水煤浆锅炉除尘器改造方案筛选分析

第23卷第9期广东电力VoL. 23 No 92010年9月GUANGDONG ELECTRIC POWER水煤浆锅炉除尘器改造方案筛选分析王敏玲(汕头经济特区万丰热电有限公司,广东汕头515064)摘要:针对万丰热电厂水煤浆锅炉现役静电除尘器巳不能满足烟气排放新标准,需进行改造的问题,提出了采用高效静电除尘器、袋式除尘器、电-袋复合除尘器的3种改造方案,为此,结合万丰热电厂水煤浆锅炉烟气的特点和静电除尘器历年运行情况,分析比较了3种改造方案在水煤浆锅炉上应用的技术可行性和经济性,最后比较结果认为改造采用静电除尘器的除尘效率高,是最优选择。关键词:水煤浆;静电除尘器;巢式除尘器;电-袋复合除尘器;除尘效率中图分类号:TK223.2文献标志码:B文章编号:1007-290X(2010)09-0072-04Analysis and Selection of Retrofit Schemes about dust remover ofCoal Water Slurry boilerWANG Min-lingShantou Special Economic Zone Wanfeng Thermal Power Co, Ltd. Shantou, Guangdong 515064, China)Abstract: The active electrostatic precipitator of coal water slurry (CwS) boiler in Wanfeng Thermal Power Plant needs tobe retrofitted to meet the new standard on flue gas emission. Three retrofit schemes are presented, i. e. adopting efficientelectrostatic precipitator, bag filter and advanced hybrid particulate collector. Considering the features of flue gas fromCws boiler in the plant and the operation of electrostatic precipitator over the years, technological and economicalcomparisons are made for the three schemes. The comparison result shows that adopting efficient electrostatic precipitator ishe best choiceKey words: coal water slurry(CwS); electrostatic precipitator: bag filter; advanced hybrid particulate collector; dustremoval efficiency水煤浆是一种可以通过管道输送的代油煤的况,提出改造方案并进行技术性、经济性分析,流体燃料,一般由60%~70%的煤、30%~40%选择效率高、投资少、运行费用低的改造方案。的水和少量添加剂组成。2006年万丰热电厂1号锅炉改烧水煤浆改造时,加装了静电除尘器,万丰热电厂设备概况改造后至2009年底,烟尘排放质量浓度小于1501.1静电除尘器mg/m3,属于达标排放。2009年,广东省环保万丰热电厂现役静电除尘器的运行方式为单室局、广东省质量技术监督局联合发布了新地方标三电场顶部振打清灰式,其设计参数如下:处理风准DB44/612-209《火电厂大气污染物排放标量350256m/h;烟气温度低于140℃;有效高准》,规定从2010年1月1日起,烟尘最高允许度11.79m2;有效截面积106.1m2;极板24个;排放限值为50mg/m,这样,1号锅炉属超标排设计除尘效率9%;保证收尘效率9%;允许烟放,需对除尘器进行改造。结合水煤浆锅炉烟气气负压-5600Pa;阻力小于294Pa的特点,分析现役水煤浆锅炉除尘器的运行情1.2水煤浆炉烟气特点1号锅炉自2006年底通过环保验收后已运行3收稿日期:201005-19年多,其间各水煤浆厂家供给的水煤浆品种多样,第9期王敏玲:水煤浆锅炉除尘器改造方案筛选分析良莠混杂,甚至有混煤制浆的情况。燃烧过程中,灰比电阻不稳定,这是水煤浆锅炉改造采用静电除由于水煤浆中32%~40%的水分要蒸发,所以水尘技术的不利因素;水煤浆含水量高又有利于除尘煤浆锅炉烟气的含湿量较燃煤锅炉高,具有含湿量效率的提高,这是有利因素。要达到烟尘排放质量高、成分多变、飞灰比电阻不稳定的特殊性,因此浓度40mg/m3的改造目标,是否适合采用静电除改造时必须采取针对性强的改造措施。1号锅炉的尘技术,必须进行综合分析。烟尘最高允许排放质量浓度为50mg/m3(给予一般情况下,提高静电除尘器的效率是通过增20%的裕度),为此,改造目标确定除尘器出口烟加总集尘面积来实现的。尘质量浓度为40mg/m3。电除尘器除尘效率的计算式为23种改造方案的技术可行性分析m=1-exp(- Aw/Q式中:为除尘效率,%;A为电除尘器的总集尘目前,火力发电厂广泛采用的是静电除尘器和面积,m2;Q为处理烟气量,m3/s;a为粉尘驱袋式除尘器,电一袋复合除尘技术近年来也有所发进速度,m/s。可见,除尘效率理论上受A、Q、展,为了选择有效的除尘方案,对3种除尘方案的a的限制。技术性进行比较。根据式(1)可推导出2.1方案1—采用高效静电除尘器A/Q=-ln(1-7)2.1.1静电除尘器的优、缺点根据式(2)和原静电除尘器的总集尘面积、历静电除尘器的优点:技术成熟,运行可靠,维年的除尘效率、目标除尘效率,可以分析历年来各护量小;设备阻力小;处理烟气量大;可用于烟气影响因素下的综合变化程度a/Q和在相同情况下温度高、压力大的场合。达到改造目标的总集尘面积需要的范围。设原静电静电除尘器的缺点:对煤种变化比较敏感,除除尘器的总集尘面积为A1,目标静电除尘器的总尘效率受飞灰比电阻影响比较大;制造、安装、运集尘面积为A2,因某一测定时点a/Q的值是行管理水平要求高;不具备在线检修功能,一旦设相对固定值,故同一时点备出现故障,要带故障运行,或者停用检修。(A2a/Q):(A1a/Q)=A2:A12.1.2可行性分析改造后的静电除尘器和原静电除尘器的有关参由于万丰热电厂燃用水煤浆煤种复杂多变,飞数值比较见表1。表1改造前后的静电除尘器参数比较原除出烟尘推1原除出口烟尘推算的入改造后20001停炉2000997.9366798.913.8634.5181.17034219883327044491.32010976783250%73.7304.摊1.179200940395.8321498763.1704.3861.384201197.6325098.773.7304.391.17920090495.93268%8783.194.4031.37N2012%5.93537%8.873.1944.4821.40320090596113735139883.244.4751.379201001973103381598.953.6124.5581.2622009-06348098.853694.46111010292850099.534.8285.3591.11030896938634331.120%8199.283.96349281.2442009843724.3741.1592x104979130619099.353.8635.0421.305注:1除尘器出口、入口烟尘排放浓度以过量空气系数1.4折算;2.除尘器出口烟尘浓度和除尘效率数据来源于定期監测报告74广东电力第23卷由表1可知道,2009年12月,A2/A1的值最耐腐蚀滤料;用于处理高温烟气时,需要采取降温大为1.403,可见要达到改造目标,总集尘面积增措施,将烟温降到滤袋长期运转所能承受的温度以加量不大,可通过加高、加宽或增加电场来实现,下,并尽可能采用耐高温的滤料技术上是可行的。滤袋的使用寿命受吹扫频率、烟气温度、粉尘改造后仍采用静电除尘技术的不足之处是不能粒径的影响较大彻底解决除尘效率不稳定的问题,还有可能出现超2.2.4技术性分析标排放的情况,所以在设计时要预留足够的裕量。袋式除尘器虽然有种种不足,但在现在环保要22方案2—采用袋式除尘器求逐步严格的情况下,其高效稳定的除尘效率具有2.2.1袋式除尘器的除尘原理明显优势,并在不少燃煤电厂中得到成功的应用。袋式除尘器是一种通过织物滤料进行粉尘分万丰热电厂需要的也正是这种对粉尘去除效率高,离捕集的装置,对含尘气体具有筛分、惯性碰对燃用不同煤种的锅炉烟气具有高度适用性的除尘撞、拦截、扩散、静电及重力作用。筛分作用是器,但对于存在含湿量较高的水煤浆炉烟气,袋式布袋除尘器的主要滤尘作用之一,它适用于捕集除尘器的缺点同样突出:含湿量高的烟气会使粉尘细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤更易在滤料表面吸湿固化,压力损失将较一般的燃布或非纺织的毡制成,利用纤维织物的过滤作用煤锅炉高,为维持系统压力损失低于一定的限值,对含尘气体进行过滤,一般织物滤料纤维间的孔需提高气布比,缩短清灰周期,这会提高一次性投隙远大于粉尘粒径,开始过滤时的筛分作用很资和运行费用;滤料表面吸湿固化还可能造成清灰小,主要是靠惯性碰撞、拦截、扩散、静电及重困难,使滤袋堵塞以至快速损坏,滤袋寿命缩减力作用。滤料使用一段时间后,滤布表面积聚了须频繁更换滤袋,增加了维护的工作量和费用。所层粉尘黏附层,这层粉尘称为初层,以后碰以改造后釆用袋式除尘器,能够达到排放要求,但撞、扩散等作用变得很小,而主要靠筛分作用,投资大,运行维护成本也较高。初层是滤料的主要过滤层。2.3方案3采用电-袋复合除尘器2.2.2影响袋式除尘器运行的主要因素2.3.1电-袋复合型除尘器的除尘机理袋式除尘器除尘效率主要受滤袋寿命的影电一袋复合除尘器属于分级过滤,即一级电除响口。影响滤袋寿命的因素主要有烟气理化性质、尘器进行大颗粒粉尘的捕集,二级布袋除尘器进行清灰方式、气布比、滤料性能和运行维护管理。小颗粒粉尘的捕集。电除尘设置在前,能捕集大量22.3袋式除尘器的特点粉尘,沉降高温烟气中未熄灭的“红星”颗粒,缓冲袋式除尘器的优点2:除尘效率稳定,对不同均匀气流;滤袋串联在后,收集少量的细粉尘,严煤种有很强的适应性强,能够使出口烟尘浓度长时把排放关,当两收尘区域中任何一方发生故障时,间保持在较低水平;除尘效率高,袋式除尘器除尘另一区域仍保持一定的收尘效果,具有较强的相互效率大于999%,除尘器出口烟尘质量浓度低于弥补性30mg/m3,甚至能达到10mg/m,满足新排放标2.3.2新技术准的要求;捕集粉尘范围广,对细小颗粒也有很好电-袋复合除尘器是一种新除尘技术,其主要的除尘效果;技术结构简单,易于维护,且具有在特点是-4线检修的能力,可不停炉检修,能满足发电厂生产a)除尘效率高效稳定。电-袋复合除尘器采连续性的要求用过滤式除尘方法,具有袋式除尘器高效稳定的特袋式除尘器的缺点:设备阻力大,要求系统的点引风机功率较高,加大了运行能耗;用于净化含有b)阻力比纯袋式除尘器低,可以减少引风机油雾、水雾及黏结性强的粉尘时对滤料有相应要功率消耗求;用于处理相对湿度高的含尘气体时,需要采取c)滤袋寿命较长。保留前级高压电场,除掉保温措施(特别是冬天),避免因结露而造成“糊大量大颗粒高温粉尘,使滤袋的负荷大为下降,清袋”;用于净化有腐蚀性气体时,需要选用适宜的灰周期延长,滤袋寿命增长,但电场放电所带来的第9期王敏玲:水煤浆锅炉除尘器改造方案筛选分析O3对滤袋的影响程度仍是未知数,技术处于尚未表23种除尘器的综合对比成熟阶段。对比袋式电场静电电一袋复合23.3技术性分析除尘器除尘器除尘器由于万丰热电厂水煤浆锅炉燃用煤种具有复杂技术成熟度多变、烟气含湿量高的特殊性,从技术上看,电稳定性袋复合除尘器是较合适的选择。但是,布袋除尘部分清灰频率较大,功耗和布袋磨损较高,引起运行占地面积费用增加;由于烟气的高含湿量,比电阻下降,静排放浓度达标达标达标电除尘可达到相同的除尘效率,电耗较低设备阻力由于电-袋复合除尘技术是近几年发展起来的再投资费用新技术,在燃煤电厂的应用上还存在不少问题运行费用在水煤浆锅炉还没有成功应用的先例,如采用电在线检修在线检修以不可以袋复合除尘技术,需承担一定的技术风险。能力有限制设备操作须对工人人技能须对工人33种改造方案的经济性分析难易程度进行培训已较熟练进行培训3.1设备费用比较由于静电除尘器的阻力小,采用方案1,原引参考文献风机不必改造,可利用原静电除尘器的配套设备和[]原水涛林国鑫,宜伟桥,火力发电厂电除尘技术[M.北京构件,设备费用低;釆用方案3,也可利用原静电化学工业出版社,2008除尘器的部分配套设备和构件,增加布袋除尘部YUAN Yong-tao, LIN Guo-xin, XUAN Wei-qiao. Electros-tatic Precipitation Technology of Thermal Power Plants [M]分,改造引风机部分,投资较高;如采用方案2最多只可利用原静电除尘器的壳体,增加引风机和[2]李东渠,武文斌,袋式除尘器的设计及过滤材料的选择[]布袋除尘部分的投资,设备费用最高。粮食与食品工业,2009,16(2):32-3932年运行费用比较LI Dong-qu, wU Wen-bin. Design of Bag Filter and Choice of燃煤电厂不同除尘技术的年运行费用投入比较Filtration Medium[J]. Cereal and Food Industry,2009,16(2):32-39是°:方案1最小,其次是方案2,最大是方案3[3]赵欣华,梁冬,布袋除尘技术在发电厂锅炉烟气除尘中的应用万丰热电厂水煤浆锅炉改造采用方案1就可以满足[J.黑龙江电力,205,27(2):154-157.排放要求。3种改造方案的技术、经济比较见表2。ZHAO Xin-hua, LIANG Dong. Application of Arrester Tech-从表2的综合比较结果看,采用方案1的技术nology to the De-dusting of Boiler Flue Gas in Power Plant[J]性、经济性最高Heilongjiang Electric Power, 2005, 27(2): 154-157.[4]蔡铭,刘练波,陈俊峰.燃煤电厂静电除尘器改造方案[J.中4结论国电力,208,41(7):74-77CAl Ming, LIU Lian-bo, CHEN Jun-feng Retrofit Schemes除尘技术的选择原则是:满足排放标准,技术 of the Electrostatic Precipitators in Coal-fired Power Plants性能好;可靠安全,稳定性好;经济性高;占地面[]. Electric Power,208,41(7):7477.积小;操作简单,维护容易。3种改造方案各有优5]江得厚,孙宁,董雪峰,等燃煤电厂电一袋复合式除尘器不是最佳组合[].中国电力,2009,42(S1):179-183缺点,综合考虑,万丰热电厂水煤浆锅炉除尘改造JIANG De-hou, SUN Ning, dONG Xue- feng, et al. Not the采用方案1最为经济可行Best Combination to Electrical Bag Hose Composite种方案的技术、经济比较是在假设通过增加Precipitation in Coal-fired Power Plants[J]. Electric Power电场来提高除尘效率的情况下进行。实际上电除尘2009,42(S1);179183.器的提效改造,还可通过加高、加宽原除尘器,改变极配型式,改变布局等方式实现,不同的选择主作者简介:王教玲(972-),女,广东澄海人,工程师,理学要是考虑空间的限制和经济性。士,从事电力环保技术管理工作。