电袋复合除尘技术在燃煤电厂中的应用.pdf

烟 气 污 染 治 理 电袋复合除尘技术在燃煤电厂中的应用 李杰 1 王丽萍 1 田立江 1 张秀琨 2 韩晶晶 1 1． 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室， 江苏 徐州 221116; 2． 徐州坝山环保热电有限公司， 江苏 徐州 221004 摘要 电袋复合式除尘技术综合了电除尘和布袋除尘的收尘优点， 通过除尘负荷的合理分配， 实现了电除尘和布袋除尘 的有机结合; 采用基于表面过滤原理的新型滤料， 可克服常规滤料清灰后除尘效率降低及滤袋易破损等缺点。电袋复合 式除尘器在徐州坝山环保热电有限公司的应用实践表明， 电袋复合式除尘器可保持高效稳定除尘同时节能， 粉尘排放浓 度达到了 30 mg/m3以下， 满足国家新的电力行业烟尘排放要求 GB 132232003 火电厂大气污染物排放标准 。 关键词 电袋除尘器; 表面过滤; 工程应用 APPLICATION OF ELECTROSTATIC PRECIPITATOR AND FABRIC FILTER PRECIPITATION TECHNOLOGY IN COAL- FIRED POWER PLANT Li Jie1Wang Liping1Tian Lijiang1Zhang Xiukun2Han Jingjing1 1． Jiangsu Key Laboratory of Resources and Environmental Ination Engineering， China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China; 2． Bashan Environmental Protection Thermoelectricity Company Limited of Xuzhou，Xuzhou 221004，China AbstractElectrical and baghouse composite precipitation technology colligated the dust-collecting merits of ESP and bag filter，thus realizing the combination of ESP and bag filter through the reasonable distribution of dust load． Based on the principle of surface filter，a new filter media is selected，which can overcome the inherent shortcomings of low removal efficiency after cleaning the conventional media filter． The application of electric-bag filter in Bashan Environmental Protection Thermoelectricity Company Limited of Xuzhou is introuduced，the results show that electric-bag filter can keep efficient and stable dedusting and energy-saving with dust emission concentration lower than 30 mg/m3，and meet the power industry dust emission requirements of the national new standard “Fossil-fuel Power Plant Atmospheric Pollutant Emission Standard” GB 132232003 ． Keywordselectric-bag filter; surface filtration; engineering application 0引言 我国是以煤炭为主要能源的国家之一， 燃煤电厂 对除尘器类型的选择与我国烟尘排放浓度密切相关， 在推广净煤燃烧和调整火电厂结构的同时， 实现电力 工业的可持续发展， 提高火电厂烟尘排放标准已势在 必行。国家环保总局修订 GB 132232003火电厂 大气污染物排放标准 ［1］， 颁布的电力行业烟尘排放 要求提高到 50 mg/Nm3以下， 这就要求燃煤电厂必 须采用高效率的除尘器。 燃煤电厂现役除尘技术主要采用电除尘和布袋 除尘为主。但静电除尘器对粒径 ＜ 2. 5 μm 甚至亚微 米级的超细颗粒捕获率较低， 而布袋除尘器不适于净 化含粘结和吸湿性强的含尘气体， 净化烟尘时的温度 不能低于露点温度， 否则将会产生结露， 堵塞布袋滤 料的空隙， 造成“糊袋” ［2］。此外， 滤袋清灰时发生猛 烈振动， 且过滤时由于大颗粒粉尘的磨损， 缩短了滤 袋寿命， 不仅实际运行不便且大大增加运行费用。为 此， 燃煤电厂采用电袋复合除尘技术已势在必行。 同时， 2007 年， 863 计划资源环境技术办公室将 “大型燃煤电站锅炉烟气排放控制技术与装备” 作为 第三批重点研究项目， 其中课题之一就是“大型燃煤 电站锅炉烟气电袋复合除尘技术与装备” 。 1电布袋除尘器的设计基础 1 负荷分配合理。采用电布袋复合除尘工艺， 17 环境工程 2011 年 8 月第 29 卷第 4 期 通过除尘负荷的合理分配， 进行电布袋复合除尘器工 艺优化和结构设计， 前级电除尘器去除 80 ～ 90 负荷， 这样使得后级布袋除尘器的负荷减少， 不仅可 以保证系统高效稳定除尘， 同时降低了滤袋的破损机 率。滤袋粉尘负荷量少， 还可提高滤袋的过滤风速， 节省投资和减少占地面积 ［3］。 2 表面过滤技术。用传统纤维滤料， 过滤发生 在滤料表面形成“粉尘初层” 后， 粉尘颗粒在滤料深 层积累， “粉尘初层” 永远地截留在纤维空隙里。在 许多应用中， 如果袋式除尘器操作得当， 这种“粉尘 初层” 可以在一段时间内正常过滤。然而， 因穿透扩 散会造成粒子穿透损失， 故深层过滤对亚微米级的粒 子过滤效率不高。 表面过滤技术是指粉尘不能进入滤料内部， 不论 粗、 细粉尘全部沉积在滤料表面的过滤技术。表面过 滤是利用一层致密而又多孔 2 μm 以下的微孔 的 薄膜实现的。该薄膜散布着极多细微孔洞， 便于透 气， 易清灰。表面过滤中所有的颗粒都在过滤介质表 面捕集， 不需要“粉尘初层” 的存在。本设计使用聚 四氟乙烯膜 P84． PPS/PTFE ， 从一开始过滤效率就 很高， 不需要“粉尘初层” 来提高效率。图 1 为深层 过滤和表面过滤示意图。 a深层过滤; b表面过滤 图 1深层过滤与表面过滤 采用基于表面过滤原理的新型滤料 P84． PPS/ PTFE 克服了常规滤料深层过滤的固有缺点， 即滤料 清灰后除尘效率降低， 并需要时间恢复除尘过滤效 率。烟气中含尘浓度可长期稳定在 30 mg/m3 小于 50 mg/Nm3国标要求 以下， 满足国家新标准要求。 3 电除尘和布袋除尘两种技术有机结合。通过 前级电除尘器电晕放电产生的大量电子使粉尘荷电， 由于同性排斥， 滤袋上的粉尘将呈有序排列， 可明显 降低滤袋的阻力， 减少引风机的耗电量。此外， 粉尘 荷电还强化粉尘在烟气中的气溶胶效应， 使粉尘浓度 分布均匀， 粉尘层疏松、 易清灰。静电凝聚还会使小 颗粒变成大颗粒从而减少 PM2． 5粉尘的含量， 有利于 人们的身体健康。 电袋复合式除尘器就是一种把电除尘器和布袋 除尘器有机结合的高效新型除尘环保设备， 这种新的 过滤系统不仅是将电除尘器和布袋除尘器放在不同 室内的连续混合过滤器， 而且是将两种技术结合即把 滤袋平行放在电除尘器电场内。它结合了电除尘器 和布袋除尘器二者的优点。电袋复合式除尘器以其 独特的设计， 充分发挥各自优点的同时， 又抑制了各 自的缺点， 使这种除尘方式大大提高了整机综合性 能， 是一种高可靠性、 高效率的新型除尘器。近年来， 无论是对老电厂除尘工艺的改造， 还是新建燃煤电厂 除尘工艺的选择， 电布袋复合式除尘工艺的应用逐渐 增多。 2工程实例 徐州坝山环保热电有限公司装设 2 90 t/ h 循 环流化床锅炉， 2 15 MW 汽轮机组、 配 2 18 MW 发 电机组， 担负着徐州市东部城区的工业、 企事业单位 和居民的供热和发电任务。徐州坝山环保热电有限 公司与福建龙净环保股份有限公司、 中国矿业大学合 作研究制造了国内第一台用于电厂锅炉除尘的电袋 复合式除尘器， 并于 2006 年安装应用在坝山环保热 电有限公司进行工业性试验。 2. 1电袋复合除尘器的设计参数 针对该燃煤电厂烟气， 根据合理分配负荷的设计 理念， 采用基于表面过滤原理的新型滤料， 进行电袋 复合式除尘器系统设计， 具体设计参数如表 1 所示。 表 1电袋复合式除尘器的设计参数 电除尘部分布袋除尘部分 项目技术参数项目技术参数 处理烟气量 / m3h － 1 222 000 气布比 / mmin － 1 1． 2 烟气温度 /℃145 总过滤面积 /m23 100 电场风速 / ms － 1 1． 2滤袋型号 /mm160 6 500 截面积 /m253． 7 滤袋个数 /个1 120 除尘效率 /80 滤料材质P84． PPS/PTFE 有效驱进速度 / cms － 1 10 清灰周期 /min30 集尘极面积 /m21 200滤袋室 /个 8 比集尘 / m2m － 3s－ 1 20 除尘器宽度 /mm7 810 电场数 /个1除尘器总长度 /mm12 560 电场长度 /m4． 8 经过试运行， 于 2006 年投入使用以来运行稳定 并维持高效除尘， 放电极、 收尘极、 导流装置、 滤袋、 净 气室和清灰系统运行稳定可靠。 27 环境工程 2011 年 8 月第 29 卷第 4 期 2. 2电袋复合式除尘器运行效果 2． 2． 1电袋复合式除尘器运行阻力测试 从电除尘区进入布袋收尘区域的粉尘为绝大部 分带负电的粉尘， 由于电荷效应的作用， 粉尘在滤袋 表层颗粒排序有序， 缝隙率高， 滤袋形成的粉尘层对 气流的阻力小， 易于清灰。在实际运行过程中， 从 图 2中可看出除尘器可以保持较低运行阻力， 为 410 ～ 450 Pa。 图 2电布袋复合式除尘器压差测试结果 2． 2． 2电袋复合式除尘器的除尘效率 2006 年 12 月对徐州坝山热电环保有限公司 1 号锅炉配置的型号为 BELH58 － 1 /6X425 电袋除尘器 进出口烟气进行了测试， 电布袋复合式除尘效果如 图 3所示。 图 3电布袋复合式除尘器除尘效果 由测试结果可知 电袋复合式除尘器的除尘效率 较高， 稳定在 99． 9 以上。烟尘排放浓度为 28 ～ 29 mg/m3远低于国家排放标准 50 mg/Nm3要求， 在 小型燃煤电厂取得了很好的应用效果。 2. 3同一规模锅炉烟气处理的工艺参数与能耗对比 在实际应用中， 对 锅炉在额定满负荷蒸发量为 75 t/h 的相同规模三个热电厂 徐州坝山采用电布 袋复合除尘器， 其他两个热电厂分别采用电除尘器和 布袋除尘器 不同类型除尘器的工艺参数、 性能测试 作了比较， 其主要参数如表 2 所示 ［4］。 对三个热电厂分别采用电布袋复合、 静电、 布袋 三种除尘器的性能及主要经济技术指标的分析， 可 知 1 电布袋复合除尘器实际运行功率为 502 kW， 电除尘器实际运行功率为 623. 65 kW， 布袋除尘器实 际运行功率为 607. 4 kW。电袋复合式除尘器实际运 表 2除尘器性能参数与运行费用比较 项目 电布袋复 合除尘器 电除 尘器 布袋 除尘器 处理烟气量 / m3h － 1 190 000190 000190 000 过滤风速 / mmin － 1 1． 2756． 40. 99 过滤总面积 /断面积 /m22 550583 300 清灰周期 /min30 025 平均除尘器阻力 /Pa＜ 1 200＜ 300 ＜ 1 500 滤袋使用寿命 /a ≥3 ≥2 实际运行总容量 /kW30100 0 维护费用 /万元2052． 620. 9 行功率比布袋除尘器小 105. 4 kW， 比电除尘器小 121. 65 kW。 2 电布袋复合除尘器实际运行年费用按 350 天， 每天 24 h 计 算， 与 布 袋 除 尘 器 相 比 每 年 节 约 电 885 360 kWh， 按每度电 0. 6 元计算， 则每年节约电 费531 216元。 3结论 1 电袋复合式除尘器可稳定高效除尘。实现了 电除尘粉尘预荷电布袋过滤为一体的除尘机制， 该装置利用多种除尘机理， 具有稳定高效的粉尘捕集 效率。在徐州坝山环保热电有限公司自投入运行以 来除尘效果达到 99. 90 以上， 粉尘排放质量浓度达 到了 30 mg/m3。 2 电袋复合式除尘器实现高效除尘同时节能。 一方面后续布袋器除尘负荷的降低， 减少了滤袋的破 损机率， 电晕放电作用可明显降低滤袋的阻力; 另一 方面， 采用基于表面过滤原理的新型滤料克服了常规 滤料深层过滤的固有缺点， 易于清灰， 减少除尘系统 引风机的耗电量， 对热电厂电布袋复合、 静电、 布袋三 种除尘器的性能对比分析表明， 电袋复合式除尘器是 理想的新一代节能环保产品。 电袋复合式除尘器具有广阔的市场应用前景。 电袋复合式除尘器不仅可以应用于新建电厂， 而且可 有效地应用于现有电厂的电除尘器系统的除尘改造 利用现有电厂的烟气电除尘器改造为电袋复合式除 尘器， 无需额外的占地和空间; 也适合于电厂烟气干 法和半干法脱硫后的高浓度烟气净化。电袋复合式 除尘器尤其适合于排放要求高的城市周边工业除尘 和高比电阻粉尘的除尘， 也可以应用于建材、 冶金等 行业的烟气除尘。 参考文献 ［ 1］GB 13223 － 2003 火电厂大气污染物排放标准［S］． 下转第 102 页 37 环境工程 2011 年 8 月第 29 卷第 4 期 心站监测并出具了监测报告， 监测结论为 1 本 钢 发 电 厂 燃 煤 锅 炉 烟 尘 排 放 浓 度 为 81 mg/m3， 烟尘林格曼黑度为 0. 4 级; SO2排放浓度 为27 mg/m3; NOX排放浓度为 261 mg/m3; 符合 GB 132232003火电厂大气污染物排放标准 第 1 时 段 实施时间为 2005 年 1 月 1 日 火力发电燃煤锅炉 污染物排放标准 烟尘排放浓度为 300 mg/m3; SO2排 放 浓 度 为 2 100 mg/m3; NOX排 放 浓 度 为 1 100 mg/m3。 2 根据本溪市环保局对发电厂 4 台220 t/h燃煤 锅炉实施脱硫后的污染物总量核算数据 详见表 1、 表 2 ， 实际 4 台锅炉的排放总量为 烟尘为 420 t/a、 SO2为 1 027 t/a， 满足总量要求。 表 12008 年 4 台炉烟尘排放情况 产生烟 尘量 / t a － 1 静电除尘 98． 5 去除量 / t a － 1 剩余烟尘 / t a － 1 脱硫除尘 70 去除量 / t a － 1 实际外排 / t a － 1 93 50592 1031 402982420 表 22008 年 4 台炉 SO 2排放情况 炉号 产生量 / t a － 1 效率 / 排放 / t a － 1 减排量 / t a － 1 21 号 1 53083． 52521 278 22 号 2 068． 683． 53411 728 23 号 1 43783． 52371 200 24 号 1 19283． 5197995 合计6 227. 81 0275 201 4结论及建议 经过 2 年多的运行考核， 体现出良好的效果， 本 溪市环境监测中心站监测结果表明 脱硫效率均稳定 在 83． 5 以上， 脱氮效率可达 31． 6 ， 除尘效率达 74. 8 ; 本溪市环保局对发电厂 4 台220 t/h燃煤锅炉 实施 脱 硫 后 的 污 染 物 总 量 核 算 后， 脱 硫 效 率 为 83. 5 ， 除尘效率 70 。符合环评中要求在静电除 尘器后安装脱硫设备， 脱硫效率 80 ， 除尘效率 60 的要求。基本达到了预期目的。做到了既保护环境 又综合利用能源， 环境效益比较明显。 存在不足及建议 目前最大的不是脱硫灰渣的使 用范围受限， 除少量用于路基铺设， 水泥添加剂， 内墙 墙面涂料等方面， 尚不能大量有效地利用。脱硫设施 初期因脱硫剂量的投加控制不均匀脱硫效率不稳定。 经多次调节与改进， 达到了稳定运行效果。 建议在建厂加强日常管理和维护， 做好设备正常 稳定运行， 使在线监测数据及时有效地指导脱硫设施 的联动监管与运行。设置专人专管， 制定专门的环境 保护管理制度， 按章办事， 按制度考核。真正使脱硫 设施在污染减排工作中发挥出最大的效能。 参考文献 ［ 1］亢燕铭， 王胜良， 沈恒根， 等． 电站冲灰水烟气脱硫的工业应用 ［J］． 环境工程， 2003， 21 1 44- 48． ［ 2］江永盟． 湿法烟气脱硫应用中的几个问题探讨［J］． 环境工程， 2003， 21 2 35- 38． ［ 3］周建宏， 甘艳， 普煜， 等． 燃煤锅炉氨法烟气脱硫［J］． 环境工 程， 2005， 23 3 49- 50. ［ 4］莫建松． 双碱法烟气脱硫工艺的可靠性研究及工业应用［D］． 杭州 浙江大学， 2006． ［ 5］张军． 海水烟气脱硫技术及其在火电厂的工程应用［D］． 成都 西南交通大学， 2007. ［ 6］牛涛涛， 汪建根， 李振玉， 等． 小型锅炉烟气脱硫除尘新工艺 ［J］． 环境工程， 2008， 26 2 36- 40. ［ 7］王晓玲． 燃煤锅炉烟气脱硫方案比较研究［D］． 西安 长安大 学， 2009． 作者通信处刘春红117000辽宁省本溪市明山区贵宾巷 1 号本 溪钢铁集团公司环保部 电话 0414 7827576 E- mail456liuh 163． com 2010 － 10 － 27 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 73 页 ［ 2］祈君田， 聂孝峰． 循环流化床锅炉电 － 袋组合除尘技术应用研究 ［J］． 热力发电， 2007 12 49- 52． ［ 3］柳少华， 陈 延 涛． 电 袋 复 合 式 除 尘 技 术［J］． 科 技 信 息， 2009 31 837． ［ 4］王丽丽， 王丽萍． 电袋复合式除尘器的工业化应用研究［J］ ． 电 力环境保护， 2008， 24 5 1- 4． 作者通信处李杰221008江苏省徐州市中国矿业大学文昌校区 环境与测绘学院 E- maillijiecumt 126． com 2010 － 07 － 13 收稿 201 环境工程 2011 年 8 月第 29 卷第 4 期