火電廠燃煤鍋爐電除塵器改造設(shè)計(jì)研究

   本文介紹火電廠燃煤鍋爐電除塵器改造過(guò)程設(shè)計(jì)選型，通過(guò)具體案例對(duì)火電廠燃煤鍋爐電除塵器改造方案選擇，所需條件進(jìn)行實(shí)例論證，具體根據(jù)項(xiàng)目背景中、改造前工藝相關(guān)參數(shù)、改造前的除塵器運(yùn)行狀態(tài)、電除塵器、袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器性能對(duì)比，結(jié)合改造原則，得出最優(yōu)改造方案。

一、項(xiàng)目背景

熱電廠鍋爐原配備一臺(tái)90m2/3板臥式三電場(chǎng)電除塵器，從鍋爐提產(chǎn)改造完成后（由130t/h提高至160t/h），情況發(fā)生改變，時(shí)常出現(xiàn)煙塵超標(biāo)排放現(xiàn)象。針對(duì)實(shí)際情況，2003年，由機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院對(duì)原有除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，在原90m2/3電除塵器東側(cè)新建一臺(tái)50m2三電場(chǎng)管極式電除塵器，兩臺(tái)除塵器并聯(lián)使用，增加除塵器的處理能力；同時(shí)，對(duì)原電除塵器的進(jìn)、出風(fēng)管道系統(tǒng)及配套輸灰系統(tǒng)等設(shè)施進(jìn)行改造。該熱電廠鍋爐為靜電除塵設(shè)施煙塵設(shè)計(jì)排放濃度為100mg/m3，后加石灰石-石膏法脫硫除塵（效率60%），現(xiàn)在執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2003），煙塵排放濃度為50mg/m3，目前，熱電廠鍋爐電除塵器擴(kuò)容改造后已運(yùn)行9年多了，由于腐蝕和疲勞破壞使目前機(jī)頭電收塵器本體性能也有一定下降，并且出現(xiàn)了不同程度的磨損、變形，造成現(xiàn)在電除塵器的排放效果很不理想，粉塵排放嚴(yán)重超標(biāo)。隨著除塵技術(shù)的不斷更新，國(guó)家及地方環(huán)保要求的進(jìn)一步提高，到2014年7月1日《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》排放濃度執(zhí)行30mg/m3，將很難滿足標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。因此，提高除塵效率，以減少煙塵排放量，減輕環(huán)境污染，改善本地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，對(duì)熱電廠鍋爐電收塵系統(tǒng)進(jìn)行改造勢(shì)在必行。

二、改造原則

1、必須既要有充分的理論計(jì)算依據(jù)，又要有可靠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以參考。

2、必須針對(duì)工程的特定條件，決不能簡(jiǎn)單照搬其他電站鍋爐的除塵模式。

3、必須兼顧現(xiàn)有工藝，盡量縮短停產(chǎn)時(shí)間以減少間接損失。

4、不妨礙工藝生產(chǎn)，系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

5、優(yōu)化改造方案降低工程投資和運(yùn)行成本。

6、兼顧企業(yè)發(fā)展規(guī)劃程技術(shù)進(jìn)步的協(xié)調(diào)。

7、除塵統(tǒng)配套設(shè)備的改進(jìn)遵循“國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先，經(jīng)濟(jì)合理”的原則。

8、應(yīng)滿足“從控制污染物排放濃度發(fā)展到控制污染物排放濃度總量的雙重指標(biāo)”的要求，方案既要強(qiáng)調(diào)排放濃度的達(dá)標(biāo)，以強(qiáng)調(diào)降低排放總量（即提高崗位粉塵捕集率）。

三、改造前工藝相關(guān)參數(shù)

1、基礎(chǔ)參數(shù)

機(jī)組容量（t/h）150

煙氣量（Nm3/h）275000Nm3/h

電除塵器進(jìn)口的粉塵含量（mg/Nm3）12760

電除塵器進(jìn)口的煙氣溫度150～200℃

鍋爐燃煤量：每小時(shí)20.6t，年為1212688t。

處理煙氣量：450000m3/h

入口最大含塵濃度40g/Nm3

入口允許最高煙氣溫度：180℃

引風(fēng)機(jī)型號(hào)：Y4-73-11№20D，全壓：3850Pa，風(fēng)量197000m3/h，2臺(tái)；

燃煤煤種義馬煤為主，配燒25%的大同煤或鶴壁煤

2、現(xiàn)有供熱鍋爐燃煤煤質(zhì)表（收到基）如下：

項(xiàng)目MtSt.arAarVdafCarQnet.ar

單位%%%%%kJ/kg

平均煤質(zhì)12.51.452528.54118000

3、煙塵塵粒徑分布情況：

粒徑（μm）<11～1011～5051～100>100

頻率（%）2.439.4545.1912.810.15

四、改造前的除塵器運(yùn)行狀態(tài)

鍋爐配套的靜電除塵器在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，其使用工況極不穩(wěn)定，除塵效率下降，同時(shí)設(shè)備故障率高，東臺(tái)第3室已停運(yùn)。從電除塵器出口測(cè)得的鍋爐尾部煙氣煙塵排放濃度平均值為200mg/m3以上，不能滿足環(huán)保排放指標(biāo)的要求。

熱電廠鍋爐煙塵排放情況（平均）：

鍋爐2009年2010年2011年

平均排放濃度

（mg/m3）排放量（t）平均排放濃度

（mg/m3）排放量（t）平均排放濃度

（mg/m3）排放量（t）

燃煤鍋爐164122.948878204242.26

存在的問(wèn)題：

1、檢測(cè)顯示除塵器出口鍋爐煙氣尾部煙氣不達(dá)標(biāo)排放，除塵效率低，除塵效果很不理想；

2、極板積灰情況嚴(yán)重；

3、經(jīng)過(guò)多年的煙氣沖刷及溫差形變，整個(gè)陽(yáng)極排、陰極線磨損、銹蝕、松動(dòng)嚴(yán)重，基本上需全部更換；

4、陰極毛刺線脫落很多，陰極大小框架變形松動(dòng)嚴(yán)重，特別是小框架的連接處磨損脫焊更嚴(yán)重，造成毛刺線脫落搭接，電場(chǎng)跳停；

5、陽(yáng)極板承振砧鐵、陰極撞擊桿斷裂脫落很多；

6、機(jī)械振打系統(tǒng)振打錘脫落頻繁；

7、除塵效率隨時(shí)間的延續(xù)而衰減等；

8、風(fēng)機(jī)能力偏小，鍋爐存在帶滿負(fù)荷風(fēng)量不夠的現(xiàn)象；

9、電除塵器捕集的粉煤灰通過(guò)灰斗下面的三臺(tái)埋刮板輸送機(jī)，集中送入中間緩沖灰倉(cāng)，然后分兩路送出。主路采用單倉(cāng)泵干式出灰開(kāi)工、輸送到水泥廠綜合利用；另一路備用，順溜管通過(guò)水力沖灰器排入原有灰渣系統(tǒng)。目前系統(tǒng)不能正常工作，僅能采用備用水力沖灰系統(tǒng)排灰，造成二次污染。

五、布袋除塵器和電袋復(fù)合除塵器性能對(duì)比

為了根治以上靜電除塵器出現(xiàn)的問(wèn)題，確保除塵器達(dá)到穩(wěn)定、高效、節(jié)能的運(yùn)行要求及配套建設(shè)的脫硫系統(tǒng)設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)為了保護(hù)一線工人身體健康，給他們提供一個(gè)干凈舒適的工作環(huán)境，最大限度地滿足有關(guān)國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)即將實(shí)施的《火電廠除塵工程技術(shù)規(guī)范》（征求意見(jiàn)稿）規(guī)定，火電廠除塵工程工藝技術(shù)主要包括：電除塵器、袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器等，特提出如下改造方案，將電收塵器升級(jí)改造為除塵效率較高的電袋復(fù)合除塵器。

1、一次投資上：電袋復(fù)合除塵器比袋式收塵器多了靜電除塵器一電廠，但增加的一電廠靜電除塵器并不能對(duì)等縮小布袋除塵器的過(guò)濾面積，因?yàn)椴即鼣?shù)量主要取決于需處理煙氣量和選取的過(guò)濾風(fēng)速，雖然設(shè)計(jì)過(guò)程中可以選取高一些的過(guò)濾風(fēng)速依次減少過(guò)濾面積，又由于布袋除塵器過(guò)濾風(fēng)速基本取決于濾袋材料本身，而與入口煙塵濃度關(guān)系不大，那么過(guò)濾面積減少很有限，二者綜合分析，電袋復(fù)合除塵器比袋式收塵器投資多出20%左右。

2、主要材料性能：袋式收塵器主材布袋使用壽命，是有其具有的物理磨損和抗化學(xué)磨損特性決定，電袋復(fù)合除塵器一電廠靜電除塵的物理磨損，但物理磨損的對(duì)使用周期延長(zhǎng)的程度尚沒(méi)有定論，目前很多專家學(xué)者認(rèn)為在布袋材質(zhì)能接受的物理磨損程度內(nèi)，濾袋壽命主要取決于化學(xué)磨損。

3、電袋復(fù)合除塵器比袋式收塵器運(yùn)行阻力低，但是比電除塵器還是大，如果原來(lái)引風(fēng)機(jī)富余量有限，引風(fēng)機(jī)必須更換，引風(fēng)機(jī)投資并不能省卻，相反可以嘗試對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造以此節(jié)省投資。此項(xiàng)目脫硫系統(tǒng)建設(shè)后，對(duì)原有Y4-73-11№20D引風(fēng)機(jī)通過(guò)改造葉輪提高壓頭，達(dá)到4860Pa。此全壓值僅比目前鍋爐引風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行全壓為3668Pa高1192Pa，現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)在壓頭、功率上均無(wú)法滿足新系統(tǒng)的需要，必須進(jìn)行換型。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上述項(xiàng)目背景中到2014年7月1日《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》排放濃度執(zhí)行30mg/m3，滿足標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放；改造前工藝相關(guān)參數(shù)、改造前的除塵器運(yùn)行狀態(tài)、電除塵器、袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器性能對(duì)比，結(jié)合改造原則中不妨礙工藝生產(chǎn)，系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定、可靠等原則，最優(yōu)選擇電除塵器改為布袋除塵器。