卢徐胜，明平洋

(武汉龙净环保科技有限公司，武汉 430065)

电袋复合除尘器的设计要点及工程应用

卢徐胜，明平洋

(武汉龙净环保科技有限公司，武汉 430065)

电袋复合除尘器是近年来发展起来的一种新的除尘技术，是在结合电除尘器和袋除尘器这两种传统的高效除尘技术的基础之上发展而来的。本文重点讨论了电袋复合除尘器设计过程中应重点关注的设计要点，并通过成功应用的改造工程实例，介绍了其改造过程和改造效果。

电袋复合除尘器;设计要点;内旁路;改造工程

1 概述

日前，我国各主要烟尘排放行业的粉尘排放限值均已设为50mg/Nm3或以下，未来各行业标准将会更趋严格。在现有除尘技术和实际工程中，大型除尘设备选用袋除尘器的工程、或对已有电除尘器进行电改袋或电改电袋（电除尘器改造成为袋除尘器，或电除尘器改造成为电袋复合除尘器）的工程已越来越多。尤其是在现役电除尘器的改造工程中，电袋复合除尘器由于其排放效果与袋除尘器相当、运行阻力明显小于袋除尘器、改造工程工作量相对较小等优点而广受青睐。

在电改电袋工程中，原电除尘器的壳体结构、进口喇叭、气流分布装置以及第一电场（有的工程根据实际条件和用户要求可保留前两个电场） 要保留或进行更新改造，其末几级电场则要改造为袋除尘区。改造完成后，电袋复合除尘器的主要结构组成大致可分为：电除尘部分、电-袋过渡区段、内旁路系统、袋除尘部分、出气烟道及其它部分。

电改电袋工程需要系统考虑整个除尘器的各大组成部分的特点和作用，以及各部分相互间的作用和影响，还要考虑对与除尘器直接相关的输灰系统、引风机等可能造成的影响。对于袋除尘部分设计与常规的袋除尘器设计基本类同，且已有大量的文献资料，在此不作赘述。本文重点对影响电袋复合除尘器整体性能的电除尘部分、气流分布与导流装置以及内旁路系统部分进行了阐述，并对成功应用的改造工程案例进行了介绍。

2 电袋复合除尘器的部分设计要点

2.1 电除尘部分

电除尘部分位于电袋复合除尘器的最前部，其作用是对进入除尘器的烟气进行一次除尘，去除烟气中大多数的粗颗粒和相当数量的中小颗粒粉尘，大幅度降低进入袋除尘部分的烟气粉尘浓度并对粉尘粒子荷电。在袋除尘部分，粉尘粒子间电荷力的作用使得在客观上，滤袋过滤时在滤袋表面形成的粉尘层相对松散，过滤阻力比纯袋除尘器有大幅度的降低。

在电除尘器的设计中，一般认为，第一电场除尘效率可达80%甚至更高，但这要符合以下条件：

（1）进口喇叭内和第一电场中粉尘的自然沉降效率较高（总计25%～30%）；

（2）进入电场的气流分布很均匀；

（3）烟气中粉尘的比电阻在电除尘器的合适范围内；

（4）除尘器内部极配形式合理，电场长高比合适且高度不能过高，烟气在电场中有足够的停留时间（电场风速不能过高）等。

在实际工程设计中，需从以上几点重点考虑以获得最佳除尘效果，同时还要考虑利于除尘器整体运行效果的措施，主要有：

（1）重视进口喇叭内气流分布板的设计，尽可能通过比例模型试验台试验或结合CFD软件模拟来获得最佳布置方式，以使进入电场的气流分布均匀；

（2）在高浓度工况时，还可考虑在进口喇叭内布置有效的预除尘装置，但这会少量增加除尘器的运行阻力；

（3）针对烟气性质和粉尘特性，合理布置电场内部件，这部分的设计与普通的电除尘器大致相同；

（4）电除尘部分不运行时，设备即为一台普通的袋除尘器，过高的风速会大幅提高运行阻力并显著降低滤袋寿命，因此，电除尘部分的设计要尽量保证电场的可用率。

2.2 电-袋过渡区段

在电除尘部分与袋除尘部分之间，要设置一个过渡区段，其作用是：1）避免电场闪络火花飞溅到滤袋上，损坏滤袋；2）避免电场内最后一排极线对最靠近的滤袋内的袋笼放电，造成滤袋和袋笼的损坏；3）在过渡区段安装气流分布与导流装置，以使得电除尘部分出来的烟气在进入袋除尘部分时气流分布合理、对滤袋的冲刷也很小；4）为内旁路系统提供布置平台和空间等。

过渡区段的长度不能太短，实际工程中应在1m以上，但由于场地条件和投资费用方面的原因，过长的区段也不现实，一般实际工程过渡区段长度是1～2m。

气流分布和导流装置的设计，主要是气流分布板的布置（包括位置、高度、开孔率等）和导流板的布置。在电-袋过渡区段设置气流分布与导流装置的作用，是避免烟气在进入袋除尘部分前，烟气流直接冲刷滤袋，同时整体调节烟气在滤袋过滤区的迎风面、侧部、底部的流量分配。

电除尘部分内部的烟气是水平流动的，经过气流分布和导流装置调节后，大部分烟气要“突然”改变流动方向，很容易使得电场内上部区域形成“死区”，即电除尘的有效面积不能充分利用，如图1中的虚线三角框区域。因此气流分布和导流装置的设计要充分考虑这一点，以免影响电除尘部分的除尘效率。

图1 电场中出现的气流“死区”（虚线三角框区域）

2.3 内旁路系统

内旁路系统的作用是在烟气条件超过滤袋适用条件时（温度超高、湿度超高等），开启内旁路并停止袋除尘部分运行（关闭所有袋室），让烟气全部经内旁路排出除尘器而不经滤袋过滤，以保护滤袋。

电袋复合除尘器的内旁路布置主要形式见图2。经过比较可见，其中布置在电-袋过渡区段顶部的内旁路系统（内旁路形式3） 是最理想的一种。这种形式的内旁路在开启时，电除尘部分仍正常供电工作，总体上仍有较高的除尘效率。这种布置的优点是：1）此时电除尘区依然有很高的除尘效率，排放烟气粉尘浓度比除尘器进口有大幅度降低；2）可最大程度减少对引风机的负面影响。

图2 电袋复合除尘器的内旁路布置主要形式及说明

内旁路系统的设计需要考虑：

（1）内旁路系统能够长期安全可靠运行。具体要求是：1）在控制系统发出内旁路操作指令（开启或关闭）后，旁路挡板能在设定时间内正确做出动作并准确到位；2）旁路挡板和连杆机构能在高温、腐蚀性、冲刷颗粒等烟气环境中长期使用而自身性能不下降。

针对这些要求，可提出的对策有：1）旁路挡板的驱动机构宜采用电磁阀控制的气动元件来执行，由控制系统根据烟气实时数据来联锁控制，驱动机构布置在除尘器的顶部披屋内，且单台除尘器应在气缸附近设置一个作为备用气源的小储气罐；2）旁路挡板和连杆机构等直接与烟气接触的部件全部使用钢材等耐烟气条件的材料。为避免烟气腐蚀、高温老化和挡板动作不能准确到位，挡板及其密封件不宜使用橡胶材料。

（2）正常除尘运行时，内旁路系统是完全密封的，要保证无烟气泄露。在排放要求非常严格时，旁路挡板处轻微的烟气泄露会导致排放浓度的显著上升。

旁路密封的一种形式是使用橡胶等“软密封”材料，被动性地封堵或贴合旁路挡板处的缝隙。但目前已知的橡胶材料在高温、腐蚀性烟气环境中长期使用会老化、变形（整体或局部）、腐蚀或结垢从而失效，而且由于旁路挡板处在除尘器内部烟气环境中，失效的橡胶材料也无法在线更换。因此在实际工程中，它无法满足与除尘器各部件一起长期稳定运行和免维护的要求。

要达到内旁路关闭时“零泄露”和免维护的要求，一个较理想的方式是采用双层钢制阀板加气密封方式的布置，即在正常除尘运行时，各旁路挡板处采用上下一定间距的双层挡板阀和对应的阀板座来达到双层刚性密封并形成一个过渡箱体，布置在除尘器顶部的密封风机从净烟气侧抽取净化后的气体、通过管道向过渡箱体持续吹入带一定压力的气体，此气体经两层阀板与阀座间的缝隙向原烟气侧和净烟气侧都持续流入，从而保证了原烟气无法进入过渡箱体，也就更不可能进入净烟气侧。

（3）内旁路系统的运行启停要尽量减小对主机系统运行的影响。

除尘器运行从滤袋过滤除尘模式切换到内旁路运行模式系统压力瞬间大幅减小，反之从内旁路运行模式切换到滤袋过滤除尘模式系统压力瞬间大幅增加，这对主机系统中的锅炉炉膛压力会有很大的负面影响。因此如何使除尘器运行模式的切换实现“平滑换挡”，是除尘器设计时需要重点考虑的。

3 实际工程案例介绍

3.1 工程概况和烟气参数

某电厂的410t/h燃煤锅炉，单台锅炉配用1台双室三电场的电除尘器，业主有意将其改造升级以满足新的环保排放标准。因其电除尘器已服役多年，效率下降明显，已无法满足环保排放标准，电厂方面经过多种方案对比及实地考察，最终决定将电除尘器改造为电袋复合除尘器。

改造前单台除尘器的入口烟气条件见下表。

改造前单台除尘器的入口烟气条件表

3.2 改造过程简介

综合了对改造的各种要求及现场的实际场地和运行条件后，设计人员决定将除尘器的改造工作分为利旧、拆除与改造、新建三部分。

（1）利旧部分：1）保留原电除尘器的进口喇叭、壳体结构（除顶部）、灰斗、保温（除顶部）等部分；2）原电除尘器的部分电控设备也按电厂要求利旧。

（2）拆除与改造部分：1）拆除进口喇叭内的气流分布板装置并全部重新设计改造；2）拆除壳体顶部构件和电场内部件；3）在第一电场位置重新设计布置电场内部件和相应的电控、振打、顶部起吊装置；4）拆除出口喇叭；5）对输灰系统及其电控部分进行改造。

（3）新建部分：1）在改造后的壳体结构顶部新增一套圈梁，为顶部结构和部件提供支撑布置平台；2）在改造后的第一电场之后新增内旁路系统；3）在壳体内部袋室空间之前布置一套气流分布与导流装置，利用CFD软件建模计算来决定具体布置情况（见图3）；4）在新增圈梁上布置袋除尘部分的净气室、分气箱、出口烟道、顶部保温、披屋等部件；5）在除尘器顶部布置一套气路系统；6）对新增部件的外露部分进行保温和外护。

图3 气流分布与导流装置设计CFD软件模拟计算图（截面图之一）

3.3 改造效果

电除尘器的改造工作顺利完成后，随主机运行良好。改造后的电袋复合除尘器的排放浓度长期保持在30mg/Nm3之内，除尘器总阻力保持在低于1000Pa的水平，喷吹周期保持在120min左右。除尘器已投运超过两年时间，至今无故障、无破袋。

4 结语

目前，我国电除尘器改造市场非常广阔，由于环保的需要，电改袋或电改电袋是大势所趋。与袋除尘器相比，电袋复合除尘器因投资少、运行阻力低等优点而受到广泛关注和认可。电袋复合除尘器技术对设计人员也提出了更高的要求，设计人员需要熟练掌握电除尘器和袋除尘器两种技术，对除尘器各部分的组成和相互间的配合与影响要有充分的理解，并对通风除尘系统的其余部分如引风机、输灰系统等也应有一定的了解。在实际工程中，技术人员要结合现场具体情况，注重除尘器的各设计要点，与制造、安装等相关人员共同努力，争取做出运行能耗更低、除尘效率更高的除尘设备，为除尘技术的发展以及全社会的节能、减排做出贡献。

[1]黎在时.电除尘器的选型安装与运行管理[M].北京：中国电力出版社， 2005，6.

[2]王俊民.电除尘工程手册[K].北京：中国标准出版社，2007，8.

[3]姚群.袋式除尘系统能耗剖析[C].全国袋式除尘技术研讨会论文集，2009，4.

Design Features of EBC and Case Project Introduction

LU Xu-sheng, MING Ping-yang
(Wuhan Longking Co., Ltd, Wuhan 430065, China)

EBC is a new technology in dust collecting field which applied widely in recent years, it’s a combined filter of ESP and FF, two type traditional high efficient dust collecting equipments. This paper focuses on several design features of the technology of EBC which should be focused on or may be easily ignored. We also introduced a case project which transformed an ESP to an EBC, the EBC has been successfully applied for more than two years, and the details of the transformation process and the applying effects are presented in this paper.

EBC; design features; inner bypass; case project

X701.2

A

1006-5377（2011）08-0034-04