胡明

(中石化集团资产经营管理有限公司扬子石化分公司热电厂,江苏南京 210048)

电除尘器改造为电袋复合除尘器的实践

胡明

(中石化集团资产经营管理有限公司扬子石化分公司热电厂,江苏南京 210048)

介绍了扬子热电厂 1～7号炉电除尘器改造为电袋复合除尘器的工程实践,分析了电袋复合除尘器的关键技术及运行情况。改造后,电袋复合除尘器出口烟尘浓度≤30mg/m3,满足排放要求。

电除尘器;改造;排尘浓度

扬子石化公司热电厂 1～7号炉原电除尘器出口烟气中粉尘浓度较高,无法满足排放要求,必须对其进行提高效率的改造,使除尘效率达到 99%以上,确保电厂烟气中粉尘污染物排放总量控制在南京市政府下达的控制指标范围内,进而满足后续脱硫系统对烟气中粉尘浓度的要求。

1 概况

1.1 电除尘器设计参数

1～6号炉 (220 t/h)电除尘器为上海冶金矿山机械厂制造,分别于 1986年至 1988年投运;7号炉电除尘器为兰州电力修造厂制造,于 1993年投运。1～7号炉原电除尘器设计为卧式干型单室三电场,阳极板为大 C型,数量为 8片/排;放电极采用 RS芒刺线,阴阳极振打采用侧向摇臂锤振打。电除尘器电场有效长度为 11.52m,设计除尘效率为≥98%,配置高压供电装置。经过多年运行后,1～7号炉电除尘器效率下降,在 1996年到 2005期间,电厂对各电除尘器内部极板及振打系统进行了大修,更换了阴阳极板,同极间距由 300mm改为 409mm;整流变由原 60 kV扩容至 72kV;同时在电除尘器进口处增加了导流板,出口处增加了槽型阻流板,但 1～7号电除尘器出口粉尘浓度仍不能达到排放要求,且大部分超标很多,为此,必须对其进行改造。1～7号炉电除尘的主要设计参数见表 1。

由于电除尘器除灰原设计为水力除灰,为适应环保要求,2000年 1～4号炉电除尘器除灰方式改为气力除灰,2005年完成了 5～7号炉的气力除灰系统改造。1～7号炉的水力除灰为事故备用。

表 1 1～7号炉电除尘器主要设计参数

1.2 存在问题

据实测数据和现场勘察分析,发现原电除尘器存在的主要问题有以下几点:设计效率偏低,有效收尘面积小,结构不合理(长高比小于 1);燃用煤种与设计煤种差异较大,特别是电厂现在使用的燃煤灰分高(35%),大大超过设计值 (25.85%)。锅炉燃用煤质变差,对电除尘器效率影响较大;实际处理烟气量偏大;除尘器入口烟尘浓度偏高,实际烟温偏高;气流分布不均匀,电除尘极板、线振打清灰效果差,阳极板、阴极线积灰严重,振打力明显不够;设备磨损严重,电除尘器本体内部构件发生腐蚀、磨损、变形以及电气元件老化及设备短缺等,阳极板与凹凸套联接处穿孔严重;阴极线松动,尤其是阴极线断线频繁;电控系统落后;二次表计不准。

2 改造方案

表 2 电袋复合除尘器主要设计参数

经技术、经济比较,决定将电除尘器改为电袋复合除尘器。电袋复合型除尘器是近几年发展起来的一种除尘设备,尤其适用于高粉尘浓度烟气除尘,并满足排放标准的要求。它由电除尘单元和布袋除尘单元两部分组成,这种前电后袋复合除尘器,既发挥了电除尘器的长处:可将烟气中 80%～90%的粉尘收集,使进入滤袋的浓度大大降低,滤袋的阻力降低、清灰周期加大,从而延长布袋的寿命;又发挥了布袋除尘器对煤种不敏感,微细粉尘收集效率高等优点,能确保达到 50mg/m3的排放要求。

2.2 改造目标及限定条件

改造后电袋复合除尘器设计参数为:除尘器出口烟尘浓度≤30mg/m3(标态),本体冷、热态均保证漏风率≤2%,电区压降≤150 Pa,保证电除尘器进出口一年内压降≤800 Pa,三年内压降≤1200 Pa。滤袋使用寿命保证≥32000 h。电袋复合除尘器中的电场参数为:二次电压为 50～66 kV,二次电流为0.4～1.0A;运行稳定,电除尘效率≥80%。

限定条件为:锅炉负荷处于最大连续蒸发量并在吹灰器投入使用或没有投入使用期间,锅炉投油助燃,掺烧石油焦,除尘器能正常投运。滤料采用日本进口 PPS,原料纤维必须 100%进口,袋笼采用 16筋有机硅喷涂工艺。

2.1 电袋复合除尘器设计参数

扬子石化公司热电厂 1～7号炉电袋复合除尘器设计基本参数见表 2。

2.3 改造措施

1～7号炉电除尘器改造为电袋复合除尘器具体措施为:保留原电除尘器的壳体、梁、混凝土支架和灰斗不变,不增加原有横向跨距;保留原有干灰输送系统,调整工艺参数以满足输灰需求;对电除尘器进口喇叭进行改造,以降低烟气流速,确保电除尘区入口烟气流速≤1.2m/s;更新电除尘区,原电除尘器第一电场阴阳极系统进行掏空,更换新的阴阳极系统及阴极供电装置,保留利用原有钢支架、灰斗、壳体和保温等;采用前后独立供电的分区电场结构技术,清灰方式改为阴阳极顶部电磁振打;原电除尘器的第二、三电场阴阳极系统拆除,改为布袋除尘,清灰方式采用低压脉冲喷吹;电袋复合除尘器的电区、袋区运行状况实现远程监控。

3 性能测试及运行情况

3.1 性能测试

与 5号炉DCS改造工程同步进行的 5号电除尘器的改造工作于 2009-03-12开始,4月 25日完成,2009-05-13日委托国电环境保护研究院对 5号炉电袋复合除尘器改造进行了性能测试,测试结果为:本体漏风率为 1.94%,设备系统阻力为 918 Pa,除尘效率为 99.94%,烟尘排放浓度为 17.2mg/m3,满足了烟尘排放浓度的要求。3号炉电除尘器在2010年 3月 1日至 4月 29日进行了改造;4号炉电除尘器在 2010年 5月 23日至 7月 4日进行了改造,3、4号炉电袋复合除尘器未进行检测,其余炉电除尘器改造检测结果见表 3。

表3 扬子电厂电除尘器改造检测结果

3.2 运行情况

3.2.1 空预器漏风

锅炉空预器漏风,含氧量大,加速布袋的氧化,导致烟道差压增大。2009年 7月 3日至 13日我们委托胜利发电厂的电力技术试验研究所对 1～7号炉进行锅炉的热力试验,各炉漏风数据见表 4。

从表 4可以看出,6号炉高温段漏风率非常大, 7号炉低温段漏较严重,分析认为是由于烟气中的SO2长时间对预热管道产生的低温腐蚀,造成较严重的穿孔泄漏,致使漏风率大幅上升。以 6号炉为例,2009-07-10,6号炉只能带负荷 160 t,2009-08-31停炉后进行漏风试验检查,发现高温空预器漏风管为 1500根,低温空预器上级 84根和下级 58根漏风,因此对高、低温空预器漏风管子进行了封堵。2010年 5月 14日至 5月 22日停炉进行小修,发现高温空预器新增漏风管 1224根,低温空预器新增漏风管上级为 153根,下级为 121根,随后对漏风管进行了再次的封堵。由于没有及时更换空预器,使得高温空预器内烟气流速加快,对其他管子的磨损更加严重,加速了其磨穿漏风。这是烟道差压增大的重要原因,必然导致部分布袋破损。

表4 1～7号炉空预器实测漏风率 %

3.2.2 排烟温度高

锅炉排烟温度高,导致电袋超温 (≥160℃)。由于 1～7号锅炉为超期服役,排烟温常常超过设计值,尤其是夏季。以 3、4、5、7号炉表现突出,全年平均约有 400 h烟温高于 160℃,其中,3、4、5号炉设计温度 138℃,7号炉设计温度 128℃,由于电袋复合除尘器的适用烟温为≤160℃,超温导致布袋的氧化加快,损害布袋的使用寿命。但在实际运行中,夏季常常高负荷生产,导致高于 160℃切出旁路运行制度执行不彻底。

3.3.3 电除尘区问题

电除尘区高频柜常出现故障。2009年 12月,7号炉电袋出现“负载开路”的问题;2010年 7月,4号炉出现 IGBT、后区开路、参数低的现象。改进的方法:2010年 5月,我们在 5号炉大修期间,在 5号电袋除尘器电场上方安装 2个声波喇叭及反吹极板、极线,进行辅助清灰,解决了上述问题。

3.3.4 喷吹减压阀设定

喷吹减压阀应该在 0.2～0.3MPa之间进行设定,运行中压力应非常稳定。实际生产中我们发现5、6号炉电袋喷吹压力波动太大,2009-09-30检查发现喷吹减压阀里的弹簧选择压力等级低,不稳定;压缩空气带水量较大,影响减压阀的压力平衡管的调整平衡作用。随后我们加强了减压阀前过滤器的定期排水工作,每天进行一次排水。

3.3.5 预涂灰失败

2009-08-23,7号炉电袋进行预涂灰,第 2天锅炉并炉后第一电场前区电场投不上去,2009-08-26申请停运,检查发现,第一电场的通道与人孔门之间、进口烟道到喇叭口之间存在大量的积灰,造成电场前区短路,电场无法投运。随后我们在每台除尘器第一电场的灰斗处增设仓壁振打器,规定两侧送、引风机必须达 80%开度才开始进行预涂灰,每涂完一车灰就投第一电场的灰斗仓壁振打器。

3.3.6 其他

主要包括旁路阀的电磁阀进水短路、布袋喷吹气路堵塞、滤袋用材不合格及安装质量等问题。2009-06-27,5号电袋复合除尘器的乙侧旁路阀突然关闭,造成锅炉炉膛负压大幅波动,险些造成锅炉熄火。改进方法:在所有的旁路阀和提升阀上增设防雨罩。冬天喷吹用气的气路冻住,引起布袋的喷吹用气气路堵塞,可用开水浇解决。

4 电袋复合除尘器关键技术

4.1 气流分布

电除尘器和袋式除尘器不是简单的结合,气流均布影响电除尘效率,也会影响滤袋的使用寿命。电除尘适合于烟气流动平进平出的方式,而袋式除尘器则应适合于下进风方式。一般情况下,设两层或一层气流均布板。这种方式对于两者都达不到最佳,另外带电荷的粉尘流过接地的均布板孔经过碰撞,将失去电荷,也失去电袋均匀扩散附着到滤袋松散易清灰的特性。不设均布板,烟气直冲布袋而没有下进风的作用,还会损伤前排滤袋。

4.2 滤料材质

电袋复合除尘器采用的滤料为 PPS,采用烧毛、热定型处理。缺点是易氧化而降解,滤袋颜色变暗发脆。由于我国各地域煤质差异很大,近年来电煤市场紧张导致电厂实际燃煤往往是劣质煤,电厂锅炉排烟工况和烟气成分差异可想而知,PPS滤料能否全面适应尚需时间检验,若要保证电袋除尘器在长寿命稳定运行,现阶段更稳妥的办法是选择耐酸、耐碱、耐温、耐氧化性能更好的滤料,比如聚四氟乙烯(简称 PTFE),故对选择滤袋的应该考虑为 PPS基布再进行 PTFE浸渍处理。

4.3 臭氧对 PPS滤袋的影响

由于电袋除尘器的前端是电除尘,利用的是高压直流电源产生的强电场使气体电离产生电晕放电,而电晕放电必定会产生臭氧,特别是火花放电时更为严重。臭氧在高温和一定湿度下易与NO反应生成NO2,NO2是侵蚀性氧化剂,对 PPS滤袋有很强的腐蚀性。虽然 PPS耐化学腐蚀好,但不耐氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、王水等,在工业实际应用中,烟气中同时有O3、NO、NO2、SO2、SO3、Cl、水等物质存在,综合对 PPS作用,强力下降的结果可能更为严重,特别是 SO2在 O3作用下生成 SO3,在水分较大时,对 PPS影响会更大。

5 结语

(1)电袋复合除尘器作为一种新型的除尘方式,与电除尘器相比具有除尘效率高,煤种适应广的优点,可以保证烟尘排放小于 30mg/m3。目前,国内采用电袋复合除尘器的电厂均是因为机组投运时间较早或煤种发生变化,烟尘排放浓度不能满足环保的要求而进行的改造。

(2)电袋复合除尘器的使用,必须以解决锅炉空预器漏风为前提,否则会带了一系列的干扰因素。同时应严控排烟温度,降低排烟温度不仅可以提高锅炉效率,而且还能延长布袋的使用寿命。

(3)电袋复合除尘器运行中,布袋磨损、腐蚀较为严重,其寿命均未能达一个大修期就需大量更换滤袋,因此选用电袋复合除尘器滤料时应慎重,需充分考虑煤质成分、烟气工况等因素。

(4)从经济角度分析,若电袋复合除尘器中布袋使用寿命为 4 a,则其年运行维护费比电除尘器高。从电袋复合除尘器的运行状况来看,布袋的运行寿命要达到厂商的保证值 (30000 h)是比较困难的;若再考虑每年需停炉更换一批布袋的话,电袋除尘器的年维护费用将比电除尘器高出许多。

[1]GB 13223-2003,火电厂大气污染物排放标准[S].

[2]DL/T 748.8-2001,火力发电厂锅炉机组检修导则[S].

Engineering application of ESP-FF reformation from ESP

The technicalprogram of ESP refor m ed to ESP-FF in No.1 to No.7 boilers of Yangzi Thermal Power Plantwere introduced.The key technique of ESP-FF were analyzed.After reformation,the dust em ission levels of the ESP-FF reached the environmentalpro tection standards,which was lower than 30 mg/m3.

electro static precipitator;reformation;dust em ission concentration〗

X701.2

B

1674-8069(2011)05-019-04

扬子石化技改技措项目(A0915002;A0915001)

2011-05-26;

2011-08-27

胡明(1964-),男,浙江温州人,工程师,多年从事化工和除灰方面的生产管理工作。E-mail:humingxwl@163.com