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火电厂电袋复合式除尘器改造及应用

文章作者:admin发布时间:2019-11-02 16:57浏览次数:

项目背景

金堂电厂一期工程建设2伊600MW亚临界燃煤机组,2004 年11 月开工,1号机组2007 年5 月17 日顺利通过168小时试运行。2 号机组于2007 年9 月24日顺利通过168 小时试运行,10 月6 日投入商业运行。

2012 年12 月5 日,环保部发布了70570威尼斯城官网国《重点区域大气污染防治“十二五”规划》。这一由环保部、国家发改委、财政部印发并获国务院批复的文件要求,今后对13 个大气污染防治重点区域(简称“三区十群”),将严格限制高污染项目,这些区域内火电厂的烟尘排放需执行特别排放限值。该文件中,成都全市域被纳入重点区域,而金堂电厂地址为成都市金堂县淮口镇,位于重点区域之中。火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)第4.4 条要求:重点地区的火力发电锅炉及燃气轮机组执行表2 规定的大气污染物特别排放限值。该限值具体为:烟尘20mg/m3。

金堂电厂一期2伊600MW 亚临界汽轮发电机组,原执行的是火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2003),烟尘排放是按50mg/m3 控制的,已不能满足新标准的要求。为满足烟尘排放要求,金堂电厂对一期2伊600MW 燃煤机组除尘器进行了电袋复合式除尘器改造,提高其排放效率以达到特别排放限值。

设备概况

金堂电厂1、2 号机组采用的是东方 锅炉(集团)股份70570威尼斯城官网生产的600MW锅炉,型号为:DG2028/17.45原II5 型,亚临界、自然循环、前后墙对冲燃烧汽包炉,单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架悬吊结构。每炉配2 台静叶可调轴流式引风机,2 台天洁集团70570威尼斯城官网生产的双室五电场电除尘器,除尘效率99.8豫。

改造前电除尘器性能参数(见表1)。

电除尘器改造方案的选择

3.1 电除尘器及其技术特点

3.1.1 电除尘器工作原理

电除尘器主要由收尘极(阳极板)、放电极(阴极线)、高压直流供电装置、振打装置和外壳等组成。其工作原理是利用高压静电使尘粒荷电,荷电后的尘粒在单向电场(70耀100千伏)作用下向阳极板运动,并积聚在阳极板上,通过振打方式使阳极板上的灰层脱落至灰斗,从而达到收尘的目的。

3.1.2 电除尘器的优点

(1)压力损失小,运行阻力小于300Pa,比布袋除尘器低1200Pa 左右。

(2)技术成熟,应用广泛。

(3)经久、耐用,特别是可用于高温、高压和高湿的场合,并能连续运转。

3.1.3 电除尘器的缺点

(1)设备庞大,耗钢多,需高压变电和整流设备,通常高压供电设备的输出峰值电压为70耀100KV,能耗高。

(2)不具备在线检修功能,一旦设备较大故障,只能停炉检修,且维护工作量较大。

(3)对于收尘困难的烟尘,除尘效率得不到保证,随着运行时间的延续,除尘效率下降较快。

(4)除尘效率受飞灰粒径分布影响较大。

(5)除尘效率受煤的成分、飞灰成分及特性影响较大。

3.2 布袋除尘器及其技术特点

3.2.1 布袋除尘器工作原理

烟气在引风机的作用下,含尘烟气从锅炉预热器出口经烟道系统先进入除尘器的进风总管中,然后通过进风总管中导流装置使进风量均匀后通过进风调节阀进入各室灰斗,粗尘粒沉降至灰斗底部,细尘粒随气流转折向上进入过滤室,粉尘被阻留在滤袋表面,净化后的气体经滤袋口(花板孔上)进入清洁室,由出风口经排气阀至出风总管排出,而后再经引风机排至大气。

3.2.2 布袋除尘器的优点

(1)除尘效率可高达99.99%,可以永jiu保证粉尘排放浓度在50mg/Nm3 以下,甚至可以小于20mg/Nm3。

(2)适应能力强,排出的浓度不受粉尘比电阻、浓度、粒度等性质的影响。

(3)除尘器分室可轮换检修,而不影响锅炉的运行。因此,对锅炉设备可用率的影响接近为零。

3.2.3 布袋除尘器的缺点

(1)设备阻力大,本体阻力在1200耀1500Pa,本体阻力比电除尘器高1200Pa左右。

(2)布袋易老化,换袋成本较高。

(3)对烟气温度较敏感,需要注意控制烟气温度不超过滤料所能耐受的程度,同时不低于酸露点。

3.3 电原袋除尘器及其技术特点

3.3.1 电原袋除尘器工作原理

电原袋复合型除尘器是通过电除尘与布袋除尘的有机结合的一种新型的、高效的除尘器。尤其适应高灰浓度烟气除尘,并满足现行国家排放标准的要求。电原袋复合型除尘器由两个单元组成,即电除尘单元和布袋除尘单元。一般情况下,电除尘单元布置一个电场。这种电原袋复合型除尘器前电后袋,既发挥了电除尘器可将烟气中80%~90%的粉尘收集,使进入滤袋的浓度大大降低,滤袋的阻力降低、清灰周期加大,从而延长布袋的寿命。又发挥了布袋除尘器对煤种不敏感,微细粉尘收集效率高(99.9%以上)等优点,能确保达到50mg/m3,甚至小于20mg/Nm3的排放标准。

3.3.2 电原袋除尘器的特点

(1)电原袋除尘器的效率不受高比阻细微粉尘影响,不受煤种、烟灰特性影响,排放浓度容易实现在50mg/Nm3,也能达到20mg/Nm3以下,且长期稳定。

(2)运行阻力比纯布袋除尘器低500Pa,但比电除尘器阻力高900Pa。

(3)在相同运行条件下电原袋的使用寿命比纯布袋除尘器的寿命延长2耀3年。

3.4 改造方案的选择

通过以上三种方案的对比,国电成都金堂电厂原有4 台电除尘器改造有三种方案可供选择。第1 种是在原有电除尘器基础上进行改进,如把原有电除尘器电源改成高频电源,加大电除尘器的集尘极面积等;第2 种是把电除尘器全部改成袋式除尘器;第3 种是把电除尘器改造成电袋复合型除尘器。第1 种方案在原有电除尘器的基础上加大集尘极面积,改电除尘器电源为高频电源,虽然能改善电除尘器的除尘效率,但不能根本改变电除尘器的固有缺陷,且金堂电厂已于2011 年进行了高频电源改造,除尘效率有所提高,但仍无法达到烟尘臆20mg/m3的标准;如在原有电除尘器的基础上加大集尘极面积,金堂电厂无法满足场地要求;第2 种方案是把电除尘器内部的电极全部拆除掉,彻底更换成滤袋,变成完全的袋式除尘器。这种方案虽然能达到国家的排放臆20mg/m3 要求,但设备阻力增加较大、投资维护成本较高且不利于利用原有静电除尘器的相关设施,浪费很明显,只有袋式除尘器的优点,没有了电除尘器的优势;第3 种方案是保留原有电除尘器的第yi、二电场,把其他三个电场改成袋式除尘器,其优点是:充分运用了原有电除尘器的资源,70%粉尘在电除尘中得以清除,这就大大减轻后面袋式除尘器的除尘负担,清灰频率大大降低,提高了滤袋的使用寿命;减少了改造工作量;因经过电场的粉尘多少带些同性电荷,附着在滤袋上比较松弛,相对而言粉尘堆积时空隙率较大,烟气通过时阻力较小,因而耗电低,易清灰。

电除尘器改造方案的实施

金堂电厂分别于2013、2014 年对2号、1 号炉电除尘器进行了电袋复合式除尘器改造。改造利用了原电除尘器壳体及支架,保留了原电除尘器的一、二电场,进行利旧检修,拆除了原除尘器三、四、五电场的阴阳极和振打系统,并在原三、四、五电场安装滤袋,在烟气室顶部加装净气室改为布袋区。具体改造安装方案及性能数据如下:

4.1 电袋复合式除尘器改造方案

4.1.1 借助现有电除尘器的壳体条件,改造工程在原电除尘器框架和基础上进行,对原来电除尘器底部圈梁以下部分结构保持不动,侧墙基本不动,但对有腐蚀的部位需要进行加固或换新处理。

4.1.2 保留原一、二电场,拆除原电除尘器三、四、五电场部分,拆除顶部的高压变压器及其附属设备,拆除原来电除尘器顶部的吊装设备,拆除电除尘器内部的阴极框架和阳极板排,拆除原来电除尘器内部的管撑,保证除尘器内部中空,并打扫干净。

4.1.3 在原电除尘器两室之间加装中间隔板,形成2个独立的除尘室。改造原来电除尘器的内部结构,并安装固定花板。

4.1.4 在原三、四、五电场的梁的顶部加立柱和侧墙形成净烟气室,净烟气室的末端是出气口,净气室前墙设有检修通道、检修门和运行中进行检查观望的视窗。观察视窗分投影灯视窗和人观察视窗,方便运行中工作人员可以在任何时候在除尘器外面对除尘器内部运行情况进行观察。

4.1.5 采用固定行喷吹袋式除尘器。在顺气流方向上分为4个独立的除尘室,单台除尘器总过滤面积为54656m2。

4.1.6 在每一个除尘室的进、出口烟道上都装有百叶窗式的挡板门。

4.1.7 在运行过程中,烟气中的粉尘进入除尘器后顺着气流的方向进入滤袋间,设计中采用较低的入口流速不仅加快了粗颗粒的预分离,同时也保证了在烟气进入滤袋之前的整体流量的预分配,烟气从外到内穿过滤袋进行过滤,清洁烟气从滤袋排放出来,粉尘被阻挡在滤袋外侧。随着滤袋外表面积灰的增多,滤袋内外的压差逐渐增加。当压差达到设定值时,PLC 控制系统发出指令,脉冲阀的膜片自动打开,储气罐中的一定量的压缩空气通过喷嘴喷入滤袋内,进行在线自动清灰,滤袋上滞留的灰尘颗粒就被清除,灰尘不断地落入灰斗,达到除尘的目的。

4.1.8 布袋除尘器采用低压中风量脉冲压缩空气清灰。

4.1.9 袋式除尘器的安装:安装工作的流向为先内后外,先下后上,先结构后电气的施工程序进行组织施工。其施工顺序如下:中隔板安装-出口喇叭口封堵-花板梁改造及安装-花板安装-净烟室安装-喷吹系统安装-进出口挡板门安装-滤袋安装-袋笼安装-仪器仪表安装-预涂灰系统安装-紧急降温装置安装-仪器仪表安装-楼梯平台安装。

4.2电袋复合式除尘器的设备组成

固定管喷式脉冲布袋除尘器由本体(包括支柱、扶梯、平台)、导流系统、过滤系统、清灰系统、卸灰系统、保护系统、压缩空气系统(包括储气罐、管路等)、控制系统(包括仪器仪表、PLC柜、MCC 柜、现场操作柜)等组成。

4.2.1 除尘器本体:包括用于支撑设备的钢结构支柱以及箱体、灰斗,平台、栏杆、爬梯及手(气)动阀门的检修平台等。

4.2.2 导流系统:在电区与袋区间加装气流分布装置。

4.2.3 过滤系统:包括安装在多孔板(花板)上的由滤袋和袋笼所组成的滤灰系统。花板用于中箱体(含尘空间)和上箱体(净气室)的分隔,同时也作为滤袋、袋笼的检修平台。

4.2.4 清灰系统:包括安装在顶部防雨装置中的喷吹气包、电磁脉冲阀以及安装在上箱体中的喷吹管路等。

4.2.5 保护系统:包括预喷涂装置,检漏装置等。

4.2.6 压缩空气系统:包括由空压机、储气罐、压缩空气管道、减压阀、压力表等组成的除尘器清灰系统。

4.2.7 控制系统:包括在线检测装置等仪器仪表及以PLC 可编程控制器为主体的除尘器主控柜、MCC 柜、上位工控机、现场操作柜、检修电源箱、照明系统等。

4.3电袋复合式除尘器的设备概况

4.3.1 改造后电袋复合式除尘器结构(如示意图)。

5.1 除尘器改造前尧后的烟尘排放状况

由于改造前金堂电厂电除尘器出入口未设置粉尘浓度仪,故仅以2011年2号炉电除尘器电源改造后热态性能测试报告、电袋改造后除尘器出口排放浓度及改造前、后脱硫出口烟尘排放数据对比,对电袋复合式除尘器改造的效果进行简要介绍,具体如下:

(1)电袋复合式除尘器改造前后烟尘排放浓度及本体阻力对比(见表2)。

(2)改造前后脱硫出口粉尘排放对比(见表3)。

5.2 运行中存在的主要问题

5.2.1预涂灰管道设置不合理,容易堵塞,且预涂灰时间较长,情况严重时粉尘可能在除尘器入口挡板门前堆积,造成烟道堵塞。

5.2.2 改造后除尘器本体阻力较设计值增加较多(金堂电厂设计约1000Pa,实测本体阻力约1600Pa),高负荷时滤袋压差增加迅速超过设计值,尤其是煤质较差时更为明显。

5.2.3、机组运行过程中清灰脉冲阀故障难以判断,脉冲阀故障区域的滤袋得不到有效吹扫,导致袋区压差增长迅速,造成局部滤袋吹扫频繁,未吹灰区域滤袋挂灰重量超标,影响滤袋使用寿命。

5.2.3、百叶窗式进出口烟气挡板门难以密封严密,叶片易冲刷,无法实现隔绝烟气,保证设备在线检修的功能,且为防止误操作,预涂灰灰完毕后需将挡板门断电。

结论及建议

目前,电袋除尘器运行工况良好,未发现破袋、掉袋情况,引风机选型满足运行工况要求。电袋复合式除尘器解决了电除尘器受煤种限制,使除尘器长期保持低烟尘排放、高除尘效率运行,并且采取电袋除尘器改造节能效果显著,本次2号炉电袋复合式除尘器改造是成功的。根据2 号锅炉电袋除尘器运行现状,提出如下建议:

6.1 由于预涂灰管道采用母管制,会造成管道过长,隔离阀前后易堵灰,且预涂灰时间较长。因此,建议每个烟道设置一根预涂灰管道,并在管道上设置吹扫风,避免预涂灰管道堵塞,缩短预涂灰时间。

6.2由于改造后除尘器本体阻力一般较设计值增加较多,因此,建议选择改造方案时,对引风机进行性能测试,保证引风机预留有足够的裕量。

6.3 鉴于百叶窗式挡板门的密封性能不能实现零泄漏,除尘器入口烟尘浓度高,挡板门叶片易受到冲刷,不能真正实现在线检修,建议除尘器进出口挡板门,选用插板式。

6.4 由于锅炉启动前对布袋除尘器进行预涂灰可有效保护布袋,因此,不建议设置烟气旁路,避免因旁路内漏造成出口粉尘浓度超标。

6.5 为保证吹灰气源压力的稳定,保证吹灰效果,建议设置独立的压缩空气系统、喷吹系统等,并配置有备用空压机。


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