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袋式除尘技术在我国燃煤电厂的应用

2014-01-16中国环境保护产业协会袋式除尘委员会北京100037

中国环保产业 2014年7期
关键词:袋式滤袋电耗

(中国环境保护产业协会袋式除尘委员会,北京 100037)

1 前言

2013年国务院颁发的《大气污染防治行动计划》(国发﹝2013﹞37号)指出,“当前,我国大气污染形势严峻,以可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出,损害人民群众身体健康,影响社会和谐稳定”。该《行动计划》要求,“加快重点行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设。所有燃煤电厂、钢铁企业的烧结机和球团生产设备、石油炼制企业的催化裂化装置、有色金属冶炼企业都要安装脱硫设施,每小时20蒸吨及以上的燃煤锅炉要实施脱硫。除循环流化床锅炉以外的燃煤机组均应安装脱硝设施,新型干法水泥窑要实施低氮燃烧技术改造并安装脱硝设施。燃煤锅炉和工业窑炉现有除尘设施要实施升级改造”。

为了落实《大气污染防治行动计划》,为燃煤电厂锅炉除尘设施的升级改造提供依据,2013年10月11日至18日,由中国环境保护产业协会袋式除尘委员会组织,对国内10个典型燃煤电厂袋式除尘技术的应用情况进行了调查。这些电厂分别位于我国东部、中部和北部地区,其中既有主力电厂,也有热电厂;既有数十年的老厂,也有近年新建的电厂。其机组的装机容量分别为:135MW、220MW、320MW、630MW、1000MW。

调查电厂涉及的袋式除尘器总计28台。其类型既有纯袋式除尘器,也有电袋除尘器;清灰皆为脉冲喷吹方式,其中既有行喷吹,也有回转喷吹;除尘器既有新建的,也有电改袋的。有的电厂同时拥有纯袋式除尘器和电袋除尘器。

滤袋材质有:PPS/PPS、PPS + P84/PPS、PPS/PTFE、PPS + PTFE/PTFE,表层PTFE浸渍渗膜处理。

2 袋式除尘器运行情况

2.1 出口烟尘浓度

被调研10个电厂的袋式除尘器出口烟尘浓度见表1。数据表明,28台设备的出口烟尘浓度全部低于30mg/Nm3,其中19台低于20mg/Nm3,占总数的67.8%;6台低于10mg/Nm3,占总数的21.4%。除尘效果见图1。

表1 袋式除尘器出口烟尘浓度

图1 除尘效果

2.2 袋式除尘器阻力

被调研10个电厂的袋式除尘器阻力见表2。数据表明,被调查袋式除尘器的阻力全部低于1200Pa,其中20台的阻力低于1000Pa,占总数的71.4%。部分电厂的袋式除尘器系统画面见图2。

2.3 滤袋使用寿命

被调研10个电厂的袋式除尘器滤袋使用寿命情况见表3。

从表3可以看出,滤袋使用寿命超过52个月的除尘器有11台(占总数的39.3%),其中使用时间最长的3台分别为92、90和85个月,还有两台的滤袋寿命为60个月;另有4台除尘器的滤袋已经使用了52~57个月,现在仍在使用。此外,有15台除尘器投运时间还未达到4年,滤袋在正常使用,寿命尚在积累,其中两台已分别使用36个月和40个月。28台除尘器中,滤袋早期失效的有2台(占7.1%),其中1台因机组反复停机和启动而导致糊袋,至42个月时将滤袋更换;另1台是由于燃用高硫煤,烟气中SOx的浓度高达4000~5000mg/Nm3,最高为6000~8000mg/Nm3,滤袋因腐蚀而失去强度,后通过合理调配燃煤含硫量,改变滤料结构,问题得以妥善解决。

图2 部分电厂袋式除尘器控制画面

表2 被调研10个电厂的袋式除尘器阻力

表3 被调研电厂袋式除尘器滤袋使用寿命情况

2.4 除尘器电耗及运行费用

(1)WG电厂

1#机组除尘器电改袋后,系统装机容量减少313kW,计算用电负荷减少350kVA。

(2)SZ电厂

原电除尘器每台的年电费约522万元,改造后袋式除尘器每台的年电费约302万元,每年可节省电费220万元左右。

在正常运行条件下,每台电除尘器每年平均维护费约为100万元,而每台袋式除尘器每年平均维护费约为250万元,因此电改袋后每年增加维护费用约150万元。

(3)ZC电厂

袋式除尘器的电耗显著低于电除尘器,三年后累计节省的电费足够更换滤袋之用。

(4)XL电厂

与原电除尘器比较,一个机组的袋式除尘器装机总功率为169kW,原电除尘器为1250kW。

(5)XB电厂

电耗方面,将电改袋时为脱硝预留的风机全压包括在内,结果仍是袋除尘比电除尘稍低。

(6)SJ电厂

就五电场电除尘器而言,电改袋后,每台除尘器每年降低电耗500万~600万度(从功率表的数据统计而得)。

2.5 维护管理工作量

(1)ZC电厂

袋式除尘器的维护管理工作量比电除尘器小很多,电除尘器的极板会积灰,需人员进入电场清理,且每次清理通常需数日。

(2)XL电厂

原电除尘器每台有振打等机构众多,维护工作量相当大。袋式除尘器仅需关注脉冲阀的大、小膜片,且可在不停机的状态下检查和更换。

(3)XB电厂

厂方认为,袋式除尘器运行简单、工作量小,而电除尘器运行中的维护工作量大很多,例如:极线中断,极线挂在极板上导致短路;极板变形等,需要人员进入除尘器处理。平均每台除尘器每年需要处理1次。

(4)JS电厂

袋式除尘器的维护工作量很小,从未因袋式除尘器的原因而影响机组的运行。

2.6 对后续脱硫装置的影响及脱汞效果

(1)WG电厂

采用电除尘器时,进入脱硫装置的烟气含尘浓度高,约3个月就需对GGH进行清理;电改袋后,GGH不堵塞。

2011年3月经中国环境科学研究院实测,1#机组袋式除尘器出口汞排放浓度5.96μg/Nm3,脱汞效率为72.55%。

(2)TJ电厂

仍采用电除尘器的6#机组GGH经常堵塞,每隔2~3个月便需停机清理,每次需2天。除雾器阻力100Pa,最高达到300Pa。该厂5#机组由于改为电袋除尘器,脱硫装置除雾器阻力为64Pa(未设GGH)。

(3)XB电厂

采用电除尘器时进入脱硫系统的粉尘量大,为保证脱硫效率,需要经常置换浆液,且“石膏雨”严重。电改袋后,浆液不需要置换,烟囱出口仅排出雨雾。

(4)SJ电厂

全厂3套脱硫装置(1#和2#机组共用一套),由于上游改用袋式除尘器而实现稳定运行,最长的已运行12年,从未出现“石膏雨”。

(5)JS电厂

由于除尘器效果好,烟囱出口不存在“石膏雨”。引风机叶片也未出现动平衡问题,仅在大修期间对叶片补焊一次。而采用电除尘器的其他电厂,有的风机叶片磨损严重(如刀片一样),在一个大修期内,叶轮补焊数次。

2.7 燃煤电厂对袋式除尘技术的认识和贡献

(1)TC电厂

2012年大修期间进行了电改袋。在确定方案的过程中,对电袋、纯袋、旋转电极、低低温等技术进行评估,最后确定采用电袋除尘器。

(2)TJ电厂

除尘改造方案制定时,走访了10个电厂,考察了有关的除尘技术。得出结论:电除尘器(包括新技术)都难稳定达到烟尘排放浓度≤30mg/Nm3。

电厂对环保设施管理很重视。对环保设施建立专门机构进行管理,其中,管理人员2人,值班10人,检修10人。对于爆管等可能出现的突发情况都有预案,对锅炉每根管都打了钢号,落实到人,若检查不到位而出现爆管,便将受罚,不出问题则受奖。自2009年至今未曾出现爆管。同时对于排灰不畅、保温缺陷等问题也都及时处理。TJ电厂正在努力争取对该厂6#机组电除尘器采用电袋方案进行改造。

(3)ZC电厂

设有专班负责除尘和脱硫系统的运行和管理。

(4)XL电厂

设有专班,分别负责除尘系统的运行、管理和检修。

(5)YZ电厂

燃用新密贫煤,超低硫、高比电阻。一期2×300MW机组配设五电场电除尘器,排放浓度高达300mg/Nm3,4~5电场灰斗内几乎无收下尘。为此,在筹建二期2×1000MW机组时,为确保稳定达到新排放标准限值30mg/Nm3,经多方案比选,最终采用分区组合型电袋除尘器,经实施后,取得良好效果。

(6)SJ电厂

在管理方面注意了压气除水;喷吹压力控制在0.25M~0.3MPa范围内,不追求过低的压差(小于800Pa),以减少喷吹次数,并确保低浓度排放;重视对制造、安装环节的监控,对滤袋及框架的质量严格把关;对花板的加工进行监造;对安装全过程现场监督,例如:不允许以利器对滤袋进行开包等。有检修队伍,无论何种工序都全程介入、跟踪了解,包括各种细节,并注意总结。运行中,停机三天就要彻底清灰,再次启动时必须预涂灰。对工程质量实行车间、检修公司、管理部门三级验收。当有停机的机会时,一定对滤袋进行检查,定期抽检滤袋测试参数。该集团规定,当烟气温度为170℃时,锅炉减负荷;达到180℃时,锅炉灭火。

2#除尘器的旁路原采用风机保持气密,电厂自行将风机停运,仅靠提升阀的阀板与阀座密封垫之间保持密封。为了确保密封效果,利用春、秋两季停机的时间对旁路阀进行检查和加强密封,对结合面的间隙用塞尺检验。

(7)JS电厂

曾出现锅炉泄漏(爆管),一旦出现,立即停机。该厂可做到在不停机的条件下中断一个通道,方便进入检修和处理个别漏袋。

3 调研小结

(1)袋式除尘技术能够有效控制燃煤电厂的烟尘排放,这种良好效果可以长年保持,出口烟尘浓度不但低于新的排放限值,而且能够满足今后可能颁布的更严格的排放标准。

随着技术的不断进步,袋式除尘必将成为PM2.5控制的主流技术之一,在火电行业的PM2.5控制中做出重要贡献。

(2)自2001年内蒙丰泰电厂开创袋式除尘技术成功应用的新局面以来,经过十多年的不断进步,袋式除尘器的阻力已显著降低。被调研10个电厂28台设备的表现证明,袋式除尘器的阻力可以稳定控制在1200Pa以下,并且保持这种低阻力长达数年。

(3)滤袋破损曾经是令人担心的问题,但随着袋式除尘技术的进步和滤料制造水平和质量的提高,以及电厂对袋式除尘技术认识的深化和维护管理的规范化,使这一问题不再令人担心。10个电厂28台袋式除尘器中,滤袋寿命超过4年的占39.3%,其中不少除尘器的滤袋创纪录地使用了85~92个月;机组投运未超过4年、滤袋在正常使用的占53.6%。只有两台除尘器的滤袋早期失效,其原因是:一个机组频繁启停导致糊袋;另一个机组燃用高硫煤引发滤袋腐蚀。

(4)10个电厂的经验证明,袋式除尘器的能耗不比电除尘器高。采用袋式除尘器后,虽因阻力大于电除尘器而增加了引风机的电耗,但省去了电场高、低压供电的电耗。10个电厂从应用实践得出结论:就三电场电除尘器而言,袋式除尘器的电耗与之基本持平;而与四电场以上的电除尘器相比,则袋式除尘器的电耗显著降低。

(5)一些电场曾经担心袋式除尘器的维护检修工作量大。10个电厂的应用实践证明,只要袋式除尘器滤料正常使用寿命达到电厂要求的3~4年,其维护管理工作量比电除尘器小得多。

(6)袋式除尘器的应用有利于后续脱硫装置的运行。进入脱硫装置的烟尘量大幅度减少,不但有利于提高脱硫效率,也避免或减缓了脱硫装置的堵塞现象。一些电厂三个月清理一次GGH和除雾器的情况,在改用袋式除尘器后已不复存在。

(7)电力行业对袋式除尘技术的认识在不断深化,对袋式除尘系统的重视程度显著提高,对袋式除尘系统的管理显著加强,这是袋式除尘系统能够长期正常运行的重要因素。众多电厂对袋式除尘技术的推广应用作出了积极的贡献。这也说明袋式除尘器技术的确给电厂带来实实在在的效益。

(8)袋式除尘技术应当而且能够与电除尘技术一道,在火电行业普遍推广应用,为火电行业的节能减排和PM2.5治理作出应有的贡献。

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