火電廠燃煤鍋爐電除塵器改造設計研究

   本文介紹火電廠燃煤鍋爐電除塵器改造過程設計選型，通過具體案例對火電廠燃煤鍋爐電除塵器改造方案選擇，所需條件進行實例論證，具體根據項目背景中、改造前工藝相關參數、改造前的除塵器運行狀態、電除塵器、袋式除塵器、電袋復合除塵器性能對比，結合改造原則，得出最優改造方案。

一、項目背景

熱電廠鍋爐原配備一臺90m2/3板臥式三電場電除塵器，從鍋爐提產改造完成后（由130t/h提高至160t/h），情況發生改變，時常出現煙塵超標排放現象。針對實際情況，2003年，由機械工業第六設計研究院對原有除塵系統進行改造，在原90m2/3電除塵器東側新建一臺50m2三電場管極式電除塵器，兩臺除塵器并聯使用，增加除塵器的處理能力；同時，對原電除塵器的進、出風管道系統及配套輸灰系統等設施進行改造。該熱電廠鍋爐為靜電除塵設施煙塵設計排放濃度為100mg/m3，后加石灰石-石膏法脫硫除塵（效率60%），現在執行《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003），煙塵排放濃度為50mg/m3，目前，熱電廠鍋爐電除塵器擴容改造后已運行9年多了，由于腐蝕和疲勞破壞使目前機頭電收塵器本體性能也有一定下降，并且出現了不同程度的磨損、變形，造成現在電除塵器的排放效果很不理想，粉塵排放嚴重超標。隨著除塵技術的不斷更新，國家及地方環保要求的進一步提高，到2014年7月1日《火電廠大氣污染物排放標準》排放濃度執行30mg/m3，將很難滿足標準實現達標排放。因此，提高除塵效率，以減少煙塵排放量，減輕環境污染，改善本地區大氣環境質量，對熱電廠鍋爐電收塵系統進行改造勢在必行。

二、改造原則

1、必須既要有充分的理論計算依據，又要有可靠的實踐經驗可以參考。

2、必須針對工程的特定條件，決不能簡單照搬其他電站鍋爐的除塵模式。

3、必須兼顧現有工藝，盡量縮短停產時間以減少間接損失。

4、不妨礙工藝生產，系統設備長期運行穩定、可靠。

5、優化改造方案降低工程投資和運行成本。

6、兼顧企業發展規劃程技術進步的協調。

7、除塵統配套設備的改進遵循“國內技術領先，經濟合理”的原則。

8、應滿足“從控制污染物排放濃度發展到控制污染物排放濃度總量的雙重指標”的要求，方案既要強調排放濃度的達標，以強調降低排放總量（即提高崗位粉塵捕集率）。

三、改造前工藝相關參數

1、基礎參數

機組容量（t/h）150

煙氣量（Nm3/h）275000Nm3/h

電除塵器進口的粉塵含量（mg/Nm3）12760

電除塵器進口的煙氣溫度150～200℃

鍋爐燃煤量：每小時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℃

引風機型號：Y4-73-11№20D，全壓：3850Pa，風量197000m3/h，2臺；

燃煤煤種義馬煤為主，配燒25%的大同煤或鶴壁煤

2、現有供熱鍋爐燃煤煤質表（收到基）如下：

項目MtSt.arAarVdafCarQnet.ar

單位%%%%%kJ/kg

平均煤質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、改造前的除塵器運行狀態

鍋爐配套的靜電除塵器在經過長期運行后，其使用工況極不穩定，除塵效率下降，同時設備故障率高，東臺第3室已停運。從電除塵器出口測得的鍋爐尾部煙氣煙塵排放濃度平均值為200mg/m3以上，不能滿足環保排放指標的要求。

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

存在的問題：

1、檢測顯示除塵器出口鍋爐煙氣尾部煙氣不達標排放，除塵效率低，除塵效果很不理想；

2、極板積灰情況嚴重；

3、經過多年的煙氣沖刷及溫差形變，整個陽極排、陰極線磨損、銹蝕、松動嚴重，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嚴重，特別是小框架的連接處磨損脫焊更嚴重，造成毛刺線脫落搭接，電場跳停；

5、陽極板承振砧鐵、陰極撞擊桿斷裂脫落很多；

6、機械振打系統振打錘脫落頻繁；

7、除塵效率隨時間的延續而衰減等；

8、風機能力偏小，鍋爐存在帶滿負荷風量不夠的現象；

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

五、布袋除塵器和電袋復合除塵器性能對比

為了根治以上靜電除塵器出現的問題，確保除塵器達到穩定、高效、節能的運行要求及配套建設的脫硫系統設施的安全穩定運行，同時為了保護一線工人身體健康，給他們提供一個干凈舒適的工作環境，最大限度地滿足有關國家環保標準，根據即將實施的《火電廠除塵工程技術規范》（征求意見稿）規定，火電廠除塵工程工藝技術主要包括：電除塵器、袋式除塵器、電袋復合除塵器等，特提出如下改造方案，將電收塵器升級改造為除塵效率較高的電袋復合除塵器。

1、一次投資上：電袋復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等縮小布袋除塵器的過濾面積，因為布袋數量主要取決于需處理煙氣量和選取的過濾風速，雖然設計過程中可以選取高一些的過濾風速依次減少過濾面積，又由于布袋除塵器過濾風速基本取決于濾袋材料本身，而與入口煙塵濃度關系不大，那么過濾面積減少很有限，二者綜合分析，電袋復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磨損特性決定，電袋復合除塵器一電廠靜電除塵的物理磨損，但物理磨損的對使用周期延長的程度尚沒有定論，目前很多專家學者認為在布袋材質能接受的物理磨損程度內，濾袋壽命主要取決于化學磨損。

3、電袋復合除塵器比袋式收塵器運行阻力低，但是比電除塵器還是大，如果原來引風機富余量有限，引風機必須更換，引風機投資并不能省卻，相反可以嘗試對引風機進行改造以此節省投資。此項目脫硫系統建設后，對原有Y4-73-11№20D引風機通過改造葉輪提高壓頭，達到4860Pa。此全壓值僅比目前鍋爐引風機實際運行全壓為3668Pa高1192Pa，現有引風機在壓頭、功率上均無法滿足新系統的需要，必須進行換型。

結語

根據上述項目背景中到2014年7月1日《火電廠大氣污染物排放標準》排放濃度執行30mg/m3，滿足標準實現達標排放；改造前工藝相關參數、改造前的除塵器運行狀態、電除塵器、袋式除塵器、電袋復合除塵器性能對比，結合改造原則中不妨礙工藝生產，系統設備長期運行穩定、可靠等原則，最優選擇電除塵器改為布袋除塵器。