电站燃煤锅炉除尘器改造方案的探讨

《电站燃煤锅炉除尘器改造方案的探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电站燃煤锅炉除尘器改造方案的探讨（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、电站燃煤锅炉除尘器改造方案的探讨韦晓丽，王亚飞(华东电力设计院，上海市 200063)摘 要：为满足2011年7月29日发布的火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011),已运行的很多 燃煤锅炉机组需进行除尘器改造。重点介绍了适合国内电站燃煤锅炉改造常用的三种除尘器：旋转电极电 除尘器、布袋除尘器、电袋除尘器。文中介绍了这三种除尘器的除尘原理、技术特点及运行业绩，并对三 种除尘器改造方案进行了技术经济分析，为现有电站燃煤锅炉除尘器改造提供参考。关键词： 旋转电极电除尘器；布袋除尘器；电袋除尘器；除尘原理；运行业绩；技术经济分析 作者简介： 韦晓丽( 1984-)，女，工程师，从事机务锅

2、炉专业的设计工作。Discussion of Precipitator Reformation in Coal-fired Power PlantWEI Xiao-li, WANG Ya-fei(East China Electric Power Design Institute, Shanghai 200063, China)Abstract: A number of precipitators already run in coal-fired power plant are required to improve to meet GB13223-2011 emission standar

3、d of air pollution for thermal power plants published in July 29(th), 2011. Rotary electrode electrostatic precipitator，bag dust collector and electric-bag filter which are common used in coal-fired power plant reformation are introduced in the paper. The dedusting principal, technology characterist

4、ic, operational achievements, technical and economical analysis of the three kinds of precipitators are described to provide reference materials for reformation in coal-fired power plants.Key words： rotary electrode electrostatic precipitator; bag dust collector; electric-bag filter; dedusting princ

5、ipal; operational achievements; technical and economical analysis0 引言随着我国火电建设的快速发展和国民 环保意识的增强，加大对电厂运行中产生烟 气的治理力度，以适应社会、经济和环境协 调发展的要求，缩小与发达国家的技术差距 是我国环保行业面临的更高层次的挑战。 2011年7月29日发布的火电厂大气污染物 排放标准（GB13223-2011）,明确对火电厂 大气污染物排放提出了更高要求，该标准中 规定自2014年7月1日起，火力发电厂燃煤锅 炉烟尘排放浓度不大于30mg/Nm3,重点地 区火力发电厂燃煤锅炉烟尘排放浓度不大 于2

6、0mg/Nm3。国内电站有相当一批燃煤锅 炉采用的除尘器已经满足不了新的环保标 准的要求,需对现有除尘器进行改造。除尘器改造方案首先要满足两点：第一 要保证烟气排放浓度达到环保标准：30mg/Nm3 （重点地区 20mg/Nm3）；第二 要保证除尘设备长期、稳定地运行。其次, 因改造工程和新建工程不同,受已有条件的 限制,因此改造方案必须在已有条件下是可 行的。一般来说,在选型合理的条件下,旋 转电极电除尘器、布袋除尘器、电袋除尘器、 低低温除尘器、湿式除尘器、六电场或七电 场静电除尘器能满足30mg/Nm3 （重点地区 20mg/N m3）的排放要求。由于低低温除尘 器和湿式除尘器在国内为新

7、技术,还没有在 大型机组上投运业绩,广泛应用还需经较长 时期进一步检验。在除尘器改造工程中我们发现大部分 已投运的除尘器由于场地受限,无法新增电 场,因此增加电场方案基本都不可行。下面 将对适合国内除尘器改造中常用的三种除 尘器：旋转电极电除尘器、布袋除尘器、电 袋除尘器进行介绍并作技术经济分析。1 三种除尘器的除尘机理1.1 旋转电极电除尘器 旋转电极电除尘器的收尘原理与常规 电除尘器完全相同，即将烟气中含有粉尘颗 粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线 （又称电晕极）和接地的阳极板之间所形成 的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电 气体被电离，此时，带负电的气体离子，在 电场力的作用下，向阳

8、极板运动，在运动中 与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电 后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动 到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积 于阳极板上，而得到净化的气体排出除尘器 外。旋转电极电除尘器与常规电除尘器的 主要区别在于清灰方式。常规电除尘器采用 振打、声波等方式来达到清灰的目的；而转 动阳极板在驱动轮的带动下缓慢地上下移 动，附着在极板上的粉尘随极板转移到非收 尘区域，被正反两把转动清灰刷刷除，粉尘 直接刷落于灰斗中，最大限度地减少二次扬 尘。由于集尘极能保持清洁状态且粉尘在灰 斗中被清除，有效克服了困扰常规电除尘器 对高比电阻粉尘的反电晕及振打二次扬尘 等问题，大幅度提高了除尘效

9、率。图 1 转动极板及传动部件示意图1.2 布袋除尘器1.2.1 除尘原理布袋除尘器的工作原理是：带有粉尘的 烟气在通过布袋过滤时，烟气中的粉尘被粘 附在滤袋表面，而通过过滤后的烟气则进入 布袋内（外滤式）或外（内滤式），当烟尘 在滤袋表面粘附到一定程度时，清灰系统开 始工作，抖落附在滤袋表面的积灰，灰尘通 过自身的重力灰落入储灰斗，这样周而复始 的运行，达到过滤烟气的目的。1.2.2 结构形式按烟气进口处压力，可分为正压与负压 两种。正压系统是除尘器布置在锅炉吸风机 出口，优点是不会因漏入冷空气而产生局部 腐蚀，缺点是吸风机易磨损。负压系统是吸 风机布置在除尘器后面，为防止漏风，密封 要求高

10、。用于电站的布袋除尘器一般采用负 压系统。按烟气进入滤袋方式，可分为内滤式和 外滤式。内滤式是含尘烟气从滤袋内部进入 净化烟气通过滤袋排出，过滤的烟尘留在滤 袋内壁，它适用于过滤烟速较低的除尘器。 外滤式是含尘烟气从滤袋外壁进入，净化烟 气通过滤袋内排出，烟尘粘附在滤袋的外壁 上，它适用于过滤烟速较高的除尘器。外滤 式布袋除尘器是目前应用较为广泛的型式。按清灰方式可分为低压脉冲行喷吹、低 压脉冲旋转喷吹以及净化烟气反吹三种。布 袋除尘器清灰控制可分为定压和定时二种： 定压控制是根据布袋除尘器阻力决定清灰 和停止清灰；定时控制是人为确定清灰间隔 时间和清灰所需时间，以定压控制较为合理 它能使除尘

11、器经常处于最佳工况运行。 1.3 电袋除尘器 1.3.1 除尘原理电袋组合式除尘器是综合利用和有机 结合电气除尘器与布袋除尘器的除尘优点， 先由电场捕集烟气中7080%以上的粗颗 粒粉尘量，再经过布袋除尘装置拦截收集烟 气中剩余量的细微颗粒粉尘。其中，前级电 场的预除尘作用和荷电作用为提高电袋除 尘器的性能起到了重要作用。1.3.2 结构形式现在世界上有两种型式的电袋复合型 除尘器，一种称之为COHPAC,由美国电力 研究所（EPRI）的Ramsay Chang博士开发 并取得专利， Hamon Rasearch-Cottrell 将之 实现工业性应用。还有一种称之为 Advanced Hyb

12、rid,由美国能源部的能源与环境研究中 心开发并在小型试验上取得了成功。 Advanced Hybrid 的结构相对复杂，到现在 还没有工业规模的业绩。COHPAC就是所谓 “前电后袋”的复合型除尘器，根据电除尘 器与布袋除尘器的连接方式，它又有分体式 与一体式两种。对一体式的除尘器来说，由于后级的布 袋除尘器无法做到分室在线检修，在检修时 至少要切离一台电除尘器的烟气流，旁通烟 道的布置也比较困难。对分体式的除尘器来 说，除尘性能及系统的安全性更优，但占地 面积稍大；同时，在将烟气通过电除尘器后 封头收集，再均匀分配到各个滤室的过程中 也会产生lOOPa200Pa的阻力损失。受场 地条件等限

13、制，电站锅炉的除尘器改造一般 采用一体式电袋除尘器。2 三种除尘器的技术经济分析2.1 三种除尘方案的主要技术特点2.1.1 旋转电极电除尘器的主要特点（1）能保持阳极板的永久清洁，电除尘 器长期运行，性能不会下降；（2）避免反电晕效应，有效解决了高比 电阻粉尘的收尘问题；能最大限度 的减少二次扬尘，显著降低电除尘 器粉尘排放浓度；（3）可使电除尘器小型化，节约场地；（4）特别适合于老机组改造；只需将末 电场改造成旋转电极电场；（5）压力损失小、维护费用低、运行允 许烟气温度高；（6）结构比较复杂，对设备的制造、安 装工艺要求和运行可靠性要求高。 转动电极相比常规电除尘器转动部 件较多，发生故

14、障的可能性相对较 大；（7）转动电极上的链条、链轮长期在高 粉尘环境里运行，存在磨损问题。2.1.2 布袋除尘器的主要特点（l ） 除尘效率高，出口排放稳定；（2）排放浓度对粉尘的特性不敏感，不 受粉尘比电阻的影响；（3）清灰周期、滤袋使用寿命受烟气粉 尘浓度影响大，粉尘浓度越高，清 灰时间和滤袋使用寿命越短；（4）运行阻力大，一般为 l3OOl5OOPa（5）不适宜高温状态下运行，一般在120160 C。对烟气中的水分、油 和含氧量也有严格的要求；（6） 滤袋使用寿命与烟气中含硫量、运 行方式以及采用材质由密切关系， 按目前滤袋的寿命 3 万小时左右， 因而更换滤袋费用高，工作量大。2.1.

15、3 电袋除尘器的主要特点（1）煤种适应性强，不受高比阻细微粉 尘影响，除尘效率具有高效性和稳 定性；（2）由于滤袋收集的粉尘量少，阻力上 升缓慢，其清灰周期长、气源能耗 小；（3）运行阻力低。由于电场区的作用， 进入滤袋区烟气流的粉尘浓度大幅 降低，同时这些粉尘受到电荷之间 的排斥力和异性静电凝聚作用，滤 袋表面粉层结构呈蓬松絮状，降低 了滤袋内外的压差，并减少微尘钻 入或嵌入滤袋层而增加滤袋残余阻 力；（4）气流分布很难满足要求，影响滤袋 的使用寿命。大型电除尘最佳是烟 气流动平进平出的方式，而袋式除 尘器最佳是下进风方式，为同时满 足两者的要求，在二者之间加装有 均留孔的均布板，而电荷的粉

16、尘经 过均布板孔，失去电荷，并将粉尘 滞留在均布板上或堵塞孔板，对清 灰和除尘有影响；（5）一次性投资比布袋方案略低，运行 维护费用低。2.2 三种除尘器技术特点比较 三种除尘方案的技术特点见表1：表 1 三种除尘方案的技术比较项目电袋复合除尘器纯袋除尘器旋转电极式电除尘器除尘效率煤种变化，排放都可达标煤种变化，排放都可达标煤种变化，排放都可达标平均压力损失800Pa1300Pa300Pa最终压力损失1200Pa1500Pa300Pa安全性高温烟气虽可外排，有一个电 场做缓冲，但滤袋受到影响高温烟气虽可外排，但滤袋直接受到影响高温烟气可外排检修能在线分通道检修但不能在线分室检修能在线分通道检修

17、但不能在线分室检修检修工作量小2.3 三种除尘器改造方案的能耗比较表2三种除尘方案（1X300MW机组）的能耗比较项目布袋除尘器电袋复合除尘器（1电3袋）旋转电极式电除尘器（3+1）阻力导致引风机的平均功率（kW）913517182空压机平均功率耗（kW）106370冷冻干燥机功率（kW）530高压整流设备运行功率（kW）02041207清灰、灰斗加热的平均功率（kW）72138260功率消耗合计（kW）10968991649说明：表2 以某电厂 1X300MW 机组为例，原除尘器为双室四电场静电除尘器，改造后除尘器出口烟尘排放要求：30mg/Nm3，本表数据仅供参考。表3三种除尘方案（1X6

18、00MW机组）的能耗比较项目布袋除尘器电袋复合除尘器旋转电极式电除尘器阻力导致引风机的平均功率（kW）1646933330空压机平均功率耗（kW）135550冷冻干燥机功率（kW）850高压整流设备运行功率（kW）04752299清灰、灰斗加热的平均功率（kW）96156309功率消耗合计（kW）188516242938说明：表3 以某电厂 1X600MW 机组为例，原除尘器为双室四电场静电除尘器，改造后除尘器出口烟 尘排放要求：30mg/Nm3，本表数据仅供参考。2.4 三种除尘器运行费用比较表 4 三种除尘方案运行费用比较项目袋除尘器电袋除尘器转动极板电除尘器运行费用，万元48342216

19、4检修费用，万元38816651说明：表4以某电厂1X600MW机组为例，原除尘器为双室四电场静电除尘器，本表数据仅供参考。2.5 三种除尘器改造方案的一次性投资费用表 5 三种除尘改造方案一次性投资费用比较项目布袋除尘器电袋除尘器（1电3袋）转动极板电除尘器（3+1）本体改造140015001250135010001350风机改造3003000总计170018001550165010001350说明：表5基准为某电厂1X300MW机组将原四电场静电场除尘器改造，本表数据仅供参考。2.6 三种除尘器改造方案综合技术经济比较表6三种除尘改造方案综合技术经济比较除尘器形式综合比较袋式除尘器优点：不

20、受煤种、飞灰特性影响，出口排放低且稳定；采用分室结构能在100%负荷下分通道在线 检修；总体运行维护费用高。缺点：系统阻力损失大；对烟气温度、烟气成分较敏感；若使用不当滤袋容易破损并导致排放超标； 目前旧滤袋资源化利用率较小。电袋合除尘器优点：不受煤种、飞灰特性影响，出口排放低且稳定；能在100%负荷下分通道在线检修；在点炉、 高温烟气等恶劣工况下可正常使用电气除尘器但滤袋不受影响。总体运行维护费较高。缺点：系统阻力较大；对烟气温度、烟气成分较敏感；目前旧滤袋资源化利用率较小。旋转电极电除尘器优点：系统阻力小，出口排放低；在点炉、高温烟气等恶劣工况下可正常使用不受影响；总体运行 维护费用低。缺

21、点：受煤种、烟气工况、飞灰特性影响，旋转电场的传动装置稳定性影响除尘效果。3 三种除尘器的发展及运行业绩3.1 旋转电极除尘器从 1979 年日本日立公司研制出首台旋 转电极电除尘器至今，旋转电极电除尘器已 经有了 30 多年应用历史。到目前为止，该 设备约有 60 多台套的销售业绩，主要用于 日本本土，装机总容量已超过9000MW，涵 盖 150MW-1000MW 机组。国内已有5套300MW及以上机组旋转 电极电除尘器投入运行 ， 现已 签订的 300MW及以上机组旋转电极电除尘器的合 同装机总容量近20000MW。改造项目有： 包头一电厂#1机组（300MW）、达拉特发电 厂#5机组（3

22、30MW）、河北衡丰发电厂二期 （300MW）机组和包头三电厂，这些机组 的电除尘器都是四电场，改造方案是将前三 个电场进行整修优化，外壳体等部件做了相 应改制，将四电场内部固定式极板等拆除， 安装转动电极。3.2 布袋除尘器布袋除尘器在燃煤电厂烟气净化的应 用曾经历了“三起三落”的过程。近几年布袋 除尘技术有很大的进步，主要表现在：复合 滤料（与P84或PTFE纤维复合）的出现， 可以提高滤料的抗酸或抗高温能力，使滤料 性能迅速提高；覆膜滤料、梯度滤料的研究 成功，大大提高了滤料的过滤性能，使排放 达到小于20 mg/Nm3,甚至小于5 mg/Nm3。 另一方面，清灰和保护系统自动化程度的提

23、 高，使滤袋的使用长度可达8-10m，为设备 大型化提供了条件。此外，布袋除尘器的本 体设计重要性也逐步被人们认识。其中包括 气路型式、各种参数的确定以及气流在袋场 的合理分布等。国内已投运的布袋除尘器运行良好的 电厂滤袋已超过四年，如：内蒙古准大发电 有限责任公司2X300MW机组采用布袋除尘 器，分别于2006年12月和2007年3月投运； 宝山钢铁股份有限公司电厂3#机350WM机 组将四电场静电除尘器改为布袋除尘器，于 2009年6月投运。湛江发电有限责任公司2# 机300MW机组将三电场静电除尘器改为布 袋除尘器，于2010年4月投运，至今运行状 况良好。3.3 电袋除尘器 电袋除尘

24、器是近几年国内发展起来的 一种除尘设备，到 2012 年年底我国电厂采 用电袋除尘器的大机组3001000MW有 210台，已投运108台。许昌龙岗发电有限 责任公司2#炉350MW机组将四电场静电除 尘器改为电袋除尘器，于2008 年投运。安 徽平圩电厂#1 炉 600MW 机组将四电场静 电除尘器改为电袋除尘器，于2011年投运。 河南新密电厂2X1000MW新建机组采用的 电袋除尘器技术，于2011、2012年投产。4 结 论本文针对最新的环保排放要求，烟尘排放30mg/Nm3 (重点地区 20mg/Nm3),介 绍了适合国内电厂改造的常用三种除尘器： 旋转电极电除尘器、布袋除尘器、电袋

25、除尘 器的除尘原理、技术特点及运行业绩。通过技术经济分析可知：旋转电极电除 尘器的投资运行维护费用较低，除尘效率低 于布袋和电袋除尘器，建议旋转电极结合高 频电源技术提高除尘效率；电袋除尘器运行 维护费用略低于布袋除尘器，电袋除尘器除 尘效率高且排放稳定，电袋除尘器作为一个 近几年来发展起来的新技术，臭氧腐蚀及荷 电粉尘对滤袋寿命的影响有争议。布袋除尘 器的运行维护费用最高，但是技术比较成熟 除尘效率高且排放稳定。电厂除尘器改造方案的选取要以自身 煤、灰性质、燃烧方式等现场实际情况，通 过技术经济综合比较选取合适的除尘器改 造方案。参考文献：1 陈国榘 .适应新排放标准的火电厂除尘技术 .科

26、技导报, 2010, 28(3)：90-95.2 江得厚,郝党强,王勤,等.燃煤电厂袋式除尘器发 展趋势及其运行寿命的影响因素 .中国电力 , 2008，41(5)：86-91.3 唐敏康,马艳玲,郭海萍,等.电袋除尘技术的研究 进展.有色金属科学与工程, 2011, 02(5)：53-56.4 胡志光 ,贾博强 .中国电除尘器与袋式除尘器现 状比较与分析.环境科学与管理, 2012,37(12)： 93-97.5 GB 13223-2011.火电厂大气污染物排放标准 2011.6 福建龙净环保股份有限公司 .国内燃煤电站除 尘方式选择, 2011.7 浙江环保环境工程有限公司 .适应燃煤电厂新 烟尘排放标准的电除尘集成技术, 2011.专家点评：本文结合当前电厂除尘器改造的需求，提出了三种除尘器改造方案：旋转电 极除尘器改造方案、布袋除尘器改造方案、电袋除尘器改造方案。通过对三种除 尘器技术特点、投资运行维护费用、运行业绩的介绍及综合技术经济对比，为电 厂除尘器改造方案的选取有较好的指导作用和参考价值。点评人：李佩建