濃度≤20mg/Nm3；3）除塵器本體總阻力≤1200Pa；4）除塵器本體漏風率＜1.5%。

該臺復合式除塵器于2013年3月在機組正式投入運行，2013年3月張家港沙洲電力有限公司委托西安熱工研究院有限公司對除塵器進行性能測試，實測600MW負荷時出口粉塵排放濃度為17.3mg/Nm3，本體漏風率為1.4%，系統阻力為929Pa。運行一年后，南京電力設備質量性能檢驗中心對除塵器熱態性能進行了測試，結果為：除塵器出口質量濃度＜15mg/Nm3，本體漏風率為＜1.5%，系統阻力＜1000Pa。復合式除塵器的運行參數穩定，阻力在設計值范圍內，除塵效率令人滿意。整個除塵系統的電耗也比常規布袋除塵器明顯減少，其綜合性能表明，這種新型除塵設備具有非常獨到的特點和應用價值，尤其對于改造提效優勢明顯。

6　重力慣性袋式復合除塵器的應用前景

重力慣性袋式復合高效除塵器作為提高除塵效率和有效控制細微粒子粉塵的新一代節能環保產品，顯示出了強大的生命力。隨著環保要求的提高以及強化細微粒子控制的要求，新上項目的煙氣治理及相當一部分正在運行的電除塵器都需要提高除塵效率、減少排放。采用重力慣性袋式復合除塵技術，比單純改造成袋式除塵器或電袋復合除塵設備具有更好的技術可靠性及經濟性。尤其對高比電阻粉塵、低硫煤粉塵及脫硫后的煙氣粉塵的控制，采用重力慣性袋式復合除塵技術進行技術改造更具技術優勢和經濟優勢。

7　結語

重力慣性袋式復合除塵器是一種新型高效率、可靠的除塵器，該產品將重力慣性除塵和布袋除塵兩種成熟技術有機結合在一起，取長補短，充分發揮了重力慣性除塵在前部能大量收塵及布袋除塵對粉塵粒度和比電阻不敏感、排放濃度低的優點，是能滿足更加嚴格排放標準的新一代除塵設備。

重力慣性袋式復合除塵器的結構合理，可完全利用原有設備，無須另行擴充場地，性能優良，運行維護簡單經濟，滿足了國家標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）的要求，并無二次污染，可應用于電力行業電除塵改造和新建電廠煙氣治理，尤其是對于老式電除塵器的提效改造更具優勢（基本保持原有占地位置，排放濃度達到小于20mg/Nm3的標準）。該產品的成功開發使我國電力行業鍋爐煙氣的治理又多了一項新的先進治理技術。

參考文獻：

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[2]翟鴻平，等.燃煤電廠電除塵器與電袋除塵器綜合分析[C].全國燃煤電廠袋式、電袋復合式除塵技術研討會，2010.

[3]陳志偉.多種形式袋式除塵器結構特點與使用分析[G].電站鍋爐袋式除塵器和電袋復合式除塵器研討交流會論文集，2009.

Inertia-gravity Bag Compound Filter Technology

GU Jian-qing

(Jiangsu Xinzhong Environmental Protection Co., Ltd, Zhangjiagang Jiangsu 215600, China)

Abstract:The paper introduces the mechanism of the inertia-gravity bag compound filter and its breakthrough applications in smoke-gas treatments of big-sized coal-fired generating sets of the power industry. The new precipitation mode integrates the dust recovery advantages of inertia-gravity filter and bag filter through capturing a large number of dust particulates by inertia-gravity filter before and fine dust by bag filter after. This is a new technology innovation which has realized the organic combination of inertia-gravity filter and bag filter.

Keywords:inertia-gravity filter; bag filter; compound filter technology; economy and high efficiency

文章編號:1006-5377（2015）09-0040-03

文獻標志碼:A

中圖分類號:X701