大型布袋除塵器在火電廠鍋爐尾部除塵中的應用

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　　簡要分析、論述了大型布袋除塵器在火電廠鍋爐尾部除塵中的應用前景，同時分析了布袋除塵器與電除塵器的優(yōu)缺點，簡明介紹了國內(nèi)外布袋除塵器的應用情況，還特別介紹了布袋除塵器的結(jié)構(gòu)原理和核心部件—濾袋的有關情況。

　　1.火力發(fā)電廠發(fā)展前景電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)，也是國民經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中的重點產(chǎn)業(yè)、先行產(chǎn)業(yè)、支柱產(chǎn)業(yè)。從各個時期電力生產(chǎn)與經(jīng)濟增長的比較來看，在經(jīng)濟持續(xù)增長的年份，電力生產(chǎn)的增長超過了GDP的增長。從1999年開始，電力生產(chǎn)的增長速度開始大幅回升，2000年達到11%，2001年為7.7%，2002年為8.7%，2003年為15.3％。同期GDP的增長率分別為8%、7.3%、8%、8.5％。目前電力工業(yè)成為國民經(jīng)濟重要的基礎產(chǎn)業(yè)的作用，呈現(xiàn)逐年逐漸增強的趨勢。

　　我國的資源國情決定了我國能源結(jié)構(gòu)以火電為主、 水電為輔、核電風電作補，電力結(jié)構(gòu)發(fā)展很不平衡。 到2000年底，我國火電、水電、核電、風電裝機容量分別達到23753萬千瓦、7934萬千瓦、210萬千瓦、34.5萬千瓦，占總裝機容量的比重分別為74.4%、24.8%、0.7%、0.1%.  電力行業(yè)十五規(guī)劃目標是：發(fā)電裝機容量2005年達到4.2億千瓦左右，電源結(jié)構(gòu)（到2005年）火電占72.4％、水電占24.5％、核電占2.4％、新能源占0.7％。

　　我國為產(chǎn)煤大國，原煤儲量和開采量均居世界第一。我國的資源國情決定了我國能源結(jié)構(gòu)以火電為主，預計在近十年內(nèi)火力發(fā)電所占比重仍在70%以上。

　　目前我國用電水平仍然低下，人均裝機0.25千瓦，人均用電1064千瓦時，還不到世界人均水平的一半，尚有2300萬人沒有用上電。未來20年，中國經(jīng)濟要保持7％以上的經(jīng)濟增長，每年將要新增電力裝機容量2500萬千瓦，按每千瓦7000元造價計算，每年電力新增裝機將新增投資達1750億元。根據(jù)目前的現(xiàn)狀，火電所占比重約為72.5%，也就是說在未來20年，每年火電廠要新增裝機約為1800萬千瓦，每年新增火力發(fā)電總投資將達1260億元，這是一個非常巨大的電力市場。

　　新增燃煤鍋爐每年耗標煤約5000萬噸，將產(chǎn)生大量含塵煙氣，這些含塵煙氣都需要采用高效除塵器，靜電除塵器和布袋除塵器將分享這塊市場。初步測算，僅新建除塵項目這一塊每年蘊藏著約6億元的市場份額。從目前國內(nèi)除塵行情來看，如按布袋除塵占1/3的干除塵市場份額測算，在近十年內(nèi)，大型布袋除塵僅在火力發(fā)電鍋爐除塵新建項目這塊市場每年將可擁有約2億元的市場份額，加上老除塵改造的市場份額，每年僅火力發(fā)電廠布袋除塵就蘊藏著近3億元的市場份額，近十年內(nèi)將擁有近30億元的市場份額。

　　2.火力發(fā)電廠鍋爐除塵器應用簡介火力發(fā)電廠鍋爐除塵器經(jīng)歷過從干式旋風除塵——多管旋風除塵——麻石水膜除塵——靜電除塵的過程。目前，隨著國家對環(huán)境保護的重視程度和環(huán)境保護要求的日益提高，以及濾袋的國產(chǎn)化和使用壽命的延長，火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵又有回到布袋除塵的趨勢。

　　在鍋爐布袋除塵器的早期運用中，很多項目有失敗的教訓。其主要原因在于當時的技術(shù)及配套件，特別是濾袋這一除塵器關鍵配套件的質(zhì)量不過關，國內(nèi)外都缺少價格合理、耐高溫、耐腐蝕、能適用于燃煤鍋爐煙氣除塵的材料。

　　早期在布袋除塵器失敗后，燃煤鍋爐煙氣除塵基本應用電除塵器。但隨著國家環(huán)保要求的日益提高、電除塵器的廣泛運用，其弱點也逐漸暴露出來。

　　首先，電除塵器的除塵效率不穩(wěn)定。電除塵器運行初期，除塵效果基本能達到要求，但由于其結(jié)構(gòu)及工作原理的局限，隨著運行時間的延續(xù)，電除塵器內(nèi)部組件變形、積灰、電場變化，除塵效果不斷下降，煙塵排放超標。

　　其次，電除塵器的運行綜合費用高。電除塵器在運行一個周期后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形、損壞比較嚴重，為保證其正常運行，電廠不得不經(jīng)常對電除塵器進行維修。維修投入的人力、物力及檢修停產(chǎn)帶來的損失都很大。

　　目前，隨著布袋除塵器核心部件――濾袋等配套件生產(chǎn)技術(shù)的日益提高，原來布袋除塵器在燃煤鍋爐煙氣除塵運用中失敗的因素，都得到了比較妥善的解決，布袋除塵器推廣應用的時機日漸成熟。

　　2.3袋式除塵器結(jié)構(gòu)原理袋式除塵器也稱為過濾式除塵器，是一種干式高效除塵器，它是利用纖維編制物制作的袋式過濾元件來捕集含塵氣體中固體顆粒物的除塵裝置。其作用原理是塵粒在繞過濾布纖維時因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細微的塵粒（粒徑為1微米或更小）則受氣體分子沖擊（布朗運動）不斷改變著運動方向，由于纖維間的空隙小于氣體分子布朗運動的自由路徑，塵粒便與纖維碰撞接觸而被分離出來。其工作過程與濾料的編織方法、纖維的密度及粉塵的擴散、慣性、遮擋、重力和靜電作用等因素及其清灰方法有關。濾布材料是布袋除塵器的關鍵，性能良好的濾布，除特定的致密度和透氣性外，還應有良好的耐腐蝕性、耐熱性及較高的機械強度。耐熱性能良好的纖維，其耐熱度目前已可達到250—350℃。

　　袋式除塵器按其清灰方式的不同可分為：振動式、氣環(huán)反吹式、脈沖式、聲波式及復合式等五種類型。其中脈沖反吹式根據(jù)反吹空氣壓力的不同又可分為：高壓脈沖反吹和低壓脈沖反吹兩種。脈沖清灰袋式除塵器由于其脈沖噴吹強度和頻率可進行調(diào)節(jié)，清灰效果好，是目前世界上應用最為廣泛的除塵裝置。

　　如圖一所示為脈沖反吹布袋除塵器原理圖，含塵氣體從袋式除塵器入口進入后，通過煙氣分配裝置均勻分配進入濾袋，當含塵氣體穿過濾袋時，粉塵即被吸附在濾料上，而被凈化的氣體則從濾袋內(nèi)排除。當吸附在濾料上的粉塵達到一定厚度時，電磁閥開啟，噴吹空氣從濾袋出口處自上而下與氣體排除的相反方向進入濾袋，將吸附在濾袋外表面的粉塵清落至下面的灰斗中。

　　2.4脈沖反吹布袋除塵器基本結(jié)構(gòu)脈沖反吹布袋除塵器由濾袋組件、導流裝置、脈沖噴吹系統(tǒng)、出灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、離線保護系統(tǒng)、箱體等組成。含塵氣體由導流管進入各單元室，在導流裝置的作用下，大顆粒粉塵分離后直接落入灰斗、其余粉塵隨氣流均勻進入各倉室過濾區(qū)，過濾后的潔凈氣體透過濾袋經(jīng)上箱體、提升閥、排風管排出。隨著過濾工況的進行，當濾袋表面積塵達到一定厚度時，由清灰控制裝置（差壓或定時、手動控制）按設定程序關閉提升閥，控制當前單元離線，并打開電磁脈沖閥噴吹，抖落濾袋上的粉塵。落入灰斗中的粉塵經(jīng)由卸灰閥排出后，利用輸灰系統(tǒng)送出。

　　3.布袋除塵器在火電廠鍋爐除塵中的應用前景國外較早在火電廠采用布袋除塵器，80年代初期就有不少廠商到國內(nèi)來介紹布袋除塵器在火電廠的應用，美國、加拿大、澳大利亞及德國、英國等歐洲一些國家的火電廠都采用了布袋除塵器，其除塵效率高達99.9%以上，除塵效果十分理想。

　　國內(nèi)布袋除塵器主要在礦山、水泥、冶金鋼鐵、糧食、機械等行業(yè)得到廣泛的應用，在電力行業(yè)火電廠中僅限于單機布袋除塵器在輸煤系統(tǒng)除塵、氣力除灰除塵中應用。布袋除塵器在電站鍋爐的尾部除塵中沒有得到實質(zhì)性的、廣泛的應用，僅在近期在呼和浩特發(fā)電廠670t/h鍋爐、天津開發(fā)區(qū)5號熱源廠75t/h鍋爐、張家港保稅區(qū)熱電廠130 t/h鍋爐、內(nèi)蒙古赤峰富龍電廠75t/h 鍋爐等電廠鍋爐尾部除塵中得到應用，都取得了很好的除塵效果。

　　其中，呼和浩特電廠由于燃用準格爾煤，SiO2與Al2O3太高，K2O與Na2O太少，采用電除塵器收塵困難，使用的電除塵器運行效率大大低于設計效率，嚴重超標排放，2001年擴建2臺200MW機組，經(jīng)多次專家論證，決定采用國產(chǎn)大型脈沖布袋除塵器，2002年初第1臺200MW機組已投入運行，布袋除塵器運行情況良好。

　　在引進消化國外布袋除塵器技術(shù)的過程中，江蘇吳江科林集團通過全球環(huán)境基金“GEF”項目引進了在北美地區(qū)大氣污染控制系統(tǒng)中獨占鰲頭五十多年的美國EEC環(huán)境技術(shù)公司燃煤鍋爐布袋除塵器設計制造技術(shù)，填補了目前國內(nèi)鍋爐行業(yè)成功應用袋濾器的空白，并可替代進口。采用結(jié)構(gòu)獨特的鍋爐長袋脈沖除塵器，先進的除塵器進風導流專利技術(shù)，具備先進三狀態(tài)清灰裝置，濾袋正常使用壽命為三年，煙塵排放濃度一般小于50mg/Nm3甚至更低。在天津開發(fā)區(qū)5號熱源廠、張家港保稅區(qū)熱電廠、內(nèi)蒙古赤峰富龍電廠中采用的是改進型離線清灰脈沖袋式除塵器都取得了很好的除塵效果。

　　隨著我國對環(huán)境保護越來越重視，目前《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2003版已經(jīng)由國家環(huán)境保護總局發(fā)布，第3時段煙塵允許排放濃度由原標準的200mg/Nm3降為50 mg/Nm3，有些煤種采用電除塵器將達不到排放標準要求，需采用布袋除塵器，預計今后火電廠采用布袋除塵器會越來越多，應用前景廣闊。

　　北京最近公布了《北京鍋爐污染物綜合排放標準》DB11/119-2002，自2002年3月1日起實行，該標準煙塵和SO2排放允許濃度嚴于很多先進國家標準，當然這與北京市2008年主辦奧運會、北京要成為世界大都市有關。自2005年11月1日起已運行的火電廠鍋爐到時煙塵排放濃度僅允許30mg/Nm3，目前四電場電除塵器要改為五電場、六電場或改為布袋除塵器。其他大城市如上海、天津、重慶、廣州、武漢、成都、沈陽等城市也在相繼制定地方環(huán)保標準，其標準會嚴于國家標準，這樣以來火電廠采用布袋除塵器的市場空間越來越大。

　　另外，由于新型潔凈煤燃燒技術(shù)——循環(huán)流化床鍋爐在火力發(fā)電廠中的大力推廣應用，循環(huán)流化床鍋爐的飛灰循環(huán)燃燒和為了爐內(nèi)脫硫添加了大量石灰石，鍋爐飛灰很細而且灰份比電阻增大，直接導致了電除塵器的除塵效率的下降，采用布袋除塵是理想選擇。從這個角度上講，布袋除塵加循環(huán)流化床鍋爐是對于燃煤脫硫和除塵的比較理想的組合，具有十分廣闊的應用前景。目前，江蘇徐州垞城電廠2x135MW循環(huán)流化床技改工程的正是采用這種布袋除塵器加循環(huán)流化床鍋爐進行除塵和脫硫的模式，目前尚在實施的進程之中，單臺440t/h循環(huán)流化床鍋爐所配的布袋除塵器的過濾面積為16500m2. 4．布袋除塵器核心部件—濾袋對于鍋爐布袋除塵器而言，濾袋是其核心部件，其費用占布袋除塵器總費用的1/3左右。根據(jù)前面的分析，在近二十年內(nèi)，每年僅火電廠布袋除塵蘊藏著近3億元的市場份額，除塵濾袋每年蘊藏著近1億元的市場份額，近十年內(nèi)將擁有近10億元的市場份額。

　　濾袋質(zhì)量直接影響著除塵器的除塵效率，濾袋的壽命又直接影響到除塵器的運行費用。根據(jù)鍋爐尾部除塵器運行環(huán)境（煙氣溫度較高）和介質(zhì)情況（有腐蝕）宜采用BWF優(yōu)質(zhì)賴登針刺氈：PPS/PPS504CS17、聚苯硫醚、防水防油處理，耐溫可達190℃，此濾料為表面過濾型濾料，清灰徹底，減少了粉塵在濾袋表面形成布粉層后板結(jié)的可能；濾料壽命長，加上在除塵器結(jié)構(gòu)方面的改進，保證了濾料30000小時的正常使用壽命。1、             據(jù)有關專家和資料介紹及澳大利亞電廠運行經(jīng)驗，當煙氣含氧量大于15%時的Ryton的耐氧性較差，當煙氣含氧量小于10%時能長期使用。

　　2、             據(jù)澳大利亞電廠應用的濾料早期使用的普遍是Acrylic（耐溫130℃），電廠嚴格控制排煙溫度，投運電廠（排煙溫度最高165℃）開始使用Ryton濾料。

　　3、             關于濾袋的壽命，根據(jù)專家的分析和國外的使用經(jīng)驗，Ryton濾料在電廠煙氣條件下的使用壽命可達30000小時，但要煙氣含氧量小于10%，煙氣溫度最高不得超過190℃。當煙氣溫度在170℃～190℃時不能超過100小時。平時應作好鍋爐煙氣溫度變化的詳細記錄。

　　目前，國內(nèi)生產(chǎn)濾袋的廠家有幾十家，生產(chǎn)濾袋質(zhì)量好、壽命長、用途廣、具有代表性的企業(yè)——必達福（BWF）公司。

　　5．布袋除塵與電除塵比較由于環(huán)保要求以及綜合利用的不斷提高，干式除塵已成為鍋爐尾部除塵的主流配置，干式除塵主要有靜電除塵和布袋除塵兩種，兩者優(yōu)缺點比較如下：

　　5.1 布袋除塵器的優(yōu)缺點5.1.1布袋除塵器優(yōu)點●除塵效率高，可達99.9%以上；

　　●附屬設備少，投資省，技術(shù)要求沒有電除塵器那樣高；

　　●能捕集比電阻高，電除塵難以回收的粉塵；

　　●袋式除塵器性能穩(wěn)定可靠，對負荷變化適應性好，運行管理簡便，特別適宜捕集細微而干燥的粉塵，所收的干塵便于處理和回收利用；

　　●能適合生產(chǎn)全過程除塵新理論，降低總量排放；

　　●袋式除塵器適于凈化含有爆炸危險或帶有火花的含塵氣體。

　　5.1.2布袋除塵器缺點●用于處理相對濕度高的含塵氣體時，應采取保溫措施（特別的冬天），以免因結(jié)露而造成“糊袋”。

　　●用于凈化有腐蝕性氣體時，應選用適宜的耐腐蝕濾料，用于處理高溫煙氣應采取降溫措施。將煙溫降到濾袋長期運轉(zhuǎn)所能承受的溫度以下，并盡可能采用耐高溫的濾料。

　　●阻力較大，一般壓力損失為1000～1500Pa. 5.2 電除塵器的優(yōu)缺點5.2.1電除塵器的優(yōu)點●除塵效率能捕集1um以下的細微粉塵，可控制一個合理的除塵效率。

　　●處理煙氣量大，可用于高溫（可高達500℃）、高壓和高濕的場合，能連續(xù)運轉(zhuǎn)。

　　●具有高效低阻的特點，電除塵器壓力損失僅100～200Pa. 5.2.2電除塵器缺點●設備龐大，耗鋼多，需高壓變電和整流設備，通常高壓供電設備的輸出峰值電壓為70～100KV，故投資高。

　　●制造、安裝和管理的技術(shù)水平要求較高。

　　●除塵效率受粉塵比電阻影響大，一般對比電阻小于104～105Ω·cm或大于1012～1015Ω·cm的粉塵，若不采取一定措施，除塵效率將受到影響.●此外，對初始濃度大于30g/cm3的含塵氣體需設置預處理裝置. 6.1 大型布袋除塵器在火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵中大力推廣應用的時機成熟，具有十分廣闊的市場應用前景，布袋除塵器在近十年內(nèi)，平均每年的市場份額在3億元左右，近十年內(nèi)將擁有近30億元的市場份額。濾袋在近十年內(nèi)，平均每年的市場份額在1億元左右，近十年內(nèi)將擁有近10億元的市場份額。

　　6.2 火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵采用大型布袋除塵器可大大提高除塵效率，減少環(huán)境污染，煙塵排放濃度一般可小于50mg/Nm3，甚至更低至30mg/Nm3——15mg/Nm3.建議有條件的電廠采用。

　　6.3根據(jù)冶金、建材系統(tǒng)采用國產(chǎn)布袋除塵器的經(jīng)驗，以及呼和浩特等電廠采用國產(chǎn)布袋除塵器的經(jīng)驗，大中型鍋爐除塵改用布袋除塵器，可將除塵器出口含塵濃度由100 mg/Nm3降至30-50mg/Nm3以下，可大大減少粉塵對大氣污染。

　　6.4對電除塵器難收塵的煤種（如SiO2+Al2O3＞85%的煤、煤中含硫特低的煤、比電阻太高的煤），采用電除塵器達不到設計效率，煙塵排放濃度超標，電除塵經(jīng)改進效果不理想，采用布袋除塵器將是理想的選擇。

　　6.5 對于已建成的機組，如果原鍋爐采用麻石水膜除塵器、多管陶瓷、多管復合除塵器等阻力較大的除塵設備，改造為布袋除塵器，可不需更換或改造引風機；但如果是電除塵器，則需要更換或改造引風機。

　　6.6由于循環(huán)流化床鍋爐在火力發(fā)電廠中的大力推廣應用，循環(huán)流化床鍋爐的飛灰循環(huán)燃燒和為了爐內(nèi)脫硫添加了大量石灰石，鍋爐飛灰很細而且灰份比電阻增大，直接導致了電除塵器的除塵效率下降，采用布袋除塵是理想選擇。從這個角度上講，循環(huán)流化床鍋爐加布袋除塵器是當今火力發(fā)電廠燃煤鍋爐脫硫和除塵的理想組合，具有十分廣闊的應用前景。循環(huán)流化床鍋爐由于加了石灰，使其灰的比電阻增大，使用電除塵器收塵性能降低，建議采用布袋除塵器，但要求增大布袋除塵器的收塵面積。