電改袋技術(shù)在 CFB鍋爐除塵系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

邱 峰,張 娜,閆 順

(兗礦國泰化工有限公司,山東滕州 277527)

1 概 述

兗礦國泰化工有限公司兩臺 CFB鍋爐設(shè)計的電除塵器存在設(shè)計、制造、安裝的重大缺陷,運(yùn)行周期只有 1個月,除塵效率就達(dá)不到 150mg/m3的設(shè)計要求,嚴(yán)重威脅著公司熱能動力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定長周期運(yùn)行。為了使除塵器運(yùn)行周期延長,除塵效率提高,達(dá)到國家排煙含塵量150 mg/m3的環(huán)保要求,實現(xiàn)公司清潔生產(chǎn)的環(huán)保目標(biāo),除塵器經(jīng)過2006～2007年兩次系統(tǒng)大修改造,目前能勉強(qiáng)維持在 99.5%的除塵效率,排煙含塵量在 150～200 mg/m3之間,但運(yùn)行周期只有 1～3個月,且處在不可控狀態(tài),隨時都有部分電場出現(xiàn)跳車后開不起車的時候,污染物排放指標(biāo)無法保障。因此,必須對電除塵進(jìn)行重新設(shè)計,尋找除塵效率高的除塵器,達(dá)到運(yùn)行周期延長,除塵效率提高,節(jié)能減排的目的。

2 電除塵和袋式除塵器的比較

除塵器是鍋爐除塵系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備,它的工況效果將直接影響到整個系統(tǒng)的成敗。目前,電廠廣泛應(yīng)用的除塵器主要是電除塵器和布袋除塵器。對上述兩種除塵器進(jìn)行綜合比較如表 1所示[1]。

隨著國家環(huán)保要求的日益提高,電除塵器的除塵效率已不能滿足國家環(huán)保要求,而布袋除塵器由于其除塵效率高、運(yùn)行性能穩(wěn)定,運(yùn)行費(fèi)用低,可在線檢修等特點已廣泛應(yīng)用于電站鍋爐除塵技術(shù)中[2]。因此,我們選定布袋除塵器作為本次改造的除塵器類型。

3 改造方案

3.1 袋式除塵器選型

本項目改造目的是在利用現(xiàn)有電除塵器的框架結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、輸灰系統(tǒng)及其下部現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上,將現(xiàn)除塵效率較低的電除塵改造為除塵效率更高的袋式除塵器,滿足國家環(huán)保要求。經(jīng)過調(diào)查現(xiàn)場實際情況、測定分析煙氣參數(shù)和綜合比較多種技術(shù)方案,決定采用具有除塵效率高、阻力損失小、可離線清灰、離線檢修功能的脈沖噴吹清灰布袋除塵器。并選用 PPS濾料作為本次改造布袋的材料,采用獨(dú)特的 TH型特殊反應(yīng)助劑保護(hù)濾袋。脈沖清灰系統(tǒng)選擇固定行噴吹清灰,對每一行濾袋配置一套清灰裝置,其包括脈沖閥、頂部汽包連接管和噴吹管。

表1 電除塵器與布袋除塵器性能比較Tab.1 Performance comparison between electric precipitator and fiber bag precipitator

3.2 除塵器本體部分改造

對現(xiàn)有靜電除塵器進(jìn)行改造,保留原來的基礎(chǔ)、鋼柱、鋼梁、殼體和灰斗。將原三電場電除塵器改為布袋除塵器,即保留電除塵器一電場作為通道,將二、三電場電除塵器拆掉電除塵器內(nèi)部及頂部的各種部件布置布袋除塵器,基本技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 布袋除塵器基本技術(shù)參數(shù)Tab.2 Basic technical parameters of fiber bag precipitator

在大梁的頂部加立拄和側(cè)墻形成凈煙氣室,凈煙氣室的末端是出氣口,凈氣室前墻設(shè)有檢修通道、檢修門和運(yùn)行中進(jìn)行檢查觀望的視窗。對除塵器的頂蓋重新設(shè)計加工,在頂蓋上有清灰系統(tǒng)的絕大部分部件,如儲氣罐、脈沖閥、旋轉(zhuǎn)風(fēng)管、驅(qū)動電機(jī)等。進(jìn)氣喇叭口不變,氣流分布裝置進(jìn)行重新設(shè)計以滿足袋式除塵器氣流分布的要求,設(shè)計采用的氣流分布板結(jié)構(gòu),通過兩層不同開孔率的氣流分布板有效的組織氣流。同一塊氣流分布板上的各處的開孔率也不盡相同,從而有效的分配氣流,以確保煙氣進(jìn)氣方式合理,保證除塵器煙氣均勻,并使煙氣均勻地流過布袋,以保證除塵效率,減輕濾袋磨損。頂部與電除塵器大梁焊接。旁路煙道安裝在除塵器頂部,并在進(jìn)出口加裝擋板門。

除塵室的進(jìn)口煙道不變,在每一個除塵室的進(jìn)、出口煙道上增設(shè)擋板門,因此每一個除塵室如同一個獨(dú)立的小除塵器一樣,可以單獨(dú)投入使用,以實現(xiàn)不停機(jī)檢修和隨鍋爐負(fù)荷調(diào)整除塵器運(yùn)行情況。

3.3 工藝系統(tǒng)設(shè)計與改造

3.3.1 輸灰系統(tǒng)設(shè)計與改造

原電除塵器配套的輸灰系統(tǒng)根據(jù)靜電除塵器的運(yùn)行情況一、二、三電場的除塵效率分別為 60%、30%、10%,分別配套 3個輸灰倉泵,體積分別為1.5m3、1m3、0.5m3,三個輸灰倉泵合用一根DN100的輸灰管道,輸送距離 110m,鍋爐灰量為3.5t/h,設(shè)計出力為實際灰量的 150%,即 3.5× 150%=5.25t/h。

改為布袋除塵器后,每個電場的灰量平均分配,三個倉泵平均分配鍋爐灰量 3.5/3=1.17t/h,而一、二、三電場倉泵灰重量分別為 0.9t、0.6t、0.3t,則每小時一電場需送 2泵,二電場需送 2泵,三電場需送 4泵,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗一、二、三電場倉泵每送一泵灰需要時間分別為 150s、135s、120s,一般倉泵進(jìn)料時間為 300s,則需要的輸送總時間為 150×2+135×2+120×3+300×3=1710s,即需要 28.5min,所以改造后原氣力輸灰系統(tǒng)的出力是足夠的。

3.3.2 壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計與改造

由于本項目中選用固定行噴吹清灰方式,因此采用中壓、中氣量壓縮空氣脈沖清灰。對于 130t/h燃煤電站鍋爐而言,此清灰方式要求清灰壓力：0.25-0.4Mpa,正常清吹空氣流量 1.5 m3/min,最大清吹空氣流量 3m3/min。在原電除塵系統(tǒng)中設(shè)置有兩臺空氣壓縮機(jī),其出口壓力均為 0.7Mpa,供氣量為 15m3/h,即 0.25 m3/min,兩臺壓縮機(jī)供氣量之和為 0.5 m3/min,遠(yuǎn)小于所需的 3m3/min的空氣流量要求,因此需要新增空氣壓縮機(jī)。要求新增空壓機(jī)最大流量達(dá)到 3m3/min,出口壓力 0.7～0.8 Mpa,因此選擇空壓機(jī)型號為：GA132-7.5,其額定流量為 401L/s,出口壓力 0.75 Mpa。

3.3.3 噴水降溫系統(tǒng)設(shè)計

由于本項目使用的是 PPS材料的濾袋,其正常使用溫度為 170℃以下,最高不得超過 190℃。當(dāng)鍋爐在非正常情況下出現(xiàn)除塵器進(jìn)口溫度超過濾袋的允許范圍時,高溫?zé)煔?(＞190℃)會對布袋造成的嚴(yán)重傷害,降低濾袋使用壽命,嚴(yán)重時濾袋會立即失效。

緊急噴水減溫系統(tǒng)只作為暫時應(yīng)急措施,不作為保護(hù)濾袋壽命的常規(guī)手段,噴水會增加煙氣的濕度,在脫硫效果不好時,會形成酸霧對布袋除塵器有腐蝕,因此也可不設(shè)定噴水減溫系統(tǒng),在鍋爐事故狀態(tài)下煙氣走旁通煙道。鍋爐排煙溫度不正常大幅上升,此時鍋爐處在事故狀態(tài)下,鍋爐需緊急停爐處理,布袋除塵器退出運(yùn)行對濾袋不會產(chǎn)生影響。

3.3.4 引風(fēng)機(jī)設(shè)計與改造

原電除塵的設(shè)計阻力為 300Pa,改造后布袋除塵器的設(shè)計阻力為 1500Pa,引風(fēng)機(jī)增加的壓頭為1200Pa。目前鍋爐使用的引風(fēng)機(jī),電機(jī)功率710K W,電壓 6000V,最大電流 82.3A,風(fēng)壓5145Pa,流量 320760m3/h。與 3#鍋爐進(jìn)行類比, 3#鍋爐負(fù)荷為 1#鍋爐的兩倍,采用兩臺功率 700 K W的引風(fēng)機(jī),除塵器為布袋除塵器。在單臺引風(fēng)機(jī)運(yùn)行,布袋除塵器壓差 1500 Pa時,3#鍋爐負(fù)荷最高可到 160t/h。與 3#鍋爐單臺引風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況相比,1#鍋爐負(fù)荷低 30 t/h,引風(fēng)機(jī)功率高 10 K W,改造后引風(fēng)機(jī)能滿足需要。

做引風(fēng)機(jī)阻力試驗,鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時,控制爐膛負(fù)壓為 -100Pa,引風(fēng)機(jī)液偶開度 31%,轉(zhuǎn)速657r/min,電流 42A,電除塵入口壓力 -1.7KPa,電除塵出口壓力 -2.0KPa;維持爐膛負(fù)壓為-100Pa,緩慢關(guān)閉引風(fēng)機(jī)入口擋板,當(dāng)擋板后壓力達(dá)到 -3.2KPa,電除塵入口壓力 -1.7KPa,引風(fēng)機(jī)液偶開度 51%,轉(zhuǎn)速 861r/min,電流 52A。通過試驗證實,電除塵阻力和入口擋板阻力之和為1500Pa時,引風(fēng)機(jī)電流未到額定電流,改造布袋除塵器后,引風(fēng)機(jī)滿足需要,不用對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。

3.4 電氣及自動控制系統(tǒng)改造與設(shè)計

3.4.1 電氣系統(tǒng)設(shè)計與改造

袋式除塵器屬Ⅱ類負(fù)荷,按兩路分開的獨(dú)立電源考慮,采用 380/220V,三相五線制,兩路電源互為備用,當(dāng)一路電源失壓后,另一路電源自動投入,電源切換時不影響袋式除塵器系統(tǒng)的正常工作。電氣設(shè)備設(shè)有短路保護(hù)、過負(fù)載保護(hù)、接地故障保護(hù)、缺相保護(hù)等。配電裝置采用專用的MCC柜對袋式除塵器動力及控制回路供電。

3.4.2 自動控制系統(tǒng)改造與設(shè)計

所有控制系統(tǒng)至少實現(xiàn)自動控制和手動控制兩種方式。清灰控制有手動和自動兩種方式,可相互轉(zhuǎn)換。自動控制采用壓差 (定阻)和定時兩種控制方式,可相互轉(zhuǎn)換。反吹電磁閥均采用進(jìn)口,控制電源 24V DC。壓差變送器采用羅斯蒙特 3051系列儀表,壓差檢測點分別設(shè)置在布袋除塵器的進(jìn)出口總管處,當(dāng)達(dá)到設(shè)定的壓差值時,布袋除塵器各室按設(shè)定的順序依次進(jìn)行清灰。

可通過上位機(jī)顯示和操作實時監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行工況,脈沖控制及倉泵閥門控制均由 PLC程序執(zhí)行,并具有時間可調(diào)的功能。風(fēng)門控制通過 PLC自動控制,擋板閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣動活塞閥,行程開關(guān)選用 E+H電磁式,并帶有狀態(tài)燈。控制柜留有足夠的輸入和輸出接口,并預(yù)留與 DCS系統(tǒng)的通訊接口。袋式除塵器設(shè)有料位計、壓力、差壓、溫度檢測,其中除塵料位計采用進(jìn)口儀表。布袋除塵器中設(shè)置故障檢測和報警裝置,當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時,立即發(fā)出故障信號,并送至塵控室內(nèi),在主控柜上顯示并聲光報警。

3.5 袋式除塵器的調(diào)試

2009年 7月將 1#爐電除塵器改造為布袋除塵器后,對袋式除塵器進(jìn)行調(diào)試,主要對空壓機(jī)系統(tǒng)、風(fēng)門和噴吹系統(tǒng)以及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)論如下：

(1)通過本試驗、確定壓縮空氣管路無漏點,空壓機(jī)和冷干機(jī)運(yùn)行正常,參數(shù)合格。

(2)12個進(jìn)出口風(fēng)門和 2個旁通風(fēng)門均能開到位和關(guān)到位,無延時報警。60個噴吹閥動作正常。

(3)布袋除塵器空試正常,所有聯(lián)鎖保護(hù)正常,布袋除塵器允許切除一個倉室運(yùn)行,這樣就可以實現(xiàn)在線檢修或更換濾袋。

4 改造效果

2009年 7月 4日,1#爐布袋除塵器預(yù)噴涂處理,7月 8日布袋除塵器進(jìn)行第二次預(yù)噴涂處理, 7月 9日 15時 48分 1#爐布袋除塵器投入運(yùn)行,連續(xù)運(yùn)行 168小時并完成運(yùn)行考核,除塵器進(jìn)口溫度135℃,煙道壓差 600Pa左右,煙氣含塵濃度控制在 50mg/m3以下,運(yùn)行各項指標(biāo)合格,無任何報警。2009年 10月 9日進(jìn)行 1#鍋爐布袋除塵器運(yùn)行效率試驗,試驗工況為鍋爐滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行,試驗的目的是檢測布袋除塵器的除塵器效率、本體漏風(fēng)率、本體壓力降、煙塵排放濃度是否達(dá)到廠家保證值要求。試驗結(jié)果見表 3。

表3 布袋除塵器運(yùn)行試驗結(jié)果Tab.3 Test run results of fiber bag precipitator

布袋除塵器運(yùn)行驗收實驗結(jié)論：煙塵排放濃度為30.6 mg/m3,除塵器效率為 99.92%,本體漏風(fēng)率為1.68%,本體壓力降為 1155Pa,達(dá)到了設(shè)計要求。

同時進(jìn)行布袋除塵器噪聲監(jiān)測,在除塵器下部東西南北設(shè)立 4個監(jiān)測點,白天和夜間分別進(jìn)行一次噪聲監(jiān)測,監(jiān)測分析結(jié)果見表 4。

表4 噪聲監(jiān)測結(jié)果Tab.4 Noise monitoring results

從監(jiān)測結(jié)果可以看出：1#爐布袋除塵器界區(qū)晝間噪聲監(jiān)測數(shù)值在 63.2～68.3 dBA之間,夜間噪聲監(jiān)測數(shù)值在 61.7～65.6 dBA之間,噪聲達(dá)到了廠家保證值要求。

[1] 陳志煒,姚 群,陳隆樞.火電廠鍋爐煙氣電除塵與袋式除塵技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[J].電力環(huán)境保護(hù),2007,23(4)：50-52.

[2] 劉氏燚,張繼梅,等 ."電改袋"技術(shù)在 130 t/h煤粉爐煙氣除塵系統(tǒng)改造中的應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保,2010,26(2)：14-18.

[3] 周 欣,王麗萍,等.130t/h煤粉爐煙氣除塵系統(tǒng)“電改袋”[J].環(huán)境工程,2010,28(1)：55-58.

[4] 張慧艷,田金玉.國內(nèi)火力發(fā)電廠除塵器技術(shù)改造方案的選擇——以河北馬頭發(fā)電有限責(zé)任公司 4#鍋爐除塵器改造為例[J].河北科技師范學(xué)院學(xué)報,2009,23(1)：52-56.