袋式除尘器在循环流化床锅炉尾部除尘的应用

袋式除尘器在循环流化床锅炉尾部除尘的应用合肥热电集团有限公司唐传江韩国霞【摘要】：本文介绍了袋式除尘器的性能、种类、工作原理及核心部件——滤袋，并与电除尘器进行比较，实例说明在循环流化床锅炉尾部除尘的应用。【关键词】：袋式除尘器循环流化床锅炉除尘应用1、前言随着国家对环境保护要求不断提高，《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003第3时段烟尘最高允许排放浓度为50mg/m3，由于煤种特性不同，有些煤种采用电除尘器不能达到排放标准要求；另外，由于新型洁净煤燃烧技术——循环流化床锅炉在电厂中的大力推广应用，循环流化床锅炉飞灰细且粉尘比电阻增大，直接影响了电除尘器的除尘效率。袋式除尘器由于自身特性，可以适应不同工况，达到排放标准要求，采用袋式除尘是理想选择。2、袋式除尘器的性能袋式除尘器主要是采用滤料（织物或者毛毡）对含尘气体进行过滤，是粉尘阻留在滤料上，以达到除尘的目的。2.1袋式除尘器粉尘层过滤机理2.1.1过滤的过程分两个阶段：首先是含尘气体通过清洁滤料，这时起过滤作用的主要是纤维；其次，当阻留的粉尘量不断增加，一部分粉尘嵌入到滤料的内部，一部分覆盖在表面上形成粉尘层。在这一阶段中，含尘气体的过滤，主要是依靠粉尘层进行的，这时粉尘层起着比滤料更为重要的作用。这两个不同阶段，对效率及阻力的考虑都有所不同。对于工业用袋式除尘器，除尘的过程主要在第二阶段进行的。2.1.2在滤料纤维的过滤机理中，主要有截留、惯性沉降、扩散沉降、重力沉降、静电沉降等几种作用。在袋式除尘器开始投入运行时，新滤袋上没有粉尘，运行数分钟后在滤袋表面形成很薄的尘膜。除尘器运行过程中，为达到除尘效率，应保留第一次粉尘层，而仅仅清除第二次粉尘层。除尘器的性能在很大程度上取决于过滤风速的大小，风速过高会使积于滤料上的粉尘层压实，阻力急剧增加。由于滤料两侧的压差增加，使粉尘颗粒渗入到滤料内部，甚至透过滤料，致使出口含尘浓度增加。这种现象在滤料刚清灰后情况更为明显，过滤风速高时还会导致滤料上迅速形成粉尘层，引起过于频繁的清灰。过滤速度过低时，粉尘层继续加厚，必须及时清灰，否则会导致阻力过高，或者粉尘层的自动降落，从而导致粉尘层“漏气”，降低捕集粉尘的效果。2.2袋式除尘与电除尘比较干式除尘已成为锅炉尾部除尘的主流配置，干式除尘主要有静电除尘和袋式除尘两种，两者优缺点比较如下：2.2.1袋式除尘器的优缺点2.2.1.1袋式除尘器优点2.2.1.1.1除尘效率高，特别是对微细粉尘也有较高的效率，可达99.9％以上。2.2.1.1.2适应性强，可以捕集不同性质的粉尘。对于高比电阻粉尘，采用袋式除尘器优越于电除尘器。2.2.1.1.3使用灵活，处理风量每小时数百立方米到每小时数十万立方米，甚至更大。2.2.1.1.4工作稳定可靠，对负荷变化适应性好，维护简单。2.2.1.1.5结构简单，附属设备少，投资省，技术要求没有电除尘器高。2.2.1.2袋式除尘器缺点2.2.1.2.1袋式除尘器的应用范围主要受滤料的耐温、耐腐蚀性等性能的局限。2.2.1.2.2用于净化有腐蚀性气体时，应选用适宜的耐腐蚀滤料；用于处理高温烟气应采取降温措施，将烟温降到滤袋长期运转所能承受的温度以下，并尽可能采用耐高温的滤料。2.2.1.2.3设备阻力相对较大，一般压力损失为1000～1500Pa。2.2.2电除尘器的优缺点2.2.2.1电除尘器的优点2.2.2.1.1对于粒径小于0.1μm的微细粉尘，电除尘器仍有较高的除尘效率。2.2.2.1.2设备阻力小，总的能耗低。电除尘器压力损失一般为150～300Pa，约为袋式除尘器的1/5，一般处理1000m3/h烟气量约需消耗0.2～0.8kwh。2.2.2.1.3处理烟气量大，耐高温，进行特殊设计，可以处理500℃以上的烟气。2.2.2.2电除尘器缺点2.2.2.2.1一次性投资和钢材消耗量大，占地面积和占用空间体积较大。2.2.2.2.2对制造、安装和运行水平要求较高。2.2.2.2.3易受工况条件的影响，最适宜的粉尘比电阻范围104～5×1010Ω·cm，粉尘过高或过低，若不采取一定措施，都会引起除尘效率降低。3、袋式除尘器的分类袋式除尘器的形式、种类很多，可以根据它的不同特点进行分类。3.1按清灰方式的不同可分为：机械清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰、声波清灰及复合式等五种类型。3.2按滤袋的形状分为：扁形袋（梯形及平板形）和圆形袋（圆筒形）。3.3按进出风方式分为：下进风上出风及上进风下出风和直流式（只限于板状扁袋）。3.4按含尘气流进入滤袋的方向分为：外滤式及内滤式。3.5按除尘器内的压力分为：负压式和正压式。脉冲清灰袋式除尘器由于其脉冲喷吹强度和频率可进行调节、清灰效果好及可以在过滤工作状态下进行清灰等优点，是目前应用最为广泛的除尘装置。其中脉冲反吹式根据反吹空气压力的不同又可分为：高压脉冲反吹和低压脉冲反吹两种。4、脉冲袋式除尘器的工作原理4.1除尘器结构由上箱体、中箱体、灰斗、导流板、支架、滤袋组件、喷吹装置、离线阀、卸灰阀、旁路系统、检测、控制系统、检修平台、照明系统及检修电源等组成。4.2工作原理含尘气体由导流管进入各单元灰斗，在灰斗导流系统的引导下，大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗，其余粉尘随气流进入中箱体过滤区，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、提升阀、排风管排出。随着过滤工况的进行，当滤袋表面积尘达到一定量时，由清灰控制装置（定阻或定时、手动控制）按设定程序关闭提升阀，控制当前单元离线，并打开电磁脉冲阀喷吹，抖落滤袋上的粉尘。落入灰斗中的粉尘进入下部灰斗，定期排出。5、袋式除尘器的核心部件——滤袋对于袋式除尘器而言，滤袋是其核心部件，其费用占布袋除尘器总费用的1/3左右。滤袋质量直接影响着除尘器的除尘效率，滤袋的寿命又直接影响到除尘器的运行费用。滤料是滤袋的缝制材料，袋式除尘器的性能在很大程度上取决于滤料的性能。5.1滤料5.1.1由于要求净化的工业烟气及粉尘具有不同的性质，因而对滤料也提出各方面的要求，与过滤粉尘有关的滤料特性有过滤效率、容尘量、透气率及阻力、耐温性、尺寸稳定性、静电性能、吸湿性、耐化学侵蚀性、机械性能、粉尘的剥落性、耐燃性及造价等。5.1.2滤料结构5.1.2.1作为滤料的原丝形状可分为短纤维丝（一定长度的纤维），长纤维丝（多丝）和单丝。5.1.2.2根据编制方法来分，滤料有织布、无纺布、针刺毡、特殊滤料等。5.1.3滤料的种类用作滤料的纤维很多。常用的主要有棉、毛滤料、无机纤维滤料及合成纤维滤料等。5.2滤料的选择应根据含尘气体的温度、酸碱性质、湿度、粉尘的粘度及浓度等高低、大小来考虑。锅炉尾部烟气含酸、碱性且气体温度≤190℃，常选用Ryton针刺毡，Ryton滤料是美国PhillipsFibers公司的产品，其材料是聚苯撑硫化醚树脂（PPS）。Ryton滤料为表面过滤型滤料，清灰彻底，减少了粉尘在滤袋表面形成布粉层后板结的可能，滤料正常使用寿命30000小时，在袋式除尘器中应用广泛。6、脉冲袋式除尘器的应用合肥热电集团有限公司是合肥市四大公用事业企业之一。集团现有三个热电子公司合肥天源热电有限公司、合肥众诚热电有限公司、安徽安能热电股份有限公司。是一家专业从事城市热电联产企业，主要向合肥市企事业单位、民用热用户集中供热、中央空调制冷及热水供应。合肥天源热电有限公司循环流化床锅炉（75t/h）是由济南锅炉集团有限公司制造生产，3＃、4＃除尘器使用的是江苏新中环保股份有限公司XLDM-3000型离线清灰长袋低压脉冲袋式除尘器，除尘器以室为单位组合成排，双排布置，共六个灰斗，过滤面积3060m2，处理量190000m3/h，过滤风速1.034m/min，除尘效率≥99.9%，排放浓度≤40mg/m3，滤袋材质PPS/PPS551，喷吹压力0.2～0.3MPa，喷吹时间0.08s，设备阻力＜1400Pa，滤袋数量1008条，设备如图1－1所示：图1－1循环流化床尾部袋式除尘器6.1主要特点6.1.1除尘器采用分室停风脉冲喷吹清灰技术，清灰能力强，除尘效率高，清灰周期延长，降低了清灰能耗，可降低压缩空气耗量。同时，滤袋与脉冲阀的疲劳程度也相应减低，从而成倍地提高滤袋与阀片的寿命。6.1.2长袋脉冲除尘器清灰控制采用PLC可编程控制器，分定阻(自动)、定时(自动)，手动三种控制方式。定阻控制：按设定压差进行控制，除尘器压差超过设定值，各室自动依次清灰一遍。定时控制：按设定时间，每隔一个清灰周期，各室依次清灰一遍。手动控制：在现场操作柜上可手动控制依次各室自动清灰，也可对每个室单独清灰。由于锅炉负荷变化，采用定阻控制，压差设定1200Pa。6.1.3检修换袋可在不停系统风机，系统正常运行条件下分室进行。滤袋袋口采用弹性涨圈，密封性能好，牢固可靠。滤袋龙骨设计，考虑减少了袋与龙骨的磨擦，延长了袋的寿命，又便于卸袋。6.1.4脉冲喷吹压力为低压(0.2～0.3MPa)，在保证清灰效果的前提下，应尽量将气压调至最小，可有效减少对滤带冲刷和磨损。6.1.5烟气通道及进出烟管的设计主要考虑降低箱体、过滤室和系统的阻力，尽可能减少进烟管内的灰尘沉降现象。6.1.6灰斗中设计了进烟导流板和隔板，最大限度地减少紊流和防止二次扬尘，安装在灰斗中的进烟分配系统有效地促进了滤袋底部含尘烟气的均匀分布。6.2使用情况合肥天源热电有限公司3＃、4＃袋式除尘器于2005年12月安装、调试结束，正式投入运行，性能达到设计要求，通过环保验收。在日常管理中，主要从以下几个方面加强设备管理，保证设备的稳定、可靠运行。6.2.1加强锅炉启动过程中对滤袋的保护锅炉启动时，由于烟温较低，且未充分燃烧的烟气含油份较多，此时，必须开启旁路阀，关闭所有离线阀，切断过滤通道，可有效防止滤袋粘油、氧化现象发生。当烟温持续过高，也需开启旁路阀。6.2.2遵守执行设备运行操作管理规定加强运行操作人员的业务培训，并要求每小时填写设备运行记录，包括除尘器温度，各滤室阻力差压和总的阻力差压，压缩气压力等参数；每小时巡查设备1次，检查全部脉冲阀喷吹、各提升阀状态是否正常，发现异常情况，及时进行处理。6.2.3袋式除尘器停运后的维护和隔绝每次停止运行时，在除尘系统空载的情况下，继续喷吹清灰系统2个周期，使粘附在滤袋上的粉尘抖落进灰斗，避免滤袋变硬而导致糊袋现象；并保持旁路控制阀开启，各滤室出口离线阀及入口手动阀关闭。6.2.4加强定期检查和维护定期从每个过滤室中随机抽取1～2条滤袋，分析预测滤袋的使用寿命及需要的更换情况；对除尘器各过滤室中花板在净气段可能的积灰、滤袋的状况、灰斗的积灰、电气元件的性能、各阀门的密封和空气泄漏情况进行检查。袋式除尘器运行采用PLC控制，检修维护工作量相对较少，至今无破袋、糊袋现象，总体运行稳定，保证锅炉尾部烟气达标排放。7、小结袋式除尘器从19世纪中叶开始用于工业生产以来，不断发展，特别是20世纪50年代，脉冲喷吹的清灰方式以及合成纤维滤料的应用，为袋式除尘器的进一步发展提供了有利条件。目前在各种除尘器中，袋式除尘器是最有竞争力的一种，预计今后电厂采用袋式除尘器会越来越多，具有十分广阔的应用前景。参考文献：1、岑可法、倪明江等《循环流化床锅炉理论设计与运行》中国电力出版社1998.52、吕俊复、张建胜、岳光溪《循环流化床锅炉运行与检修》中国水利水电出版社2003ISBN7-5084-1410-13、胡志光、胡满银、常爱玲《火电厂除尘技术》中国水利水电出版社2005ISBN7-5084-2438-74、《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003作者简介：唐传江（1977－）男，工程师，大学学历，学士学位，从事锅炉管理工作。韩国霞（1965－）女，高级工程师，大学学历，学士学位，从事电厂机组管理工作。