除尘器选型分析

除尘器选型分析

1 前言

据统计，截至2009年上半年，我国电力总装机容量已突破8亿千瓦，其中燃煤装机占总量的59％。煤炭长期是我国的主要能源，有70％煤炭量使用于电力发电。燃煤电厂产生的烟尘等污染物排放数值惊人。有关资料显示，当前我国火电厂烟尘每年的排放量约360万吨，占全国工业烟尘排放量的35％。微细尘粒（小于10微米）是影响城市大气质量和能见度的主要因素，并严重危害人体健康，其排放量超过250万吨。为有效遏制污染物排放，提高大气质量，国家环保总局于2004年1月，日起颁布执行的《火电厂大气污染物排放标准》，对烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放限值都做了严格的规定，至2010年要求燃煤电厂按区域和时段要求达到≤5Omg/Nm3排放标准。为进一步缩短与发达国家的大气环境质量差距，国家环保部于2009年又向社会发出≤3Omg/Nm3新排放标准征求意见稿，即将执行更高的排放标准。一些省市如广东、北京、天津、南京等已提前实施≤3omg/Nm3排放标准。所以，燃煤电厂必须采取高效、稳定的除尘技术，来有效控制微量的烟尘排放。

2 燃煤电厂除尘现状

2.1 电除尘器

上世纪80年始，我国燃煤电厂进入了除尘转型阶段，淘汰了水磨等落后、低效的除尘装置，逐步推广使用更高效的除尘技术。转型期间电除尘器成了燃煤电厂的主要除尘设备并发挥着重要的作用，它经历20多年引进、吸收、消化和不断地改进完善，设备性能满足较低的排放标准，产品成熟，技术已达到世界先进水平。但由于电除尘受机理的限制，煤种、烟尘比电阻等工况条件直接影响除尘性能，技术上至今无法根本地解决它的适用性问题。如燃用内蒙准格尔、云南宣威、安徽淮北、河南新密等煤种的烟尘工况，电除尘器要满足≤200mg/Nm3排放浓度时均遇到了许多困难，采取适当加大比积尘面积等多种技术措施仍无法明显提高除尘效率。除此之外，我国随煤炭消耗量的快速增长资源已呈日益紧缺，许多电厂无法按设计的煤种供应燃煤已成为普遍事实。因此，即将实施的新排放标准，使电除尘技术面临着烟气条件越来越不确定和排放要求越来越高的矛盾。

电除尘器、湿法脱硫是电厂常用除尘脱硫方式。由于湿法脱硫具有洗涤烟气中部分烟尘的作用，所以可以帮助电除尘器的辅助收尘。许多机组因此降低了电除尘器设计效率来满足≤50mg/Nm3排放标准。这些机组在投运初期，烟囱出口排放浓度可以达标。而随着设备运行年限的增加，可能存在煤种与烟气工况发生变化的情况，这些容易引起电除尘器的效率下降，烟尘排放不但不达标，而且还影响了脱硫装置的正常运行，也降低脱硫后石膏的品质，

给电厂带来运行压力和环保排放压力，增加后期除尘再次改造负担并受条件限制增加改造风险，造成较大的经济损失。因此，利用湿法脱硫的除尘作用来弥补电除尘器不足，并非长久之计。 电除尘器的优缺点如下： 优点 序号 缺点 备注 ① 排放要求城100mg/Nm3，的条件下，设备适合于100 300mg/Nm3，排放投资、运行能耗及风险性加大（大小视烟 要求下使用，且性价比良好。 尘条件而言） 本体压力损失小,一般＜300pa 除尘效率对煤种变化、烟气条件变化的适 应性差。 ② ③ 本体耐温性较好，可在400 ℃出口排放要求≤50mg/Nm3耐时，明显受阴 以下运行。 阳极振打而产生的二次扬尘影响。 积累较全面的设计、成套、使捕集PM10级以下细微颗粒能力较弱。 用、维护经验。 2.2 布袋除尘器 袋式除尘器也称过滤式除尘器，它是利用纤维编织物制作的袋状过滤元件来捕集含尘气 ④ 体中的固体颗粒物，其特点为： ● 除尘效率不受烟尘比电阻等特性影响，出口排放稳定，一般可保证≤50mg/Nm3。 ● 烟尘中细微离子容易沉淀于滤袋深层，增加滤袋初始阻力。 ● 入口粉尘浓度影响滤袋的设备阻力及使用寿命。浓度越高，滤袋的运行阻力越大，清灰效率越低，滤袋越容易疲劳破损。在燃煤锅炉正常的出口浓度条件下，布袋阻力一般在1500-2000Pa，清灰周期10~15min；在干法脱硫后高浓度烟尘条件下，布袋阻力一般在2000-4000Pa，清灰周期10-15min。 ●对煤种灰份含量变化敏感，适应性差。 ●化纤材质滤袋的最大上限使用温度为≤250℃ ，不同材质的滤袋抗化学破坏的性能不同。 ●设备运行能耗受阻力、清灰效率影响较大。 ●结构简单，操作维护方便。 ●目前大型机组配用的（3000MW及以上）袋式除尘器尚无成熟的设计技术，现场运行故障率高，不宜大量使用。

上世纪末燃煤电厂除尘技术转型过程中，云南昆明等电厂在100MW机组中尝试性使用了布袋除尘器。由于当时缺乏相关经验，系统烟气工况稳定性差，且当时国内的滤料技术和清灰技术较落后，使布袋除尘当时以失败告终并退出燃煤电厂。到本世纪初，内蒙丰泰、河南焦作等电厂因电除尘器无法达标排放，多台200MW 机组选用了布袋除尘器。内蒙丰泰200MW 机组投运初期取得了成功，扭转了燃煤电厂不适合使用布袋除尘器的格局。长期受电除尘器达标排放难困惑的电厂随即跟风也草率选用了布袋除尘设备，至2008年已有上百台布袋除尘器投入运行，其中最大规格已达600MW机组。

2007 年底，全国袋式除尘委员会组织专家和委员单位到山西、北京、内蒙、河南等电厂调研布袋除尘器的应用情况，结果表明：布袋除尘器运行后较好地解决排放问题，但在投运后短期内，普遍出现运行阻力大、滤袋寿命短、清灰故障率高等问题。至今300MW及以上机组没有长期良好运行的成功案例。如内蒙丰泰电厂200MW 机组布袋除尘于2009年在进口前段增加电场的改造，山西阳泉某电厂2台300MW投运于2007年，运行不1年时间出现了大面积破袋，阻力超过引风机负载使机组不能进入满负荷运行。山西某电厂600MW 布袋除尘器，其清灰机构频繁发生故障，各机构维修率为每两天一次，运行阻力无法满足机组满负荷运行。根据应用情况总结，目前燃煤电厂布袋除尘器存在以下不足：

● 不成熟的布袋除尘技术盲目推广。如运动式清灰机构不合理、稳定可靠性不够，清灰系统失效后引起运行阻力大。

● 滤袋袋笼的结构性问题引起滤袋损坏。如过于庞大的袋笼结构和悬吊结构缺陷等。

● 研究布袋除尘器的气流分布技术不足。滤袋之间存在气流、烟尘浓度分布不均，引起阻力偏大和破袋。

● 一些厂商的技术、成套、工程经验不足，产品和工程存在较大的质量缺陷。 ● 对燃煤电厂煤种、烟气的化学成分了解和评估不足，滤料选型不正确引起化学腐蚀破损。

● 燃煤电厂掌握运行布袋除尘的经验少，运行管理不当引起设备故障。 2.3 电袋复合除尘器

电袋复合除尘器是利用前级1一2个电场的高效除尘性能先收集烟气中的大量烟尘，未被收集的少量烟尘通过电场荷电后，进入后级布袋除尘区，由滤袋完成过滤而达到净化烟气目

的。它通过电场的收尘以及荷电作用，改善布袋除尘器的工作条件而提高设备的整体性能。

2005 年开始，国内成功研发电袋复合除尘器并开创了燃煤电厂应用先河。该技术有机复合了电除尘、布袋除尘的性能优点，最大限度地发挥它们的各自优势。它的高效、低阻、滤袋长寿命、节能等优良综合性能得到多年的应用验证，受到用户和行业的认可。至2009年10月期间，已有100多台套运行于50一660MW机组，根本性解决了燃煤电站所面临烟气条件差与收尘要求高的矛盾，成为了今后燃煤电厂中大型机组优选的高效节能新除尘设备。

2.3.1除尘性能高效稳定

电袋复合式除尘器适应各煤种的高比电阻烟尘条件，出口排放浓度能够长期高效稳定地满足≤30mg/Nm3以下要求。在大唐许昌龙岗电厂＃2炉35OMW机组、大唐洛河电厂＃2、＃4炉300MW、北京京能热电厂＃1、＃3炉200MW机组等众多已投运项目中，实测排放均可超过设计指标达到10-30mg/Nm3。

2.3.2运行阻力低

在各种袋类除尘中，滤袋因表层过滤沉积烟尘，随堆积厚度加大而透气性逐渐降低，由此产生的阻力占据整体阻力的70一80％。在电袋复合式除尘器中，由于电场发挥了高效除尘与荷电作用，滤袋堆积粉尘厚度相对速度降低；荷电粉尘形成的“蓬松”堆积结构加大孔隙率提高透气性，这两大因素降低滤袋阻力。

2.3.3 节能显著

电袋复合式除尘器节能主要通过三个方面：

● 降低除尘器阻力而节省引风机的电耗；．滤袋清灰周期得到延长而节省空压机的电耗；

● 电场配置高频电源，与传统高压整流变相比，获得相同电晕功率的情况下可以节约电耗20％。

2.3.4

延长滤袋使用寿命

影响滤袋使用寿命的因素有许多，但在相同使用条件下与布袋相比，电袋利于延长滤袋