燃煤电厂布袋除尘器发展趋势及其运行寿命

不要让吸尘器在无尘状态下运行，这样会缩短其使用寿命。 #生活技巧# #居家生活技巧# #电器维修技巧# #吸尘器使用窍门#

摘要：电除尘器的除尘效率理论上可达到99 . 5 ％以上，但实际运行时常受到烟尘物化特性影响，除尘效率会显著下降。而袋式除尘器基本上不受烟尘物化特性影响，除尘效率一般高达99 . 95 ％以上，并且效率稳定，还可捕集微细颗粒PM10 以下的粉尘和重金属。烟尘排放质量浓度低于50 mg / m3 以下时，电除尘器的投资和运行费用远高于袋式除尘器。从达标排放和技术经济比较等方面考虑，使用袋式除尘器是发展的必然趋势。为提高袋式除尘器的运行可靠性和延长使用寿命，在设计、调试和运行中采用合理科学措施，达到减排浓度小于30 mg / m3使用寿命达3 万h 以上是完全可行的。

关键词：袋式除尘器；运行寿命；设计和运行

1袋式除尘器是今后发展的必然趋势
1.1超微细粉尘对大气质量
2006年底，我国燃煤发电装机容量已达到4.84亿kw，用煤12亿t，烟尘排放量维持在300万t左右，其中约有270万t左右PM10的超微细粉尘可长期在空气中漂浮，影响大气质量和能见度，特别是PM2.5粉尘以气溶胶形式存在大气中，袋式除尘能较好地收集更多的重金属和99.8％以上PM10以下的粉尘。
1.2烟尘治理环境标准要求越来越高
由于认识到烟尘的危害性，我国已制定烟尘控制标准，而各省市根据本地的状况也制定出更严格的地方标准，如京、津、唐地的影响区要求燃煤电厂烟尘排放质量浓度小于30mg/m3，河南省已拟出台电力、水泥行业烟尘排放质量浓度小于50mg/m3,2010年前全国都会实行小于50mg/m3的控制标准，使用4电场甚至5电场电除尘器都难达到此标准。老电厂改造由于场地所限，增加电场就更困难，只有采用袋式除尘器才能达到新标准。
1.3粉尘浓度对脱硫塔安全运行的影响
脱硫塔本身有除尘作用，设计人员往往将脱硫塔一般考虑有50％除尘效率，有些甚至设计为80％除尘效率。以一台300MW机组为例，双室3电场电除尘器烟气出口质量浓度256mg/m3，排放量为506mg/h，按脱硫塔除尘效率50％设计，就有253kg/h粉尘掺入石灰石浆液系统循环，影响脱硫效率，也加剧了循环泵和喷淋系统的磨损，有的电厂运行不到半年，循环泵及喷淋系统部件都因磨损更换。大量粉煤灰也影响石膏结晶和品质不利于销售。更重要的是PM10以下的粉尘不能去除，只有采用5电场或6电场的电除尘器才有可能得到改善，但在占用场地和技术经济比较方面电除尘就失去优势了。
1.4电除尘器对粉尘性质敏感,电除尘器理论上除尘效率可达到99.5%以上，但其对烟气性质较为敏感，受烟尘的比电阻、浓度、粒径分布、温度、湿度和燃烧状况、运行中清灰效果、腐蚀等因素影响,大多运行在96.0％一99.5％。最适合电除尘处理的粉尘比电阻为106一1011Ω·Cm,比电阻低于104Ω·Cm或高达5X1012Ω·Cm都将造成电除尘器效率明显下降。故煤的硫分和其他元素的影响很明显，某电厂燃烟煤，灰分约20%，硫分分别为2.0%和0.5%，对应的除尘效率为99.75％和90.00％。另外，当飞灰中SiO2加Al2O3的质量分数超过85％时，除尘效率显著降低，这是因为SiO2在高温下的挥发再冷凝会形成极细的微粉，Al2O3也常是以极微细的高岑土粉体存在，不仅难收下，而且会在极板面上附成一层膜，难以振打清灰导致电除尘器工作恶化，这2种成分还是极好的绝缘材料，比电阻也很高，导致粉尘粘附力相当大，其粒径微小对荷电和收集都很难，还会形成所谓电气扬尘和造成电晕电流的急剧增加。微量的K20和Na20在有水汽的条件下对降低比电阻很有效，但当Al2O3和SiO2的质量分数较高而K2O和Na2O的质量分数低且灰很轻时，电除尘器难以收尘。郑州热电厂曾由双室3电场改为双室4电场效果不明显，所以继内蒙古丰泰电厂2X2OOMW机组以后，郑州热电厂和焦作电厂共有6台20OMW机组都改用了袋式除尘器。电除尘器对微细粉尘捕捉能力有限，所净化的气体粉尘质量浓度在100一1500mg/m3，故大量的微细粉尘排入大气中。另外，当粉尘质量浓度达到某一极限时通过电场的电流趋近于零，极易发生电晕闭塞而降低除尘效率。较低烟温和较高的湿度可提高除尘效率，但也应考虑到烟气中含有SO3导致除尘器出现糊板、腐蚀、破坏绝缘、影响电除尘器正常工作。
1.5电除尘与袋式除尘器技术经济比较！
以焦作某电厂22OMW机组烟气量160万m3/h电除尘改袋式除尘器为例。
(l）投资费用及场地。要达到排放质量浓度50mg/m3以下，若用4电场除尘器，投资费用约2000万元，若采用袋式除尘器并考虑到阻力加大，更新3台引风机，总投资费用约1900万元，大体上和改造4电场投资费用相当。若考虑老电厂的场地和拆迁费用，电除尘器改造就比袋式除尘器高一些，而占地面积比例为4:3，体积也大1倍。
(2）技术指标。袋式除尘器改造投用后排放质量浓度通常都小于3Omg/m3，而一台4电场除尘器一般只能在100mg/m3左右，所以，电厂大都采用5电场甚至6电场除尘器，占用场地可想而知。
(3）能耗及运行维护费用。电除尘器总能耗为827.6kw，袋式除尘器总能耗为644kw。电除尘器较袋式除尘器能耗高183.6kw，多耗电费约33万元／年。设备运行维护费用按20年计算，电除尘器按4年大修1次，每次需用400万元，年维护费用20万元，20年总计2400万元，年均维护费用120万元。滤袋按3年更换1次，每次需450万元，共计2925万元，加上年维护费用，20年共计3325万元，年均维护费用166.25万元，每年比电除尘多46.25万元，ZOa总计高出925万元。按目前运行情况看，按4年换1次滤袋计算，换袋共需2250万元，加上每年20万元的维护费，共计2650万元。年运行维护费袋式除尘器只比电除尘器高出12.5万元，按4年换1次滤袋算，考虑能耗，则少了20.5万元。国外滤袋使用寿命长达6-8年，所以其运行维护费用比电除尘器低。
(4）环境社会效益分析比较。采用袋式除尘器改造后比原3电场除尘器可少排烟尘1890t/年，其中PM10以下微细粉尘933.66t/年，少缴排污费和超标排污费275.8万元。由于减少了粉尘量的排放，减少了对3台引风机的磨损，也减少了停机检修次数，节约检修费90万元／年，减少停电损失约500万元，其环境效益和社会效益显著。
(5）综合效益比较。袋式除尘器与4电场电除尘器投资大体相当，目前滤袋价格略有下降，所以投资和运行费用比4电场电除尘略低一些，但除尘效率比电除尘器高，袋式除尘器排放质量浓度低于3Omg/m3，而电除尘器则在80一15Omg/m3。3电场电除尘器未改用袋式除尘器时，还要考虑引风机磨损检修费用，这样袋式除尘器年运行维护费用比电除尘低43.75万元，并可年均多发电1281万kw·h，增加上网电量收入约500万元左右。
1.6采用袋式除尘器是发展的必然趋势从减少大气污染提高人民健康水平和达到越来越严环保指标要求来看，势必要发展高效的除尘器，电除尘器和袋式除尘器均属高效除尘器，各有优缺点，但要达到烟尘排放低于SOmg/m3，电除尘则使用5电场甚至6电场，增加投资和场地，在维护工作量及费用上均比袋式除尘器大得多。而且电除尘器对煤种、锅炉的燃烧方式和烟尘物化特性很敏感而影响除尘效率，从技术经济分析袋式除尘器也有明显优势，所以，近Za来逐渐增多，特别是老电厂改造更为明显，成为今后燃煤电厂除尘发展的必然趋势。

2国内袋式除尘器发展现状和存在的问题
随着大型脉冲喷吹长袋式除尘器的出现，新型耐折、耐高温、耐腐蚀滤料开发应用，清灰和保护系统自动化程度的提高，使得袋式除尘器应用于电厂的技术问题得到了较好解决。所以，目前袋式除尘器发展很快。国内已有1台300MW机组袋式除尘器投用，1台在调试；ZOOMW机组已有11台投运，3台正在安装（其中有1台电＋袋）;135MW等级机组大约有8台投运（正安装的未统计）;SOMW机组（其中有电＋袋）则有10台以上投用。另有l台300MW和l台2OOMW机组反吹风清灰的袋式除尘器在试用。据以上不完全统计，将近40台袋式除尘器在使用，大多数都运行很好，排放粉尘都低于30mg/m3，其中也有出现一些问题，大多改进后得到解决，运行维护和可靠性都有很大提高。使用的技术有引进的ALSTHOM高粉尘浓度有内、外沉降室低压脉冲行喷吹袋式除尘器和鲁奇的旋转喷吹袋式除尘器，其他大部分是国产自己设计开发的产品。
总体来说，我国已具备了自行设计袋式除尘器的能力，配套的各种部件和加工国内都很齐全，为燃煤电厂袋式除尘大发展创造了条件。
3袋式除尘器设计参数的选择
为延长滤袋使用寿命，能够正常稳定运行，设计时对烟气参数、滤材、笼架、结构、喷吹系统要精细综合考虑和选择，这些方面对设备运行寿命有很大影响。
3.1设计前测定烟尘的物化特性燃用低硫煤，比电阻超过1013Ω·Cm,A12O3和510：超过85％而K2O和Na2O含量低，而且灰很径，电除尘器难以收集，应考虑采用袋式除尘。这种情况就是采用了高投资的5电场、6电场都很难长期稳定达到烟尘排放小于SOmg/m3的要求。
3.2走出湿法脱硫塔作为除尘器使用的设计误区
现在设计中流行采用4电场或5电场电除尘器，使除尘器出口排放达到100m留m3，再加上湿法脱硫除尘50%，达到最后的排放SOm留m3以下的方法，实际工程应用中受烟尘物化特性的影响，5电场电除尘器也很难保证除尘效率达到100mg/m3以下，并且脱硫塔作除尘器用，脱硫效率下降和部件磨损影响正常运行及石膏品质，甚至失去0.015元／(kw·h）的脱硫电价，这样做得不偿失，值得思考。
3.3烟气参数的选定
(l）烟气量：滤袋过滤面积选择以实测参数为依据，烟气量选择过高投资过大，过小则在某些工况时锅炉不能满负荷运行，要考虑实测时的漏风量和烟温，是否可通过省煤器、空气预热器检修得到降低，即使排除这些因素后，也还要考虑运行中积灰和漏风逐步加大和煤质变化等因素，所以实测烟气量要适当加大5％一10%，适当加大烟气量还可以在“假性”糊袋时带不上负荷起一定缓解作用（即烟气水分偏大，烟尘易糊在滤袋表面，经运行一段时间干燥后，可通过反吹清除），若湿的烟尘进入滤袋纤维内部不能反吹清除的永久性糊袋，只好更换滤袋。
(2）烟气温度：烟气温度不但影响烟气量的数值，同时也影响选择滤袋的性能。烟温选定过高，再综合考虑烟气含氧量、N02的数值，很可能选用高一档的滤布P84，这样会使投资增加，所以适当为好。
3.4滤袋及袋笼选择
(l）滤袋的选择：电厂烟气温度一般运行在120一160℃，适合在这种温度段使用的只有Nomex（亚酞胺）、PPS（聚苯硫醚）、P84（聚酸亚钱）。Nomex化学性能较后2种差，都不选用。P84（或聚四氟乙稀）适宜高过200℃使用，而价格贵得多，电厂一般选择PPS，其性能较好，耐酸、碱最优，耐高温也较好，抗拉、抗磨、抗折较好，但其抗氧化性能较差，所以运行中要防止高含氧量运行。值得注意的是：其理化特性表明连续使用温度190℃，瞬时温度220℃，这种指标是在试验室做出的数据，试验条件与实际条件有一定差距，目前制造厂家大都改为连续使用温度为180℃，瞬时高温200℃，甚至建议的使用温度已戏剧性地下降到160℃，因此，在运行使用时一定要留一定裕量。内蒙古某电厂200MW机组由于旋转空气预热器卡涩，烟气温度在5min内上升到250℃，经2次报警，至180℃才使MFT动作后又重启，被迫手动停炉，由于保护动作延误，致使滤袋受高温冲击10多分钟，几十条滤袋老化更换，因此，保护要可靠并要提前动作。“含氧量在巧％以下均可选用”也是有条件的，烟气含氧量及温度对PPS滤料使用寿命有影响，该滤料可在180℃温度下连续使用，瞬时200℃（每年累计6Oh以下）；在160℃的热压釜中能保持90％以上的强度，耐化学性非常好，抗酸、耐强碱效果很好，所以，在性价比上是燃煤锅炉最合适的滤料。
在160℃运行的PPS纤维含氧量基于8%(Vol）、NO2小于15mg/m3长期使用，若氧达到12％建议温度降在140℃运行。总之，含氧越高，使用的温度就要越低，因每增加10℃，化学反应成双倍的增加,据澳大利亚电厂运行经验，烟气含氧大于15％时PPS的耐氧性差，烟气含氧小于10％时能长期使用。根据国外的使用经验，PPS滤料在以上的烟气条件下使用寿命可达30000h，但要求烟气含氧小于10％、烟气温度不得超过160℃，烟气温度超过165℃每年不得超过1OOh，平时应作好锅炉烟气温度变化的详细记录。
PPS浸渍PTFE或VV处理可延长滤袋使用寿命，如果选用表面具有混合P84纤维结构的OPtivel⑧Pl的PPS，使用寿命会大大得到延长，这在我国已有2个电厂得到证实。考虑到滤袋物理特性、抗折和透气性及较长的使用寿命，滤布应选单位克重为600g/m2为宜。覆膜滤布价格很高，常规燃煤锅炉在技术上也不必要，不建议采用。
(2）过滤风速的选择，过滤风速实际就是气布比，既每分钟通过lm2滤料的烟气量，该值选择过高滤袋寿命缩短，选择过低投资过高，合理选择过滤风速是必要的。根据国外和我国运行经验，使用PPS滤袋保证使用寿命30000h，过滤风速一般选择1.0m/min左右，电除尘＋袋除尘可以选用1.2-1.3m/min，高粉尘浓度的袋式除尘器选用0.8m/min以下，对气流均匀分布及延长滤袋寿命较为合理。
(3）核校酸露点温度：运行在酸露点温度以下所产生的强酸同样对滤袋寿命有害。酸露点温度一般在90一145℃，很多电厂烟气温度都高于这个范围，但低负荷运行时烟温降低，当低于酸露点时，烟气中水蒸气凝结；另一面，低负荷时燃烧过剩空气系数大，过剩氧量高，形成SO3含量会增加，酸露点也会增高，对滤袋和袋笼都有强腐蚀作用。如果燃料含硫量高情况就更严重，因为烟气露点随烟气中502含量的增加下降，同时502含量越高，生成SO3也越多。设计时要根据煤的含硫量和低负荷时烟温核算酸露点温度，考虑对滤袋和袋笼的腐蚀影响，应控制除尘器的入口烟气温度在酸露点以上的对策。
(4）袋笼的选择：考虑占地面积和保证滤袋循环反复的抗折皱能力及张力，在电厂一般采用D13Omm义8000mm尺寸的滤袋。笼架有园形、多角星形和腰形二节或三节的，均可采用，但应有足够的强度、刚度和尺寸准确并垂直，所有焊点牢固，不允许脱焊、虚焊和漏焊，表面光滑，不允许有焊疤凹凸不平和毛刺，必须作高温有机硅的防腐处理。建议采用14一16根D4.Omm的竖筋，横筋间距25Omm的多角星形二节袋笼为宜。反吹风方式的袋笼采用长方型并采用玻纤的滤袋，大机组使用尚需进一步改进完善。
3.5清灰方式
在电力系统应用袋式除尘器清灰大体有低压脉冲行喷吹、低压脉冲旋转喷吹以及在低粉尘浓度中使用的反吹风等方式。清灰方式对袋式除尘器使用寿命非常重要，清灰不足阻力增大；清灰过度（频繁喷吹）缩短滤袋使用寿命，而且导致较高的排放浓度！设计时要加以重视。
清灰过程，一般认为喷吹时滤袋中部鼓胀后收缩，达到清灰的作用，其实从实验室喷吹过程的录波图和观察到，脉冲气团冲向滤袋，使滤袋快速从上而下产生振动波型，将滤袋表面灰层振动下来，喷吹压力过大，产生振幅也大，形成粉尘飞扬，造成二次吸附，恰当的喷吹压力的振幅形成块状脱落为最佳。调整脉冲宽度，可调整振幅大小，达到最佳清灰效果。同时，振幅过大，滤袋疲劳寿命缩短，振幅过小不利清灰。其次，是如何选用无油无水容量足够的压缩空气机，气包大小要保证有足够的储气量，喷吹后压力很快回升。喷吹管要校正到正好吹到袋口中心后牢靠固定。所用的控制设备灵活可靠，能够调整脉冲宽度小于1OOms和必要的喷吹间隔。曾有台炉由于运行中阻力不断加大，甚至超过2000Pa，造成频繁喷吹，气包设计偏小，压力无法快速回升，造成喷吹失效。要缩短脉冲宽度，所用的DCS装置不能调到小于100ms，最后对气包和控制系统（喷吹控制部分改用PLC装置）都进行改造。另一个电厂喷吹管固定不好而吹偏造成大量破袋。
3.6气流分布的计算机模拟和物理模拟试验气流分布均匀性直接影响滤袋的使用寿命、除尘器的效率及设备磨损等情况，因此，每项工程要对气流分布分别做计算机模拟和10:l的物理模拟试验，验证进气方式、分室方式、排列方式等方面的合理性。特别是烟气循环流化床脱硫（CFB）和NID脱硫除尘一体化系统在设计时更应做模拟试验。因为循环倍率高，除尘器入口粉尘浓度高达10009/m3以上。NID系统在ZOOMw机组中用4组反应器，所以烟气分4路进入4组除尘器，气流分配不当，会造成中间2路烟尘量大、2侧烟尘量小的可能性。采用均流板将4列烟气调均匀很有必要，这在焦作某电厂2、3号炉中得到证实，运行中取得了较好的效果。高浓度烟尘是否需要设置预除尘；使用袋式除尘器可以考虑不用，例如ALSTHOM的NID除尘脱硫一体化技术得到很好体现，除尘器入口前有重力沉降的外沉降室，可以使粗的烟尘沉降40%，进入除尘器内，烟尘又撞到斜的均流板，使烟气分左右侧下进风，成为内沉降室，烟尘又减少40%，真正接触到滤袋的粉尘只有20％。鲁奇公司采用下进风方式，从下向上进入滤袋前设有均流板，除均流作用外又起到撞击和重力沉降的作用，这些进风方式为简化系统、延长滤袋的寿命起了重要作用，通过模拟试验后，在工程设计使用中更有把握。如考虑到粉煤灰的综合利用设置预除尘是必要的。
3.7是否设置旁路
焦作某电厂3台200MW机组都曾设有旁路，都因旁路门关不严漏粉，只好焊死，建议取消旁路，同时也符合环保要求。但出现事故只有停机。

4袋式除尘器使用寿命及运行
在我国煤种多变和运行操作不规范等情况下，袋式除尘器滤袋使用寿命比较合理的是2万多小时，但国外已有运行3万h以上的实例。滤袋使用寿命保证3万h，是配合4a大修1次而选定的，所以沿用至今，如果严格按上述设计要求，并遵循下面的运行措施，还是可以做得到的。
(l）降低烟温，防止漏风，做好冷、热态气流分布的调试。a．检修空气预热器和省煤器，提高其热交换效率，降低烟气温度在150℃以下。b．防止炉膛、空气预热器和烟道、除尘器的漏风，降低除尘器烟气中含氧量（小于8%）。C．除尘器保温要好，防止结露造成酸腐蚀。d．做好冷、热态气流分布的调试。
(2）控制好喷吹压力，延长喷吹间隔。新投产设备阻力较低可以适当调低喷吹压力、脉冲宽度和延长喷吹间隔，对延长滤袋寿命非常有利。大约运行la左右，滤袋阻力会逐步趋于稳定，根据需要可适当调大喷吹压力和缩短喷吹间隔。
(3）启动前做好滤袋预喷涂。检查储灰罐要有足够的灰量，启动引风机，向袋式除尘器滤袋预喷涂，直到布袋表面积存2一3mm厚的粉尘层（大约需3h以上），锅炉方可投油点火。为保护滤袋，每次锅炉点火前都应对滤袋进行预喷涂，并检查预喷涂效果。点火油枪雾化要好、燃烧完全，防止大量未燃尽油滴带到炉后，造成糊袋。
(4）正常运行时，滤袋差压大于1500Pa（电＋袋1200Pa）开始喷吹，到800、900Pa停止清灰。典型压差新袋为1.0kPa,接近寿命时为2.5kPa!
(5）锅炉正常运行时，炉膛内氧量应保持在2％一3%，袋式除尘器入口含氧要小于8％。
(6）当排烟温度达到150℃时保护报警，司炉可以采取减负荷减送风、引风等措施，烟温达到160℃时第2次报警，继续减少负荷等措施达到降低烟温的目的，达到170℃报警的同时开始保护动作喷水。监视烟温下降趋势，回落到160℃以下停止喷水，继续监视，直到排烟温度恢复正常。超过180℃应紧急停炉。
(7）从水位、流量、炉膛负压等参数和听到爆漏声等判断为水冷壁管泄露时，不得拖延时间，应紧急停炉，防止糊袋。在空气预热器出口最好加装湿度计，检测烟气含湿量，以提早检测出爆管泄漏，提前采取应急措施。
(8）防止挥发分高的烟煤未燃尽的煤粉在烟道和除尘器死角积存，或锅炉突然灭火将煤粉抽致炉后造成二次燃烧，当发现除尘器入口温度突然升高很多，马上紧急停炉，采取停引风机联跳送风机和给粉等措施。
(9）在运行中发现某一单元室差压变小导致排放浓度升高，即有破袋，且气流通过滤袋上很小的破洞会导致该滤袋及周围邻近滤袋的很快破坏，造成灾难性的损失。因此，必须检测除尘器，及时更换或关闭破袋。可用喷入荧光粉和用使荧光粉发光的紫外灯来检测定位破袋！。
(10）如果滤袋在线更换，必须限制气流直到滤袋已充分调节好！即新袋要预涂粉尘层，尽可能使其阻力与其他滤袋相当，以免导致过滤风速过高而损坏滤袋。(11）低温运行可导致灰层上的酸冷凝，腐蚀滤袋和袋笼，锅炉管道泄漏可导致烟尘带水造成灰层硬化！燃油时操作不当可导致烟尘带油，造成部分滤袋失效，这是运行中最常见的故障，运行操作中要特别注意。
5结语
(l）为减少大气污染，提高人民健康水平，达到国家减排指标和日趋严格的要求，发展袋式除尘器是大势所趋。
(2）袋式除尘器投资和运行费用大致与4电场电除尘器相当，设计和运行得当时费用要低于4电场除尘器，但排放浓度远远低于5电场甚至6电场除尘器的指标。
(3）设计、运行严格按上述要求进行，滤袋使用寿命可达到和超过30000h，目前已用袋式除尘器的平均年破袋率低于1%，维护工作量比电除尘更少。
(4）国外已有600MW和1000MW机组袋式除尘器运行，我国可以考虑逐步推广到300MW和600MW机组上使用。
(5）为保证脱硫装置安全可靠运行，可适当考虑采用袋式除尘加湿法脱硫系统的方式。
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