卜春祥

（淄博市環(huán)境監(jiān)測站，山東 淄博 255045）

2×300 MW燃煤發(fā)電機(jī)組電除塵改造方案設(shè)計(jì)

卜春祥

（淄博市環(huán)境監(jiān)測站，山東 淄博 255045）

通過比較2×300 MW燃煤發(fā)電機(jī)組3種電除塵改造思路的可行性，綜合考慮空間布置、運(yùn)行的安全可靠性，確定采用袋式除塵技術(shù)加以改造。電除塵器改造為袋式除塵器的方案，包括主要設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、改造工程費(fèi)用與預(yù)期的環(huán)境效益。改造后，袋式除塵器運(yùn)行安全、可靠，完全滿足國家煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)。

燃煤電廠；電除塵器；改造；袋式除塵器；方案

某電廠1#、2#機(jī)組為2臺(tái)單機(jī)容量為2×300MW燃煤發(fā)電機(jī)組。每臺(tái)機(jī)組各配備2臺(tái)雙室三電場臥式電除塵器。由于原電除塵器設(shè)計(jì)效率偏低，加上電除塵器已運(yùn)行10余年，除塵器內(nèi)部機(jī)械部件本身存在疲勞變形問題，部分極板發(fā)生變形，部分電氣控制設(shè)備老化，除塵效率下降，煙塵排放濃度超標(biāo)，需要對(duì)電除塵器進(jìn)行改造，以滿足煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

1.1 鍋爐技術(shù)參數(shù)

鍋爐型式為1 025 t/h亞臨界、燃煤、一次中間再熱、自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐。鍋爐燃燒系統(tǒng)采用冷一次風(fēng)機(jī)熱風(fēng)送粉、對(duì)沖燃燒方式，24只美國B&W公司標(biāo)準(zhǔn)的EI—DRB雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器。配有高能自動(dòng)點(diǎn)火裝置的24只點(diǎn)火油槍，2臺(tái)三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

1.2 除塵設(shè)備技術(shù)參數(shù)

1臺(tái)機(jī)組配2臺(tái)雙室三電場臥式電除塵器，以下為1臺(tái)電除塵器技術(shù)參數(shù):設(shè)計(jì)處理煙氣量為95.29×104m3/h，電場截面積為197.2 m2，電場風(fēng)速為1.342 m/s，比集塵面積為50.3 m2/（m3·s-1），電場有效高度為14.5 m，有效寬度為2×6.8 m。電場數(shù)3個(gè)，電場長度3×4.5m，煙氣通道數(shù)2×17個(gè)；極間距400mm，陽極板GS3-750/SSPC/1.5，總收塵面積13 310 m2。陰極線:一電場為芒刺線RSB，二、三電場為螺旋線904L/φ2.7-6130；陽極振打方式為側(cè)面?zhèn)鲃?dòng)旋轉(zhuǎn)自由落錘式單面振打，陰極振打方式為垂直轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)上下兩套振打軸系，單面振打。本體阻力≤196Pa，最大承受壓力-5.883 kPa。本體漏風(fēng)率≤3%，除塵效率≥98%，2臺(tái)除塵器空間尺寸（長×寬×高）:27.165 m×35.865 m×35.535m。

2 電除塵器改造方案

2.1 除塵器改造思路

電除塵器改造方案一般有3種:對(duì)現(xiàn)有的電除塵器進(jìn)行擴(kuò)容改造，將電除塵器改造為電袋組合式除塵器，將電除塵器改造為袋式除塵器。

對(duì)現(xiàn)有的電除塵器進(jìn)行擴(kuò)容改造，包括增加新電場，增加電場高度，增加電場通道數(shù)，達(dá)到擴(kuò)大收塵面積、電場截面積，更新極板極線和電控設(shè)備，提高收塵效率。

電除塵器改造為電袋組合式除塵器，一般保留原電除塵器一電場的極板、極線和高壓電源等，將二、三、四電場改造為袋式除塵區(qū)。

將電除塵器改造為袋式除塵器，主要包括拆除電場內(nèi)部的極板、極線、振打清灰裝置、高壓電源等，設(shè)置濾袋、袋籠、清灰裝置等。

2.2 電除塵器的擴(kuò)容改造

在極端煤種（灰分47%）工況下，除塵器入口煙塵濃度可能會(huì)高達(dá)35 g/Nm3，要達(dá)到煙塵排放濃度小于50mg/Nm3的要求，除塵效率需要達(dá)到99.86%以上。計(jì)算比集塵面積要大于69.2 m2/（m3·s-1），總收塵面積要大于20 376 m2，按此核算的電場截面積為280.4m2。由于陽極板高度為14.5m，增加電場高度已沒有可能，要滿足電場截面積要求，電場有效寬度需增加至2×9.6 m，也就是說要在原電場有效寬度2×6.8 m的基礎(chǔ)上每側(cè)增加2.8m。由于2臺(tái)電除塵器相鄰柱距僅為3m，空間不夠。電場截面積可增加至為232 m2，電場風(fēng)速仍高達(dá)1.27 m/s，粒子返流現(xiàn)象仍然會(huì)比較嚴(yán)重。這一措施存在的主要問題是對(duì)氣流分布有不利影響，而且改造工程量大、復(fù)雜；即使改造后，電除塵器滿足排放要求，也不一定能保證長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放[1]。因此，不考慮對(duì)現(xiàn)有電除塵器進(jìn)行擴(kuò)容改造。

2.3 電除塵器改造為電袋組合式除塵器

電袋組合式除塵器是通過電除塵與布袋除塵有機(jī)結(jié)合的一種新型的高效除塵器，通過前級(jí)設(shè)置一個(gè)電場的電除塵區(qū)，收集煙塵中大部分粉塵，特別是大顆粒粉塵，收塵效率達(dá)80%左右。未被收集的微細(xì)粉塵進(jìn)入后置的袋式除塵區(qū)進(jìn)行捕集[2]。

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有的電除塵器進(jìn)行電袋組合式除塵器改造方案計(jì)算，保留原電除塵器一電場的極板、極線和高壓電源等，將二、三電場改造為袋式除塵區(qū)，布置濾袋、袋籠和清灰裝置等；電除塵區(qū)電場風(fēng)速1.49 m/s，電場風(fēng)速過高，粒子返流損失大，降低除塵效率，計(jì)算收塵效率為74%。由于空間有限，袋式除塵區(qū)過濾風(fēng)速在1.55 m/min以上，風(fēng)速過高，粉塵沖刷嚴(yán)重，濾袋易破損，不利于濾袋的長壽命和可靠穩(wěn)定運(yùn)行，過濾風(fēng)速高也會(huì)導(dǎo)致袋式除塵阻力大。因此，不考慮對(duì)現(xiàn)有電除塵器改造為電袋組合式除塵器。

2.4 電除塵器改造為袋式除塵器

由于煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，原有的電除塵器不能滿足新的嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，燃煤電廠將現(xiàn)役電除塵器改造為袋式除塵器的案例已十分普遍。袋式除塵器在我國燃煤電廠的應(yīng)用呈急劇上升趨勢(shì)，目前袋式除塵器在燃煤電廠已有幾百臺(tái)套以上的應(yīng)用業(yè)績[3]。將現(xiàn)役電除塵器改造為袋式除塵器可以保證低排放和安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

3 電除塵器改造為袋式除塵器的具體方案

3.1 袋式除塵系統(tǒng)的建立

將原來2臺(tái)電除塵器的4個(gè)通道，改造成4個(gè)獨(dú)立的袋式除塵單元，并聯(lián)運(yùn)行。空氣預(yù)熱器出口的鍋爐煙氣，經(jīng)袋式除塵器高效凈化后，通過引風(fēng)機(jī)至煙囪排放。

設(shè)置壓縮空氣系統(tǒng)，用于袋式除塵器脈沖清灰和氣動(dòng)執(zhí)行器的供氣。設(shè)置安全防范措施，保證袋式除塵器安全、可靠、穩(wěn)定。對(duì)現(xiàn)役引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，提高風(fēng)機(jī)全壓，滿足電除塵器改造為袋式除塵器后設(shè)備阻力增加的需要。

3.2 除塵器總體結(jié)構(gòu)改造方案

3.2.1 原電除塵器結(jié)構(gòu)保留部分

保留原電除塵器箱體外殼、支架；進(jìn)、出口煙道基本不動(dòng)；原進(jìn)出口測試孔、補(bǔ)償器不動(dòng)；保留灰斗及灰斗阻流板；保留部分梯子平臺(tái)。

3.2.2 拆除部分

拆除原電除塵器和部分煙道保溫層，除塵器內(nèi)部的極板、極線、吊掛裝置及所有的振打裝置，原進(jìn)口氣流分布板、出口槽形板，部分梯子平臺(tái)，電除塵器內(nèi)部桿撐拆除、移位。

3.2.3 改造部分

在兩通道間加隔板，將原來一臺(tái)電除塵器的雙通道改造成為袋式除塵器的兩個(gè)獨(dú)立單元；在原電除塵器第三電場尾部加隔板封閉；改造原電除塵器端部箱形梁，設(shè)置袋式除塵器上箱體圈梁；圈梁上部安裝新的袋式除塵器上箱體、花板和噴吹裝置；在一、二、三電場空間內(nèi)設(shè)置袋式除塵器的濾袋、袋籠；將原電除塵器出口喇叭改造為新的袋式除塵器排風(fēng)接口；對(duì)原除塵器漏風(fēng)、腐蝕、損壞部位進(jìn)行修復(fù)。

3.3 主要設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

3.3.1 清灰方式的選擇

清灰技術(shù)是袋式除塵器的關(guān)鍵技術(shù)，清灰效果決定袋式除塵器整個(gè)系統(tǒng)的成敗。從目前國內(nèi)燃煤電廠袋式除塵技術(shù)的使用情況分析，絕大多數(shù)為脈沖噴吹清灰技術(shù)。采用脈沖噴吹清灰技術(shù)的袋式除塵器有兩種主要形式:旋轉(zhuǎn)噴吹袋式除塵器和行噴吹袋式除塵器。這兩種脈沖噴吹技術(shù)清灰徹底，清灰效果好，已在電力行業(yè)獲得廣泛的應(yīng)用[5]。

3.3.2 濾料的選擇

濾料是袋式除塵器的核心部件，選擇合適的濾料十分關(guān)鍵。

從耐溫、耐腐蝕性、強(qiáng)度及價(jià)格等方面綜合比較，PPS被認(rèn)為是最適于燃煤鍋爐煙氣凈化的濾料之一。

從實(shí)際運(yùn)行情況看，夏季排煙溫度在160℃以上的時(shí)間比較普遍，極端煤種下排放溫度達(dá)到170℃，比設(shè)計(jì)排煙溫度135℃高出約30℃，這樣的溫度不利于PPS濾料的長期使用。燃煤灰分高是導(dǎo)致排煙溫度高的主要原因，灰分高，使得爐膛受熱面積減小，傳熱效果差，進(jìn)而導(dǎo)致排煙溫度高，鍋爐熱效率下降。如果采取增加省煤器的受熱面積、加強(qiáng)吹灰管理、定時(shí)清灰的措施后，排煙溫度控制在160℃以下，可以選擇PPS濾料。

如果采取加強(qiáng)吹灰措施后，排煙溫度仍經(jīng)常在160℃以上，要選擇P84、P84/PTFE復(fù)合濾料、PTFE覆膜的玻纖濾料等濾料。

3.3.3 袋式除塵器過濾風(fēng)速的確定

高過濾風(fēng)速，可以減少過濾面積和設(shè)備占地面積，節(jié)約投資；但過濾風(fēng)速大，阻力會(huì)增大，運(yùn)行能耗增加，對(duì)濾袋的磨損也會(huì)加大。較低過濾風(fēng)速，會(huì)增大過濾面積和設(shè)備占地面積，投資加大；對(duì)濾袋的磨損也減弱。除了以上因素外，還要考慮煙氣條件、濾料材質(zhì)、清灰方式等。目前國內(nèi)燃煤電廠應(yīng)用的袋式除塵器過濾風(fēng)速一般在0.9～1.1 m/min范圍內(nèi)，本方案選取1 m/min的過濾風(fēng)速。

3.4 除塵系統(tǒng)的安全防范措施

3.4.1 設(shè)置噴水降溫系統(tǒng)

當(dāng)鍋爐尾部排煙溫度超過所選用的濾袋濾料允許溫度時(shí)（例如165℃），開啟設(shè)置的噴水降溫系統(tǒng)降低煙氣溫度，防止濾袋損壞，降溫幅度按20℃進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.4.2 設(shè)置旁路系統(tǒng)

旁路系統(tǒng)包括旁路閥和旁路煙道，按50%煙氣流量進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器發(fā)生故障，出現(xiàn)異常高溫，也可開啟旁路，保護(hù)濾袋。

設(shè)置旁路煙道，會(huì)增加投資以及設(shè)備維護(hù)和檢修工作，旁路閥煙塵存在泄露風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致排放超標(biāo)，因此是否設(shè)置旁路煙道，用戶可根據(jù)鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況確定。國內(nèi)不少采用袋式除塵器的電廠沒有采用旁路煙道，也有將已有旁路煙道封死的例子。

3.4.3 設(shè)置預(yù)噴涂系統(tǒng)

在鍋爐點(diǎn)火之前，或在新濾袋使用之前，將粉煤灰噴入袋式除塵器，使濾袋表面附著一層粉塵，防止點(diǎn)火投油時(shí)未完全燃燒的油霧直接同濾袋接觸，從而避免對(duì)濾袋的損害。在除塵器進(jìn)口煙道設(shè)置噴粉裝置，通過接口與灰罐車連接，實(shí)現(xiàn)預(yù)噴涂。粉煤灰來源是機(jī)組回收的飛灰。

3.5 袋式除塵器主要技術(shù)性能參數(shù)

兩種除塵器的技術(shù)性能參數(shù)如表1所示。

4 除塵器改造工程概算

電除塵器改造為袋式除塵器的工程概算見表2。表中費(fèi)用為單臺(tái)爐，采用PPS濾料的費(fèi)用沒有包括風(fēng)機(jī)改造部分；如采用P84、P84/PTFE復(fù)合濾料、PTFE覆膜的玻纖濾料，費(fèi)用約增加400萬元。

5 環(huán)境效益分析

按照火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13223-2003） 的要求[6]，1#、2#爐煙塵排放濃度限制為50mg/m3，現(xiàn)役電除塵器改造為袋式除塵器后煙塵排放濃度可穩(wěn)定低于50mg/m3，保證達(dá)標(biāo)排放。

表1 袋式除塵器性能參數(shù)

表2 除塵器改造工程概算 萬元

6 結(jié)論

（1）綜合考慮空間布置、煙塵排放、除塵器的安全可靠性，現(xiàn)役電除塵器不適宜進(jìn)行擴(kuò)容改造或改造為電袋組合式除塵器，而改造為袋式除塵器是較為理想的選擇。

（2）現(xiàn)役電除塵器改造為袋式除塵器，充分利用現(xiàn)有電除塵器箱體外殼、支架等，節(jié)省改造費(fèi)用；設(shè)置噴水降溫、旁路和預(yù)噴涂系統(tǒng)等安全保障措施確保除塵器安全、可靠運(yùn)行，不影響鍋爐的正常生產(chǎn)，完全滿足國家煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1]劉后啟，林宏.電收塵器[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[2]郝吉明，馬廣大，王書肖.大氣污染控制工程[M].3版.北京:高等教育出版社，2009.

[3]趙毅，邵媛.袋式除塵器的發(fā)展及其在燃煤電廠中的應(yīng)用[J].潔凈煤技術(shù).2008，14（4）:58-60.

[4]陳英明，沈衛(wèi)星，陳安琪.電除塵器改為袋式式除塵器的應(yīng)用[J]. 安全，2009（6）:12-14.

[5]王勇，汪長浩.袋式除塵器在300MW燃煤機(jī)組中的應(yīng)用改造——以豫新發(fā)電有限責(zé)任公司袋式除塵器改造為例[J].中州大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，28（5）:126-128.

[6]中國環(huán)境科學(xué)研究院，國電環(huán)境保護(hù)研究所.GB13223-2003火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2004.

Remoulding Scheme of Electro-precipitator on 2×300 MW Coal-fired Generating Units

Bu Chunxiang（Zibo Environmental Monitoring Station， Zibo Shandong 255045，China）

This article introduced the remoulding idea of electro-precipitator on 2×300 MW coalfired generating units，compared the feasibility of three remoulding schemes.Considering the spatial arrangement and the safety and reliability of operation，it finally selected the baghouse tech nique.Also it elaborated the remoulding scheme of electro-precipitator to baghouse，including the choices of main designparameters， system design， the costs of renovation project and the expect ed environmental benefit.After remoulded to baghouse， the operation is safe， reliable and fully meet the national emission standards.

coal-fired power plants； electro-precipitator； remoulding； baghouse； scheme

X701.2

A

1008-813X（2012）05-0068-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.05.020

2012-08-27

卜春祥（1963-），男，山東鄒平人，畢業(yè)于山東海洋學(xué)院水聲專業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測管理與科研工作。