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阳煤三电4#炉除尘设计研究

作者:山西省阳泉市环境监测站-庞继红来源:原创日期:2014-06-14人气:84
PM2.5(空气动力学当量直径≤2.5μm的颗粒物)是目前社会普遍关注和亟待解决的问题。可吸入颗粒物PM10(指悬浮在空气中,空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物)是阳泉市大气污染的首要污染物。目前,燃煤锅炉在电力、供暖行业中占绝大多数。2011年底,阳泉市燃煤发电装机容量已达到约150万kW,用煤300多万吨t左右,烟尘排放量在7万t左右,其中,约有6000tPM10的超微细粉尘可长期在空气中漂浮,特别是 PM2.5粉尘以气溶胶形式存在大气中,影响大气质量和能见度的同时,也严重威胁着人类健康。依据《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)规定,自2012年起其烟尘最高允许排放质量浓度为 30mg/m 3。重点地区标准更严于国家标准要求燃煤电厂烟尘排放质量浓度小于 20mg/m3,严格的烟尘排放标准需要有相应的高效除尘设备来实现,目前控制颗粒物排放的主要技术是静电除尘技术、布袋除尘技术,选择何种除尘技术应结合各电厂实际情况满足长期稳定达标排放的要求。

随着国家环保要求的提高,作为火电厂对除尘器除尘效率的要求也越来越高,原先单一的静电除尘器已经不能满足达标排放的要求。

首先,静电除尘器的除尘效率得不到保证。静电除尘器运行初期,除尘效率基本能达到99%,但由于电厂燃煤品种的变化以及静电除尘器结构及工作原理的局限,随着运行时间的延续,静电除尘器内部组件变形、积灰引起电场变化,除尘效率很难满足要求。

其次,静电除尘器的运行费用高。静电除尘器运行一段时间后,损坏严重,为保证正常运行,电厂需要经常对静电除尘器进行维修。维修需投入的人力、物力、财力及检修停产带来的经济损失对电厂来说也是个很大的负担。电除尘自身耗电也很大。

第三,静电除尘虽具有除尘效率高、空气动力特性好等优点。但是,由于静电除尘技术对煤质特性有一定选择,当煤灰中飞灰比电阻大于5x1012Ω.Cm,A12O3含量大于 40%,Si和Al氧化物含量大于90%时,烟气中的飞灰具有颗粒轻、粒径小以及不易荷电等特性,产生反电晕、二次扬尘的现象,使静电除尘技术的除尘效率大大下降,达不到设计要求,同时增加风机负荷,影响锅炉运行安全。有些火电厂曾经采取过增宽电场,增加电场数量,改变极线形式、极距和供电方式,设计振打系统及烟气调制等治理方法,效果并不明显。静电除尘器改进已经势在必行。

布袋除尘器在上世纪80年代开始在部分火电厂采用,但是,当时滤布材料受工艺水平限制,布袋容易破损导致除尘效率低,且布袋频繁更换,增加了发电成本,布袋除尘技术没有得到推广应用。而静电除尘器在火电厂除尘技术中的应用已经有相当长的时间,很多火力发电厂在除尘技术的选择上仍以静电除尘技术为主。早期,静电除尘技术基本能够满足当时的环保要求,火电厂大多数采用了静电技术。发达国家火电厂应用布袋除尘技术较早,他们的一些火电厂采用了布袋除尘技术,除尘效率高达99.9% 以上。近年,布袋除尘技术中的关键瓶颈,滤布材料技术有了快速发展,布袋的强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨等方面都有了全面的提高,布袋除尘技术得到了广泛应用。 

布袋除尘器和静电除尘器比较

布袋除尘器:

除尘效率高,结构简单、设备少,投资省,技术要求门槛低,无须专设操作工。能捕集比电阻高,而电除尘难以回收的粉尘。稳定性好,负荷适应性好,运行管理相对简单,特别适宜捕集细微而干燥的粉尘,收集的干尘便于处理和回收利用。实现离线检修。占地小,。自动化程度较高,对除尘系统所有设备均设有检测报警功能,对操作人员要求较低、操作维护人员的劳动强度较低。

其主要缺点是: 

布袋除尘器用于净化含有油雾、水雾及粘结性强的粉尘时对滤料有相应要求;布袋除尘器净化有爆炸危险或带有火花的含尘气体时需要防爆措施;用于处理相对湿度高的含尘气体时,有时需要采取保温措施;当用于净化有腐蚀性气体时,需要选用适宜的耐腐蚀滤料,用于处理高温烟气需要采取降温措施。

静电除尘器的:

初期除尘效率高,能捕集1um 以下的细微粉尘,处理烟气量大,可用于温度高达500℃、高压和湿度高达100%的场合,可连续运转,实现自动化。低阻,静电除尘器压力损失仅100~200Pa。

其主要缺点是: 

设备大,耗材多,需高压变电和整流设备,投资高。制造、安装和管理的技术水平要求较高。一般对比电阻小于104~105Ω·cm 或大于1010~ 1011Ω·cm 的粉尘, 除尘效率受粉尘比电阻影响大,除尘效率不稳定.一般需设置预处理装置.不具备离线检修功能。

针对静电除尘器和布袋除尘器的比较,结合当前烟尘排放现状,我们在阳泉煤业集团第三电厂(阳煤三电)其4#炉做了静电、布袋二级除尘的应用研究

 阳煤三电厂4#锅炉概况及静静电除尘器设计前运行参数  

1锅炉概况 

阳煤三电厂4#炉为高压炉。锅炉额定蒸发量为270t/h。烟气净化设备采用1台单室 单电场。

2静电除尘器设计参数及实际性能参数 

静电除尘器型号为XWD165,每炉1台,1个电场,通道数30个.通流面积165m2,设计处理烟气量为330000Nm3/h—350000 Nm3/h,比集尘面积为23.109m2/m2 /S,除尘效率>85.0 ,设计入口烟尘浓度为 41.6g/m。

静电除尘器实际性能参数为:除尘效率小于80.0 ,烟尘排放浓度为200mg/m3。

3.1烟气量设计值

实际运行的烟气量为300000m3

3.2粉尘比电阻较以前增大

近年来该厂煤的含硫量一般都低于1.14%,而低硫煤的粉尘比电阻较高.当粉尘比电阻超过临界值5×10mQc·m后,静电除尘器的性能就随着粉尘比电阻的增高而下降。

3.4 静电除尘器系统缺陷

单独应用静静电除尘器,除尘效率低,无法满足标准要求

经过长时间的运行后,静电除尘器阴、阳极振打系统振打力衰减严重,导致了电极表面积灰较严重。 

4 除尘器设计方案

(1)为了满足火电厂大气污染物排放标准的要求,出口烟尘排放浓度要小于30mg/m 3 ,单一静电除尘器的除尘效率无法满足要求。根据以上情况,增加采用布袋除尘技术可以满足要求,但如全部选用布袋除尘器入口浓度大于6g/m 3,将导致布袋除尘器的滤袋损坏,滤布的使用寿命会降低,无法保证设备的长期稳定运行,因此决定应用“高压静电一低压脉冲布袋除尘器”。

(2)除尘器由2个独立单元组成,即静电除尘器单元和布袋除尘器单元。利用静电除尘器将 l0 μm以上的粉尘颗粒除掉 90%以上,消除了大颗粒对滤布的磨损,并减少了布袋除尘器的负荷,使布袋除尘器的清灰周期延长,延长了滤布的使用寿命。

布袋除尘器参数:

3.3主要设计参数

处理风量:330000Nm3/h—350000 Nm3/h

入口粉尘质量浓度:200g/m3

烟气温度:80℃

过滤面积:9550m2

过滤风速:0.5-1.2m/min

除尘器组合台数:3单台

滤袋数:2460条

出口粉尘排放质量浓度:<50mg/m 3

5除尘效果

除尘前烟尘浓度:3328.6 mg/m 3;除尘后烟尘浓度:23.3mg/m 3。除尘效率可以稳定达到99.3%以上。

6结论

“静电一布袋两级除尘器” 设计提高了除尘效率.设计后的除尘器出口烟尘排放浓度仅为 23.3 mg/m 3 ,达到国家排放标准规定的要求。降低了烟尘排放量,大大降低发电成本。

通过对阳煤三电4#炉二级除尘的应用研究表明,静电除尘器和布袋除尘器的联合应用降低了除尘成本,提高了除尘效率,为火电厂除尘技术的发展提供了重要参考,是一次有益的探索。

参考文献: 

[1] 孙峰《静电除尘应用原理》

[2] 杨叙军《布袋除尘器在处理锅炉烟尘应用和优点》

[3]GB13223—2011.火电厂大气污染物排放标准

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