謝珊珊

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

目前，由于人類賴以生存的環(huán)境受到嚴重破壞，改善環(huán)境問題刻不容緩，因此國家不斷地出臺一些針對霧霾治理和煙塵污染排放的規(guī)范標準，來解決電力、水泥、冶金和建材等行業(yè)的污染物排放達標問題?？諝庵械念w粒物為主要大氣污染物，影響周邊的環(huán)境，危害人類健康。整治大氣污染的首要設備當數(shù)除塵器，因此電除塵器在很多煙塵鋼業(yè)得到了廣泛運用，例如電力、冶金、水泥、鋼材、建材和工業(yè)鍋爐等行業(yè)。在多種除塵器設備中，電袋復合除塵器受到了行業(yè)的青睞。該除塵器前面一級為靜電電場，能吸附80%～90%的大顆粒粉塵，并使其掉落，不懼不同煤種燃燒后產(chǎn)生的飛灰在比電阻、顆粒物粒徑等方面性質的差異[1]，剩下的小顆粒粉塵和部分剩余粉塵進入后面一級布袋除塵器。由于前級已經(jīng)預收大部分粉塵，因此后級濾袋的粉塵負荷量大幅降低，電袋復合除塵器的運行阻力比純布袋除塵器的運行阻力約低500Pa[2]。另外，由于前級荷電粉塵后為蓬松狀，提高了清灰效果，延長了清灰周期，間接延長了布袋壽命，因此電袋復合除塵器的價值顯而易見，應大力推廣。

1 電袋復合除塵器的結構和原理

1.1 電袋復合除塵器的結構

電袋復合除塵器包括電除塵器區(qū)與袋式收塵區(qū)2 個部分，根據(jù)實際運行狀況，充分結合2 種除塵技術的優(yōu)勢，將前級電區(qū)一電場設為電除塵器，可以去除大部分顆粒較大的微塵，二級除塵為布袋除塵器，是除塵最后一道工序，除去剩余顆粒。電袋復合除塵器是目前比較常用的大型除塵設備，捕集大顆粒粉塵，細小粒徑的一些粉塵由后級布袋捕集。電袋復合除塵器的結構簡圖如圖1 所示。

圖1 電袋復合除塵器結構簡圖

如圖1 所示，電袋除塵器整體分為電場區(qū)和濾袋區(qū)，兩者的裝置設備如下。

電場區(qū)：主要包括進氣箱、陰陽極系統(tǒng)、振打設備、高壓供電裝置以及低壓供電裝置等。進氣箱的作用是改善電場中氣流的均勻性。陰極系統(tǒng)是前級電場的核心系統(tǒng)，包括陰極大小框架、電暈線，電纜從室外引入，陰極系統(tǒng)決定了放電的強弱。常規(guī)電除塵器框架采用固定式，陰極線是垂直緊湊地布置在框架中，電暈線排布較多，以平行的方式和框架形成片式結構。陽極系統(tǒng)由陽極板組成，能夠捕獲荷電后的粉塵。頂部振打系統(tǒng)能將吸附在極板和極線上面的粉塵通過振打的方式打落至灰斗。高壓供電裝置主要是給陰極系統(tǒng)提供高壓直流電源，低壓供電裝置為頂部振打機構提供低壓直流電源。

濾袋區(qū)：主要包括濾袋袋籠裝置、凈氣清灰系統(tǒng)、凈氣室、提升閥、出氣箱、壓力差壓計、溫度檢測裝置、預涂灰裝置、旁路系統(tǒng)以及控制設備等。清灰系統(tǒng)由噴吹管、氣包、電磁脈沖閥、氣路和脈沖控制組成。濾袋袋籠裝置能將經(jīng)過一級電場除塵后未被捕捉的細微粉塵收集起來，濾袋的材質關系到濾袋在使用過程中能否抵擋煙氣中有害成分的侵蝕，從而影響正常使用壽命。除塵器設置壓力壓差計，在可編程邏輯控制器（PLC）中設置了定值。如果清灰系統(tǒng)在壓差控制狀態(tài)下超過定值，則PLC 發(fā)送開啟信號，脈沖閥開啟，氣包內壓縮空氣釋放到濾袋內。濾袋一擴張，外側灰塵塊松脫并掉落灰斗。提升閥能關閉布袋分室的煙氣氣流，從而實現(xiàn)離線清灰和離線檢修。壓力壓差計、溫度檢測裝置能夠檢測系統(tǒng)內部各項指標、數(shù)據(jù)、保護某些設備并報警。預涂灰裝置則為保護布袋而設，先在濾袋表面上進行預噴涂，使其覆蓋一層灰，防止因水汽的影響而使濾袋發(fā)生堵塞。但是預噴涂時要注意必須關閉所有脈沖閥、脈沖控制器，不能對布袋噴吹。在鍋爐點火的初期投油過程中，未燃燒殆盡的油可能會進入后級的布袋系統(tǒng)，使布袋受到污染，為了防止這種情況，旁路系統(tǒng)就起到了非常重要的作用。攜帶燃油的煙氣可不通過濾袋而進入下游設備。控制設備是對電袋除塵器內的各種設備進行控制的系統(tǒng)，可集中控制設備及閥門。

1.2 電袋復合除塵器的原理

在工作過程中，煙氣從進口喇叭進入電區(qū)，利用高壓靜電使粉塵顆粒荷電，約有80%～90%的粉塵因電場荷電、異性相吸而發(fā)生電凝作用，形成顆粒較大的粉塵，捕集粉塵的效率提高。粗顆粒粉塵先降落到灰斗，部分難以收集的粉塵在運動過程中會隨煙氣進入濾袋區(qū)，再經(jīng)過袋區(qū)過濾二次處理，有效完成煙氣的凈化處理[3]。即利用電場先去除大部分粗顆粒粉塵，留給后級布袋的即為剩余部分大顆粒和所剩細小顆粒，可減輕大粉塵顆粒對布袋的沖擊，提高濾袋的使用壽命。后級采用脈沖噴吹設備和提升設備再次清灰，最終實現(xiàn)高效除塵。除塵原理如圖2 所示。

圖2 除塵原理

2 電袋復合除塵器的技術特點

電袋復合除塵器利用前級電區(qū)荷電收塵、后級袋區(qū)攔截過濾的方式，結合了電除塵器與布袋除塵器的性能，作用強大，同時也能彌補兩者的不足，達到高效清灰的目的，具有運行阻力低、清灰周期長以及使用壽命長等特點。

第一，運行阻力低，運行穩(wěn)定。因為前級電區(qū)預收塵降低了后級布袋的粉塵量，所以可以降低上升阻力。不會受煤種變化、煙氣特性、飛灰比電阻等因素的影響，利用荷電粉塵的電凝作用，確保煙氣中顆粒物濃度排放達標，能夠長期穩(wěn)定運行[1]。

第二，清灰周期較長，清灰比較徹底。采用電袋復合除塵過程為多次除塵，前級阻擋大部分顆粒粉塵，對后級濾袋具有一定的保護作用，可降低粉塵對氣流的阻力，因此清灰徹底。

第三，濾袋使用壽命延長。由于前級預收塵已將大部分的粗顆粒粉塵收集，后級布袋所承受的撞擊力有所減輕，溫度也降低了，即降低了后級濾袋的磨損程度，從而可延長濾袋的壽命。

第四，投資和維護費用低。工藝流程簡約，占地面積小，可節(jié)約投資，由于電袋除塵器阻力小，更換濾袋周期長，因此維護費用較低。

3 電袋復合除塵器的改造實際應用

3.1 工程概況

浙江橫店熱電有限公司1#鍋爐電除塵器為單列單室四電場除塵器。一電場配置高頻電源，二、三、四電場為高壓電場?，F(xiàn)鍋爐改造后為110T/H 高溫超高壓，鍋爐原設計參數(shù)與現(xiàn)鍋爐參數(shù)對比見表1。鑒于除塵效率較低，為了使煙塵排放滿足環(huán)保排放要求，必須進行改造。綜合以上內容，電袋復合除塵器適用于除塵器難以高效收集的高比阻、特殊煤種等煙塵的凈化，適合將舊電除塵改造為電袋復合除塵器。

表1 鍋爐原設計參數(shù)與現(xiàn)鍋爐參數(shù)對比

3.2 改造方案

3.2.1 方案簡介

原電除塵器為單列單室四電場除塵器，現(xiàn)改造為電袋復合除塵器（保留第一電場高頻電源，第二、第三、第四電場改為布袋除塵），簡單介紹如下：1）保留電除塵器本身原有的殼體、鋼立柱支架、灰斗、進出口喇叭和樓梯走道，除塵器爬梯、平臺部分利舊加固處理，爬梯與平臺做防腐，更換欄桿。2）保留原來電除塵的高低壓設備，保留一電場陰陽極系統(tǒng)，對電場進行檢修。3）掏空原電除塵的后級電場，掏空第二、第三和第四電場的高低壓設備和陰陽極振打設備，改造為布袋區(qū)，更換全新的布袋收塵裝置。4）配置脈沖閥和提升閥，改造為布袋收塵區(qū)和清灰系統(tǒng)。4）在進口煙道增加預涂灰裝置，預涂灰管子接至2#爐電除塵2#倉泵出口管，滿足燃油點爐時的濾袋保護要求。5）在喇叭到除塵器頂部出風煙箱之間布置旁路煙道，煙氣經(jīng)過電除塵區(qū)后進入旁路煙道。6）改造原喇叭出口，連接貫通電袋除塵器的出口和原來的煙道出口。7）設置新的袋籠和濾袋。8）4 個頂部電磁振打器利舊原控制柜控制，采用單片機控制，原控制柜接線均不改，將相關不使用的器件改為備用。新增低壓控制柜一面（尺寸：2200mm（高）×800mm（寬）×600mm（深）），采用西門子S7-200smart 的PLC 來控制相關設備。由于原低壓控制柜上的PLC 已被用戶拆除，將原PLC 控制的保溫箱加熱、灰斗加熱及相關測溫信號改由新控制柜控制。

3.2.2 低壓控制柜內控制內容

第一，具體控制內容。1）4 路灰斗加熱控制回路，每路帶12 個電加熱器，每個加熱器功率為0.5kW/AC380V。2）1路保溫箱加熱控制回路，每路帶4 個電加熱器，每個加熱器功率為1.5kW/AC380V。3）1 路陽極振打電機控制回路，0.18kW/AC380V。4）脈沖閥設4 行14 列控制。5）提升閥3 路控制，1 室和2 室控制2 個提升閥，3 室控制3個提升閥，顯示開關到位信號。6）旁路閥1 路控制，顯示開關到位信號。7）4 路高料位信號。8）8個溫度檢測信號，包括進口1 個、出口1 個和保溫箱4 個。

第二，脈沖清灰控制。1）一、二、三室脈沖閥數(shù)量分布為（14+14+20）個，共48 個。2）脈沖清灰控制功能：分室清灰順序為1 →2 →3。一、二室脈沖閥噴吹順序為1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14。三室脈沖閥噴吹順序為1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14→15→16→17→18→19→20。分室噴吹順序為一室→二室→三室，下一循環(huán)，能實現(xiàn)離線和在線的切換、手動和自動控制以及相關時間可調整等，每分室離線時，本室提升閥同時動作。

第三，提升閥控制。單臺爐共6 個，與分室對應，（2+2+2）個/室，提升閥常開，通電時關閉，設置開關到位顯示。

第四，旁路閥控制。共1 個旁路閥，旁路閥常閉，通電時打開，設置開關到位顯示。旁路具備自動和手動控制功能，先保證手動可靠，自動時旁路閥、提升閥要依次間隔動作，保護恢復時按手動復位。1）高溫保護報警。當預熱器出口煙道溫度＞170℃（可調）時高溫保護報警，180℃時旁路動作。2）低溫保護。運行過程中，當預熱器出口煙道溫度＜100℃（可調），低溫保護報警。3）濕度保護。運行過程中，當預熱器出口煙道濕度＞70%（可調），濕度保護報警；大于＞80%（可調）時旁路動作。4）現(xiàn)場試驗手動開關。在現(xiàn)場手動控制箱設置1 路手動開關。5）預涂灰。安裝完濾袋或燃油點爐過程中需要進行預涂灰。預涂灰時要求停止噴吹清灰動作。

3.2.3 本體電氣設計

第一，負荷包括內容如下：一電場高頻電源型號為GGYAJ-0.4A/72kV（3V～380V，53A，35kVA）、電磁振打系統(tǒng)、絕緣子加熱器、灰斗加熱器、陽極振打、袋區(qū)系統(tǒng)、照明配電箱以及檢修箱等，單臺爐配套電袋除塵器設備總容量為79.08kW（不計檢修電源）。

第二，該文除塵器設一只照明配電箱，分3 路供電，一路供灰斗平臺4 盞壁掛式投光燈具。一路供16.85m 以下的樓梯走道，設置7 盞三防燈具。一路供16.85m 以上的樓梯走道及頂部平臺，設置7 盞三防燈具。照明配電箱AZ1 安裝在零米平臺立柱邊上，采用角鐵做支架，并且外殼需要可靠接地。

第三，樓梯走道及頂部平臺共設14 盞三防燈具，安裝高度約2.5m，燈具采用DN25 鍍鋅鋼管支撐。

第四，電除塵器灰斗平臺及零米平臺共設4 盞密封式投光燈具，燈具固定在立柱上，安裝高度約3.5m，角度現(xiàn)場調整。

第五，照明線路采用BV-0.5KV-1X2.5，并采用DN25 鍍鋅鋼管進行敷設，其中樓梯走道及頂部平臺共14 盞燈具分2路供電，電纜沿同一路管道進行敷設。

第六，除塵器頂部設備就位，DN25 的鍍鋅管及金屬軟管主要用于各終端設備引線，從橋架出來后可先采用DN25 鍍鋅管，再用金屬軟管接到設備，或有些與橋架近距離的設備可采用金屬軟管直接從橋架引出。

第七，控制室到電除塵頂部接口處的橋架利舊，位置不變，頂部電纜橋架保護性拆除，部分利舊。

第八，保溫箱內加熱器高溫電纜通過DN25 鍍鋅管穿過頂板到保溫箱內，一電場保溫箱內橋架利舊。

第九，橋架水平敷設時，支撐距離為2m 左右，垂直敷設時，固定在建筑物構體上，支撐距離為1.5m。

3.3 除塵器的性能指標

除塵器的性能指標見表2。

表2 電袋復合除塵器性能指標

3.4 改造效果

#1 爐能效提升改造后，當鍋爐蒸發(fā)量約為105t/h 時，測試電袋復合除塵器出口的煙氣溫度、煙氣流量和顆粒物濃度等，試驗結果見表3。從表3 可知，實測電袋復合除塵器出口的煙氣溫度為108.9℃，工況煙氣流量為182166m3/h，標準狀態(tài)干煙氣顆粒物濃度為11.6mg/m3，小于20mg/m3，滿足改造要求。

表3 電袋復合除塵器出口顆粒物濃度試驗結果

4 結語

在浙江橫店熱電有限公司#1 爐能效提升改造項目中，原除塵器為單列單室四電場除塵器，經(jīng)過多年運行，比電阻較高的粉塵難以收集完全，除塵效率較低。為了達到國家環(huán)保排放標準，需要進行改造。該項目采用的方案為原來的一電場保留，檢修完利舊使用，后級二、三、四電場掏空改造為布袋除塵器。從改造成本和改造效果來看，該方案是比較理想的方案，顆粒物排放濃度達到11.6mg/m3，并能保持長期穩(wěn)定高效運行，大大降低了粉塵排放濃度，延長了濾袋的壽命，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。因此電袋復合除塵器在電廠除塵器改造中具有廣闊的應用前景。