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布袋除尘器在大型电厂中的应用与选型

随着环保要求的提高,火电厂锅炉采用的电除 尘器已不能满足要求。而布袋除尘器具有除尘效果 显著、不受飞灰比电阻影响、收集亚微米颗粒物的能 力比电除尘器强等优点,已被国内大容量机组广泛 采用,2002-02呼和浩特热电厂2×200MW机组工 程中即应用了布袋除尘器。本文就布袋除尘器应用 选型方面应注意的问题进行探讨。

1 布袋除尘器工作原理及特点

1.1 工作原理

含尘烟气进入布袋除尘器,经气流分布板均流、 降速,颗粒较大的灰尘在重力的作用下直接落入灰 斗,其余含尘烟气经过滤袋后,尘粒被阻隔在一侧, 净化后的烟气由另一侧排放到大气中。随着滤袋表 面粉尘的不断积累,气体流经滤袋时的阻力逐渐增 大。当阻力达到设定值时,用压缩空气或烟气进行反 吹扫,粉尘脱落在灰斗中,由卸灰阀排出。

在除尘效率要求较高(如大于99.9%)或针对特 殊的煤灰(SiO2 与Al2O3 的质量分数之和大于90%) 时,电除尘器不能满足要求,此时可采用布袋除尘 器。

1.2 特点

1.2.1 优点

(1)除尘效率高且稳定,能达到99.99%;对亚 微米级的粉尘有较好的收集效果,除尘器出口气体 含尘质量浓度能达到30mg/m3。

(2)结构比较简单,操作及维护方便,可实现在 线控制;设备占地面积小。

(3)对粉尘的特性不敏感,不受飞灰比电阻的 影响。

(4)在采用玻璃纤维和合成纤维做滤袋时,可 在160~220℃下运行。

1.2.2 缺点

(1)本体阻力大,一般在1200~1800Pa,使引 风机电耗增大。

(2)受温度、烟气含氧量限制,高温会造成烧 袋;启动时燃油颗粒可能会造成糊袋。

(3)检修维护费用高,一般3~4a更换所有滤 袋,而滤袋费用占布袋除尘器造价的比例较大。

2 影响除尘器效率和寿命的因素

影响布袋除尘器效率和寿命的主要因素是:滤料、气布比、清灰方式以及和除尘有关的系统的选 择;其次,运行、维护管理也是影响因素之一。

2.1 滤袋材料

烟气温度是选择滤袋材质的基本依据。常见滤 袋材质及其性能见表1。从表中可以看出聚四氟乙 烯各项性能指标优异,使用寿命相对较长;但同时价 格较高。应根据机组的运行情况、烟气温度等进行经 济技术分析,选择适合机组的滤袋材料。

2.2 气布比

布袋除尘器的重要特征值是滤袋材料的有效利 用面积,由滤袋材料的气布比所决定。气布比越低布 袋的使用寿命越长,但降低气布比会导致布袋除尘 器的效率降低、增加除尘器的体积和投资。采用净化 烟气反吹时,气布比为0.4~1.0m3/(m2min-1);采用压 缩空气脉冲反吹时,气布比为1.1~2.5m3/(m2min-1)。 高气布比的除尘器,结构紧凑,耗料少,投资低。对含 尘量较高的烟气,气布比必须小一些。呼和浩特热电 厂工程布袋除尘器的气布比为1.13m3/(m2min-1)。 郑州新力电力有限公司5号机组(200MW)布袋除 尘器气布比为1.07m3/(m2min-1)。综合比较,丰泰电 厂工程所选的气布比属较低系列。

2.3 清灰方式

布袋除尘器清灰方式主要有3种:烟气反吹、机 械振动、脉冲空气反吹。前2种清灰方式用于袋内收 灰的布袋除尘器,后1种清灰方式用于滤袋外收灰 的布袋除尘器。3种清灰方式相比,烟气反吹和脉冲 空气反吹对布袋的机械损伤较小,有利于延长布袋 的使用寿命。

呼和浩特热电厂工程采用的就是脉冲空气反吹 式布袋除尘器。

3 布袋除尘器的现场应用情况

3.1 应用优势

国内大容量机组首次成功采用布袋除尘器的是 丰泰电厂2×200MW机组工程。其后,呼和浩特金 桥电厂2×300MW机组工程、天津陈塘热电厂2× 300MW机组、北京京能山西漳山电厂2×600MW 机组也采用了布袋除尘器,烟尘均能达标排放。之后相继有多家电厂由电除尘器改为布袋除尘器或电加 袋除尘器。

3.1.1 除尘效率高

布袋除尘器效率可达到99.9%,且在除尘器进 口烟尘浓度、粉尘粒径、出口烟气量发生变化时烟尘 排放质量浓度均小于30mg/m3。布袋除尘器性能稳 定,相对于电除尘器可以更好地降低烟气中的粉尘 含量。

3.1.2 设备占地面积小

东方希望包头热电二期电除尘器的占地面积为 1080m2。而同是330MW机组的内蒙古华润金能 热电有限公司工程用布袋除尘器占地面积仅为764 m2;呼和浩特金桥热电厂300MW机组布袋除尘器 占地面积为672m2。燃用相同煤种时,采用布袋除 尘器占用的场地面积小于电除尘器。可缩短A列至 烟囱中心的距离,使电厂的布置更加合理,同时减少 了厂区土地的投资费用。

3.1.3 本体设备投资费用少

相同的除灰效果下,布袋除尘器价格明显低于 电除尘器。与布袋除尘器相比,电袋复合除尘器多了 2个电场静电除尘,由于增加了极板、极线、振打装 置等部件,钢材耗量要高于布袋除尘器。从近期工程 的招标价来看,电袋复合除尘器要比布袋除尘器投 资高10%~15%[1]。同时,电袋复合除尘器有复杂的高 低压控制柜系统,需要单独设置电除尘控制室,同时 高低压电缆也会增加投资。

由于布袋除尘器阻力要略大于电袋复合除尘器 (约大300Pa),因此引风机的投资会有所增加。由 于引风机压头增大,加上脱硫增压风机与引风机串 联布置,当锅炉事故工况全部一次风机与送风机跳 闸时,脱硫增压风机与引风机瞬态的抽吸值通常要 比锅炉本体的常规设计瞬态承压值大得多,如果控 制保护系统同时出现故障,导致炉膛瞬态负压值过 大,则设计时锅炉本体的瞬态承压值应增大,这样就 增加了锅炉本体设备的造价。

表1 常见滤袋材质及其性能
纤维种类 工作温度/℃ 极限瞬温/℃ 耐水解性能 耐酸性能 耐碱性能 耐磨性能 抗张强度 主要缺陷
聚苯硫醚PPS 160 190 抗氧化性差
聚酰亚胺P84 220 260 易水解
聚四氟乙烯 260 280 价格较高

3.1.4 制造技术低

与电袋复合除尘器相比,布袋除尘器的制造技 术比较低,这也是目前国内布袋除尘器的生产厂家 很多,但能生产出优秀的电袋复合除尘器的厂家却很少的原因。

3.1.5 本体耗电量小

与电除尘器相比,布袋除尘器本体电气系统简 单,用电设备大大减少,本体耗电量一般仅为电除尘 器的1/5,减少了厂用电的损耗。

3.1.6 检修维护费用合理

从运行、检修维护、人力资源成本的综合比较可 以看出,布袋除尘器的年综合运行成本要比电除尘 器低,主要是电除尘器有较大的电负荷消耗,而布袋 除尘器经实际运行证明,破损率并不高。目前大容量 机组锅炉排烟温度都在120℃左右,对滤袋的寿命 更加有利。随着国产滤布材料制造技术的发展,布袋 除尘器在滤布的强度、耐高温、耐腐、耐磨等方面都 有很大的提高,滤袋的成本也在不断降低。

3.2 存在的弊端

采用布袋除尘器时,在布袋除尘器的每个进口 上均设置了电动风门,以控制投入使用的滤袋数量 及方便检修维护和除尘器与机组负荷的匹配。由于 滤袋无法在高温烟气中长期运行,还必须在烟道系 统中设置旁路烟道挡板门和用于控制烟气温度的喷 水减温系统。旁路烟道同时还需保证在锅炉投油启 动或低负荷助燃时,烟气全部流过旁路而不进入布 袋除尘器,以防止烟气中的油分污染滤袋,影响除尘 效果(也可以通过设置预涂灰系统,采取预涂灰的措 施对滤袋进行安全防护)。这些都使得采用布袋除尘 器的烟道系统比采用电除尘器的略微复杂,增加了 相应的安装和检修费用。

4 不同旁路烟道设置方式和压缩空气系统的经济性比较

国内能够生产制造且用于电厂运行的布袋除尘 器的旁路烟道有2种结构形式:外置式旁路烟道和 内置式旁路烟道;用于清灰的压缩空气系统设备通 常也只有2种设备配置方式:1种为采用罗茨风机, 1种为采用空气压缩机。

4.1 烟道设置方式

采用外置式旁路烟道的布袋除尘器安装占用场 地空间大,布置复杂,导致烟道材料用量庞大,施工 量增多,大大增加了电厂的投资费用,而采用内置式旁路烟道的布袋除尘器具有同样的除尘效果,却大 幅减少了施工量和投资费用(见表2)。

通过比较可见,采用外置式旁路烟道的布袋除尘器比采用内置式旁路烟道的布袋除尘器增加烟道 工艺部分投资132万元,占地面积增加550m2。

表2 旁路烟道设置方式经济性比较
烟道布置方式 占用场地情况 烟道质量/t 设备投资/万元
外置式旁路烟道布袋除尘器 单独占用场地550m2 965 881
内置式旁路烟道布袋除尘器 无需设置单独场地 820 749

4.2 压缩空气系统配置方式

配备罗茨风机的压缩空气系统设备数量少,可 直接与除灰设备共同安装于除尘器下方,无需设置 单独的安装场地;系统灵活简单,便于操作,运行维 护工作量小。而配备空气压缩机的压缩空气系统设 备数量相对大大增加,需要设置单独的安装场地、检 修设备和空间,系统复杂,运行维护和安装工作量 大。采用空气压缩机压缩空气系统的布袋除尘器比 采用罗茨风机压缩空气系统的布袋除尘器增加投资 约150万元,占地面积约增加216m2(见表3)。

表3 压缩空气系统经济性比较
吹灰动力 占用场地情况 设备投资/万元
空压机系统 单独占用场地216㎡ 881
罗茨风机系统 利用除尘器下部空间安装 749

因此,采用内置式旁路烟道结构、配备罗茨风机 压缩空气系统的布袋除尘器,可大大节约投资费用, 减少土建施工量,缩短施工周期。

5 结束语

和电袋复合除尘器相比,布袋除尘器具有除尘 效率高、本体耗电量低、适应煤种广、电气系统简单、 检修维护费用合理等优点,但同时又具有烟道系统 复杂的缺点。随着制造水平的提高,布袋除尘器在火 力发电厂中将有更广阔的应用前景。

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